DE102005007282A1 - Elektrisches Installationsgerät mit Lichtbogen-Vorkammerraum, Vorkammerplatten und strombegrenzender Lichtbogenlöscheinrichtung - Google Patents

Elektrisches Installationsgerät mit Lichtbogen-Vorkammerraum, Vorkammerplatten und strombegrenzender Lichtbogenlöscheinrichtung Download PDF

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Abstract

Es wird ein elektrisches Installationsgerät, insbesondere Leitungsschutzschalter oder Motorschutzschalter, vorgeschlagen, mit einem Gehäuse mit Anschlussmitteln (20, 21) zur Verbindung mit Stromschienen und/oder Anschlussleitungen an mindestens einer Stirnseite, mit mindestens einem Schaltkontakt mit einem feststehenden und einem beweglichen Schaltkontaktstück, zwischen denen bei einer Ausschaltung ein Lichtbogen (6) in einem Lichtbogen-Vorkammerraum (5) entsteht, welcher Lichtbogen über Lichtbogenleitschienen in eine strombegrenzende Lichtbogenlöscheinrichtung (7) einläuft. Im Bereich des Lichtbogen-Vorkammerraums (5) sind Vorkammerplatten (9, 12) angeordnet, durch welche Rückströmkanäle (10, 13) zwischen Gehäusewandung (2) und Vorkammerplatten (9, 12) von der Lichtbogenlöscheinrichtung (7) zum Lichbogen-Vorkammerraum (5) gebildet werden. Die Gehäusewandung (2) ist im Bereich der Vorkammerplatten (9, 12) mit von außen zugänglichen Ausnehmungen (15, 17) versehen, in welche zur Schaffung eines AC-Hochleistungs-Schaltgeräts Eisenplatten (16, 18) und zur Schaffung eines DC-Hochleistungs-Schaltgeräts Permanentmagnetplatten (16, 18) eingelegt sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Installationsgerät mit Lichtbogen-Vorkammerraum, Vorkammerplatten und strombegrenzender Lichtbogenlöscheinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann beispielsweise bei Leitungsschutzschaltern und Motorschutzschaltern verwendet werden.
  • Leitungsschutzschalter und Motorschutzschalter dienen dazu, im Störungsfall elektrische Leitungen, die mit Überströmen hoher Stromstärke belastet sind, vom speisenden Netz zu trennen. Hierzu sind üblicherweise ein festes und ein bewegliches Kontaktstück in einem Lichtbogen-Vorkammerraum vorgesehen, die mit den jeweiligen Anschlussklemmen verbunden sind. Beim Öffnen des Schaltkontaktes, d. h. beim Abheben des beweglichen Kontaktstückes vom feststehenden Kontaktstück, entsteht ein Schaltlichtbogen, welcher in einer hierzu vorgesehenen Löscheinrichtung gelöscht wird. Der gezogene Lichtbogen kommutiert von den geöffneten Kontaktstücken auf Lichtbogenleitschienen, um sich anschließend in einem Lichtbogenlöschblechpaket (Deion-Löschkammer) zu unterteilen. Dort wird eine hohe Lichtbogenspannung zur Strombegrenzung erzeugt, so dass der Lichtbogen erlischt.
  • Aus der DE 102 42 310 A1 ist eine Lichtbogenlöschanordnung für ein elektrisches Schaltgerät bekannt, die eine Löschkammer (in der bei einer Schalthandlung zwischen einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück ein Lichtbogen erzeugt wird) und ein mehrere Lichtbogenlöschbleche aufweisendes Lichtbogenlöschblechpaket umfasst, in das der Lichtbogen über Leitschienen hineingeführt wird.
  • Aus der EP 0 251 160 B1 ist eine Löscheinrichtung für einen elektrischen Schalter mit in einem Vorkammerraum befindlichen Kontaktsstücken und einem Löschblechsstapel bekannt, wobei der Vorkammerraum seitlich durch Vorkammerplatten begrenzt wird. Zwischen den Außenseiten der Vorkammerplatten und der inneren Gehäusewand ist ein Spalt, der eine Zurückführung des Überdruckes aus dem Löschblechstapel gestattet, ohne die Entwicklung des Lichtbogens zu stören. Die rückströmende Druckwelle dient zum Ausgleich des Unterdruckes und zur Deionisierung im Kontaktbereich.
