DE10352934B4

DE10352934B4 - Arc-extinguishing device

Info

Publication number: DE10352934B4
Application number: DE10352934A
Authority: DE
Inventors: Gunther Eckert; Wolfgang Leitl; Paul Herma
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2023-11-12
Also published as: CN1879183A; PT1683173E; WO2005048282A1; DE502004004909D1; NO331047B1; NO20062712L; ES2291956T3; DE10352934A1; CN100468600C; EP1683173B1; ATE372583T1; EP1683173A1; BRPI0416378A

Abstract

The aim of the invention is to create an arc quenching system for a switching device (1), which ensures low heat build-up and fast quenching of an arc (11) using simple means. Said aim is achieved by providing a current conducting path (13) which comprises an electrically conducting passage to an additional arc guide rail (10) so as to form a conductor loop (10, 13) and is electrically insulated relative to a pair of switching contacts (5, 6). The conductor loop (10,13) is not connected to the pair of switching contacts (5, 6) while being arranged in the area of an interrupter chamber (12) such that a current (I) which drives the arc (11) into the arcing chamber (8) is conducted via the current conducting path (13) when the arc (11) commutates from one of the switching contacts (5; 6) to the additional arc guide rail (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogen-Löschvorrichtung für ein Schaltgerät.The The invention relates to an arc extinguishing device for a switching device.

Eine derartige Lichtbogen-Löschvorrichtung dient zur Unterbrechung bzw. Löschung eines Lichtbogens, der beim Öffnen eines stromdurchflossenen Kontaktstückpaares entsteht. Beim Trennen der Kontaktstücke fließt der Strom über immer kleiner werdende Bereiche einer zugehörigen Kontaktzone und heizt diese immer stärker auf. Kurz vor der eigentlichen Trennung der Kontaktstücke entsteht eine schmelzflüssige Brücke, die bei kleinen Strömen schließlich abreißt bzw. bei großen Strömen verdampft. Der Strom kann demnach nur noch über einen Lichtbogen in Form einer leitenden Plasmasäule weiterfließen.A such arc extinguishing device is used for interruption or deletion an arc when opening a current-carrying contact piece pair is formed. When disconnecting the contact pieces flows the current over ever smaller areas of an associated contact zone and heats these are getting stronger on. Shortly before the actual separation of the contact pieces arises a molten one Bridge, which finally breaks off at small currents at big Stream evaporated. The current can therefore only via an arc in shape continue to flow a conductive plasma column.

Die Stärke des Lichtbogens wird dabei von der Höhe und Art des geschalteten Stroms beeinflusst. Im Fall eines Kurzschlusses in einem durch einen Leitungsschutzschalter abgesicherten Stromkreis entstehen beispielsweise Kurzschlussströme von bis zu 15000 A. Der Lichtbogen erzeugt dabei im Schaltergehäuse während seiner Brenndauer in Abhängigkeit von einer Versorgung mit Gleich- oder Wechselstrom Temperaturen von bis zu 20000 K. Die hohe thermische Belastung führt jedoch zu schädlichen Wirkungen für die Schalterbauteile. Beispielsweise können Metall- und Isolierteile durch die Lichtbogeneinwirkung beschädigt oder zerstört werden. Demzufolge ist es erforderlich, den Lichtbogen schnellstmöglich zum Verlöschen zu bringen, um den thermischen Energieumsatz zu minimieren.The Strength of the arc is thereby switched by the height and type of the Current influenced. In case of a short circuit in one by one Circuit breaker fused circuit arise, for example Short circuit currents of up to 15000 A. The arc is generated in the switch housing during its operation Burning time depending on from a supply of DC or AC temperatures of up to 20000 K. However, the high thermal load leads too harmful Effects for the switch components. For example, metal and insulating parts be damaged or destroyed by the action of the arc. As a result, it is necessary to extinguish the arc as soon as possible bring to minimize the thermal energy sales.

In der DE 195 24 915 A1 ist eine Lichtbogenlöschanordnung für einen Schalter offenbart, der versehen ist mit einem festen Kontaktstück, an dem eine erste Lichtbogenleitschiene anschließt, mit einem beweglichen Kontaktstück, mit einer zweiten Lichtbogenleitschiene, gegen die das bewegliche Kontaktstück bei einer Schalthandlung bewegt wird und auf die der am beweglichen Kontaktstück auftretende Lichtbogenfußpunkt beim Öffnen des Schalters kommutieren kann, und mit einer Lichtbogenlöschkammer zwischen den Leitschienen, wobei in Reihe mit dem Lichtbogen eine Blasschleife geschaltet ist, die mit einem ersten Abschnitt außerhalb der ersten Lichtbogenleitschiene bis zum Eingang der Lichtbogenlöschkammer, danach mit einem zweiten Abschnitt quer zu der Lichtbogenlöschkammer bis zur zweiten Lichtbogenleitschiene und von dort mit einem dritten Abschnitt bis hin zur elektrisch mit ihm verbundenen Lichtbogenleitschiene entlang der zweiten Lichtbogenleitschiene verläuft.In the DE 195 24 915 A1 discloses an arc extinguishing arrangement for a switch which is provided with a fixed contact piece, to which a first arc guide connects, with a movable contact piece, with a second arc guide against which the movable contact piece is moved in a switching action and on the moving contact piece occurring arc base point when opening the switch, and with an arc extinguishing chamber between the guide rails, wherein in series with the arc, a blowing loop is connected, with a first portion outside the first arc guide rail to the entrance of the arc extinguishing chamber, then with a second section transverse to the arc extinguishing chamber extends to the second arc guide rail and from there with a third section up to the arc guide rail connected to it electrically along the second arc guide rail.

