DE2923234C2

DE2923234C2 - Für Niederspannungsschaltanlagen bestimmter Leistungsschalter oder Schutzschalter

Info

Publication number: DE2923234C2
Application number: DE2923234A
Authority: DE
Inventors: Erhard Ing.(Grad.) 6944 Hemsbach Runtsch
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1987-03-12
Also published as: FR2458883B3; FR2458883A1; IT1131269B; DE2923234A1; GB2054963A; IT8022558A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter oder einen Schutzschalter für Niederspannungsschaltanlagen, beispielsweise einen Leitungsschutzschalter, mit einem in einer Deionblechkammer angeordneten Blechpaket aus flächigen, in einem Abstand zueinander gehaltenen und vorzugsweise Lichtbogeneinlaufschlitze aufweisenden Lichtbogenlöschblechen und mit der Führung des Lichtbogens dienenden Lichtbogenleitwandungen, deren Erstreckungsebenen etwa senkrecht zu denen der Lichtbogenlöschbleche verlaufen, an den Lichtbogenlöschblechen stellenweise anliegen und im Verlauf der Lichtbogeneinlaufstrecke einen etwa düsenartigen Engpaß bilden (DE-OS 20 29 252).
Bei der Weiterentwicklung oder Verbesserung von Schaltern der genannten Art ist man bemüht, diese Schalter aus Gründen der Platzersparnis möglichst klein und gegebenenfalls sogar in einer sogenannten Schmalbauweise zu gestalten, und außerdem sind die Bestrebungen darauf gerichtet, die Schaltleistungen bzw. - bei Leitungsschutzschaltern oder dergleichen - das Kurzschlußschaltvermögen der Schalter weiter zu verbessern, d. h. höhere Stromstärken schalten zu können, ohne die Lebensdauer der Schalter zu beeinträchtigen. Eine sehr wesentliche Verbesserung der Schaltleistungen gegenüber ursprünglichen Schaltgeräten ist durch die Anordnung einer sogenannten Deionkammer mit darin vorgesehenen Lichtbogenlöschblechen im Bereich des Lichtbogenweges erzielt worden. Weitere Verbesserungen sind durch unterschiedlichste Ausbildungen der einzelnen Lichtbogenlöschbleche sowie auch durch die Verwendung von Leitblechen bzw. von Lichtbogenleitwandungen erzielt worden. Daneben gibt es aber noch zahlreiche andere Maßnahmen, die darauf abzielen, den Schaltlichtbogen sicher zu beherrschen, d. h. ihn möglichst rasch zum Abkühlen und zum Erlöschen zu bringen. Dieses ist desto besser erreichbar, je schneller man durch geeignete Maßnahmen den Schaltlichtbogen in das genannte Lichtbogenlöschblechpaket "hineinzwingt" und je besser man es verhindern kann, daß er von den Lichtbogenlöschblechen eine gewisse Zeitlang verharrt. Diese Neigung wird mit zunehmender Geschwindigkeit des Lichtbogens geringer. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die Wandung einer Lichtbogeneinlaufstrecke zwischen Schaltkontakten und den Lichtbogenlöschblechen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Schaltkontakte, von welchen der zu erwartende Lichtbogen ausgeht, düsenförmig zu gestalten bzw. zu verengen (DE-PS 69 35 538; DE-OS 20 29 252). Hierbei werden allerdings erhebliche Wandungsverdichtungen in Kauf genommen, was - je nach Material - zu gewissen Herstellungsschwierigkeiten führen kann, außerdem aber zu Schwierigkeiten bei der Wärmeabfuhr und folglich zu unerwünschten Überhitzungen bei mehreren, kurz hintereinander erfolgenden Schaltvorgängen, insbesondere bei Kurzschlußschaltungen.
