DE19518049A1

DE19518049A1 - Lichtbogenlöscheinrichtung

Info

Publication number: DE19518049A1
Application number: DE19518049A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Prof Dr Ing Amft; Erhard Runtsch; Karsten Dr Ing Rechenberg; Peggy Dipl Ing Gramm
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1996-11-21
Also published as: ITMI960880A1; IT1282551B1; FR2734396A1; ITMI960880A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtbogenlöscheinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Löscheinrich tung ist aus der EP-B1-0251 160 bekannt. Eine ähnliche Löschein richtung ist in der EP-B1-0263 293 beschrieben. Derartige Lösch einrichtungen werden insbesondere in Leitungsschutzschaltern eingesetzt zu dem Zweck, die Löschung eines Schaltlichtbogens, der beim Abschalten hoher Ströme entsteht, zu bewirken oder zu beschleunigen.

Die bekannte Lichtbogenlöscheinrichtung arbeitet mit einer Löschblechkammer, die fußpunktbildende Lichtbogenlöschbleche enthält. Mit Löschblechkammern wird zwar eine stark strombegren zende Wirkung erzielt, sie erfordern aber eine Mindestgröße, die einer angestrebten Verringerung der Schaltgeräteabmessungen ent gegensteht. Ein weiterer Nachteil der Löschblechkammer besteht in der hohen Anzahl von Teilen und dem daraus resultierenden technologischen Aufwand.

Bei der Konzeption alternativer Lichtbogenlöscheinrichtungen ist auf eine ausreichende Begrenzung des Plasmaausstoßes zu achten, um Störlichtbögen zu vermeiden. Diesbezügliche Anforderungen sind in der Richtlinie DIN VDE 0641 festgelegt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Löschein richtung anzugeben, die geringere Schaltgeräteabmessungen ermög licht und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Lichtbogenlöscheinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung vorgeschlagene Isolierstoffkammer kann in sehr kleinen Abmessungen hergestellt werden, wobei als Isolier stoff ein üblicher Gehäusewerkstoff eines Leitungsschutzschal ters verwendbar ist. Der Herstellaufwand für einen Leitungs schutzschalter mit Löscheinrichtung läßt sich dadurch erheblich verringern. Das zur Unterstützung der angestrebten raschen Aus breitung des Lichtbogens benutzte Blasfeld kann auf unterschied liche Weise erzeugt werden. Ein besonders deutlich sichtbarer Fortschritt besteht in der Möglichkeit, durch Anwendung der er findungsgemäßen Löscheinrichtung eine gegenüber bisherigen Lei tungsschutzschalter auf 50% verringerte Modulbreite zu re alisieren. Eine wirksame Begrenzung des Austritts von leitfähi gem Plasma aus der Löscheinrichtung wird durch Anordnung eines Ausströmbereichs am Ausgang der Löschkammer erreicht, wobei im Ausströmbereich flexible Folienstreifen für eine Verwirbelung und Kühlung des Gases sorgen.

Eine ausführlichere Beschreibung der Erfindung erfolgt nachste hend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiels. Es versteht sich, daß dabei genannte Abmessungen, Werk stoffe und sonstige Details lediglich beispielhaft genannt sind.

