DE1185274B - Circuit breakers, in particular installation circuit breakers - Google Patents

Circuit breakers, in particular installation circuit breakers

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DE1185274B
DE1185274B DEL37744A DEL0037744A DE1185274B DE 1185274 B DE1185274 B DE 1185274B DE L37744 A DEL37744 A DE L37744A DE L0037744 A DEL0037744 A DE L0037744A DE 1185274 B DE1185274 B DE 1185274B
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Germany
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contacts
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arc chamber
switch according
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DEL37744A
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Dipl-Ing Alexander Doerris
Alfred Fehrenbach
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02Details
    • H01H73/18Means for extinguishing or suppressing arc
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/46Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

Selbstschalter, insbesondere Installationsselbstschaiter Bei Schaltgeräten ist es bekannt, die Lichtbogenkammer ganz oder teilweise aus gasabgebendem Material zu dem Zweck herzustellen, um von diesem Material durch den thermischen Angriff des .Schaltlichtbogens abgespaltene Gas zur Blasung des Lichtbogens zu benutzen oder auch, um damit eine schnellere Entionisierung der Bogensäule beim Nulldurchgang des Stromes zu erreichen. Um ein schnelles Ablaufen des bei Abheben der Kontakte gezündeten Lichtbogens von der Kontaktstelle zu bewirken, versieht man die Kontakte mit Kontakthörnern, die zusammen mit den Stromzuführungen eine zur magnetischen Blasung des Bogens geeignete Blasschleife bilden. Dies hat jedoch den Nachteil, daß das vom Lichtbogen erzeugte Gas hinter dem Ablaufhorn des beweglichen Kontaktes entweicht und damit für den Antrieb und die Kühlung des Lichtbogens verlorengeht. An Hand der F i g. 1, in der die Lichtbogenkammer eines Schaltgerätes dargestellt ist, sei dieser Nachteil erläutert. Die etwa kasten- oder schalenförmig ausgebildete Kammer enthält eine Kontakteinrichtung, die aus zwei ortsfesten Kontakten 2, 3 und einer von einem Schieber 4 geführten Kontaktbrücke 5 besteht. Die senkrecht zur Kontaktöffnungsrichtung verlaufenden Wände 6, 7 der Lichtbogenkammer sind mit Ansätzen zur Führung des Schiebers 4 bzw. zur Halterung der ortsfesten Kontaktstücke 2, 3 versehen. Die anderen parallel zur Kontaktöffnungsrichtung verlaufenden Seitenwände der Lichtbogenkammer haben Austrittsöffnungen B für die bei der Abschaltung entstehenden Lichtbogengase. Die Kontakte sind in geöffnetem Zustand dargestellt. Zwischen der Kontaktbrücke und den ortsfesten Kontakten haben sich Lichtbögen 9, 10 ausgebildet, die durch den in Richtung der stark ausgezogenen Pfeile strömenden Teil des zwischen den Kontakten freigemachten Gases geblasen werden. Das erzeugte Gas wird jedoch nur sehr unvollständig ausgenutzt, da das Gas größtenteils auf den gestrichelt dargestellten Nebenwegen über die Flanken der Kontakte, den Kontaktschieber und die Wand zwischen den ortsfesten Kontakten abströmt. Diese Nebenwege wirken sich besonders deshalb schädlich aus, weil die Lichtbogensäule den Raum zwischen den geöffneten Kontakten in Ausbreitungsrichtung gasdicht -verschließt. Es kann sich somit in der Lichtbogenkammer nicht der zu einer wirksamen Beschleunigung des ablaufenden Lichtbogens notwendige Druck ausbilden. Selbst bei Schaltgeräten, bei denen die Kontakte unter Berücksichtigung der notwendigen Toleranzen fast die ganze Schaltkammerbreite einnehmen, ist keine hinreichende Abdichtung der Nebenwege gegeben. Außerdem -sind auch an den Stellen, an denen die Lichtbogenkammer abgedeckt ist, spaltartige Öffnungen vorhanden, durch die das freigemachte Gas ungenutzt entweichen kann.Automatic switches, especially installation self-switches In switching devices, it is known to manufacture the arc chamber entirely or partially from gas-emitting material for the purpose of using gas split off from this material by the thermal attack of the switching arc to blow the arc, or to use it for faster deionization to reach the arc column at the zero crossing of the current. In order to ensure that the arc ignited when the contacts are lifted off the contact point quickly, the contacts are provided with contact horns which, together with the power supply lines, form a blowing loop suitable for magnetic blowing of the arc. However, this has the disadvantage that the gas generated by the arc escapes behind the discharge horn of the movable contact and is thus lost for driving and cooling the arc. On the basis of FIG. 1, in which the arc chamber of a switching device is shown, this disadvantage will be explained. The approximately box-shaped or shell-shaped chamber contains a contact device which consists of two stationary contacts 2, 3 and a contact bridge 5 guided by a slide 4 . The walls 6, 7 of the arc chamber, which run perpendicular to the contact opening direction, are provided with attachments for guiding the slide 4 or for holding the stationary contact pieces 2, 3 . The other side walls of the arc chamber, which run parallel to the contact opening direction, have outlet openings B for the arc gases produced during shutdown. The contacts are shown in the open state. Arcs 9, 10 have formed between the contact bridge and the stationary contacts, which arcs are blown by the part of the gas released between the contacts flowing in the direction of the solid arrows. However, the gas generated is only used very incompletely, since the gas mostly flows off on the bypasses shown in dashed lines via the flanks of the contacts, the contact slide and the wall between the stationary contacts. These secondary paths are particularly harmful because the arc column closes the space between the open contacts in a gas-tight manner in the direction of propagation. The pressure required for an effective acceleration of the running arc cannot therefore develop in the arc chamber. Even with switching devices in which the contacts take up almost the entire width of the switching chamber, taking the necessary tolerances into account, the bypass paths are not adequately sealed. In addition, there are also gap-like openings at the points where the arc chamber is covered, through which the released gas can escape unused.