Anstatt Wandungsverdickungen für die Verengung einer Lichtbogeneinlaufstrecke vorzugeben, sind auch gesonderte Wandungsteile in Form von ebenen Platten oder von keilförmigen Klötzen vorgeschlagen worden (US-PS 27 07 218; GB-PS 11 13 062). Die Verwendung von keilförmigen Klötzen kann ebenfalls leicht zu den oben erwähnten Überhitzungsproblemen führen. In beiden genannten Fällen bedarf es jedenfalls mehrerer zusätzlicher Teile für jede Schaltkammer, zumal auch noch Befestigungsmittel oder entsprechende Maßnahmen vorgesehen werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Schalter der eingangs genannten Art mit besonders einfachen sowie wirtschaftlich herzustellenden und zu montierenden Mitteln unter Vermeidung von Wandungsverdickungen eine Beschleunigung der Lichtbogengeschwindigkeit mindestens kurz vor dem Eintritt in das Lichtbogenlöschblechpaket zu erzielen und somit zu verhindern, daß nach erfolgter Aufspaltung des Lichtbogens dessen einzelne Fußpunkte im Einlaufbereich der Lichtbogenlöschbleche verharren, was leicht zu unerwünschten Rückzündungen führen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Lichtbogenleitwandungen als einstückiges, etwa U-profilförmiges Teil mit einem Verbindungsschenkel und davon ausgehenden freien Schenkeln auszubilden, dessen lichter Querschnitt sich zum Verbindungsschenkel hin verjüngt und in dessen Verbindungsschenkel wenigstens eine Öffnung für den Durchtritt des Lichtbogens vorgesehen ist. Eine derartige Ausbildung von Wandungselementen bietet den Vorteil, daß lediglich ein zusätzliches Teil erforderlich ist, welches im übrigen durch seine räumliche Gestaltung auch mit einfachen Mitteln innerhalb der Lichtbogenkammer zu fixieren ist.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, den die freien Schenkel verbindenden Schenkel des die Lichtbogenleitwandungen bildenden U-profilförmigen Teiles mit wenigstens zwei schlitzartigen oder mit mehreren, eng nebeneinander gelegenen runden oder mehrkantigen Öffnungen zu versehen. Diese Öffnungen bilden den besagten Engpaß, dessen Wirkung im übrigen dadurch verbessert wird, daß man die freien Schenkel wenigstens streckenweise schräg einander sich nähernd ausbildet, wobei sich also der lichte Querschnitt des U-profilförmigen Teiles zum Verbindungsschenkel hin verjüngt.
Um den Staudruck vor dem Engpaß nicht zu groß werden zu lassen, kann es vorteilhaft sein, auch in den freien Schenkeln des die Lichtbogenleitwandungen bildenden U- profilförmigen Teiles runde, mehrkantige oder schlitzartige Öffnungen anzuordnen. Derartige Öffnungen wird man vorzugsweise an solchen Stellen der freien Schenkel anordnen, die sich bereits im Bereich von Lichtbogeneinlaufschlitzen der Löschbleche befinden.
Lichtbogenleitwandungen in einstückiger, U-profilförmiger Ausbildung sind - wie eben bereits angedeutet - deshalb auch bevorzugt in solchen Schaltern vorzusehen, deren Löschbleche Lichtbogeneinlaufschlitze aufweisen. Hierbei ist vorgesehen, daß das die Lichtbogenleitwandungen bildende U-profilförmige Teil weitgehend in die Lichtbogeneinlaufschlitze hineinragt, wobei der die freien Schenkel des U-profilförmigen Teiles tragende bzw. verbindende Schenkel zum Schlitzende gerichtet und die freien Schenkel wenigstens angenähert der Form der Lichtbogeneinlaufschlitze angepaßt sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die magnetische Einsaugwirkung der Lichtbogenlöschbleche bereits im Bereich vor dem Engpaß wirksam wird, was zu einer weiteren Beschleunigung des Lichtbogeneintrittes in das Lichtbogenlöschblechpaket führt.
Derartige Lichtbogenleitwandungen können aus einem lichtbogenfesten Material wie z. B. Keramik bestehen. Eine Verbesserung der Lichtbogenlösch-Eigenschaften ist zufolge einem anderen Gestaltungsmerkmal erzielbar, wenn die Lichtbogenleitwandungen aus bei Lichtbogeneinwirkung gasendem Material hergestellt werden. Hierbei wird insbesondere vorgeschlagen, ein bei Lichtbogeneinwirkung elektronegative Gase abgebendes Material zu verwenden, wie z. B. Acrylharz oder Polyacetal. Die Verwendung bei Lichtbogeneinwirkung gasender Materialien in Lichtbogenlöschkammern ist bereits vorgeschlagen worden, allerdings nur in der Art, daß die äußeren Begrenzungswandungen der Lichtbogenlöschkammer aus derartigem Material bestehen, bzw. damit versetzt bzw. getränkt werden (s. DE-PS 6 93 538).
