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Schaltgerät mit Löschblechanordnung
In der Schaltertechnik ist man bestrebt, die Schaltleistung von Schaltgeräten zu steigern, gleichzeitig aber ihre Abmessungen zu verkleinern. Diese Forderungen lassen sich jedoch an einem Schaltgerät nur schwer verwirklichen, da im allgemeinen eine Erhöhung der Schaltleistung eine Vergrösserung der Licht- bogenkammer bedingt. Um jedoch einen Schalter mit kleinen Abmessungen auch für hohe Schaltleistungen benutzen zu können, ist es erforderlich, besondere Massnahmen vorzusehen, die sich in erster Linie auf die Ausbildung der Lichtbogenkammer und der Kontakte sowie auf die Anordnung in der Kammer enthal- tener Löschbleche und deren Ausbildung beziehen. Bei Schaltkammern, die eine Löschblechanordnung enthalten, soll der Schaltlichtbogen in die Zwischenräume zwischen den Löschblechen eindringen und in
Teillichtbögen aufgeteilt werden.
Um zu diesem Zweck sämtliche Löschbleche möglichst schnell und gleichzeitig auszunutzen, ist es zweckmässig, den Lichtbogen schon vor seinem Auftreffen auf die Blech- kanten zwischen den Kontakthörnern zu einer Schleife auszuweiten, die annahernd die gesamte Höhe der
Löschblechanordnung einnimmt. Wenn die Öffnungsdistanz der Kontakte wie üblich klein ist gegen die
Höhe der Löschblechanordnung, so sind dazu Kontakthörner bzw. Laufschienen oder Lichtbogenleitbleche von nicht unerheblichem Raumbedarf erforderlich, so dass die Kontaktstelle ziemlich weit entfernt von der Löschblechanordnung zu liegen kommt. Die magnetische Wirkung der Löschbleche auf den beim
Abheben der Kontakte gezündeten Lichtbogen ist dann zunächst relativ gering.
Es sind Anordnungen bekannt, bei denen dieser Nachteil vermieden wird, indem die Kontakthörner, mitunter auch die Kontaktstelle selbst, innerhalb meist V-förmiger Schlitze eines Löschblechstapels liegen, so dass sie beiderseits von Zungen der geschlitzten Bleche flankiert werden. Das von dem Lichtbogenstrom herrührende, zwischen den Zungen entstehende Magnetfeld durchsetzt den von den Kontakthörnern umfassten Raum und treibt den ablaufenden Lichtbogen bis an das Ende der Schlitze, wo er in bekannter Weise auf den Blechen Fusspunkte bildet und unterteilt wird. Daneben hat diese Anordnung noch den wesentlichen Vorteil, dass der zunächst im Schlitz der Löschbleche und später zwischen den Blechen laufende Lichtbogen an seinem Umfang intensiv gekühlt wird, wodurch sein Durchmesser klein gehalten wird.
Dabei nimmt der Lichtbogen von Anfang an nur einen Teil der Breite der Schaltkammer ein, die gleich der Breite der Löschbleche ist. Bei einer derartigen Anordnung wird zu beiden Seiten des Lichtbogens ein Gasaustausch zwischen dem Raum vor und hinter dem sehr schnell laufenden Lichtbogen ermöglicht, wodurch die Entstehung einer schädlichen, die Laufgeschwindigkeit vermindernden Druckdifferenz vermieden wird. Die flankierenden Blechzungen bewirken ausserdem, dass zwischen ihnen die von vorn in das Unterdruckgebiet hinter dem Lichtbogen abströmenden Gase gut gekühlt und entionisiert werden, so dass Rückzündungen vermieden werden. Eine derartige Anordnung benötigt jedoch eine verhältnismässig grosse Baubreite, damit die Kontakthörner bzw.
Laufschienen innerhalb der Schlitze Platz finden und Überschläge zu den flankierenden Blechzungen vermieden werden können. Um eine schmalere Bauweise zu erzielen, hat man daher versucht, die Ausweitung des Lichtbogens vor seinem Eintritt in die Blechschlitze vorzunehmen und die zunächst nur schwache magnetische Wirkung der Löschblechanordnung durch die von zweckmässig geformten Kon- takthörnern herrührende Eigenblasung der Lichtbogenschleife zu ersetzen. Ein solches System arbeitet einigermassen zufriedenstellend bis zu solchen Stromstärken, bei denen der Durchmesser der Lichtbogensäule noch klein ist im Vergleich zur Breite der Schaltkammer. Bei hohen Kurzschlussstromstärken
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nicht möglich ist.
Dadurch wird das Einlaufen des Bogens in die Löschblechanordnung erheblich erschwert oder verlangsamt. Diese Schwierigkeit ist aber nicht einfach dadurch zu beheben, dass man die Schaltkammer im Bereich hinter der Kontaktstelle öffnet und mit der Aussenluft oder andern Räumen des Schalters verbindet. Der Unterdruck hinter dem ablaufenden Lichtbogen ist nur ein relativer, bezogen auf das übrige Schaltkammervolumen. Gegenüber der Umgebung der Schaltkammer herrscht auch hier infolge der starken Erwärmung des Luft- bzw. Gasvolumens durch den Lichtbogen ein erheblicher Überdruck, dessen
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kann.