Es ist bekannt, obige Schwierigkeit dadurch zu vermeiden, daß man den Schaltlichtbogen mittels eines Stiftes zwischen zwei festen, hinterfütterten Laufschienen zündet und die mangelhafte magnetische Blasung durch einen fremden Gasstrom ersetzt (Druckgasschalter). Für kleine Selbstschalter ist ein solcher Aufwand jedoch nicht tragbar.It is known to avoid the above difficulty by the switching arc by means of a pin between two fixed, back-lined ones Running rails ignites and the inadequate magnetic blowing by someone else Gas flow replaced (pressurized gas switch). Such an effort is required for small auto switches but not portable.

Die Erfindung betrifft einen Selbstschalter, insbesondere Installationsselbstschaiter, bei dem sowohl die ortsfesten als auch die beweglichen Kontakte mit Lichtbogenablaufhörnem versehen sind und die festen Kontakte- ihren Konturen angepaßte Hinterfütterungen besitzen und der eine Lichtbogenkammer besitzt, die zumindest` teilweise aus gasabgebendem Material besteht. Die Erfindung bezweckt, durch konstruktive Verbesserungen der Lichtbogenkamrner das Schaltgerät-auch ohne Fremdgasströiri für hohe Schaltleistungen auszugestalten. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß auch die beweglichen Kontakte Hinterfütterungen besitzen, so daß der bei Entstehung eines Lichtbogens auftretende Gasstrom nur zwischen den geöffneten Kontakten entlanggeführt und in die gewünschte Ausbreitungsrichtung des Lichtbogens gelenkt wird: Mit der Hinterfütterung der Kontakte- wird ein im Längsschnitt trichterförmiger Lichtbogenkammeiraum gebildet, wobei auch die in Verlängerung von Kontaktablaufhörnern angeordneten Lichtbogenleitbleche eine Hinterfütterung erhalten. Durch Ankleben einer Abdeckplatte wird die Lichtbogenkammer so abgeschlossen, daß die in F i g. 1 dargestellten Nebenwege fortfallen. Auf diese Weise wird das vom Lichtbogen freigemachte Gas in dem von den Kontakten und der Lichtbogenschleife umgrenzten Raum festgehalten, so daß die Expansionsarbeit fast ausschließlich zum Antrieb des Lichtbogens ausgenutzt wird, was zur Folge hat, daß die Ausweitung des Lichtbogens außerordentlich schnell vonstatten geht.The invention relates to an automatic switch, in particular an installation automatic switch, in which both the stationary and the movable contacts with arc discharge horns are provided and the fixed contacts - back linings adapted to their contours own and who has an arc chamber that is at least partially made of gas-emitting Material. The invention aims, by constructive improvements Arcing chamber the switching device - even without foreign gas flows for high switching capacities to design. According to the invention this is achieved in that the movable Contacts have back linings so that when an arc occurs occurring gas flow is guided along only between the open contacts and in the desired direction of propagation of the arc is directed: With the back lining the contacts - an arc chamber with a funnel-shaped longitudinal section is formed, also the arc guide plates arranged as an extension of contact drainage horns get a back lining. The arc chamber is created by gluing on a cover plate so concluded that the in F i g. 1 are omitted. To this Way, the gas released by the arc is in that of the contacts and the Arc loop delimited space held, so that the expansion work almost is used exclusively to drive the arc, with the result that the expansion of the arc takes place extremely quickly.