Aus der DE 35 01 314 A1 ist ein mehrpoliger Leitungsschutzschalter bekannt, der in einer Stromzuführung zu einem Kontakt mit einer Blasschleife zur Förderung des Lichtbogenlaufs versehen ist; die Blasschleife ist dadurch gebildet, dass eine Zuleitung in Lichtbogenlaufrichtung gesehen hinter einem Festkontaktstück mit einer Lichtbogenlaufschiene verbunden ist, die das Festkontaktstück aufweist. Die Blasschleife wird jedoch permanent vom Betriebsstrom eines Schaltkreises durchflossen, was zu einer erhöhten Verlustleistung und damit zu einer erhöhten Erwärmung des Leitungsschutzschalters führt. Eine stärkere Erwärmung bedingt zum einen den Einsatz von thermisch stabileren und kostenintensiveren Werkstoffen und zum anderen eine Anpassung des thermischen Auslösers, so dass dieser die Eigenerwärmung durch eine entsprechend größere Bemessung des Auslösewegs kompensieren kann.From the DE 35 01 314 A1 a multi-pole circuit breaker is known, which is provided in a power supply to a contact with a blowing loop for promoting the arc run; the blown loop is formed by the fact that a supply line in the arc running direction is connected behind a fixed contact piece with an arc running rail having the fixed contact piece. However, the blown loop is permanently traversed by the operating current of a circuit, which leads to an increased power loss and thus to an increased heating of the circuit breaker. Increased heating requires, on the one hand, the use of more thermally stable and more expensive materials and, on the other hand, an adaptation of the thermal release, so that it can compensate the self-heating by a correspondingly larger dimensioning of the tripping path.

Es ist die Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Lichtbogen-Löschvorrichtung anzugeben, die mit einfachen Mitteln eine schnelle Löschung eines Lichtbogens bei einer geringen Eigenerwärmung gewährleistet.It The object of the present invention to provide an arc-extinguishing device with simple means a rapid quenching of an arc a low self-heating guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.These The object is achieved by the Features of claim 1 solved; advantageous embodiments are each the subject of further claims.

Mittels einer Strom-Leiterbahn, die einen elektrisch leitenden Übergang zu der weiteren Lichtbogen-Leitschiene im Sinne einer Leiterschleife aufweist und gegenüber einem Schaltkontaktpaar elektrisch isoliert ist, kann auf Grund einer verbindungsfreien Anordnung der Leiterschleife zu dem Schaltkontaktpaar im Bereich einer Schaltkammer bei kommutiertem Lichtbogen von einem der Schaltkontakte auf die weitere Lichtbogen-Leitschiene ein den Lichtbogen in die Lichtbogen-Löschkammer treibender Strom über die Strom-Leiterbahn geführt werden; dabei wird ein physikalisches Wirkprinzip nutzbar gemacht, wonach sich gegensinnig stromdurchflossene Leiter – hier ein erster Bereich der Strom-Leiterbahn und der Lichtbogen – abstoßen und gleichsinnig stromdurchflossene Leiter – hier ein zweiter Bereich der Strom-Leiterbahn und der Lichtbogen – anziehen. Auf Grund der Schleifengeometrie und des Lichtbogenlaufs wirken dadurch Abstoßungskräfte und Anziehungskräfte zusammen auf den Lichtbogen ein und münden in einer höheren Lichtbogenbeschleunigung in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer.through a current conductor that has an electrically conductive transition to the other arc guide rail in the sense of a conductor loop and opposite a switch contact pair is electrically isolated, can due to a connection-free arrangement of the conductor loop to the switching contact pair in the area of a switching chamber with commutated arc of a the switching contacts on the other arc guide rail a Arc in the arc quenching chamber driving power over led the current conductor become; while a physical effect is used, which in opposite directions current-carrying conductor - here a first area of the current conductor and the arc - repel and in the same sense current-carrying conductor - here a second area of the Current trace and the arc - tighten. Due to the loop geometry and the arc run thereby repulsion and attraction forces together on the arc and open in a higher one Arc acceleration in the direction of the arc quenching chamber.

Da die Leiterschleife erst durch einen Überlast oder Kurzschluss bedingten Fehlerfall im Zuge des Kommutierungsvorgangs von Strom durchflossen wird, ergibt sich im Normalbetrieb neben einem kurzen Strompfad auch ein geringer Innenwiderstand und eine geringe Verlustleistung des Schaltgeräts. Im Fehlerfall kommt dann ein längerer Strompfad, ein größerer Innenwiderstand und eine entsprechende Strombegrenzung zum Tragen, so dass eine zuverlässige und schnelle Löschung des Lichtbogens erreicht wird. Darüber hinaus wird eine vergleichsweise hohe Lebensdauer eines die Lichtbogen-Löschvorrichtung aufweisenden Schaltgerätes unter Verwendung von einfachen und platzsparenden Mitteln erzielt.Since the conductor loop is only traversed by current due to an overload or short circuit-related error in the course of the commutation process, results in normal operation in addition to a short current path and a low internal resistance and a low power loss of the switching device. In the event of a fault then a longer current path, a greater internal resistance and a corresponding current limit comes into play, so that a reliable and rapid extinguishment of the arc is achieved. In addition, a comparatively long life of the arc-extinguishing device having switching device is achieved using simple and space-saving means.