Fig. 1 zeigt in einer Prinzipdarstellung erfindungswesentliche Teile eines Leitungsschutzschalters 1 in einem Gehäuse 2. Der Leitungsschutzschalter 1 weist eine Kontaktstelle 3 auf, an der ein Lichtbogen in einer Schaltkammer oder einem Vorkammerraum 4 entstehen kann. Die Kontaktstelle 3 wird durch ein bewegbares Kontaktstück 5 und ein festes Kontaktstück 7 gebildet, wobei das bewegbare Kontaktstück 5 mittels eines Schalthebels oder einer Auslöseeinrichtung (nicht dargestellt) bewegt werden kann. Das feste Kontaktstück 7 ist mit einer oberen Lichtbogenleitschiene 8 verbunden. Der Lichtbogen wird von der oberen Lichtbogenleit schiene 8 und einer unteren Lichtbogenleitschiene 9 aus der Vor kammer 4 über einen Aufweitungsbereich 10 in eine Löschkammer oder einen Löschkammerbereich 11 geleitet. An die Löschkammer 11 schließt sich ein Ausströmbereich 13 an. Im Löschkammerbereich 11 sind parallel zu den Leitschienen 8, 9 verlaufende Isolier stoffstege 14 angeordnet. Die beabstandeten Isolierstoffstege 14 bilden Spalte 16, in die der Lichtbogen gepreßt und dadurch ver längert wird. Mit gestrichelten Linien ist eine Eisenplatte 15 zur Bildung eines Blasfeldes angedeutet. Eine solche Eisenplatte 15 kann auf einer Seite des gesamten Kammerbereichs 4, 10, 11 angeordnet sein. Geeignet ist z. B. eine 7,5 mm dicke Platte (im Fall eines 16-A-Leitungsschutzschalters). Mit Hilfe einer Schaltkammerabdichteinrichtung, z . B. eines Teflon-Schiebers 12 ist eine Abdichtung der Vorkammer 4 nach oben hin erreicht.

An beiden Seiten der Stege 14 sind flexible Folienstreifen 17 angebracht. Die Folienstreifen 17 ragen in den Ausströmbereich 13. Die Länge der Stege 14 und der Folienstreifen 17 ist der Form der Löschkammer 11 und des Ausströmbereiches 13 angepaßt. Zur Herstellung der Folienstreifen 17 hat sich besonders Polyi midfolie bewährt.

Die Wirkung der Anordnung besteht darin, daß nach dem Einlauf des Lichtbogens in die Isolierstoffstegreihe die Folienstreifen zusammengezogen werden und das heiße Gas verwirbeln. Durch die sen Vorgang wird ein noch leitfähiges Plasma abgekühlt.

Erprobungen wurden mit einer Prototyp-Anordnung für einen 16-A-Leitungsschutzschalter durchgeführt, bei dem das magneti sche Blasfeld mit einer seitlich liegenden Eisenplatte erzeugt wird. Anstelle einer Eisenplatte könnte auch eine als Luftspule ausgeführte Blasspule, die der Form des Aufweitungsbereichs 10 angepaßt ist, verwendet werden. Die Blasspule könnte gleich zeitig als Auslöser benutzt werden. Die Lauf- oder Leitschienen 8, 9 sind aus Kupfer mit einem Querschnitt von (3,0×2,5)mm² ge fertigt. Die Dicke der Kunststoff-Seitenwände beträgt 1mm. Die gasabgebenden Seitenwände bestehen im Aufweitungsbereich 10 aus 0,5mm dicken Cevausit und 0,5mm Vestamid L1950, im Ausströmungs bereich 13 aus 1mm dickem Cevausit. Die Spaltbreite im Aufwei tungsbereich 10 und im Ausströmbereich 13 liegt bei 3mm. Die Breite der Spalte 16 zwischen den Isolierstegen 14 liegt bei ma ximal 3,5mm.

Die jeweilige Gestaltung der Gesamtanordnung kann von unter schiedlichen Anforderungen abhängig sein, insbesondere vom Nenn strom des Schaltgeräts. Die Spaltbreite im gesamten vom Lichtbo gen durchströmten Bereich sollte jedoch im Bereich von 2,5 bis 4mm, bevorzugt bei 3mm liegen. Es genügt dann eine äußere magne tische Induktion von etwa 0,2 bis 0,4 T.