Es sind zwar schon Schaltgeräte bekannt, bei denen die vor V-förmig geschlitzten Löschblechen be- findliche Kontaktstelle durch bis an die Löschbleche heranreichende, sonst aber grösstenteils freistehende
Isolierplatten flankiert ist, jedoch dienen diese Platten nur dazu, den an der Kontaktstelle auftretenden
Lichtbogen bei seiner Entstehung zu leiten. Die Lichtbogenkammer ist zur Kontaktstelle hin offen bzw. mündet in den Mechanismusraum, so dass hiebei auch rückläufige Bewegungen des Lichtbogens auftreten können.
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit Einfach- oder Zweifachunterbrechung, insbesondere Nie- derspannungsschaltgerät mit einer eine Löschblechanordnung enthaltenden Lichtbogenkammer, bei der die Löschbleche vorzugsweise einen V-förmigen Schlitz aufweisen und zur seitlichen Begrenzung des
Lichtbogens im Bereich vor der Löschblechanordnung zwei die Kontaktanordnung flankierende Isolierstoffplatten vorgesehen sind, die bis an die Löschbleche heranreichen, im übrigen aber grösstenteils freistehend angeordnet sind.
Die oben beschriebenen Nachteile werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass die in an sich bekannter Weise aus gasabgebendem Material bestehenden Isolierplatten bis in die Blechschlitze hinein verlängert sind und die Lichtbogenkammer bis auf Ausblasöffnungen hinter der Löschblechanordnung im wesentlichen gasdicht ausgeführt ist. Über die zwischen den Isolierplatten und den Wänden der Lichtbogenkammer vorhandenen lichtbogenfreien Zwischenräume ist auch bei sehr hohen Strömen ein ähnlicher Druckausgleich möglich, wie er innerhalb der Löschblechanordnung stattfindet. Durch die erfindunggemässe Massnahme lässt sich die Schaltleistung des Schaltgerätes wesentlich erhöhen.
Ein wesentlicher Vorteilder Anordnung besteht auch darin, dass ein von Laufschienen geführter Lichtbogen in einem engen, durch Isolierplatten begrenzten Raum erheblich schneller wandert als bei weiter gehaltener seitlicher Begrenzung. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Lichtbogen bereits in geringer Breite in die Schlitze eingeführt wird. Bei den üblichen Anordnungen verweilt ein Lichtbogen hoher Stromstärke eine nicht unerheb- licheZeitlangvbrden Schlitzen der Löschbleche, bis er infolge der dabei stattfindenden Abkühlung seinen Durchmesser etwa auf die Schlitzbreite vermindert hat.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Quer- schnitt des lichtbogenfreien Raumes kleiner zu halten als den Querschnitt zwischen den Platten, damit von der Kontaktstelle aus gesehen der Strömungswiderstand in Laufrichtung des Bogens kleiner ist als in Gegenrichtung.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, ersichtlich. Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Teil einer Lichtbogenkammer eines Schalters mit Zweifachunterbrechung, während Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1 wiedergibt.
Die Lichtbogenkammer besteht aus einem schalenförmigen Gehäuse 1, das sich in nicht dargestellter Weise nach der einen Seite hin zu einem den Schaltmechanismus und die übrigen Schalterteile aufnehmenden Raum fortsetzt. In der Lichtbogenkammer sind in Parallelanordnung Löschbleche 2 vorgesehen, die in nicht dargestellten Nuten der Schalen 1 gehalten sind. Für die Zweifachunterbrechung des Schalters sind zwei Löschblechanordnungen vorgesehen, die sich beiderseits einer durch Lichtbogenleitbleche 3 flankierten Gehäusenut4 befínden, in der ein Bolzen 5 geführt ist, der eine Kontaktbrücke 6 trägt. Der Bolzen
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lung gezeigt.
Die Löschbleche sind also parallel zur Bewegungsrichtung der Kontaktstücke und senkrecht zu den ortsfesten Kontaktbrücke 8 angeordnet, die sich ihrerseits als Lichtbogenleitbleche über die ganze Länge der Lichtbogenkammer erstrecken und an ihren Enden parallel zur Löschblechrichtung verlaufende Ansätze Sa besitzen, die mit Endblechen 2a leitend verbunden sind. Die Löschbleche 2 besitzen an ihren den Kontakten zugewendeten Stirnseiten V-förmige Schlitze 2b. Zur seitlichen Begrenzung des Lichtbogens sind zwei Isolierplatten 9 vorgesehen, die so angeordnet sind, dass zwischen ihnen und den Wänden der Lichtbogenkammer ein lichtbogenfreier Zwischenraum 10 bleibt.
