DE2435698B1 - Strombegrenzender leitungsschutzschalter mit zwei lichtbogenkammern - Google Patents

Description

bogenspannung doppelt so groß, so daß sich die Lichtbogenspannungskurve U_B2 ergibt. Dementsprechend wird der strombegrenzende Wert der Lichtbogenspannung schon früher im Zeitpunkt i₂, ₃ erreicht. Der Strom verläuft nach der Stromkurve i_D2 mit niedrigerem Spitzenwert und steilerer fallender Flanke, wodurch sich die Ausschaltzeit verkürzt. Aus dem Vergleich der Stromkurve i_Dl und i_D2 ist leicht abzuschätzen, daß der i²t-Wert bei zwei Leitungsschutzschaltern in Reihe wesentlich kleiner ist als bei einem Schalter mit Einfachunterbrechung. Bei einer Lichtbogenspannung U_B3, die bei dem erfindungsgemäßen Schalter auftritt und dieselbe Anstiegssteilheit wie die Lichtbogenspannung U_B2 hat sowie auch dieselbe Höhe erreicht, aber kurz danach auf einen Wert zurückfällt, der nur wenig oberhalb der strombegrenzenden Lichtbogenspannung U_Bl liegt, verläuft der Strom nach der Stromkurve i_Dy Aus dem Vergleich der Stromkurven i_D2 und i_D3 ist zu ersehen, daß der /²i-Wert bei dem erfindungsgemäßen Schalter offensichtlich nur wenig größer als der entsprechende Wert für zwei Leitungsschutzschalter in Reihenschaltung ist, weil beide Stromkurven den gleichen Spitzenwert haben und nur auf niedrigem Niveau gegen Ende der Abschaltung voneinander differieren. Die auf die erfindungsgemäß für schwächere Schaltarbeit ausgelegte zweite Lichtbogenkammer entfallende Schaltarbeit ist mit S(U_Bs —V_Bl) i_D3dt wesentlich kleiner als die der ersten Kammer J U_Bl. i_Dzdt.

Der in F i g. 2 bis 4 dargestellte Schalter ist in einem Gehäuse 1 untergebracht, das auf der einen Seite seines Sockels 2 eine Anschlußklemme 3 aufweist. Auf der anderen Sockelseite befindet sich eine weitere Klemme 4 zum Anschluß eines nicht dargestellten Abgangsleiters. In seinem Oberteil enthält der Schalter einen Mechanismus 11, der durch ein Handbedienungsorgan 12 betätigbar ist und durch ein magnetisches Auslösesystem 13 sowie einen thermischen Auslöser 14 entklinkt werden kann. Das magnetische Auslöseorgan beteht aus einer Auslösespule 13 a, in der ein Tauchanker 13 b geführt ist. Der Tauchanker wirkt mit einem Mitnehmer 13 b auf einen Kontakthebel 9, der seinerseits um eine ortsfeste Achse 10 schwenkbar ist und über eine Feder 15 mit einem Schwenkhebel 16 des Mechanismus in Verbindung steht. Der Kontakthebel 9 ist an seinem kontaktseitigen Ende gabelförmig ausgebildet und ragt mit dem einen Kontakthebelteil 9 α in eine in F i g. 2 sichtbare Lichtbogenkammer 5. Die Lichtbogenkammer S enthält einen Löschblechstapel 6 und Keramikplatten 7a, Tb. Der Kontakthebel 9 wirkt mit seinem einen Kontakthebelteil 9 a mit einem ortsfesten Kontaktstück 8 zusammen. Der andere Kontakthebelteil 9b (Fig. 3) ragt in eine in Fig. 3 dargestellte Lichtbogenkammer 5', die wesentlich schmaler als die Lichtbogenkammer 5 gehalten ist und keinen Löschblechstapel enthält. In dieser Lichtbogenkammer befindet sich lediglich eine Keramikplatte Tb, die zusammen mit einer als Trennwand zwischen den beiden Lichtbogenkammern dienenden zweiten Keramikplatte Ta Lichtbogenleitschienen 18, 19 flankiert. Die Lichtbogenleitschiene 18 stellt dabei eine Verlängerung eines mit dem Kontakthebelteil 9 b zusammenwirkenden ortsfesten Kontaktstückes 8' dar. Die Lichtbogenleitschienen haben über den größten Teil der Länge der Lichtbogenkammer einen verhältnismäßig großen Abstand, der sich am Ende zu einer Funkenstrecke 20 verjüngt. In beiden Lichtbogenkammern 5 und 5' wird der von den Kontaktstellen 8, 9 a bzw. 8', 9 b bei Auftreten einer Kurzschlußabschaltung rasch ablaufende Lichtbogen von den Keramikplatten 7 α, Tb bzw. Ta und Tb flankiert. Dabei steigt die Lichtbogenspannung in beiden Kammern etwa gleich schnell an. In der Lichtbogenkammer 5 wird der Lichtbogen schließlich im Löschblechstapel 6 in Teillichtbögen unterteilt und somit eine stabile hohe Lichtbogenspannung bis zum Stromende aufrechterhalten. In der Lichtbogenkammer 5' gelangt der Lichtbogen bis zu der relativ kurzen Funkenstrecke 20, wo er auf niedrigem Spannungsniveau bis zum Stromende weiterbrennt. Die Funkenstrecke 20 ist von der Kontaktstelle 8', 9 b so weit entfernt, daß dort Rückzündungen des Lichtbogens, die die Kontaktstücke zerstören könnten, vermieden werden.

