DE19643643B4

DE19643643B4 - Leitungsschutzschalter mit Lichtbogenlöschkammer und Entionisierungseinrichtung

Info

Publication number: DE19643643B4
Application number: DE1996143643
Authority: DE
Inventors: Johannes Kaulfuss; Andrija Hanak
Original assignee: Heinrich Kopp GmbH and Co KG
Current assignee: Heinrich Kopp GmbH and Co KG
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2016-10-23
Also published as: DE19643643A1

Abstract

Leitungsschutzschalter mit
einer Lichtbogenlöschkammer (12),
einem sich daran anschließenden Ausblasungskanal (13) für bei Kurzschlussabschaltungen entstehende ionisierte Gase und mit
einem in einer Ebene liegenden Ableitblech (14) als Entionisierungseinrichtung, das in dem Ausblasungskanal (13) elektrisch isoliert angeordnet ist und dessen Lageebene parallel zur Ausblasungsrichtung ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass als zusätzliches Löschblech bei Kurzschlussabschaltungen und zur Erhöhung der Bogenlänge eines Lichtbogens das Ableitblech (14) von der Lichtbogenlöschkammer (12) und einer Lichtbogenlaufschiene (23) gleich beabstandet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leitungsschutzschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Wenn in Leitungsschutzschaltern Kurzschlußabschaltungen von mehreren kA stattfinden, entstehen ionisierte Gase bzw. Plasma. Um die Geschwindigkeit und damit Energie von energiereichen ionisierten Teilchen zu verringern, ist es bisher üblich, eine Wechselwirkung mit Isolierstoffwänden einer gehäuseseitigen Verschachtelung im Ausblaskanal durch die dadurch bedingte labyrinthartige Strömung vorzunehmen. Dabei wird durch die Verschachtelung eine Verlängerung des Ausblasweges erreicht und gleichzeitig der auftretende Strömungsdruck ionisierter Teilchen gedämpft. Derartige Verschachtelungen werden teilweise auch in die Ummantelung der Löschblechpakete bzw. der Lichtbogenlöschkammer integriert.
Weiterhin ist es auch bekannt, zur Entionisierung sogenannte Ionengitter einzusetzen, die aus einem perforierten Blech mit kleinen Löchern von etwa 0,5mm Durchmesser bestehen. Dieses B1ech wird oft zu mehreren Lagen gefaltet eingesetzt, wobei die Lochachse parallel zur Ausblasungsrichtung orientiert ist. Hierdurch werden nicht nur die austretenden Gase stark verwirbelt, sondern es wird eine starke Reduzierung der Gesamtausblasungsmenge erreicht.

Ein Leitungsschalter der eingangs genannten Gattung ist bereits in der US 4 618 751 A offenbart. Als nachteilig sind jedoch bei diesem vorbekannten Leitungsschutzschalter ebenso wie bei den zuvor erwähnten Leitungsschutzschaltern anzusehen, dass die Absenkung der Konzentration ionisierter Teilchen in der ausgestoßenen Gasmenge nicht einhergeht mit einer entsprechenden Verringerung der Energiedurchlasswerte. Vielmehr werden durch die Reduzierung des effektiven Ausblasungsquerschnitts bisher die Energiedurchlasswerte erhöht.

Aus der US 5 281 776 A ist ein mehrpoliger Niederspannungsschutzschalter mit zwei Lichtbogen-Löschkammern bekannt, die jeweils eine Öffnung für den Austritt ausgestoßener Gase aufweisen.

Aus der DE 30 16 845 A1 ist eine Lichtbogenlöscheinrichtung für einen Leitungsschutzschalter bekannt, bei dem ein Lichtbogenleitblech eine hinter den Kühlblechen senkrecht zu diesen verlaufende erste Verlängerung aufweist und bei dem das am weitesten vom Kontaktstück entfernte ebenfalls als Lichtbogenleitblech dienende Kühlblech ebenfalls eine in gleiche Richtung wie die erste Verlängerung ausgerichtete und etwa parallel zu dieser verlaufende zweite Verlängerung aufweist, wobei beide Verlängerungen in einen Auspuffkanal übergehen.