Durch diesen lichtbogenfreien Zwi- schenraum kann ein Druckausgleich erfolgen, während der Lichtbogen nach Abheben der Kontakte zwischen den Platten 9 zur Löschblechanordhung läuft. Der Verlauf des Lichtbogens, der von dem Horn 6a der Kon-
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taktbrücke und der Laufschiene 8 geführt ist, ist in der Zeichnung durch die Positionen 13,14 und 15 angedeutet. Durch die von magnetischen Kräften verursachte Bewegung des Lichtbogens wird vor ihm zwischen den Löschblechen ein Überdruck erzeugt, wodurch die kalte Luft aus der Löschblechanordnung in Pfeilrichtung 11 an den Isolierplatten vorbei in das Unterdruckgebiet hinter dem ablaufenden Lichtbogen strömt und damitDruckgegensätze und Rückzündungsgefahr wesentlich vermindert.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass der Lichtbogen in dem Raum 17 zwischen den Isolierplatten schneller wandert als ohne eine derart enge seitliche Begrenzung. Der Querschnitt des lichtbogenfreien Zwischenraumes 10 zwischen den Isolierplatten und der Wand der Lichtbogenkammer ist zweckmässigerweise kleiner gehalten als der Querschnitt des Raumes 17 zwischen den Platten 9. Dadurch wird der Strömungswiderstand in Laufrichtung des Bogens kleiner als umgekehrt. Offenbar entsteht hinter dem beim Abheben der Kontakte gezündeten Lichtbogen (Pos. 13) in den von ihm begrenzten, verhältnismässig kleinen Raum 12 zunächst ein Überdruck, der bei der oben beschriebenen Dimensionierung der Zwischenräume 10 geeignet ist, den Lichtbogen in der beabsichtigten Richtung von den Kontaktstellen wegzutreiben.
Diese Wirkung lässt sich noch steigern, indem man für die Isolierplatten gasabgebendes Material verwendet. Diese Massnahme hat ferner den Vorzug, dass sich die Schaltkammer mit Gasen, vorzugsweise Wasserstoff, füllt, welche den Lichtbogen besser kühlen als Luft. Der Unterdruck hinter dem Lichtbogen, den die erfindungsgemässen Zwischenräume 11 beseitigen oder zumindest stark abschwächen sollen, entsteht erst im Zuge der Expansion nebst Abkühlung des Gasvolumens hinter dem abwandernden Lichtbogen. Die Schaltkammer ist im vorderen Bereich, d. h. im Kontaktbereich bis über das Ende der Blechschlitze hinaus im wesentlichen gasdicht hergestellt.
Dies ist zumindest soweit erforderlich, da der Strömungswiderstand, jeweils von der Pos. 13, 14 und 15 des Lichtbogens aus gesehen, durch die Löschblechanordnung und Ausblasöffnungen 16 wesentlich geringer ist als durch gewisse Undichtigkeiten, wie sie z. B. durch den mechanischen Antrieb des beweglichen Kontaktes oder Fugen der Schaltkammerwände bedingt sind. Die Fugen der Schaltkammerwände sind bei dem Ausführungsbeispiel noch zusätzlich durch Platten 18 aus isolierendem Werkstoff abgedichtet. Es hat sich gezeigt, dass der erfindungsgemässe Druckausgleich den Einfluss solcher Undichtigkeiten, die den Druck hinter dem Lichtbogen weiter vermindern, bis zu einem gewissen Grade aufheben kann. Die Kontakte und die Laufschienen sind so geführt bzw. hinterfüttert, dass der ablaufende Lichtbogen
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10 stattfindet.
Vorgenannte Massnahme ist auch zweckmässig, um den anfänglichen Überdruck hinter dem Lichtbogen zu dessen Antrieb auszunutzen.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es möglich, die Isolierplatten 9 bis in die Blechschlitze hinein zu verlängern. Dadurch lässt sich einmal die Wanderungsgeschwindigkeit des Bogens innerhalb der
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verlaufende Ausgleichsströmung storen wurde.
Weiterhin ist es möglich, zur Platzersparnis eine der Isolierplatten 9 wegzulassen. Am Prinzip ändert sich dadurch nichts, allerdings erfordert eine derartige Unsymmetrie besondereMassnahmen in der Formgebung der Anordnung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltgerät mit Einfach- oder Zweifachunterbrechung, insbesondere Niederspannungsschaltgerät mit einer eine Löschblechanordnung enthaltenden Lichtbogenkammer, bei der die Löschbleche vorzugsweise einen V-förmigen Schlitz aufweisen und zur seitlichen Begrenzung des Lichtbogens im Bereich vor der Löschblechanordnung zwei die Kontaktanordnung flankierende Isolierstoffplatten vorgesehen sind, die bis an die Löschbleche heranreichen, im übrigen aber grösstenteils freistehend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die in an sich bekannter Weise aus gasabgebendem Material bestehenden Isolierplatten (9) bis in die Blechschlitze (2b) hinein verlängert sind und die Lichtbogenkammer bis auf Ausblasöffnungen (16) hinter der Löschblechanordnung im wesentlichen gasdicht ausgeführt ist.