Der erfindungsgemäße Schalter ist besonders vorteilhaft, weil die Baubreite wegen der schmaleren Ausführung der einen Lichtbogenkammer wesentlich geringer als die von zwei in Reihe geschalteten Leitungsschutzschaltern mit Einfachunterbrechung ist und trotzdem etwa eine gleich gute Begrenzung des Kurzschlußstromes erreicht wird. Mit dem erfindungsgemäßen Schalter wird eine große Anstiegssteilheit der Lichtbogenspannung erreicht, wobei bewußt darauf verzichtet wird, den hohen Betrag der Lichtbogenspannung bis zur Unterbrechung des Kurzschiußstromes aufrechtzuerhalten. Vorteilhaft ist es auch, daß wegen der verbesserten Begrenzung des Durchlaßstromes auch die Hauptlichtbogenkammer schwächer ausgelegt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 strombegrenzenden Mindesthöhe nur noch eine VerPatentansprüche: kürzung der linear in den i2t-Wert eingehenden Ausschaltzeit bedingt, indem sie die fallende Flanke

1. Strombegrenzender mit zwei Lichtbogen- des durchgelassenen Stromes steiler macht. Es ist kammern ausgerüsteter Leitungsschutzschalter, bei 5 daher am wirksamsten, vorzugsweise die öffnungsdem durch Reihenschaltung der in jeder Licht- zeit und/oder die Ausbildungszeit der Lichtbogenbogenkammer angeordneten Kontaktstücke Be- spannung bis zum strombegrenzenden Mindestwert trag und Anstiegssteilheit der Lichtbogenspan- zu verkürzen, um den i²t-Wert des durchgelassenen nung vergrößert ist, dadurchgekennzeich- Stromes wesentlich zu senken.

net, daß die Lichtbogenspannung in voller Höhe io Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei nur im Anfang des Abschaltvorganges erzeugt und dem eingangs erwähnten Schalter den zur Verim weiteren Verlauf bis zur Unterbrechung des größerung von Betrag und Anstiegssteilheit der Kurzschlußstromes auf ein niedrigeres Niveau ab- Lichtbogenspannung normalerweise benötigten zugesenkt ist, indem eine (5') der Lichtbogenkam- sätzlichen Raumbedarf wesentlich zu vermindern. Ermern (5, 5') mit geringerem Raumaufwand für 15 findungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die kleinere Lichtbogenarbeit ausgelegt ist. Lichtbogenspannung in voller Höhe nur im Anfang

2. Strombegrenzender Leitungsschutzschalter des Abschaltvorganges erzeugt und im weiteren Vernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lauf bis zur Unterbrechung des Kurzschlußstromes die eine schmaler als die andere ausgebildete auf ein niedrigeres Niveau abgesenkt ist, indem eine Lichtbogenkammer (5') lediglich von Isolierplat- 20 der Lichtbogenkammern mit geringerem Raumauften, insbesondere Keramikplatten {Ta, Tb) flan- wand für kleinere Lichtbogenarbeit ausgelegt ist. Auf kierte, von der Kontaktstelle (8', 9 b) ausgehende diese Weise wird die vom Schalter zu bewältigende Lichtbogenleitschienen (18, 19) enthält, deren Lichtbogenarbeit wesentlich herabgesetzt, ohne daß Abstand am Ende der Lichtbogenkammer (5') dadurch die angestrebte Begrenzung des Durchlaßverkleinert ist. 25 stromes beeinträchtigt wird. Die eine schmaler als

die andere ausgebildete Lichtbogenkammer enthält

lediglich von Isolierplatten — insbesondere Keramikplatten — flankierte, von der Kontaktstelle ausgehende Lichtbogenleitschienen, deren Abstand am 30 Ende der Lichtbogenkammer verkleinert ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen strombe- An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher

grenzenden mit zwei Lichtbogenkammern ausgerüste- erläutert.