An Hand der Zeichnung, die in den F i g. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele zeigt, sei die Erfindung näher erläutert.On the basis of the drawing shown in FIGS. 2 and 3 two exemplary embodiments shows, the invention is explained in more detail.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 handelt es sich um einen Installationsselbstschalter mit Zweifachunterbrechung. Es ist in schematischer Darstellung die eine Hälfte der Kontakteinrichtung wiedergegeben, die in einer aus gasabgebendem Material bestehenden Lichtbogenkammer 11 angeordnet ist. Die gleiche Anordnung befindet sich in einer zweiten, nicht dargestellten Lichtbogenkammer, die parallel hinter der ersten liegt. Die Kontakteinrichtung besteht aus einem ortsfesten Kontaktpaar, von denen der eine in der Zeichnung sichtbare Kontakt 12 mit einem Schenkel einer als Schwenkbrücke ausgebildeten Kontaktbrücke 13 zusammenwirkt. Die Kontaktbrücke ist mit ihrer Achse 13 a, die eine Wandöffnung der Lichtbogenkammer durchsetzt und zu einem nicht sichtbaren zweiten Schenkel führt, drehbar. Während die ortsfesten Kontakte selbst in Lichtbogenleitbleche 12 a auslaufen, sind den Schenkeln der Kontaktbrücke besondere Leitbleche 14 zugeordnet, die durch einen Potentialdraht 15 in leitender Verbindung stehen. Zwischen den Enden der Lichtbogenleitbleche ist ein Löschblechstape116 angeordnet. Die Lichtbogenkammer ist in Form eines flachen Trichters ausgebildet, an dessen Wänden die ortsfesten Kontakte und die Lichtbogenleitbleche dicht anliegen.In the embodiment according to FIG. 2 is one Installation circuit breaker with double break. It is in a schematic representation reproduced one half of the contact device, which in a gas-emitting Material existing arc chamber 11 is arranged. The same arrangement is located in a second, not shown arc chamber, which is parallel behind the first lies. The contact device consists of a fixed pair of contacts, of which the one visible in the drawing contact 12 with one leg of one designed as a swivel bridge contact bridge 13 interacts. The contact bridge is with its axis 13 a, which penetrates a wall opening of the arc chamber and leads to an invisible second leg, rotatable. While the stationary Contacts even run out in arc guide plates 12 a, are the legs of the contact bridge special baffles 14 assigned, which by a potential wire 15 in conductive Connected. Between the ends of the arc guide plates is a stack of arc splitters 116 arranged. The arc chamber is designed in the form of a flat funnel, the stationary contacts and the arc guide plates lie tightly against the walls.