Die dargelegte Gestaltung der Lichtbogenlöscheinrichtung bewirkt in Verbindung mit dem unterstützenden Blasfeld, daß der Lichtbo gen schnell auf geweitet, in die Spalte zwischen den Stegen ge drängt oder gepreßt und dabei stark verlängert wird; außerdem erfolgt an den Wänden der Kammern 4, 10, 11 und durch die Ver wirbelung im Ausströmbereich 13 ein starker Wärmeentzug. Das be schriebene Löschprinzip einer magnetfeldverstärkten Lichtbogen löscheinrichtung mit gasabgebendem Engspalt zeigte in Versuchen eine gute Löschwirkung. Es wurden Lichtbogenlöschspannungen von 300 bis 400 V erzielt. Durch Erhöhung der magnetischen Induktion und Optimierung der sonstigen Parameter, insbesondere der Iso lierstoffkammer-Spaltbreite können noch höhere Lichtbogenspan nungen und damit eine noch stärkere Strombegrenzung mit kleinen Stromanstiegsgeschwindigkeiten erzielt werden.

Bezugszeichenliste

1 Leitungsschutzschalter
2 Gehäuse
3 Kontaktstelle
4 Vorkammerraum oder Schaltkammer
5 bewegbares Kontaktstück
7 festes Kontaktstück
8 obere Lichtbogenleitschiene
9 untere Lichtbogenleitschiene
10 Aufweitungsbereich
11 Löschkammerbereich
12 Schaltkammerabdichteinrichtung, z . B. Teflon-Schieber
13 Ausströmbereich
14 Isolierstoffsteg
15 Eisenplatte bzw. Einrichtung zur Blasfelderzeugung
16 Spalt
17 flexible Folienstreifen

Claims

1. Lichtbogenlöscheinrichtung für einen elektrischen Schal ter, insbesondere einen Leitungsschutzschalter, wobei

a) der Schalter (1) eine Kontaktstelle (3) aufweist, die sich in einem Schalt- oder Vorkammerraum (4) befindet,
b) die Kontaktstelle (3) ein festes Kontaktstück (7) und ein bewegbares Kontaktstück (5) aufweist und
c) metallische Lichtbogenleitschienen (8,9) vorhanden sind, die einen Lichtbogen von der Kontaktstelle (3) über einen Aufweitungsbereich (10) des Vorkammerraums (4) in eine Löschkammer (11) leiten, wobei die Löschkammer (11) in zwei etwa parallel zueinander verlaufenden Begrenzungsflächen durch die Lichtbogenleitschienen (8,9) begrenzt wird,
dadurch gekennzeichnet daß
d) die übrigen Begrenzungsflächen der Löschkammer (11) und in nerhalb der Kammer (11) parallel zu den Lichtbogenleit schienen (8,9) verlaufende Stege (14) aus elektrisch iso lierendem Material hergestellt sind,
e) eine Blaseinrichtung (15) vorhanden ist, die ein magneti sches Blasfeld erzeugt, das den Lichtbogen in Spalte (16) zwischen den Stegen (14) hineinpreßt und dadurch verlän gert, und
f) an den Stegen (14) mechanisch flexible Streifen (17) aus einem elektrisch isolierenden Material angebracht sind, die in einen Ausströmbereich (13) ragen, der sich an die Lösch kammer (11) anschließt.

2. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Länge der einzelnen Stege (14) und der flexiblen Folienstreifen (17) unterschiedlich ist und an geome trische Abmessungen des Ausströmbereichs (13) angepaßt ist.

3. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Blaseinrichtung durch eine Eisen platte (15) gebildet wird, die seitlich neben dem Aufweitungsbe reich (10) und der Löschkammer (11) angeordnet ist.

4. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolie rende Material, mit dem die Löschkammer (11) mit ihren Stegen (14) und der Ausströmbereich (13) ausgeführt sind, übereinstimmt mit dem Gehäusematerial des Schalters (1).

5. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolie rende Material für die Löschkammer (11) und den Ausströmbereich (13) Cevausit ist.

6. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite im Auf weitungsbereich (10), zwischen den Stegen (14) der Kammer (11) und im Ausströmbereich (13) im Bereich von 2,5 bis 4mm, und im Fall eines 16-A-Schalters bevorzugt bei 3 mm liegt.

7. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Streifen (17) aus Polyimid hergestellt sind.

8. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden zugänglichen Flächen der Stege (14) je ein flexibler Streifen (17) angebracht ist.