DE102005007301A1

DE102005007301A1 - Elektrisches Installationsgerät mit Lichtbogen-Vorkammerraum und strombegrenzender Lichtbogenlöscheinrichtung

Info

Publication number: DE102005007301A1
Application number: DE200510007301
Authority: DE
Inventors: Alexander Rab; Klaus Dipl.-Ing. Kling; Patrick Dipl.-Ing. Claeys; Richard Dipl.-Ing. Kommert
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2006-08-24

Abstract

Es wird ein elektrisches Installationsgerät, insbesondere Leitungsschutzschalter oder Motorschutzschalter, vorgeschlagen, mit einem Gehäuse mit Anschlussmitteln zur Verbindung mit Stromschienen und/oder Anschlussleitungen an mindestens einer Stirnseite und 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. Der Lichtbogen läuft über Lichtbogenleitschienen in eine strombegrenzende Lichtbogenlöscheinrichtung, insbesondere Lichtbogenlöschblechpaket (7), ein. An der Oberseite des Gehäuses sind ein Schaltknebel und an der Unterseite des Gehäuses Montagemittel zur Befestigung des Installationsgerätes auf einer Hutprofiltragschiene vorgesehen. In mindestens einer Breitseite der Gehäusewandung (2) ist eine Abluftöffnung (13, 17) vorgesehen, welche die aus der strombegrenzenden Lichtbogenlöscheinrichtung, insbesondere Lichtbogenlöschblechpaket (7), austretenden Gase nach außen ableitet, wobei eine Umlenkung (14, 18) ein Wiedereintreten dieser Gase in den Lichtbogen-Vorkammerraum (5) unterbindet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Installationsgerät mit Lichtbogen-Vorkammerraum 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Installationsgerät mit Lichtbogen-Vorkammerraum 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 das Schaltverhalten verbessert und das Ausschaltverhalten stabilisiert wird. Es wird eine Beschleunigung der Gasströmung vom Entstehungsort des Lichtbogens in Richtung Lichtbogenlöscheinrichtung erzielt, woraus eine beschleunigte Löschung des Lichtbogens resultiert. Dementsprechend werden der durch den Lichtbogen im Schaltgerät bewirkte Eintrag an Energie und damit auch die thermischen Einwirkungen begrenzt. Eine Beschädigung von Baukomponenten des Schaltgeräts aufgrund unzulässig hoher thermischer Belastung (Temperaturerhöhung) wird verhindert. Der Aufbau des Schaltgerätes wird vereinfacht, da Einlegeteile, wie Vorkammerplatten, entbehrlich sind. Damit sind Kosteneinsparungen (Teilekosten, Montagekosten) verbunden.

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 gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 einen Schnitt durch ein Schaltgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform,
3 eine Seitenansicht des Schaltgerätes.
In 1 ist ein Schnitt durch ein Schaltgerät gemäß einer ersten Ausführungsform 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, insbesondere Lichtbogenlöschpaket sowie an der Bodenseite des Gehäuses Montagemittel zur Befestigung auf einer Hutprofiltragschiene auf. Falls mehr als ein Schaltkontakt vorgesehen ist, sind selbstverständlich auch Lichtbogenlöschpakete 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 anschließendem Lichtbogenlöschblechpaket 7 (als strombegrenzende Lichtbogenlöscheinrichtung).
An einer Seite des Lichtbogen-Vorkammerraums 5 ist eine Vorkammerplatte 9 aus einem Isoliermaterial (wie Keramik oder Kunststoff) derart angeordnet, dass sich zwischen Gehäusewandung 2 und Vorkammerplatte 9 ein Rückströmungskanal 10 ausbildet. Eine Umlenkung 11 leitet die durch den Rückströmungskanal 10 strömenden Gase zurück zum Lichtbogen-Vorkammerraum 5. Die der Vorkammerplatte 9 gegenüberliegende Gehäusewandung 2 ist mit einer Umlenkung 14 versehen, welche die aus dem Lichtbogenlöschblechpaket 7 mit erhöhtem Druck austretenden Gase direkt in eine seitliche Abluftöffnung 13 einleitet. Durch die vorgeschlagene Maßnahme wird eine relativ hohe Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck am Ort der Lichtbogen-Entstehung einerseits und dem Druck der Außenatmosphäre andererseits dazu herangezogen, eine Beschleunigung der Gasströmung (und damit der Lichtbogen-Bewegung) vom Ort der Lichtbogen-Entstehung zur Lichtbogenlöscheinrichtung hin zu erzielen.
Ein innerhalb des Lichtbogen-Vorkammerraums 5 auftretender Lichtbogen 6 wandert zum mit in üblicher Weise mit Innenausnehmungen 8 versehenen Lichtbogenlöschblechpaket 7. Es ergeben sich zwei unterschiedliche Gasströmungen:

