DE19904403A1

DE19904403A1 - Light arc quenching chamber for electrical switching device, especially circuit breaker, has spatial divider that forms gap with wall that combines sub-arcs formed between contact parts

Info

Publication number: DE19904403A1
Application number: DE1999104403
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Pump; Wolfgang Sues
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-10

Abstract

The arrangement has two fixed contact parts (13,14) that can be bridged by a movable contact bridge (17) with light arc quenching elements and a magnetic coil for influencing the light arc. The chamber has an essentially circular bounding wall whose circular arc axis approximately coincides with the axis of the magnetic coil and a spatial divider (27) on the section of the bounding wall opposite the contact bridge that forms a gap (32) with the wall that combines the sub-arcs formed between the contact parts when a switch-off occurs to form a single arc that can be quenched.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschkammer für ein elektrisches Schaltgerät, ins besondere für einen Leitungsschutzschalter, gemäß dem Oberbegriff des Anspru ches 1.The invention relates to an arc extinguishing chamber for an electrical switching device, ins especially for a miniature circuit breaker, according to the preamble of claim ches 1.

Ein Schaltgerät der eingangs genannten Art ist aus der DE 7 29 567 bekannt geworden. Es handelt sich hierbei um einen Schraubsicherungsautomaten, der eine Lichtbogen löschkammer aufweist, in der zwei feststehende Kontaktstücke angeordnet sind, die im eingeschalteten Zustand durch eine Kontaktbrücke mit zwei beweglichen Kontakt stücken überbrückt sind. Unterhalb der Schaltkammer befindet sich eine magnetische Auslöse- und Blasspule und oberhalb ein Schaltmechanismus.A switching device of the type mentioned is known from DE 7 29 567. It is a screw-type automatic circuit breaker that has an arc has extinguishing chamber in which two fixed contact pieces are arranged, which in the switched on state by a contact bridge with two movable contacts pieces are bridged. There is a magnetic one below the switching chamber Tripping and blowing coil and above a switching mechanism.

Bei Auftreten eines Kurzschlußstromes wird die bewegliche Kontaktbrücke von den feststehenden Kontaktstücken getrennt, wobei zwei Schaltlichtbögen entstehen, die unter dem Einfluß der magnetischen Auslöse- und Blasspulen nach außen gedrückt werden. Die Lichtbogenfußpunkte verlassen aber das bewegliche Kontaktstück nicht, wodurch die Lichtbogenspannung und damit die Strombegrenzungswirkung trotz Dop pelkontaktunterbrechung gering ist. Insbesondere an den Kontaktstücken der Kontakt brücke wird aufgrund der langen Lichtbogenverweilzeit viel Material aufgeschmolzen; bei hohen Kurzschlußströmen wird die Schaltkammer darüber hinaus auch thermisch überlastet.If a short-circuit current occurs, the movable contact bridge is removed from the fixed contact pieces separately, creating two switching arcs that pressed outwards under the influence of the magnetic release and blowing coils become. However, the arc base points do not leave the moving contact piece, whereby the arc voltage and thus the current limiting effect despite Dop pel contact interruption is low. In particular on the contact pieces the contact due to the long arc dwell time, a lot of material is melted; at high short-circuit currents, the switching chamber also becomes thermal overloaded.

Zur Erhöhung der Lichtbogenspannung und zur Verbesserung der Strombegrenzung werden in allen bekannten Leitungsschutzschaltern Lichtbogenlöschbleche eingesetzt, in die der Lichtbogen einläuft und in denen der Lichtbogen gelöscht wird.To increase the arc voltage and to improve the current limitation arc extinguishing plates are used in all known circuit breakers, into which the arc enters and in which the arc is extinguished.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtbogenlöschkammer der eingangs genannten Art soweit zu verbessern, daß unter dem Einfluß eines magnetischen Blasfeldes hohe Lichtbogenspannungen und Strombegrenzungen erreicht werden, ohne daß Löschble che eingesetzt werden müssen.The object of the invention is an arc quenching chamber of the type mentioned to be improved so far that high under the influence of a magnetic blowing field Arc voltages and current limits can be achieved without Löschble che must be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1.