Mit Vorteil ist beiderseits des Schaltkontaktpaars eine Strom-Leiterbahn an der weiteren Lichtbogen-Leitschiene angeordnet, so dass bei einem geringen Materialeinsatz die durch den Strom bedingte Treibwirkung auf den Lichtbogen verstärkt wird. Dementsprechend kann auch beiderseits des Schaltkontaktpaars jeweils eine Leiterschleife angeordnet werden, die zumindest an einem Schleifenende elektrisch leitend verbunden sind.With Advantage is both sides of the pair of switching contact a current conductor arranged at the other arc guide rail, so that at a low Material use the current caused by the blowing effect on the Arc is amplified. Accordingly, on both sides of the switching contact pair respectively a conductor loop are arranged, at least at one end of the loop are electrically connected.

Vorteilhafterweise ist die Leiterschleife in Form und Lage an eine Schaltkammer angepasst, wobei eine gute Raumnutzung im Sinne einer großen wirksamen Leiterlänge gewährleistet ist.advantageously, the conductor loop is adapted in shape and position to a switching chamber, wherein ensures a good use of space in terms of a large effective conductor length is.

Mit Vorteil reicht die Leiterschleife bis in einen Bereich des Schaltkontaktpaares, wodurch ebenfalls die wirksame Leiterlänge, insbesondere eines ersten und eines zweiten Teilbereichs der Leiterschleife, vergrößert wird. Die beiden Teilbereich weisen dabei jeweils für sich eine zu dem Lichtbogen im Wesentlichen parallele Lage auf, so dass eine optimale Kraftwirkung der sich gegenseitig beeinflussenden Magnetfelder gegeben ist.With Advantage extends the conductor loop into a region of the switching contact pair, whereby also the effective conductor length, in particular a first and a second portion of the conductor loop is increased. The two sub-areas each have their own to the arc in a substantially parallel position, so that an optimal force effect the mutually influencing magnetic fields is given.

Vorteilhafterweise reicht die Leiterschleife bis in einen Bereich der Lichtbogen-Löschkammer, so dass die den Lichtbogen beeinflussenden Anziehungskräfte bis in die Lichtbogen-Löschkammer hinein wirksam sind.advantageously, extends the conductor loop into a region of the arc-quenching chamber, so that the forces of attraction affecting the arc until into the arc quenching chamber are effective.

Mit Vorteil weist der zweite Teilbereich der Leiterschleife eine Länge auf, die dem Abstand der beiden Lichtbogen-Leitschienen zueinander im Bereich der Lichtbogen-Löschkammer entspricht; dadurch wird die auf den Lichtbogen wirkende Anziehungskraft bis zum Einlauf des Lichtbogens in die Lichtbogen-Löschkammer begünstigt.With Advantage, the second portion of the conductor loop has a length, the distance between the two arc guide rails to each other in Area of arc quenching chamber corresponds; this becomes the force of attraction acting on the arc until the arc enters the arc quenching chamber favored.

Vorteilhafterweise ist die Leiterschleife einstückig ausgeführt, wodurch von einer rationellen Fertigung profitiert werden kann; die Leiterschleife ist dabei als Stanz-Biegeteil oder als Flachband-Biegeteil oder als Draht-Formteil ausführbar.advantageously, the conductor loop is in one piece executed which can benefit from rational production; the conductor loop is here as a punched-bent part or as a flat-band bent part or as a wire molding executable.

Mit Vorteil reicht ein Schleifenende der Leiterschleife bis in den Bereich der Lichtbogen-Löschkammer hinein, wodurch ein Verharren des Lichtbogens in der Lichtbogen-Löschkammer begünstigt wird.With Advantage extends a loop end of the conductor loop into the area the arc extinguishing chamber into it, whereby a persistence of the arc in the arc-extinguishing chamber is favored.

Vorteilhafterweise steht die Leiterschleife mit ihrem anderen Schleifenende in einer elektrisch leitenden Verbindung zu einer Anschlussklemme, insbesondere auch zu einem thermischen Auslöser, so dass ein hinreichender Abfluss des Stroms stattfinden kann.advantageously, the conductor loop is in one with its other end of the loop electrically conductive connection to a terminal, in particular also to a thermal trigger, so that a sufficient outflow of electricity can take place.