Vorteilhafte Alternativvorschläge zu den letztgenannten Gestaltungsmöglichkeiten sind darin zu sehen, die Lichtbogenleitwandungen wenigstens teilweise mit bei Lichtbogeneinwirkung gasendem Material zu beschichten oder auf andere Weise zu versetzen, beispielsweise zu tränken. Hierdurch ist gewährleistet, daß die doch gewissen Gasdrücken ausgesetzten Lichtbogenleitwandungen auch nach einer großen Anzahl von Schaltungen keine mechanischen Schwächungen erfahren, sondern höchstens hinsichtlich ihrer Vergasungseigenschaften in der Wirkung nachlassen. Grundsätzlich ist dann ein einfacher Austausch möglich, was aber in der Praxis aus anderen Gründen ( Kontaktabbrand usw.) vielleicht nur selten geschehen wird, vielmehr wird meistens das ganze Gerät ausgetauscht.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen und der nachfolgenden Beschreibung hierzu soll der Erfindungsgedanke veranschaulicht und noch einmal erläutert werden.
Es zeigen
Fig. 1 als einstückiges Teil ausgebildete Lichtbogenleitwandungen mit Schlitzen im Bereich des vorgesehenen Lichtbogendurchtritts,
Fig. 2 als einstückiges Teil ausgebildete Lichtbogenleitwandungen mit zahlreichen Öffnungen im Verbindungsschenkel und mit Schlitzen in den freien Schenkeln des U-profilförmigen Teiles,
Fig. 3 eine Anzahl von montierten Lichtbogenlöschblechen mit Lichtbogenleitwandungen entsprechend Fig. 2 in einer Seitensicht und
Fig. 4 eine Draufsicht auf die in Fig. 3 dargestellte Baugruppe.
Fig. 1 zeigt ein als Lichtbogenleitwandungen verwendbares einstückiges, U-profilförmiges Teil 10, dessen die freien Schenkel verbindender U-Schenkel 11 mit Schlitzen 12 und 13 versehen ist. Ein Pfeil 14 deutet die vorgesehene Einlaufrichtung für einen Lichtbogen an.
Fig. 2 zeigt ein in seinen Konturen praktisch gleiches U-profilförmiges Teil 15 wie das zuvor erläuterte Teil 10 in Fig. 1, hier jedoch sind in den freien U-Schenkeln Schlitze 16 bis 21 und im Verbindungsschenkel mehrere eng nebeneinander angeordnete runde Öffnungen (eine der Öffnungen ist mit der Ziffer 22 versehen) angeordnet. Der vorgesehene Lichtbogeneintritt entspricht demjenigen des Teiles 10 in Fig. 1 und ist hier in der Fig. 2 nicht noch einmal angedeutet worden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Seitensicht und eine Draufsicht auf ein montiertes Paket von Lichtbogenlöschblechen, deren oberstes mit der Ziffer 23 bezeichnet ist. Diese Lichtbogenlöschbleche 23 weisen einen Einlaufschlitz 24 auf, in den ein U-profilförmiges Teil 25, welches dem in Fig. 2 dargestellten Teil 15 entspricht, eingelegt ist. Ein Pfeil 26 in Fig. 4 deutet die Einlaufrichtung eines Schaltlichtbogens in das Teil 25 an. Die beiden freien Schenkel des Teiles 25 bilden hierbei Lichtbogenleitwandungen, so daß ein Wiederaustreten des Lichtbogens in das Lichtbogenlöschblechpakete 23 lediglich durch die in Fig. 2 angedeuteten Schlitze 16 bis 21 bzw. durch die Öffnungen 22 im Verbindungsschenkel des Teiles 25 erfolgen kann. Gestrichelte Pfeile 27 bis 29 deuten die möglichen Eintrittsstellen des Lichtbogens in das Löschblechpaket an. Durch den Druckaufbau innerhalb des vom U-profilförmigen Teil 25 wenigstens teilweise umschlossenen Raumes und durch die von den Schlitzen 16 bis 21 und den Öffnungen 22 (s. Fig. 2) gebildeten Engpaßstellen ist die Geschwindigkeit des in das Lichtbogenlöschblechpaket eintretenden Schaltlichtbogens höher als dieses ohne die Lichtbogenleitwandungen und die genannten Öffnungen der Fall wäre, so daß ein Verharren des nunmehr aufgespaltenen Lichtbogens im Bereich seiner Eintrittsstellen in das Lichtbogenlöschblechpaket und daraus resultierende Rückzündungen so gut wie ausgeschlossen sind.