  • Aus der DE 195 18 049 A1 ist eine Lichtbogenlöscheinrichtung eines Schaltgerätes bekannt, bei der anstelle üblicher Löschblechkammern eine Isolierstoff-Löschblechkammer verwendet ist, welche Spalte bildende Isolierstoff-Stege enthält, in die ein Lichtbogen gepresst und damit verlängert wird. Die Löschwirkung wird unterstützt durch ein magnetisches Blasfeld, das mit Hilfe einer Eisenplatte erzeugt wird. Eine solche Eisenplatte kann auf einer Seite des gesamten Kammerbereiches Vorkammerraum/Aufweitungsbereich/Löschkammerbereich angeordnet sein.
  • Aus der DE 199 24 414 A1 ist ein elektrisches Installationsschaltgerät bekannt, bei dem auf einer Seite des Lichtbogenentstehungsbereiches eine stromdurchflossene Schleife vorgesehen ist. Beiderseits des Lichtbogenentstehungsbereiches befindet sich je eine Isolierstoffplatte und außerhalb der Isolierstoffplatten sind je eine Eisenplatte angeordnet, wobei die eine Eisenplatte an ihrem Außenumfang von der Blasschleife wenigstens teilweise umfasst ist. Durch diese Anordnung wird das durch die Schleife erzeugte Blasfeld verstärkt und konzentriert, wodurch der Lichtbogen derart beschleunigt wird, dass er schneller in ein Lichtbogenlöschblechpaket einläuft.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Installationsgerät mit Lichtbogen-Vorkammerraum, Vorkammerplatten und strombegrenzender Lichtbogenlöscheinrichtung anzugeben, welche bei optimaler Funktionsweise einen vereinfachten Aufbau aufweist.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die vorgeschlagene Maßnahme nicht bereits im Vorfeld entschieden werden muss, ob ein Standard-Schaltgerät oder ein Hochleistungs-Schaltgerät mit erhöhtem Schaltvermögen geschaffen werden soll. Das Gehäuse ist gleichartig für beide Schaltgeräte-Arten ausgebildet, bei einem Hochleistungs-Schaltgerät werden lediglich noch zusätzliche Eisenplatten oder Permanentmagnetplatten von außen auf das Gehäuse aufgerastet. Dadurch wird eine rationelle und kostensparende Fertigung auch für Hochleistungs-Schaltgeräte ermöglicht. Insbesondere sind keinerlei zusätzliche konstruktive Maßnahmen erforderlich, um die Eisenplatten- oder Permanentmagnetplatten elektrisch zu isolieren, um derart zu verhindern, dass ein Lichtbogen Fußpunkte auf diesen Platten bildet. Vorteilhaft ist es in äußerst einfacher Art und Weise möglich, ein Standard-Schaltgerät nachträglich zu einem Hochleistungs-Schaltgerät umzurüsten. Insbesondere ist hierzu ein Öffnen des Schaltgerätes nicht erforderlich.
  • Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Schnitt durch ein Schaltgerät,
  • 2 eine Seitenansicht eines Hochleistungs-Schaltgerätes,
  • 2 eine Seitenansicht eines Standard-Schaltgerätes.
  • In 1 ist ein Schnitt durch ein Schaltgerät (Hochleistungs-Schaltgerät) dargestellt. Zum Aufbau eines derartigen auf einer Hutprofiltragschiene montierbaren elektrischen Installationsgerätes wird ausdrücklich auf die eingangs erwähnte DE 102 42 310 A1 hingewiesen. Ein solches Schaltgerät weist in einem schmalen, quaderförmigen Gehäuse an mindestens einer Stirnseite Anschlussmittel zur Verbindung mit Stromschienen und/oder Anschlussleitungen (Eingangs- und Ausgangsanschlüsse), einen elektromagnetischen Auslöser zur Abschaltung von Kurzschlussströmen, einen thermischen Auslöser zur Abschaltung von Überströmen, ein Schaltschloss, einen Schaltknebel an der Oberseite des Gehäuses, mindestens einen Schaltkontakt mit mindestens einem feststehenden und mindestens einem beweglichen Schaltkontaktstück, Lichtbogenleitschienen zur Führung eines Lichtbogens von einem Lichtbogen-Vorkammerraum in eine strombegrenzende Lichtbogenlöscheinrichtung sowie an der Bodenseite des Gehäuses Montagemittel zur Befestigung auf einer Hutprofiltragschiene auf. Falls mehr als ein Schaltkontakt vorgesehen ist, sind selbstverständlich auch Lichtbogenlöscheinrichtung inklusive Lichtbogenleitschienen entsprechend mehrfach vorhanden.