Mit Vorteil ist die Lichtbogen-Leitschiene zu der weiteren Lichtbogen-Leitschiene trichterförmig derart angeordnet, dass eine Längung des Lichtbogens in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer gegeben ist und eine Erhöhung der Lichtbogenspannung zur Folge hat.With The advantage is the arc guide rail to the other arc guide rail funnel-shaped in such a way arranged that an elongation of the arc in the direction of the arc quenching chamber is given and an increase the arc voltage has the consequence.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass insoweit eine Beschränkung der Erfindung erfolgt; darin zeigen:The Invention and advantageous embodiments according to features of the other claims in the following with reference to the drawings shown embodiments explained in more detail without insofar a restriction the invention takes place; show in it:

1 einen Ausschnitt eines Schaltgerätes mit einem geschlossenen Schaltkontaktpaar und einer Lichtbogen-Löschkammer gemäß Patentanspruch 1, und 1 a detail of a switching device with a closed switching contact pair and an arc-quenching chamber according to claim 1, and

2 einen Ausschnitt des Schaltgerätes gemäß 1 mit einem geöffneten Schaltkontaktpaar. 2 a section of the switching device according to 1 with an open switching contact pair.

In 1 ist ein Ausschnitt eines Schaltgerätes 1 mit einer Lichtbogen-Löschvorrichtung gezeigt, das ein schematisch dargestelltes Gehäuse 2 aufweist. Das Schaltgerät 1 ist hierbei als Leitungsschutzschalter ausgeführt und umfasst unter anderen neben einem elektromagnetischen Auslöser 3, einen thermischen Auslöser 4 und ein Schaltkontaktpaar mit einem Festkontakt 5 und einem Bewegkontakt 6. Der Festkontakt 5 ist auf einer als Kontaktträger dienenden Lichtbogen-Leitschiene 7 platziert, die zugleich eine elektrisch leitende Verbindung zu einer Spule des elektromagnetischen Auslöser 3 aufweist. Die Spule führt ihrerseits zu einer schematisch dargestellten Anschlussklemme. Freiendseitig führt die Lichtbogen-Leitschiene 7 über ein anschließenden Joch bis in eine Lichtbogen-Löschkammer 8 hinein. Die Lichtbogen-Leitschiene 7 ist im Bereich nach dem Festkontakt 5, hin zu der Lichtbogen-Löschkammer 8 ohrenförmig ausgestaltet. Der Bewegkontakt 6 ist auf einem beweglichen Kontaktarm 9 befestigt, der um eine hier nicht dargestellte Achse drehbeweglich gelagert ist. Sowohl der elektromagnetische Auslöser 3 als auch der thermische Auslöser 4 – hier ein Bimetall – können, je nach Fehlerfall, ein Verschwenken des beweglichen Kontaktarms 9 bewirken.In 1 is a section of a switching device 1 shown with an arc extinguishing device, which is a schematically illustrated housing 2 having. The switching device 1 is here designed as a circuit breaker and includes, among others, an electromagnetic release 3 , a thermal trigger 4 and a switching contact pair with a fixed contact 5 and a moving contact 6 , The fixed contact 5 is on a serving as a contact carrier arc guide rail 7 placed at the same time an electrically conductive connection to a coil of the electromagnetic release 3 having. The coil in turn leads to a connection terminal shown schematically. Freiendseitig leads the arc guide rail 7 via a subsequent yoke into an arc extinguishing chamber 8th into it. The arc guide rail 7 is in the area after the fixed contact 5 , to the arc quenching chamber 8th designed like an ear. The moving contact 6 is on a moving contact arm 9 attached, which is rotatably mounted about an axis, not shown here. Both the electromagnetic release 3 as well as the thermal trigger 4 - Here a bimetal - can, depending on the error, pivoting of the movable contact arm 9 cause.

Zu der Lichtbogen-Leitschiene 7 ist eine dazu beabstandete weitere Lichtbogen-Leitschiene 10 vorgesehen, die in ihrem freiendeseitigen Bereich die Lichtbogen-Löschkammer 8 aufweisen. Die beiden trichterförmig angeordneten Lichtbogen-Leit schienen 7, 10 dienen zusammen der gezielten Führung eines Lichtbogens 11 gemäß 2 in die den Lichtbogen 11 aufnehmende Lichtbogen-Löschkammer 8. Der durch das Schaltkontaktpaar 5, 6 und die beiden Lichtbogen-Leitschienen 7, 10 sowie ggf. durch eine Lichtbogen-Einlaufzone der Lichtbogen-Löschkammer 8 definierte Bereich wird als Schalt- oder Vorkammer 12 bezeichnet. Die Schaltkammer 12 weist unter anderem eine Strom-Leiterbahn 13 auf, die mit einem ersten, zweiten und dritten Teilbereich 13a, 13b und 13c versehen ist. Die Strom-Leiterbahn 13 weist in ihrem ersten Teilbereich 13a einen elektrisch leitenden Übergang zu der weiteren Lichtbogen-Leitschiene 10 im Sinne einer Leiterschleife 10, 13 auf. Die Leiterschleife 10, 13 ist hierbei in Form und Lage an die Konturen der Schaltkammer 12 angepasst und kann ggf. mit dem zweiten Teilbereich 13b teilweise hinter die Lichtbogen-Löschkammer 8 gezogen sein. Neben den gängigen Materialien, wie Kupfer, Aluminium oder Stahl für die Leiterschleife 10, 13 ist diese als Stanz-Biegeteil oder als Flachband-Biegeteil oder als Draht-Formteil ausführbar.To the arc guide rail 7 is a spaced further arc guide rail 10 provided in their free-erased area, the arc-quenching chamber 8th exhibit. The two funnel-shaped arc guide seemed rails 7 . 10 Together they serve the purposeful guidance of an electric arc 11 according to 2 in the arc 11 receiving arc quenching chamber 8th , The through the switching contact pair 5 . 6 and the two arc guide rails 7 . 10 and possibly by an arc inlet zone of the arc-quenching chamber 8th defined area is called a switching or antechamber 12 designated. The switching chamber 12 has, inter alia, a current conductor 13 on that with a first, second and third section 13a . 13b and 13c is provided. The current conductor 13 points in its first section 13a an electrically conductive transition to the further arc guide rail 10 in the sense of a conductor loop 10 . 13 on. The conductor loop 10 . 13 is here in shape and location to the contours of the switching chamber 12 adapted and possibly with the second subarea 13b partly behind the arc quenching chamber 8th be drawn. In addition to common materials such as copper, aluminum or steel for the conductor loop 10 . 13 this is executable as a punched-bent part or as a flat-band bent part or as a wire-shaped part.