Claims

1. Leistungsschalter oder Schutzschalter für Niederspannungsschaltanlagen, beispielsweise Leitungsschutzschalter, mit einem in einer Deionblechkammer angeordneten Blechpaket aus flächigen, in einem Abstand zueinander gehaltenen und vorzugsweise Lichtbogeneinlaufschlitze aufweisenden Lichtbogenlöschblechen und mit der Führung des Lichtbogens dienenden Lichtbogenleitwandungen, deren Erstreckungsebenen etwa senkrecht zu denen der Lichtbogenlöschbleche verlaufen, an den Lichtbogenlöschblechen stellenweise anliegen und im Verlauf der Lichtbogeneinlaufstrecke einen etwa düsenartigen Engpaß bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenleitwandungen von einem einstückigen, etwa U-profilförmigen, einen Verbindungsschenkel (11) und davon ausgehende freie Schenkel enthaltenden Teil (10, 15, 25) gebildet sind, dessen lichter Querschnitt sich zum Verbindungsschenkel hin verjüngt und in dessen Verbindungsschenkel wenigstens eine Öffnung für den Durchtritt des Lichtbogens vorgesehen ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsschenkel (11) des die Lichtbogenleitwandungen bildenden U-profilförmigen Teiles (10, 15, 25) mit wenigstens zwei schlitzartigen (12, 13) oder mit mehreren, eng nebeneinandergelegenen runden (22) oder mehrkantigen Öffnungen versehen ist (Fig. 1 und 2).

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den freien Schenkeln des die Lichtbogenleitwandungen bildenden U-profilförmigen Teiles (15) runde, mehrkantige oder schlitzartige Öffnungen (16-21) angeordnet sind (Fig. 2 und 3).

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dessen Lichtbogenlöschbleche Lichtbogeneinlaufschlitze aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das die Lichtbogenleitwandungen bildende U-profilförmige Teil (25) weitgehend in die Lichtbogeneinlaufschlitze (24) der Lichtbogenlöschbleche (23) hineinragt, wobei der die freien Schenkel des U-profilförmigen Teiles tragende Verbindungsschenkel zum Schlitzende gerichtet ist und die freien Schenkel wenigstens angenähert der Form der Lichtbogeneinlaufschlitze angepaßt sind (Fig. 4).

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Lichtbogenleitwandungen bildende U-profilförmige Teil (10, 15, 25) aus Metall oder einem lichtbogenfesten Material (wie z. B. Keramik) besteht.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Lichtbogenleitwandungen bildende U-profilförmige Teil (10, 15, 25) aus bei Lichtbogeneinwirkung gasendem Material besteht.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die Lichtbogenleitwandungen bildende U-profilförmige Teil (10, 15, 25) aus bei Lichtbogeneinwirkung elektronegative Gase abgebendem Material besteht, die eine zusätzliche Kühlung und Entionisierung des Lichtbogens bewirken.

8. Schalter nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Lichtbogenleitwandungen bildende U-profilförmige Teil (10, 15, 25) aus Acrylharz oder aus Polyacetal bestehen.