  • Das Schaltgerät 1 – ein Leitungsschutzschalter oder ein Motorschutzschalter – weist ein üblicherweise aus zwei Hälften zusammengesetztes Gehäuse aus einem isolierendem Kunststoffmaterial auf. Innerhalb des von der Gehäusewandung 2 – zu erkennen sind zwei schmale Stirnseiten und zwei Breitseiten – umschlossenen Innenraumes befinden sich ein Anschlussraum 3, ein Anschlussraum/Raum für (elektromagnetische und thermische) Auslöser 4 sowie ein Lichtbogen-Vorkammerraum 5 mit sich anschließender strombegrenzender Lichtbogenlöscheinrichtung 7 (Deion-Kammer).
  • An beiden Breitseiten des Lichtbogen-Vorkammerraums 5 sind Vorkammerplatten 9 bzw. 12 aus einem Isoliermaterial (wie Keramik oder Kunststoff) derart angeordnet, dass sich jeweils zwischen Gehäusewandung 2 und Vorkammerplatte 9 bzw. 12 ein Rückströmungskanal 10 bzw. 13 ausbildet. Umlenkungen 11 bzw. 14 leiten die durch die Rückströmungskanäle 10 bzw. 13 strömenden Gase zurück zum Lichtbogen-Vorkammerraum 5. Die Vorkammerplatten 9, 12 sind geometrisch derart angeordnet, dass nur im Aufweitungsbereich des Lichtbogens eine Rückströmung hinter diesen Vorkammerplatten ermöglicht wird, wodurch der Lichtbogen in Richtung Lichtbogenlöscheinrichtung 7 beschleunigt wird.
  • Ein innerhalb des Lichtbogen-Vorkammerraums 5 auftretender Lichtbogen 6 wandert zur mit in üblicher Weise mit Innenausnehmungen 8 versehenen Lichtbogenlöscheinrichtung 7. Es ergeben sich zwei punktiert skizzierte Gasströmungen nach dem Umluftprinzip:
    • • Eine erste Gasströmung vom Lichtbogen-Vorkammerraum 5 mit Lichtbogen 6 über die Lichtbogenlöscheinrichtung 7 und durch den Rückströmungskanal 10 zurück in den Lichtbogen-Vorkammerraum 5.
    • • Eine zweite Gasströmung vom Lichtbogen-Vorkammerraum 5 mit Lichtbogen 6 über die Lichtbogenlöscheinrichtung 7 und durch den Rückströmungskanal 13 zurück in den Lichtbogen-Vorkammerraum 5.
  • Es wirkt ferner eine Kraft auf den Lichtbogen 6 in Richtung eines schwächeren Magnetfeldes, hier infolge entsprechender Ausgestaltung der Lichtbogenlöschbleche der Lichtbogenlöscheinrichtung 7 in Richtung zur Lichtbogenlöscheinrichtung 7 hin. Diese Kraftwirkung wird dadurch verstärkt, dass bei AC-Hochleistungs-Schaltgeräten Eisenplatten 16 bzw. 18 und bei DC-Hochleistungs-Schaltgeräten Permanentmagnetplatten 16 bzw. 18 jeweils außerhalb der Vorkammerplatten 9 bzw. 12 angeordnet werden. Zur Befestigung dieser Platten 16 bzw. 18 ist die Gehäusewandung 2 im Bereich der Vorkammerplatten 9 bzw. 12 jeweils mit einer von außen zugänglichen Ausnehmung 15 bzw. 17 versehen. Vorteilhaft ergibt sich durch die Gehäusewandung 2 ohne zusätzliche Maßnahmen eine ausreichende elektrische Isolierung zwischen Lichtbogen-Vorkammerraum 5 und Eisenplatten oder Permanentmagnetplatten 16, 18.
  • Zur Schaffung eines Hochleistungs-Schaltgerätes mit gegenüber einem Standard-Schaltgerät erhöhtem Schaltvermögen wird je eine Eisenplatte oder Permanentmagnetplatte 16 bzw. 18 in die Ausnehmung 15 bzw. 17 eingelegt und dort verrastet oder verklebt. Soll ein kostengünstigeres Standard-Schaltgerät geschaffen werden, entfallen diese Eisenplatten bzw. Permanentmagnetplatten.