Aus der DE 34 90 021 T1 ist schließlich eine Lichtbogen-Aufspaltplatte zur Bildung von den lichtbogenauslöschenden Kammern bekannt, wobei mehrere parallel angeordnete Lichtbogen-Aufspaltplatten in einem Trichtereinlaufteil ragen, das mit einer Lichtbogen-Auslöseeinrichtung eines Trennschalters in Eingriff kommt. Ein von dem Trennschalter ausgehender Lichtbogen wird in einer Anzahl von getrennten Serienlichtbögen aufgetrennt, die jeweils von den Wänden der durch die Lichtbogen-Aufspaltplatten gebildeten Lichtbogen-Auslöschkammern ausgehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leitungsschutzschalter der eingangs genannten Gattung im Hinblick auf eine Verringerung der bei Kurzschlussabschaltungen auftretenden energiereichen ionisierten Teilchen weiterzubilden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordneten Patentansprüchen zu entnehmen.

Gemäß der Erfindung ist das Ableitblech von der Lichtbogenlöschkammer und einer Lichbogen-Laufschiene gleich beabstandet, um vorteilhaft parallele Teillichtbögen zur Ausbildung zu bringen, wodurch dann die durch das Ableitblech erhöhte Bogenlänge aufgrund der Kühlung des Bogens eine verbesserte Kurzschlußstrombegrenzung ergibt. Vorteilhaft dient das Ableitblech somit als zusätzliches Löschblech und wird zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der Lichtbogen durch den auftretenden Strömungsdruck in den Bereichen des Ableitbleches ausbreiten will, in den Stromkreislauf integriert, wobei eine unerwünschte Aufweitung des Lichtbogens zwischen Laufschiene und erstem Löschblech der Löschkammer in den Ausblasungskanal verhindert wird.

Das Ableitblech wird dabei derart in dem Ausblasungskanal positioniert, daß vorteilhaft der effektive Ausblasungsquerschnitt nur um den Querschnitt der Stirnfläche des Ableitblechs verringert wird, weil das Ableitblech parallel zur Ausblasungsrichtung im Ausblasungskanal angeordnet ist. Dabei wird das Ableitblech mit Hilfe von ober- und unterseitigen Ausprägungen in dem Ausblasungskanal befestigt. Diese Ausprägungen sind vorzugsweise an beiden Seiten gleich und bevorzugt kegelförmig und/oder stegförmig gestaltet.

Weiterhin ist es im Hinblick auf eine möglichst geringe Verkleinerung des Ausblasungsquerschnitts vorteilhaft, wenn die kegelförmigen Ausprägungen an jeder Seite des Ableitblechs jeweils in Ausblasungsrichtung fluchten. Weiterhin kann nach einer Weiterbildung der Erfindung noch vorgesehen sein, daß das Ableitblech seitliche Führungsanformungen aufweist, um es mittig in dem Ausblasungskanal zu sichern.

Vorteilhaft wird durch das vorgesehene Ableitblech die Konzentration ionisierter Teilchen der durch den Ausblasungskanal austretenden Gase stark reduziert. Ionisierte Teilchen, die in Ausblasungsrichtung beschleunigt sind, werden durch Stöße mit den im elektrischen Feld zwischen Laufschiene, Ableitbelch und Löschblechpaket beschleunigten Ladungsträgern von ihrer Hahn abgelenkt und somit abgebremst, und von den Kontakten und Laufschienen verspratzte oder verdampfte Metallpartikel kondensieren vorteilhaft am Ableitblech.