Die Leiterschleife 10, 13 ist an dem Übergang gemäß 1 durch eines von mehreren üblichen Fügeverfahren verbunden, obgleich der Übergang auch einstückig ausführbar ist. Die Leiterschleife 10, 13 ragt verbindungsfrei, das heißt ohne die Lichtbogen-Leitschiene 7 oder den beweglichen Kontaktarm 9 einschließlich deren Kontakte 5 bzw. 6 zu berühren, bis in den Bereich des Schaltkontaktpaares 5, 6. Auch ist keine Kontaktierung der Leiterschleife 10, 13 an ihrer Überschneidungsstelle gegeben. Die Strom-Leiterbahn 13 als Teil der Leiterschleife 10, 13 verläuft demnach bezogen auf die Zeichnungsebene der 1 zurückversetzt hinter dem Schaltkontaktpaar 5, 6. Selbstverständlich ist auch beiderseits des Schaltkontaktpaars 5, 6 eine derartige Strom-Leiterbahn 13 an der weiteren Lichtbogen-Leitschiene 10 anordbar. Entsprechend der in 1 strichliert dargestellten Anordnung verläuft die zusätzliche Strom-Leiterbahn bezogen auf die Zeichnungsebene oberhalb des Schaltkontaktpaars 5, 6. Darüber hinaus ist eine weitere Ausführungsvariante möglich, bei der beiderseits des Schaltkontaktpaars 5, 6 jeweils eine komplette Leiterschleife 10, 13 gegeben ist. Die beiden Leiterschleifen 10, 13, sind dabei an einem Schleifenende, das zu einer weiteren Anschlussklemme führt, elektrisch leitend verbunden.The conductor loop 10 . 13 is at the transition according to 1 connected by one of several conventional joining methods, although the transition is also integrally executable. The conductor loop 10 . 13 protrudes connection-free, that is without the arc guide rail 7 or the movable contact arm 9 including their contacts 5 respectively. 6 to touch, into the area of the switching contact pair 5 . 6 , Also, no contacting of the conductor loop 10 . 13 given at their point of intersection. The current conductor 13 as part of the conductor loop 10 . 13 Accordingly, based on the plane of the drawing 1 set back behind the switching contact pair 5 . 6 , Of course, both sides of the switch contact pair 5 . 6 such a current conductor 13 on the other arc guide rail 10 locatable. According to the in 1 dashed line shown arrangement, the additional current conductor runs relative to the plane above the switching contact pair 5 . 6 , In addition, a further embodiment is possible in which both sides of the switching contact pair 5 . 6 one complete conductor loop each 10 . 13 given is. The two conductor loops 10 . 13 , are electrically connected at one end of the loop, which leads to a further terminal.

Nach 1 wird der durch einen Pfeil symbolisierte Strom I an der Anschlussklemme eingespeist. Der Strom I fließt durch die Spule des elektromagnetischen Auslösers 3 über einen Teilbereich der Lichtbogen-Leitschiene 7 bis hin zu der Kontaktzone des Schaltkontaktpaares 5, 6 und von dort über den beweglichen Kontaktarm 9 weiter über eine Litze zu dem thermischen Auslöser 4 und schließlich an die weitere Anschlussklemme, an der ein Verbraucher anschließbar ist. Im Normalbetrieb des Schaltgeräts 1, also bei geschlossenem Schaltkontaktpaar 5, 6 verläuft der Stromfluss nicht über die Leiterschleife 10, 13, so dass neben einem kurzen Strompfad auch von einem niedrigen Innenwiderstand und von einer geringen Verlustleistung des Schaltgeräts 1 profitiert werden kann. Das Schaltgerät 1 ist neben der Ausführung als Leitungsschutzschalter beispielsweise auch als Leistungsschalter oder Schütz ausführbar.To 1 the symbolized by an arrow current I is fed to the terminal. The current I flows through the coil of the electromagnetic release 3 over a partial area of the arc guide rail 7 up to the contact zone of the switching contact pair 5 . 6 and from there via the movable contact arm 9 continue over a strand to the thermal release 4 and finally to the other connection terminal to which a consumer can be connected. In normal operation of the switching device 1 , so with closed switch contact pair 5 . 6 the current does not flow over the conductor loop 10 . 13 , so that in addition to a short current path also from a low internal resistance and low power dissipation of the switching device 1 can be benefited. The switching device 1 is in addition to the execution as a circuit breaker, for example, as a circuit breaker or contactor executable.