Danach ist die Lichtbogenlöschkammer mit einer im wesentlichen kreisförmigen Begren zungswand ausgebildet, deren Kreisbogenachse etwa mit der Achse der Magnetspule fluchtet. Im Bereich derjenigen Wandung, die - gesehen von den festen Kontakt stücken aus - hinter der Kontaktbrücke liegt, ist ein Raumteiler aus Isolierstoff vorge sehen, der auf der der Wand zugewandten Seite einen Abstand zur Wand einhält und so zwischen Wand und Raumteiler einen Spalt bildet, so daß sich bei Abschalten die zwischen den Kontaktstücken befindlichen Teillichtbögen durch den Spalt hindurch vereinigen und so gelöscht werden.Thereafter, the arc quenching chamber is of a substantially circular shape tongue wall formed, the circular arc axis approximately with the axis of the solenoid flees. In the area of that wall - seen from the fixed contact pieces - behind the contact bridge is a room divider made of insulating material see who maintains a distance to the wall on the side facing the wall and so forms a gap between the wall and the room divider, so that when you turn off the partial arcs located between the contact pieces through the gap unite and be deleted.

Wenn nun zwischen den beiden Kontaktstücken der Doppelkontaktstelle zwei Teillicht bögen gebildet werden, wandern diese Teillichtbögen aufgrund des Blasfeldes nach außen gegen die Begrenzungswand der Lichtbogenlöschkammer und vereinigen sich innerhalb des Spaltes zwischen dem Raumteiler und der Begrenzungswand, so daß der Lichtbogen lediglich zwischen den beiden feststehenden Kontaktstücken brennt und damit ein einziger Lichtbogen entsteht. Dieser einzige Lichtbogen kann dann auch in einfacher Weise insbesondere in dem Spalt gelöscht werden, wobei die Strombegrenzungswirkung und die Lichtbogenspannung gegenüber der Anordnung nach der DE 7 29 567 deutlich erhöht sind.If now two partial lights between the two contact pieces of the double contact point arcs are formed, these partial arcs migrate due to the blowing field outside against the boundary wall of the arc quenching chamber and unite within the gap between the room divider and the boundary wall, so that the arc burns only between the two fixed contact pieces and thus a single arc arises. This single arc can then also can be deleted in a simple manner, in particular in the gap, the Current limiting effect and the arc voltage compared to the arrangement according to DE 7 29 567 are significantly increased.

Die Lichtbogenlöschkammer besitzt gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfin dung ein napfförmiges Unterteil, in das die Kontaktstücke eingesetzt sind; ebenso ist der Raumteiler am Boden der Napfform angebracht, insbesondere angeformt.According to a further embodiment, the arc quenching chamber has the Erfin dung a cup-shaped lower part, in which the contact pieces are inserted; is as well the room divider attached to the bottom of the bowl shape, in particular molded.

Die Lichtbogenlöschkammer wird erfindungsgemäß von einem Deckel abgedeckt, an dessen der Lichtbogenlöschkammer zugewandten Seitenfläche senkrecht davon vor springende Ausformungen angebracht sind, die auf einem Kreisbogen in Abstand zur Begrenzungswand am unteren Gehäuseteil befinden, so daß der Lichtbogen zwischen der Begrenzungswand und den Ausformungen sowie dem Spalt brennt.According to the invention, the arc quenching chamber is covered by a cover whose side surface facing the arc quenching chamber is perpendicular to it jumping formations are attached, on a circular arc at a distance from Boundary wall are located on the lower housing part, so that the arc between the boundary wall and the formations and the gap burn.

