DE19518049A1 - Arc extinguishing device esp. for small modular switch device e.g. circuit breaker - Google Patents
Arc extinguishing device esp. for small modular switch device e.g. circuit breakerInfo
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Abstract
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.The invention relates to an arc extinguishing device according to the preamble of claim 1. Such a extinguishing device device is known from EP-B1-0251 160. A similar erase direction is described in EP-B1-0263 293. Such deletion devices are used especially in circuit breakers used for the purpose of extinguishing a switching arc, which occurs when high currents are switched off, to cause or to accelerate.
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.The known arc quenching device works with a Extinguishing sheet chamber, the base-forming arc extinguishing sheets contains. With fire-extinguishing sheet chambers, a strong current is limited effect, but they require a minimum size that a desired reduction in switchgear dimensions ent opposed. Another disadvantage of the fire chamber is in the high number of parts and the resulting technological effort.
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.When designing alternative arc extinguishing devices to ensure that the plasma emissions are adequately limited, to avoid arcing. Related requirements are defined in the DIN VDE 0641 guideline.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Löschein richtung anzugeben, die geringere Schaltgeräteabmessungen ermög licht und kostengünstig herstellbar ist.The invention is therefore based on the object of a deletion to specify the direction that enables smaller switchgear dimensions is light and inexpensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird bei einer Lichtbogenlöscheinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen angegeben.This task is performed in an arc extinguishing device after Preamble of claim 1 by its characterizing features solved. Refinements are specified in further claims.
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.The insulating material chamber proposed by the invention can be found in very small dimensions are produced, being used as insulation material is a common housing material of a line protection scarf ters is usable. The manufacturing effort for a line Circuit breaker with extinguishing device can be considerably to decrease. This in support of the desired rapid end Blowing field used in the arc can differ on generated way. A particularly clearly visible one Progress consists in the possibility of applying it extinguishing device according to the invention compared to previous Lei circuit breaker to 50% reduced module width to the right alize. An effective limitation of the leakage of conductive according to plasma from the extinguishing device is arranged by arranging a Outflow area at the exit of the quenching chamber reached, in the Outflow area flexible film strips for swirling and cooling the gas.
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.A more detailed description of the invention follows Based on an exemplary embodiment shown in the drawing play. It is understood that the dimensions, factory fabrics and other details are only mentioned as examples.
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. Fig. 1 shows essential parts of the invention in a schematic diagram of a circuit breaker 1 in a housing 2. The circuit breaker 1 has a contact point 3 at which an arc can occur in a switching chamber or an antechamber room 4 . The contact point 3 is formed by a movable contact piece 5 and a fixed contact piece 7 , wherein the movable contact piece 5 can be moved by means of a switching lever or a triggering device (not shown). The fixed contact piece 7 is connected to an upper arc guide rail 8 . The arc is guided by the upper arc guide rail 8 and a lower arc guide rail 9 from the front chamber 4 via an expansion area 10 into a quenching chamber or a quenching chamber area 11 . An outflow region 13 adjoins the quenching chamber 11 . In the quenching chamber area 11 , insulating webs 14 are arranged parallel to the guide rails 8 , 9 . The spaced insulating webs 14 form gaps 16 into which the arc is pressed and thereby lengthened ver. An iron plate 15 for forming a blowing field is indicated with dashed lines. Such an iron plate 15 can be arranged on one side of the entire chamber area 4 , 10 , 11 . Is suitable for. B. a 7.5 mm thick plate (in the case of a 16 A circuit breaker). With the help of a switching chamber sealing device, e.g. B. a Teflon slider 12 , a sealing of the prechamber 4 is achieved upwards.
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.Flexible film strips 17 are attached to both sides of the webs 14 . The film strips 17 protrude into the outflow region 13 . The length of the webs 14 and the film strips 17 is adapted to the shape of the arcing chamber 11 and the outflow area 13 . To produce the film strips 17 , polyimide film has proven particularly useful.
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.The effect of the arrangement is that after the enema of the arc in the row of insulating bars the foil strips are contracted and swirl the hot gas. Through the This process cools a still conductive plasma.
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.Tests were carried out with a prototype arrangement for a 16 A miniature circuit breaker, in which the magnetic blowing field is generated with an iron plate on the side. Instead of an iron plate, a blow coil designed as an air coil, which is adapted to the shape of the expansion area 10 , could also be used. The blow coil could also be used as a trigger. The running or guide rails 8 , 9 are made of copper with a cross section of (3.0 × 2.5) mm² ge. The thickness of the plastic side walls is 1mm. The gas-emitting side walls consist in the expansion area 10 of 0.5 mm thick Cevausite and 0.5 mm Vestamid L1950, in the outflow area 13 of 1 mm thick Cevausite. The gap width in the expansion area 10 and in the outflow area 13 is 3 mm. The width of the column 16 between the insulating webs 14 is a maximum of 3.5 mm.
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.The respective design of the overall arrangement can be from below different requirements, especially the nominal current of the switching device. The gap width in the whole of the Lichtbo The flow area should, however, be in the range from 2.5 to 4mm, preferably 3mm. An external magnet is then sufficient table induction of about 0.2 to 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.The described design of the arc extinguishing device, in conjunction with the supporting blowing field, causes the arc to expand rapidly, to be pressed or pressed into the gap between the webs and thereby greatly extended; in addition, on the walls of the chambers 4 , 10 , 11 and by the swirling in the outflow region 13, a strong heat removal. The described extinguishing principle of a magnetic field-enhanced arc extinguishing device with a gas-emitting narrow gap showed a good extinguishing effect in experiments. Arc quenching voltages of 300 to 400 V were achieved. By increasing the magnetic induction and optimizing the other parameters, in particular the insulating chamber gap width, even higher arc voltages and thus an even stronger current limitation can be achieved with low current rise speeds.
BezugszeichenlisteReference list
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 1 circuit breaker
2 housings
3 contact point
4 pre-chamber space or switching chamber
5 movable contact piece
7 fixed contact piece
8 upper arc guide rail
9 lower arc guide rail
10 expansion area
11 Extinguishing chamber area
12 interrupter sealing device, e.g. B. Teflon slider
13 outflow area
14 insulating bar
15 iron plate or device for blowing field generation
16 gap
17 flexible film strips
Claims (8)
- 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.
- a) the switch ( 1 ) has a contact point ( 3 ) which is located in a switch or prechamber space ( 4 ),
- b) the contact point ( 3 ) has a fixed contact piece ( 7 ) and a movable contact piece ( 5 ) and
- c) metallic arc guide rails ( 8, 9 ) are present which conduct an arc from the contact point ( 3 ) via an expansion area ( 10 ) of the prechamber space ( 4 ) into an arcing chamber ( 11 ), the arcing chamber ( 11 ) being approximately parallel in two boundary surfaces running to one another are delimited by the arc guide rails ( 8, 9 ),
characterized in that - d) the remaining boundary surfaces of the arcing chamber ( 11 ) and within the chamber ( 11 ) parallel to the arc guide rails ( 8, 9 ) webs ( 14 ) made of electrically insulating material,
- e) there is a blowing device ( 15 ) which generates a magnetic blowing field which presses the arc into gaps ( 16 ) between the webs ( 14 ) and thereby lengthens it, and
- f) mechanically flexible strips ( 17 ) made of an electrically insulating material are attached to the webs ( 14 ) and protrude into an outflow region ( 13 ) which adjoins the extinguishing chamber ( 11 ).
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