• Eine erste Gasströmung vom Lichtbogen-Vorkammerraum 5 mit Lichtbogen 6 über das Lichtbogenlöschblechpaket 7 und durch den Rückströmungskanal 10 zurück in den Lichtbogen-Vorkammerraum 5: siehe Rückströmungsweg 12 nach dem Umluftprinzip.
• Eine zweite Gasströmung vom Lichtbogen-Vorkammerraum 5 mit Lichtbogen 6 über das Lichtbogenlöschblechpaket 7 in die seitliche Abluftöffnung 13: siehe Abluftweg 15.

In 2 ist ein Schnitt durch ein Schaltgerät 16 gemäß einer zweiter Ausführungsform dargestellt. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform entfallen die Vorkammerplatte 9 inklusive Rückströmungskanal 10 und Umlenkung 11. Stattdessen sind beide Seitenwände der Gehäusewandung 2 mit je einer Umlenkung 14 bzw. 18 versehen, welche die aus dem Lichtbogenlöschblechpaket 7 mit erhöhtem Druck austretenden Gase di rekt in seitliche Abluftöffnungen 13 bzw. 17 einleiten. Es ergeben sich zwei unterschiedliche Gasströmungen:

• Eine erste Gasströmung vom Lichtbogen-Vorkammerraum 5 mit Lichtbogen 6 über das Lichtbogenlöschblechpaket 7 in die seitliche Abluftöffnung 17: siehe Abluftweg 19.
• Eine zweite Gasströmung vom Lichtbogen-Vorkammerraum 5 mit Lichtbogen 6 über das Lichtbogenlöschblechpaket 7 in die seitliche Abluftöffnung 13: siehe Abluftweg 15.

In 3 ist eine (schematische) Seitenansicht des Schaltgerätes dargestellt. An den beiden Stirnseiten des Gehäuses des Schaltgerätes 1 sind Anschlussmittel 20, 21 zur Verbindung mit Stromschienen und/oder Anschlussleitungen vorgesehen. 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 der Breitseite des Gehäuses befindet sich die vorstehend erläuterte Abluftöffnung 13.

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, insbesondere Lichtbo
: genlöschblechpaket
8: Innenausnehmung
9: Vorkammerplatte
10: Rückströmungskanal
11: Umlenkung in Gehäusewand
12: Rückströmungsweg nach dem Umluftprinzip
13: erste seitliche Abluftöffnung
14: Umlenkung in Gehäusewand
15: Abluftweg
16: Schaltgerät
17: zweite seitliche Abluftöffnung
18: Umlenkung in Gehäusewand
19: Abluftweg
20: Anschlussmittel
21: Anschlussmittel
22: Schaltknebel
23: Montagemittel
24: Hutprofiltragschiene

Claims

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, insbesondere Lichtbogenlöschblechpaket (7) einläuft, wobei an der Oberseite des Gehäuses ein Schaltknebel (22) und an der Unterseite des Gehäuses Montagemittel (23) zur Befestigung des Installationsgerätes auf einer Hutprofiltragschiene (24) vorgesehen sind, dadurch ge kennzeichnet, dass in mindestens einer Breitseite der Gehäusewandung (2) eine Abluftöffnung (13, 17) vorgesehen ist, welche die aus der strombegrenzenden Lichtbogenlöscheinrichtung, insbesondere Lichtbogenlöschblechpaket (7) austretenden Gase nach außen ableitet, wobei eine Umlenkung (14, 18) ein Wiedereintreten dieser Gase in den Lichtbogen-Vorkammerraum (5) unterbindet.
Installationsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abluftöffnung (13) in lediglich einer Breitseite, wobei an der gegenüberliegenden Breitseite eine Vorkammerplatte (9) derart angeordnet ist, dass sich zur Breitseite hin ein Rückströmungskanal (10) zum Lichtbogen-Vorkammerraum (5) ausbildet.
Installationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der beiden Breitseiten eine Abluftöffnung (13, 17) vorgesehen ist.