Es besteht darüber hinaus auch die Möglichkeit, weitere Raumteiler vorzusehen, die mit der Begrenzungswand einen Spalt bilden, durch den der Lichtbogen hindurch ver läuft.There is also the possibility of providing additional room dividers form a gap with the boundary wall through which the arc ver running.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Begrenzungswand innen gewellt sein, wobei sich die Wellen den zylinderförmigen Ausformungen anpassen; auch im Bereich des Raumteilers kann die Begrenzungswand gewellt sein, so daß der Spalt ebenfalls gewellt ist, wodurch sich ingesamt die Lichtbogenlänge vergrößert.According to a further embodiment of the invention, the boundary wall can be inside be corrugated, the waves adapting to the cylindrical shapes; the boundary wall can also be corrugated in the area of the room divider, so that the The gap is also corrugated, which increases the overall arc length.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.Using the drawing, in which two embodiments of the invention are shown, the invention and further advantageous refinements and improvements and further advantages are explained and described in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine Lichtbogenlöschkammer gemäß Schnitt linie II-II, Fig. 1 is a sectional view through an arc extinguishing chamber according to section line II-II,

Fig. 2 eine Einsicht in die Lichtbogenlöschkammer, bei abgenommenem Deckel, und Fig. 2 is a view of the arc quenching chamber, with the cover removed, and

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 2. Fig. 3 shows a further embodiment of the invention, in a similar representation as in Fig. 2.

Die Fig. 2 zeigt einen Einblick in eine Lichtbogenlöschkammer 10 eines Leitungsschutz schalters, der beispielsweise ein Schraubautomat sein kann. Fig. 2 shows an insight into an arc extinguishing chamber 10 of a circuit breaker, which can for example be an automatic screwdriver.

Innerhalb der Löschkammer 10 befinden sich zwei feststehende Kontaktteile 11, 12, die jeweils einen Abschnitt 13, 14 aufweisen, der jeweils als festes Kontaktstück dient. An diesen Abschnitt 13, 14, die beide in einer Linie liegen, schließen sich Lichtbogenleit schienen 15, 16 an. Mit den beiden feststehenden Kontaktstücken 13, 14 wirkt eine Kontaktbrücke 17 zusammen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine U-Form mit zwei Schenkeln 18 und 19 aufweist, an denen jeweils ein bewegliches Kontaktstück 20, 21 angeformt ist, in dem die freien Enden der Schenkel 18 und 19 kreisbogenförmig nach außen gebogen werden. Im eingeschalteten Zustand, der in Fig. 2 nicht dargestellt ist, liegen die beiden Kontaktstücke 20, 21, d. h. die aufgebogenen Enden der Schenkel 18, 19 auf den Kontaktstücken 13, 14 auf. Dadurch wird ein Stromkreis von Zuleitungen 22, 23 zu den beiden Kontaktstücken 13, 14 über die Kontaktbrücke 17 geschlossen. Die Lichtbogenleitschienen 15 und 16 sind bezogen auf die festste henden Kontaktstücke 13, 14 so abgewinkelt, daß zwischen ihnen ein Winkel größer als 180° im Bereich der Lichtbogenlöschkammer gebildet ist.Within the arcing chamber 10 there are two fixed contact parts 11 , 12 , each having a section 13 , 14 , which each serves as a fixed contact piece. At this section 13 , 14 , both of which are in a line, arc guide rails 15 , 16 adjoin. A contact bridge 17 cooperates with the two fixed contact pieces 13 , 14 , which in the present exemplary embodiment has a U-shape with two legs 18 and 19 , on each of which a movable contact piece 20 , 21 is formed, in which the free ends of the legs 18 and 19 are bent outward in a circular arc. In the switched-on state, which is not shown in FIG. 2, the two contact pieces 20 , 21 , ie the bent ends of the legs 18 , 19 rest on the contact pieces 13 , 14 . As a result, a circuit of leads 22 , 23 to the two contact pieces 13 , 14 is closed via the contact bridge 17 . The arc guide rails 15 and 16 are angled with respect to the fixed contact elements 13 , 14 so that an angle greater than 180 ° is formed between them in the region of the arc quenching chamber.