In 2 ist ein Ausschnitt des Schaltgerätes 1 gemäß 1 mit geöffnetem Schaltkontaktpaar 5, 6 gezeigt. Die hier gezeigte Kontaktstellung entspricht einem Auslöse- oder auch Fehlerfall, bei dem ein Kurzschluss- oder Überlaststrom fließt. Der Stromfluss entspricht zunächst bis zu dem Schaltkontaktpaar 5, 6 dem Verlauf gemäß 1. Beim Trennen der Kontaktstücke 5, 6 fließt der Strom über immer kleiner werdende Bereiche einer zugehörigen Kontaktzone und heizt diese immer stärker auf. Kurz vor der eigentlichen Trennung der Kontaktstücke 5, 6 entsteht eine schmelzflüssige Brücke, die bei kleinen Strömen schließlich abreißt bzw. bei großen Strömen verdampft. Der Strom I fließt deshalb über den Lichtbogen 11 in Form einer leitenden Plasmasäule weiter.In 2 is a section of the switching device 1 according to 1 with opened switching contact pair 5 . 6 shown. The contact position shown here corresponds to a tripping or fault case in which a short-circuit or overload current flows. The current flow initially corresponds to the switching contact pair 5 . 6 according to the course 1 , When separating the contact pieces 5 . 6 the current flows over smaller and smaller areas of an associated contact zone and heats them up more and more. Just before the actual separation of the contact pieces 5 . 6 The result is a molten bridge, which eventually breaks off at low currents or evaporates at high currents. The current I therefore flows through the arc 11 in the form of a conductive plasma column on.

Da sich der bewegliche Kontaktarm 9 mit seinem Bewegkontakt 6 von dem Festkontakt 5 entfernt, der Lichtbogen jedoch, um nicht abzureißen, einer Längung auf Grund seiner Brenneigenschaft entgegenstrebt, erfolgt eine Kommutierung des Lichtbogens 11 – wie durch den gekrümmten Pfeil symbolisiert – von dem Bewegkontakt 6 zu der Leiterschleife 10, 13, insbesondere zu der weiteren Lichtbogen-Leitschiene 10. Dabei folgt der Lichtbogen dem physikalischen Prinzip den Weg des geringsten Widerstandes zu wählen und springt auf das Potential der Leiterschleife 10, 13 über. Die Strom-Leiterbahn 13 ist mit einem Isolationsmittel, wie beispielsweise einer Isolationsplatte 14 gemäß 1 und 2 oder einem isolierenden Gehäuseteil, gegen die Kommutierung des Lichtbogens 11 von dem Bewegkontakt 6 auf die Strom-Leiterbahn 13 ausgerüstet. Die Isolationsplatte 14 erstreckt sich im Wesentlichen über den ersten und zweiten Teilbereich 13a und 13b der Strom-Leiterbahn 13. Ggf. kann die Isolationsplatte 14 bis über den dritten Teilbereich 13c der Strom-Leiterbahn 13 geführt sein. Auch ist eine Abdeckung des Übergangs von der weiteren Lichtbogen-Leitschiene 10 zu der Strom-Leiterbahn 13 zur Auslenkung des Lichtbogens 11 neben den Übergang, hin zu der weiteren Lichtbogen-Leitschiene 10, vorsehbar. Die Isolationsmittel sind sinngemäß auch für die zusätzliche Strom-Leiterbahn vorsehbar.Since the movable contact arm 9 with his moving contact 6 from the fixed contact 5 removed, however, the arc, in order not to tear off, strives for an elongation due to its Brenneigenschaft, a commutation of the arc takes place 11 - symbolized by the curved arrow - of the moving contact 6 to the conductor loop 10 . 13 , in particular to the further arc guide rail 10 , The arc follows the physical principle of choosing the path of least resistance and jumps to the potential of the conductor loop 10 . 13 above. The current conductor 13 is with an insulating means, such as an insulating plate 14 according to 1 and 2 or an insulating housing part, against the commutation of the arc 11 from the moving contact 6 on the current conductor 13 equipped. The insulation plate 14 essentially extends over the first and second partial area 13a and 13b the current conductor 13 , Possibly. can the insulation board 14 until over the third section 13c the current conductor 13 be guided. Also is a cover of the transition from the other arc guide rail 10 to the current conductor 13 for the deflection of the arc 11 next to the transition, to the other arc guide rail 10 , predictable. The insulation means are mutatis mutandis providable for the additional current conductor.