Im Bereich der Kontaktbrücke ist die Wandung der Kammer so ausgeführt, daß die Schenkel der Kontaktbrücke in Öffnungsstellung sich an die Wandungen der Kammer anschmiegen. Die Kontakte und die Leitbleche sind so breit gehalten, daß sie bündig mit dem Rand der Wandung abschließen. Die Kontakte und die Leitbleche sind also mit Wandmaterial hinterfüttert, das zugleich als Klebefläche für eine die Lichtbogenkammer verschließende Abdeckplatte dient. Bei aufgesetzter Abdeckplatte sind durch die Verklebung der Platte mit den Hinterfütterungen sämtliche Undichtigkeiten beseitigt, so daß das durch die thermische Wirkung des Lichtbogens freigemachte Gas nur in Richtung auf den Löschblechstapel, d. h. also in der gewünschten Lichtbogenausbreitungsrichtung abströmen kann. Die Kammer ist so schmal gehalten, daß die Lichtbogensäule die gesamte Breite ausfüllt und das treibende Gas nicht an den Flanken des Lichtbogens vorbeiströmen kann. Die Expansion des Gases wird somit fast vollständig zum Antrieb des Schaltlichtbogens ausgenutzt. Die Kontaktbrückenführung hat zwar einen gewissen Spielraum, so daß die Nebenwege nicht vollkommen ausgeschaltet werden können, jedoch läßt sich diese Öffnung wegen des kreisförmigen Querschnittes der Achse 13 a genügend klein halten. Die der Schwenkbrücke zugeordneten Lichtbogenleitbleche schließen nicht erst an die Enden der Schenkel 13 der Brücke an, sondern sie besitzen noch einen Fortsatz, der etwa parallel zu den Schenkeln über der Brücke angeordnet ist. Dieser Fortsatz hat --den Zweck; beim Ablaufen des Lichtbogens eine schleifenförmige Stromführung zu bilderr,;- durch die die Blaswirkung noch verstärkt wird.In the area of the contact bridge, the wall of the chamber is designed in such a way that that the legs of the contact bridge in the open position on the walls of the Snuggle up to the chamber. The contacts and the baffles are kept so wide that they are flush with the edge of the wall. The contacts and the baffles are so backed with wall material that also acts as an adhesive surface for a the arc chamber closing cover plate is used. When the cover plate is in place are all leaks due to the gluing of the plate with the backing eliminated, so that this cleared by the thermal effect of the arc Gas only in the direction of the arc stack, d. H. that is, in the desired direction of arc propagation can flow away. The chamber is kept so narrow that the arc column covers the entire Width fills and the propellant gas does not flow past the flanks of the arc can. The expansion of the gas is almost entirely used to drive the switching arc exploited. The contact bridge guide has a certain leeway, so that the byways can not be completely turned off, but this can Keep the opening sufficiently small because of the circular cross-section of the axis 13 a. The arc guide plates assigned to the swivel bridge do not just connect the ends of the legs 13 of the bridge, but they also have an extension, which is arranged approximately parallel to the legs over the bridge. This continuation has - the purpose; a loop-shaped current conduction when the arc is running zu bilderr, - through which the blowing effect is intensified.

In den F i g."3-ä und 3 b, von denen die F i g. 3 a einen. -Längsschnitt durch eine Lichtbogenkammer und F i g. 3 b einen Schnitt gemäß der Linie AB nach F i g. 3 a wiedergibt, ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Lichtbogenkammer 17 befindet sich hierbei in einem aus gasabgebendem Material bestehenden Gehäuse 18, das aus einem Stück hergestellt ist. Der die Lichtkammer bildende Hohlraum hat die Gestalt eines flachen Trichters mit zwei parallelen Wänden (F i g. 3 b). Im Trichterhals ist eine Kontaktanordnung, die aus einem ortsfesten Kontaktstück 19 und einem Schwenkkontakt 20 besteht, angeordnet. Das ortsfeste Kontaktstück ist mit seinem Anschluß aus einer in Preßrichtung liegenden Öffnung herausgeführt, während bei dem Schwenkkontakt der Anschluß durch eine Achse 21 gebildet wird, die durch eine Öffnung 22 der einen Seitenwand herausgeführt ist. In der anderen Seitenwand ist sie in einer Vertiefung 23 gelagert. Der Schwenkkontakt wird von dem zwischen den beiden Seitenwänden befindlichen vierkantförmig ausgebildeten Teil der Achse 21 gehalten. Im Lager 23 und in der Durchführungsöffnung 22 ist die Achse im Querschnitt kreisförmig ausgebildet, so daß eine verhältnismäßig gute Abdichtung der Lichtbogenkammer nach außen hin gegeben ist. Die Durchführungsöffnung für den ortsfesten Kontakt ist zweckmäßigerweise durch einen Klebstoff abgedichtet, oder das Kontaktstück ist eingepreßt. Die Kontakte sind so geformt, daß sie sich an die trichterförmigen Wände der Lichtbogenkammer eng anschmiegen. Da die Lichtbogenkammer aus einem Stück besteht, sind weitere Abdichtungsmaßnahmen nicht notwendig. Die durch den Lichtbogen freigemachten Gase können nur in Richtung des eingezeichneten Pfeiles wirken, so daß sie den Lichtbogen in die gewünschte Ausbreitungsrichtung treiben und in den an der Lichtbogenkammeröffnung angebrachten Löschblechstape124 drücken. Wegen der an den trichterförmigen Wänden eng anliegenden Kontakte sind alle Nebenwege über die Kontakte hinweg versperrt, so daß die Expansion des erzeugten Gases vollständig zur Blasung des Lichtbogens ausgenutzt werden kann. Selbstverständlich braucht das Lichtbogenkammergehäuse bei dem letzten und auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel nicht vollständig aus gasabgebendem Material zu bestehen. Es genügt, wenn in der Lichtbogenkammer plattenförmige Einlagen aus solchem Material angebracht sind.In Figs. 3-a and 3b, of which Fig. 3a shows a longitudinal section through an arc chamber and Fig. 3b shows a section along the line AB according to Fig. 3a The arc chamber 17 is located in a housing 18 made of a gas-emitting material and made of one piece. The cavity forming the light chamber has the shape of a flat funnel with two parallel walls (FIG. 3 b). A contact arrangement is arranged in the funnel neck, which consists of a stationary contact piece 19 and a pivot contact 20. The connection of the stationary contact piece is led out of an opening lying in the pressing direction, while the connection of the pivot contact is formed by an axis 21 which is led out through an opening 22 in one side wall and is mounted in the other side wall in a recess 23. The pivoting contact is made by the one between the two sides n walls located square formed part of the axis 21 held. In the bearing 23 and in the feed-through opening 22, the axis is circular in cross section, so that the arc chamber is sealed relatively well to the outside. The feed-through opening for the fixed contact is expediently sealed by an adhesive, or the contact piece is pressed in. The contacts are shaped to fit snugly against the funnel-shaped walls of the arc chamber. Since the arc chamber consists of one piece, no further sealing measures are necessary. The gases released by the arc can only act in the direction of the arrow drawn so that they drive the arc in the desired direction of propagation and press it into the arc splitter stack 124 attached to the arc chamber opening. Because of the contacts that fit closely to the funnel-shaped walls, all secondary paths across the contacts are blocked, so that the expansion of the gas generated can be fully used to blow the arc. Of course, in the last and also in the first exemplary embodiment, the arc chamber housing does not have to consist entirely of gas-emitting material. It is sufficient if plate-shaped inserts made of such a material are attached in the arc chamber.