Die Kontaktstücke 11, 12 bzw. 13, 14 und 20 und 21 befinden sich in einem napflörmi gen Gehäuse 24, welches einen Gehäuseboden 25 und eine Gehäusewandung 26 aufweist, wobei die Gehäusewandung 26 die Begrenzungswandung für die Lichtbo genlöschkammer 10 bildet.The contact pieces 11 , 12 or 13 , 14 and 20 and 21 are in a napflörmi gene housing 24 , which has a housing base 25 and a housing wall 26 , the housing wall 26 forming the boundary wall for the Lichtbo genlöschkammer 10 .

Auf der den feststehenden Kontaktstücken 13 und 14 entgegengesetzten Seite der Kontaktbrücke 17 befindet sich ein Raumteiler 27, der zwei radial verlaufende Begren zungswände 28 und 29 sowie eine parallel zu den Kontaktstücken 13 und 14 verlau fende Begrenzungswand 30 aufweist, gegen die im ausgeschalteten Zustand, wie in Fig. 2 gezeichnet, die Kontaktbrücke 17 zum Anliegen kommt. Im Bereich der Begren zungswand 26 besitzt der Raumteiler 27 eine kreisbogenförmige Begrenzungswand 31, die mit der Innenfläche der Begrenzungswandung 26 einen Spalt 32 bildet.On the fixed contact pieces 13 and 14 opposite side of the contact bridge 17 there is a space divider 27 , the two radially extending limita tion walls 28 and 29 and a parallel to the contact pieces 13 and 14 duri fende boundary wall 30 against the in the off state, such as drawn in Fig. 2, the contact bridge 17 comes to rest. In the area of the boundary wall 26 , the room divider 27 has an arcuate boundary wall 31 , which forms a gap 32 with the inner surface of the boundary wall 26 .

In einem Winkel von 90° bezogen auf die Bewegungsrichtung der beweglichen Kon taktbrücke 17 können zwei weitere Raumteiler 33 (dargestellt in Zeichnung Fig. 2 ist nur der linke) vorgesehen sein, die im wesentlichen eine Dreiecksform aufweisen, wo bei die der Begrenzungswand 26 zugewandte Begrenzungswandung 34 mit der In nenfläche der Begrenzungswand 26 jeweils einen weiteren Spalt 35 bildet.At an angle of 90 ° with respect to the direction of movement of the movable contact bridge 17 , two further room dividers 33 (shown in the drawing in FIG. 2 is only the left one) can be provided, which essentially have a triangular shape, where the boundary wall 26 facing the boundary wall 34 forms a further gap 35 with the inner surface of the boundary wall 26 .

Am Gehäuseboden 25 befindet sich weiterhin eine bis über den Mittelpunkt ragende Zwischenwandung 36, die mit radial vorspringenden, ebenfalls am Boden 25 ange formten Fortsätzen 37 und 38 zwei Rillen 39 und 40 bildet, die parallel zur Bewegungs richtung des beweglichen Kontaktstückes 17 verlaufen und in denen sich die Zuleitun gen 22 und 23 befinden. Die Lichtbogenleitschienen 15 und 16 liegen dann an den Fortsätzen 37 und 38 an, die der Ausgestaltung der Lichtbogenleitschienen 15, 16 an gepaßt sind.On the housing base 25 there is also a protruding intermediate wall 36 which, with radially projecting projections 37 and 38 also formed on the bottom 25, forms two grooves 39 and 40 which run parallel to the direction of movement of the movable contact piece 17 and in which are the 22 and 23 supply lines. The arc guide rails 15 and 16 then rest on the extensions 37 and 38 , which are adapted to the configuration of the arc guide rails 15 , 16 .