Günstig ist ferner, daß das Ableitblech als zusätzliches Löschblech wirkt und dadurch die Energiedurchlaßwerte des Leitungsschutzschalters verringert. Durch die parallele Anordnung zur Ausblasungsrichtung wird vorteilhaft eine günstige Umströmung des Blechs erreicht, die besser ist als bei einem senkrecht zur Ausblasungsrichtung befindlichen Blech mit vielen kleinen Durchbohrungen. Hinzu kommt ferner, daß die Lichtbogenspannung nicht durch eine Verlängerung der Plasmasäule im Ausblasungskanal, sondern durch die Anoden- und Kathodenfallspannung des Ableitblechs erhöht wird, wodurch es möglich wird, die Plasmaausblasung relativ günstig zu beeinflussen. Überdies zeichnet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Leitungsschutzschalters auch durch einen vergleichsweise geringen Platzbedarf gegenüber bisher üblichen aufwendigen Verschachtelungen im Gehäuse aus, und das Ableitblech kann den jeweiligen Ausblasungskanalgrößen leicht angepaßt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hezugname auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematisierte Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Leitungsschutzschalters, bei dem das Gehäuse im Bereich der Lichtbogenlöschkammer und des Ausblasungskanals weggeschnitten ist;
2 eine vergrößerte Darstellung des in 1 gezeigten Ausschnitts aus dem Leitungsschutzschalter; und
3 einen Schnitt durch das Ableitblech entlang der Schnittlinie III-III in 2.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Leitungsschutzschalter 10 mit einem Gehäuse 11 in Seitenansicht dargestellt, wobei das Gehäuse 11 im Bereich einer Lichtbogenlöschkammer 12 zur Darstellung eines Ausblasungskanals 13 geschnitten ist. Die Schnittschraffur des Gehäuses 11 wurde aus Vereinfachungsgründen weggelassen.
In dem Ausblasungskanal 13 befindet sich eine Entionisierungseinrichtung in Form eines Ableitblechs 14, dessen Ausbildung in den vergrößerten Darstellungen gemäß 2 und 3 näher gezeigt ist.
Das Ableitblech 14 ist in dem Ausblasungskanal 13 zwischen iner oberen Gehäusewand 15, die bis in die Außenwand 16 des Gehäuses 11 führt, und einer Zwischenwand 17 mittig angeordnet, welche beabstandet von der Außenwand 16 endet, um einen Durchlaß von dem Ausblasungskanal 13 zu einer Ausblasöffnung 18 freizugeben, durch die ionisierte Gase 19 (siehe 1) aus dem Gehäuse 11 des Leitungsschutzschalters 10 heraustreten können.
In den 1 und 2 ist weiterhin angedeutet, daß sich ein bei Kurzschlußabschaltung auftretender Lichtbogen in einen ersten Lichtbogen 20 zwischen dem Ableitblech 14 und dem untersten Blech 21 der Lichtbogenlöschkammer 12 und einen zweiten Teillichtbogen 22 zwischen dem Ableitblech 14 und einer Lichtbogenlaufschiene 23 aufteilt, wobei zwischen der Lichtbogen-Laufschiene 23 und dem untersten Blech 21 des Lichtbogenlöschpakets 12 noch ein kurzer Teillichtbogen 22' existiert.
2 zeigt besonders deutlich, daß das Ableitblech 14 parallel zur Ausblasungsrichtung des entstehenden ionisierten Gases angeordnet ist. Dabei ist der Abstand s zwischen der vorderen Stirnfläche 24 und dem untersten Blech 21 der Lichtbogenlöschkammer 12 gleich dem Abstand s zwischen der vorderen Kante 24 und der Lichtbogenlaufschiene 23.
Das Ableitblech 14 ist elektrisch isoliert in dem Ausblasungskanal 13 mittels oberseitiger Ausprägungen 25 und unterseitiger Ausprägung 26 befestigt. In Breitenrichtung ist der Haupttteil des Ableitblechs 14 von den Seiten beabstandet mittels seitlicher Führungsanformungen 27 gehalten. Die oberen Ausprägungen 25 sind kegelförmig ausgebildet und derart angeordnet, daß sie jeweils beiderseits der Längssymmetrieachse des Ableitblechs 14 in Ausblasungsrichtung fluchten. Die unterseitige Ausprägung 26 ist bei diesem Ausführungsbeispiel stegförmig gestaltet, kann jedoch ebenfalls so ausgebildet sein wie die oberseitigen Ausprägungen 25.

Claims

Leitungsschutzschalter mit einer Lichtbogenlöschkammer (12), einem sich daran anschließenden Ausblasungskanal (13) für bei Kurzschlussabschaltungen entstehende ionisierte Gase und mit einem in einer Ebene liegenden Ableitblech (14) als Entionisierungseinrichtung, das in dem Ausblasungskanal (13) elektrisch isoliert angeordnet ist und dessen Lageebene parallel zur Ausblasungsrichtung ist, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliches Löschblech bei Kurzschlussabschaltungen und zur Erhöhung der Bogenlänge eines Lichtbogens das Ableitblech (14) von der Lichtbogenlöschkammer (12) und einer Lichtbogenlaufschiene (23) gleich beabstandet ist.
Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitblech (14) in dem Ausblasungskanal (13) mittig angeordnet ist.
Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitblech (14) seitlich von den Seitenwänden des Ausblasungskanals (13) beabstandet angeordnet ist.
Leitungsschutzschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitblech (14) seitliche Führungsanformungen (27) aufweist.
Leitungsschutzschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitblech Ausprägungen (25, 26) zur Befestigung im Ausblasungskanal (13) aufweist.
Leitungsschutzschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägungen (25, 26) an beiden Seiten des Ableitblechs (14) vorgesehen sind.
Leitungsschutzschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägungen (25, 26) an beiden Seiten des Ableitblechs (14) gleich sind.
Leitungsschutzschalter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausprägungen (25, 26) kegelförmig und/oder stegförmig ausgebildet sind.
Leitungsschutzschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmigen Ausprägungen (25, 26) an einer Seite des Ableitblechs (14) in Ausblasungsrichtung fluchten.