Die Leiterschleife 10, 13 liegt nach erfolgter Kommutierung des Lichtbogens 11 während seiner Brenndauer über wenige Millisekunden in Reihe zwischen den beiden Anschlussklemmen im Strompfad. Der gesamte, durch eine Überlast- oder einen Kurzschluss bedingte, Strom I fließt demnach erst nach der Kommutierung über die Leiterschleife 10, 13. Dadurch wird eine signifikante Reduzierung der Erwärmung des Schaltgeräts 1 erreicht, so dass an den thermischen Auslöser 4 geringere Anforderungen bezüglich der Kompensation der Eigenerwärmung gestellt werden können. Kostensparend wirkt sich in diesem Zusammenhang auch der Einsatz von günstigeren Materialien mit einem geringeren Leitwert, wie etwa Stahl an Stelle von Kupfer für die Leiterschleife 10, 13 aus.The conductor loop 10 . 13 lies after commutation of the arc 11 during its burning time over a few milliseconds in series between the two terminals in the current path. The entire, caused by an overload or a short circuit, current I thus flows only after the commutation on the conductor loop 10 . 13 , This will significantly reduce the heating of the switchgear 1 achieved, so that at the thermal release 4 lower requirements regarding the compensation of self-heating can be made. In this context, the use of cheaper materials with a lower conductance, such as steel instead of copper for the conductor loop, also has a cost-saving effect 10 . 13 out.

Durch die Anordnung der Leiterschleife 10, 13 im Wesentlichen in der Zone der Schaltkammer 12 wird der Lichtbogen 11 im Sinne einer Bündelung bzw. Lenkung des Magnetfelds magnetisch beeinflusst. Die Stromflussrichtung in dem ersten Teilbereich 13a der Leiterschleife 10, 13 ist der des Lichtbogens 11 entgegengesetzt. Gegensinnig stromdurchflossene Leiter – hier Lichtbogen 11 und erster Teilbereich 13a – weisen einander abstoßende Magnetfelder auf, wodurch der Lichtbogen 11 zwischen den beiden Lichtbogen-Leitschienen 7, 10 in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer 8 gedrückt wird, da die Leiterschleife 10, 13 ortsfest und biegesteif ausgeführt ist. Ferner ist die Stromflussrichtung in dem zweiten Teilbereich 13b der Leiterschleife 10, 13 der des Lichtbogens 11 gleichgesetzt. Gleichsinnig stromdurchflossene Leiter – hier Lichtbogen 11 und zweiter Teilbereich 13b – weisen einander anziehende Magnetfelder auf, wodurch der Lichtbogen 11 zwischen den beiden Lichtbogen-Leitschienen 7, 10 in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer 8 auf Grund der ortsfesten und biegesteifen Leiterschleife 10, 13 gezogen wird.By the arrangement of the conductor loop 10 . 13 essentially in the zone of the switching chamber 12 becomes the arc 11 magnetically influenced in the sense of bundling or steering the magnetic field. The current flow direction in the first subregion 13a the conductor loop 10 . 13 is that of the arc 11 opposed. Opposite current-carrying conductor - here arc 11 and first subarea 13a - Have repelling magnetic fields, causing the arc 11 between the two arc guide rails 7 . 10 in the direction of the arc quenching chamber 8th is pressed because the conductor loop 10 . 13 is stationary and rigid. Furthermore, the current flow direction is in the second partial area 13b the conductor loop 10 . 13 the arc 11 equated. In the same direction current-carrying conductor - here arc 11 and second subarea 13b - have magnetic fields attracting each other, causing the arc 11 between the two arc guide rails 7 . 10 in the direction of the arc quenching chamber 8th due to the stationary and rigid conductor loop 10 . 13 is pulled.

Diese, durch die Kraft F auf Grund der bogenförmig angeordneten Teilbereiche 13a und 13b bedingten, Wirkungen erfolgen schlagartig nach der Lichtbogenkommutierung. Dabei wirken neben den Abstoßungskräften auch Anziehungskräfte auf den Lichtbogen 11 ein, die ihn auch auf Grund seiner dabei entstehenden Eigendynamik in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer zwingt und so ein schnelles Einlaufen und Löschen unterstützt. Der Lichtbogen 11 wird in seiner Bewegung stark beschleunigt, da der gesamte Überlast- oder Kurzschlussstrom über die Leiterschleife 10, 13 fließt, bevor er letztlich über den dritten Teilbereich 13c zu der weiteren Anschlussklemme zu einem hier nicht dargestellten Verbraucher gelangt. Je höher der Strom im Fehlerfall ausfällt, desto stärker ist die den Lichtbogen treibende Kraft. Ein dabei entstehender vergleichsweise langer Strompfad bedingt einen großen Innenwiderstand und dadurch eine hohe Strombegrenzung; das Schalt vermögen des Schaltgeräts 1, insbesondere Schutzschaltgerät, steigt.This, by the force F due to the arcuately arranged portions 13a and 13b conditional, effects take place abruptly after the arc commutation. In addition to the repulsion forces, attraction forces also act on the arc 11 a, which also forces him due to its own momentum in the direction of the arc-quenching chamber and thus supports a rapid shrinkage and erasure. The arc 11 is greatly accelerated in its movement, since the entire overload or short-circuit current over the conductor loop 10 . 13 flows before it finally crosses the third subarea 13c to the other terminal reaches a consumer, not shown here. The higher the current in the event of a fault, the stronger the force that drives the arc. A resulting relatively long current path causes a large internal resistance and thus a high current limit; the switching capacity of the switching device 1 , in particular protective switching device, increases.