ten Leitungsschutzschalter, bei dem durch Reihen- Fig. 1 zeigt Abschaltoszillogramme verschiedener

schaltung der in jeder Lichtbogenkammer angeord- Leitungsschutzschalter; in

neten Kontaktstück Betrag und Anstiegssteilheit der 35 F i g. 2 ist ein durch die für volle Lichtbogen-Lichtbogenspannung vergrößert ist. arbeit ausgebildete Lichtbogenkammer eines Lei-

Ein derartiger Leitungsschutzschalter ist aus der tungsschutzschalter verlaufender Längsschnitt wieder-US-Patentschrift 34 21 128 bekannt. Bei diesem Schal- gegeben; in

ter sind zwei Schaltereinheiten mit Isolierstoffge- F i g. 3 ist eine Draufsicht auf den Schalter bei ab-

häusen und gleicher Lichtbogenlöscheinrichtung 4° genommener Kappe mit Teilschnitten dargestellt, die Seite an Seite angeordnet und durch Einschalt- und die für kleinere Lichtbogenarbeit ausgebildete zweite Auslösekupplungen miteinander verbunden. Die Lichtbogenkammer zeigt;

symmetrischen Lichtbogenkammern sind mit je F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Sockel

einem beweglichen und einem festen Kontaktstück des Leitungsschutzschalters mit beiden Lichtbogenzu beiden Seiten einer isolierenden Trennwand in 45 kammern.

Reihe geschaltet, so daß sich eine Verdoppelung der In dem Oszillogramm nach F i g. 1 sind über der

strombegrenzenden Lichtbogenspannung ergibt. Zeit t Stromkurven i_K, i_Dv i_D2, i_D3 auftragen.

Nachteilig ist bei diesem Schalter, daß wegen der Die unter der Zeitachse liegenden Kurven U_Bv U_Bn, Verdoppelung der Lichtbogenlöscheinrichtungen der U_B3 stellen die bei einer Kurzschlußabschaltung aufRaumbedarf entsprechend groß ist. Durch das infolge 50 tretenden Lichtbogenspannungen dar, die in die wieder Verdoppelung der Lichtbogenspannung ver- derkehrende Spannung U übergehen. Aus dem Oszilgrößerte Schaltvermögen wird auch die Selektivität logramm ist die Wirkung der erfindungsgemäßen Andes Schalters verbessert, was erwünscht ist, da den Ordnung im Vergleich zu bekannten Leitungsschutz-LS-Schaltern in zunehmendem Umfang kurzschluß- schaltern mit Einfachunterbrechung sowie mit Reiflinke Schmelzsicherungen vorgeschaltet werden. Die 55 henschaltung von zwei Schaltern oder Doppelunter-Verkleinerung des für die Selektivität maßgebenden brechung zu ersehen. Der Kurzschlußstrom würde i²t-Wertes des vom Leitungsschutzschalter durchge- den Verlauf der Stromkurve i_K nehmen, wenn der lassenen Stromes läßt sich allerdings auch durch Ver- Leitungsschutzschalter nicht nach Ablauf einer kürzung der Öffnungszeit, d. h. durch Verkürzung Öffnungszeit t_v mit seiner Lichtbogenspannung U_B der Zeit, die vom Kurzschlußbeginn bis zum Ab- 60 in den Stromkreis eingriffe. Bei einem Schalter mit heben der Kontaktstücke verstreicht, erreichen. Eine Einfachunterbrechung entsteht eine zur Begrenzung wietere Möglichkeit ist darin zu sehen, daß der Auf- des Stromes geeignete Lichtbogenspannung U_By Der bau der Lichtbogenspannung schneller herbeigeführt vom Leitungsschutzschalter durchgelassene Strom i_D wird, d. h. die Ausbildungszeit bis zu einem strom- steigt nur bis zum Zeitpunkt Z₁, in dem die Lichtbegrenzenden Mindestwert verkürzt wird. Bei der 65 bogenspannung einen gewissen begrenzenden Wert Verbesserung des Schaltvermögens durch Ver- erreicht oder überschreitet. Der Strom verläuft nach größerung der Lichtbogenspannung ist zu beden- der Stromkurve i_Dl. Bsi zwei Leitungsschutzschaltern ken, daß eine solche Vergrößerung oberhalb einer in Reihe sind Anstiegssteilheit und Endwert der Licht-