  • In 2 ist eine Seitenansicht eines Hochleistungs-Schaltgerätes dargestellt. An den beiden Stirnseiten des Gehäuses des Schaltgerätes 1 sind Anschlussmittel 20, 21 zur Verbindung mit Stromschienen und/oder Anschlussleitungen vorgesehen. In die Aus nehmung 15 ist eine Eisenplatte oder Permanentmagnetplatte 16 eingelegt, wobei eine Verrastung der Platte über Rastmittel (Rastnasen) 25 erfolgt. An der Oberseite des Gehäuses befindet sich ein für manuelle Schalthandlungen zu verwendender Schaltknebel 22. An der Bodenseite des Gehäuses sind Montagemittel 23 (feste Nase + bewegliche Nase) zur Befestigung des Schaltgerätes 11 auf einer Hutprofiltragschiene 24 angeordnet.
  • In 3 ist eine Seitenansicht eines Standard-Schaltgerätes dargestellt. Im Unterschied zu dem in 22 dargestellten Schaltgerät entfallen hier die Eisenplatten oder Permanentmagnetplatten 16, so dass die Ausnehmungen 15, 17 offen bleiben. Die weitere Ausbildung des Schaltgerätes ist wie unter 2 beschrieben.
  • 1
    Schaltgerät
    2
    Gehäusewandung eines Gehäuses aus einem isolierenden Kunststoff
    3
    Anschlussraum
    4
    Anschlussraum/Raum für Auslöser
    5
    Lichtbogen-Vorkammerraum
    6
    Lichtbogen
    7
    strombegrenzende Lichtbogenlöscheinrichtung, Deion-Kammer
    8
    Innenausnehmung
    9
    Vorkammerplatte
    10
    Rückströmungskanal
    11
    Umlenkung in Gehäusewand
    12
    Vorkammerplatte
    13
    Rückströmungskanal
    14
    Umlenkung in Gehäusewand
    15
    Ausnehmung in Gehäusewandung
    16
    Eisenplatte oder Permanentmagnetplatte
    17
    Ausnehmung in Gehäusewandung
    18
    Eisenplatte oder Permanentmagnetplatte
    19
    20
    Anschlussmittel
    21
    Anschlussmittel
    22
    Schaltknebel
    23
    Montagemittel
    24
    Hutprofiltragschiene
    25
    Rastmittel

Claims (3)

  1. Elektrisches Installationsgerät, insbesondere Leitungsschutzschalter oder Motorschutzschalter, mit einem Gehäuse mit Anschlussmitteln (20, 21) zur Verbindung mit Stromschienen und/oder Anschlussleitungen an mindestens einer Stirnseite, mit mindestens einem Schaltkontakt mit einem feststehenden und einem beweglichen Schaltkontaktstück, zwischen denen bei einer Ausschaltung ein Lichtbogen (6) in einem Lichtbogen-Vorkammerraum (5) entsteht, welcher Lichtbogen über Lichtbogenleitschienen in eine strombegrenzende Lichtbogenlöscheinrichtung (7) einläuft, wobei im Bereich des Lichtbogen-Vorkammerraums (5) Vorkammerplatten (9, 12) angeordnet sind, durch welche Rückströmkanäle (10, 13) zwischen Gehäusewandung (2) und Vorkammerplatten (9, 12) von der Lichtbogenlöscheinrichtung (7) zum Lichtbogen-Vorkammerraum (5) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewandung (2) im Bereich der Vorkammerplatten (9, 12) mit von außen zugänglichen Ausnehmungen (15, 17) versehen ist, in welche zur Schaffung eines AC-Hochleistungs-Schaltgeräts Eisenplatten (16, 18) bzw. zur Schaffung eines DC-Hochleistungs-Schaltgeräts Permanentmagnetplatten (16, 18) eingelegt sind.
  2. Installationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass randseitig der Ausnehmungen (15, 17) Rastmittel (25) zur Arretierung der eingelegten Eisenplatten oder Permanentmagnetplatten (16, 18) vorgesehen sind.
  3. Installationsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eingelegten Eisenplatten oder Permanentmagnetplatten (16, 18) mit der Gehäusewandung (2) verklebt sind.
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