Die zuvor erläuterte Erfindung kann wie folgt zusammengefasst werden:
Um eine Lichtbogen-Löschvorrichtung für ein Schaltgerät 1 anzugeben, die mit einfachen Mitteln eine schnelle Löschung eines Lichtbogens bei einer geringen Eigenerwärmung gewährleistet, ist eine Strom-Leiterbahn 13, die einen elektrisch leitenden Übergang zu der weiteren Lichtbogen-Leitschiene 10 im Sinne einer Leiterschleife 10, 13 aufweist und gegenüber einem Schaltkontaktpaar 5, 6 elektrisch isoliert ist, wobei die Leiterschleife 10, 13 verbindungsfrei zu dem Schaltkontaktpaar 5, 6 und im Bereich einer Schaltkammer 12 derart angeordnet ist, dass bei kommutiertem Lichtbogen 11 von einem der Schaltkontakte 5; 6 auf die weitere Lichtbogen-Leitschiene 10 ein den Lichtbogen 11 in die Lichtbogen-Löschkammer 8 treibender Strom I über die Strom-Leiterbahn 13 geführt ist.The invention explained above can be summarized as follows:
To an arc extinguishing device for a switching device 1 to specify, which ensures a simple quenching of an arc with a low self-heating, is a current conductor 13 providing an electrically conductive transition to the further arc guide rail 10 in the sense of a conductor loop 10 . 13 and against a pair of switching contact 5 . 6 is electrically isolated, the conductor loop 10 . 13 connection-free to the switching contact pair 5 . 6 and in the area of a switching chamber 12 is arranged such that when commutated arc 11 from one of the switch contacts 5 ; 6 on the further arc guide rail 10 an arc 11 into the arc quenching chamber 8th driving current I via the current conductor 13 is guided.

Claims

Arc extinguishing device for a switching device ( 1 ), with an arc guide rail ( 7 ) and with a further spaced apart arc guide rail ( 10 ), which are used to direct an arc ( 11 ) in between the arc guide rails ( 7 . 10 ), the arc ( 11 ) receiving arc quenching chamber ( 8th ) are determined, and with a current conductor track ( 13 ), an electrically conductive transition to the other arc guide rail ( 10 ) in the sense of a conductor loop ( 10 . 13 ) and with respect to a switching contact pair ( 5 . 6 ) is electrically isolated, wherein the conductor loop ( 10 . 13 ) in the region of a switching chamber ( 12 ) is arranged such that in commutated arc ( 11 ) of one of the switching contacts ( 5 ; 6 ) on the further arc guide rail ( 10 ) an arc ( 11 ) into the arc quenching chamber ( 8th ) driving current (I) via the current conductor ( 13 ) is guided.

Arc extinguishing device according to claim 1, wherein on both sides of the switching contact pair ( 5 . 6 ) a current conductor track ( 13 ) on the further arc guide rail ( 10 ) is arranged.

Arc extinguishing device according to claim 1, wherein on both sides of the switching contact pair ( 5 . 6 ) one conductor loop each ( 10 . 13 ) is arranged, which are electrically conductively connected at least at one end of the loop.

An arc extinguishing device according to claim 1 to 3, wherein the conductor loop ( 10 . 13 ) in shape and position to the switching chamber ( 12 ) is adjusted.

Arc extinguishing device according to one of preceding claims, wherein the conductor loop ( 10 . 13 ) into a region of the switching contact pair ( 5 . 6 ).

Arc extinguishing device according to one of the preceding claims, wherein the conductor loop ( 10 . 13 ) into an area of the arc quenching chamber ( 8th ).

Arc extinguishing device according to one of the preceding claims, wherein the conductor loop ( 10 . 13 ) with a first subregion ( 13a ) and a second subarea ( 13b ), each for itself one to the arc ( 11 ) have a substantially parallel position.

Arc extinguishing device according to claim 6, wherein said second portion ( 13b ) of the conductor loop ( 10 . 13 ) has a length which is the distance of the two arc guide rails ( 7 . 10 ) to one another in the region of the arc quenching chamber ( 8th ) corresponds.

Arc extinguishing device according to one of the preceding claims, wherein the conductor loop ( 10 . 13 ) is made in one piece.

Arc extinguishing device according to one of the preceding claims, wherein the conductor loop ( 10 . 13 ) is designed as a stamped and bent part or as a flat band bending part or as a wire molding.

Arc extinguishing device according to one of the preceding claims, wherein the conductor loop ( 10 . 13 ) with a loop end into the area of the arc quenching chamber ( 8th ) enough.

An arc extinguishing device according to claim 11, wherein the conductor loop ( 10 . 13 ) with its other loop end in an electrically conductive connection to a terminal, in particular also to a thermal release ( 4 ), stands.

Arc extinguishing device according to one of the preceding claims, wherein the arc guide rail ( 7 ) to the wide arc guide rail ( 10 ) is arranged funnel-shaped, such that an elongation of the arc ( 11 ) in the direction of the arc quenching chamber ( 8th ) given is.

Switching device ( 1 ), in particular protective switching device, with an arc-extinguishing device according to claim 1.