Das Gehäuseunterteil 24 ist mittels eines Deckels 41 verschlossen, an dem eine An zahl senkrecht vorspringender Ausformungen 42 angeformt sind, die eine solche Länge aufweisen, daß sich praktisch den Boden 25 des Gehäuseunterteils berühren. Im mon tierten Zustand befinden sie sich ebenfalls in einem Abstand zur Innenfläche der Be grenzungswand 26, wobei dieser Abstand der Spaltbreite der Spalte 32, 35 entspricht. Die Innenfläche der Begrenzungswand 26 ist eine Kreisform. Die Mittelachsen der zy linderförmigen Anformungen 42 liegen auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt der Kreis mittelpunkt der Begrenzungswand 26 ist.The lower housing part 24 is closed by a cover 41 , on which a number of protruding projections 42 are integrally formed, which have such a length that practically touch the bottom 25 of the lower housing part. In the installed state, they are also at a distance from the inner surface of the boundary wall 26 Be, this distance corresponding to the gap width of the column 32 , 35 . The inner surface of the boundary wall 26 is a circular shape. The central axes of the cylindrical formations 42 lie on a circle, the center of which is the circle center of the boundary wall 26 .

Unterhalb der Lichtbogenlöschkammer 10 ist eine magnetische Auslöse- und Blasspule 43 vorgesehen. A magnetic tripping and blowing coil 43 is provided below the arc quenching chamber 10 .

Wenn sich beim Ausschaltvorgang zwischen den beiden Kontaktstücken 13, 20; 14, 21 je ein Lichtbogen bildet, dann werden diejenigen Fußpunkte, die auf den Kontakt stücken 13 und 14 liegen, nach außen getrieben, die anderen Lichtbogenfußpunkte verlassen die Kontaktbrücke 17. Die beiden Teillichtbögen vereinigen sich im Spalt 32 zu einem einzigen Lichtbogen 44, der in der Zeichnung Fig. 2 strichliert dargestellt ist.If during the switch-off process between the two contact pieces 13 , 20 ; 14 , 21 each form an arc, then those base points which are on the contact pieces 13 and 14 are driven outwards, the other arc base points leave the contact bridge 17th The two partial arcs combine in the gap 32 to form a single arc 44 , which is shown in broken lines in the drawing in FIG. 2.

Durch die Verlängerung des Lichtbogens 44, seine Kühlung an der Begrenzungswand 26 und den Druckanstieg im Spalt 32 bzw. in den Spalten 32 und 35 werden die Licht bogenspannungen erhöht und die Strombegrenzungswirkungen deutlich verbessert, so daß Lichtbogenlöschbleche bei einer Kammer gemäß den Fig. 1 und 2 nicht erforder lich werden. Wegen der starken Strombegrenzungswirkung wird auch die Lichtbogen löschkammer thermisch nicht überbelastet und darüber hinaus ist auch der Materialab brand im Bereich der Kontaktstücke 20, 21; 13, 14 sowie im Bereich der Lichtbogenleit schienen 15, 16 deutlich geringer.By extending the arc 44 , its cooling on the boundary wall 26 and the pressure increase in the gap 32 or in the columns 32 and 35 , the arc voltages are increased and the current limiting effects are significantly improved, so that arc quenching plates in a chamber according to FIGS. 1 and 2 are not required. Because of the strong current limiting effect, the arc quenching chamber is not thermally overloaded and, moreover, the material is burnt off in the area of the contact pieces 20 , 21 ; 13 , 14 and in the area of the arc guide rails 15 , 16 significantly lower.

Eine Verbesserung der Lichtbogenlöschwirkung kann sich dadurch ergeben, daß sich als Material zur Herstellung der Gehäuseteile 24 und 41 ein gasabgebender Isolierstoff verwendet wird.An improvement in the arc extinguishing effect can result from the fact that a gas-emitting insulating material is used as the material for producing the housing parts 24 and 41 .

Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 ist das Gehäuseunterteil 50 gegenüber der Anord nung gemäß Fig. 2 in soweit variiert, als die der Begrenzungswand 26 entsprechende Begrenzungswand 51 gewellt ist, wobei sie eine der Anzahl der Ausformungen 42 ent sprechende Anzahl von wellenartig einander zugeordneten Kreisbögen 53 aufweist, die sich der Zylinderform der Anformungen anschließen, wobei zwischen den zylindrischen Ausformungen 42 und dem zugehörigen Kreisbogen 53 ein Spalt 54 gebildet ist. Die Kreisradiusmittelachse der Wellenform bzw. der Kreisbögen 53 liegt etwa in der Mittel achse der Ausformungen 42. Die Lichtbogenlöschkammer besitzt auch einen Raum teiler 55, der dem Raumteiler 27 in seiner Wirkung entspricht; der zwischen der Be grenzungswand 51 und dem Raumteiler 55 befindliche Spalt 56 besitzt ebenfalls eine gewellte Form, wodurch insgesamt der Lichtbogen verlängert wird.In the embodiment of Fig. 3, the lower housing part 50 from the Anord voltage shown in FIG. Varied 2 in so far as that of the boundary wall is corrugated 26 corresponding boundary wall 51, wherein it has a number of formations 42 ent speaking number of waves mutually associated circular arcs 53 , which follow the cylindrical shape of the formations, a gap 54 being formed between the cylindrical formations 42 and the associated circular arc 53 . The central radius axis of the waveform or the circular arcs 53 lies approximately in the central axis of the formations 42 . The arc quenching chamber also has a room divider 55 , which corresponds to the room divider 27 in its effect; the gap 56 located between the boundary wall 51 and the room divider 55 also has a corrugated shape, as a result of which the arc is lengthened overall.

Claims

1.Arc quenching chamber for an electrical switching device, in particular for a miniature circuit breaker, with two fixed contact pieces which can be bridged by a movable contact bridge, with arc quenching elements and with a magnetic coil for influencing the arc, characterized in that the arc quenching chamber ( 10 , 50 ) has a substantially circular limita tion wall ( 26 , 51 ), the circular arc axis of which is approximately aligned with the axis of the magnetic coil ( 43 ), and that on the relative to the contact bridge ( 17 ) the fixed contact pieces ( 13 , 14 ) opposite section of Boundary wall ( 26 ) a space divider ( 27 , 55 ) is provided, which forms a gap ( 32 ; 56 ) on the side facing the boundary wall ( 26 , 51 ) so that when the device is switched off, the gap between the contact pieces ( 13 , 20 ; 14 , 21 ) combine partial arcs ( 32 , 56 ) and so to a uniform Arc ( 44 ), which is then extinguished.

2. Arc quenching chamber according to claim 1, characterized in that the arc quenching chamber is arranged in a cup-shaped lower housing part ( 24 , 50 ) which is closed by a cover ( 41 ).

3. Arc quenching chamber according to one of the preceding claims, characterized in that near the edge of the cover ( 41 ) perpendicular to it projecting cylindrical formations ( 42 ) are arranged which protrude after placing the cover ( 41 ) on the lower housing part ( 24 , 50 ) and are at a distance from the Innenflä surface of the boundary wall ( 26 , 51 ) which corresponds approximately to the width of the gap ( 32 , 56 ).

4. Arc quenching chamber according to one of the preceding claims, characterized in that at least two further room dividers ( 33 ) are formed on the housing base ( 35 ) which form two further gaps ( 35 ) with the associated boundary wall ( 26 ), the width of which is that of the gap ( 32 ) corresponds.

5. Arc quenching chamber according to one of the preceding claims, characterized in that the inner surface of the boundary wall ( 26 ) is circular.

6. Arc quenching chamber according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inner surface of the boundary wall ( 51 ) is undulating, the waves each having an arcuate section ( 53 ) which is adapted to the cylindrical shape of the formations ( 42 ).

7. Arc quenching chamber according to one of the preceding claims, characterized in that the gap ( 56 ) between the room divider ( 55 ) and the boundary wall ( 51 ) is corrugated.