Claims (6)

Patentansprüche: 1. Selbstschalter, insbesondere Installationsselbstschalter, bei dem sowohl die ortsfesten als auch die beweglichen Kontakte mit Lichtbogenablaufhörnern versehen sind und die festen Kontakte ihren Konturen angepaßte Hinterfütterungen besitzen und der eine Lichtbogenkammer besitzt, die zumindest teilweise aus gasabgebendem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß auch die beweglichen Kontakte Hinterfütterungen besitzen, so daß der bei Entstehen eines Lichtbogens auftretende Gasstrom nur zwischen den geöffneten Kontakten-entlanggeführt und in die gewünschte Ausbreitungsrichtung des Lichtbogens gelenkt wird. Claims: 1. circuit breaker, in particular installation circuit breaker, in which both the stationary and the movable contacts with arc discharge horns are provided and the fixed contacts their contours adapted backing have and which has an arc chamber, which is at least partially made of gas-emitting Material, characterized in that the movable contacts are also backed own, so that the gas flow occurring when an arc occurs only between the opened contacts-led along and in the desired direction of propagation of the arc is directed. 2. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterfütterungen Klebeflächen für Lichtbogenkammerabdeckungen bilden und die Lichtbogenkammerbreite so bemessen ist, daß die Lichtbogensäule die gesamte Breite ausfüllt. 2. circuit breaker according to claim 1, characterized in that that the back linings form adhesive surfaces for arc chamber covers and the width of the arc chamber is dimensioned so that the arc pillar covers the entire Width fills. 3. Selbstschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterfütterungen für die beweglichen Kontaktstücke so ausgebildet sind, daß die Kontaktstücke in geöffnetem Schaltzustand an ihnen anliegen. 3. Automatic switch according to claim 1 and 2, characterized in that that the back linings for the movable contact pieces are designed in such a way that that the contact pieces rest against them in the open switching state. 4. Selbstschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterfütterungen der Kontakte sich hinter den in Verlängerung von Kontaktablaufhörnern angeordneten Lichtbogenleitblechen fortsetzen. 4. Auto switch according to claims 1 to 3, characterized in that the back linings of the contacts behind the arc guide plates arranged as an extension of contact drain horns continue. 5. Selbstschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Hinterfütterung der Kontakte die Lichtbogenkammer im Längsschnitt trichterförmig ausgebildet ist, wobei die Kontakte an der schmalsten Stelle liegen. 5. Automatic switch according to claim 1 to 4, characterized in that Due to the backing of the contacts, the arc chamber is funnel-shaped in the longitudinal section is formed, the contacts being at the narrowest point. 6. Selbstschalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte und die Lichtbogenleitbleche mit den Klebeflächen bündig abschließen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 907 906, 762 737" 738 526; britische Patentschrift Nr. 548 810.6. Auto switch according to claims 1 to 5, characterized in that the contacts and the arc guide plates finish flush with the adhesive surfaces. Publications considered: German Patent Nos. 907 906, 762 737 "738 526; British Patent No. 548 810.
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