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Lichtbogenlöscheinrichtung für einen Leitungsschutzschalter
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Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung für einen Leitungsschutzschalter
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Eine derartige Lichtbogenlöscheinrichtung ist so ausgelegt, daß sie
den Strom in dessen Nulldurchgang löscht. Im Gegensatz zu der Lichtbogenlöscheinrichtung,
bei der die Lichtbogenleitbleche zur Führung der Lichtbogenfußpunkte dienen, um
den Lichtbogen möglichst schnell in die Löschblechkammer zu leiten, in der der Lichtbogen
in Einzellichtbögen unterteilt wird, wodurch die Lichtbogenspannung größer wird
als die anstehende Netzspannung, so daß die Unterbrechung des Lichtbogens vor dem
natürlichen Stromnulldurchgang stattfindet, dienen die Lichtbogenlöschbleche oder
besser Kühlbleche lediglich zur Kühlung der Lichtbogensäule und die Lichtbogenleitbleche
werden zwar auch zur Führung der Lichtbogenfußpunkte benutzt, dienen jedoch dazu,
bei Kurzschlüssen mit relativ kleinem Leistungsfaktor
den Lichtbogen
möglichst weit von den Hauptkontakten wegzuführen, um diese zu entlasten und eine
gute und schnelle Entionisierung im Kontaktbereich zu erreichen, damit dort jedenfalls
Rückzündungen vermieden werden. Eine llnterteiltng des Lichtbogens zur Erhöhung
der Lichtbogenspannung ist an sich nicht beabsichtigt.
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Das Problem bei diesem Schalter besteht darin, daß bei großen Kur
zs chlußströmen durch die Lichtbogeneinwirkung ein verdampfern und ein Verspritzen
von metallischen Teilen der Kontaktstücke und der Lichtbogenleitbleche aus Eisen
stattfindet, die-unter besonderen Umständen zu Kurzschlüssen zwischen den Lichtbogenleitblechen
führen und damit das Schaltvermögen beeinträchtigen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbesserung bzw. Erhöhung des
Kurzschlußschaltvermögens zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teiles des Anspruches 1 gelöst.
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Die Verlängerung ist praktisch eine Fortsetzung des an Potential liegenden,
das feste Kontaktstück tragenden Leitbleches, welches parallel zur Lichtbogenflanke
und damit senkrecht zu den Kühlblechen in einem solchen Abstand angeordnet ist,
daß keine Zündung von Teillichtbögen zu dem Leitblech erfolgen kann. Im Falle eines
großen Kurzschlußstromes setzen sich ladungstragende Metallteile aus dem Raum zwischen
den Kontaktstücken sowie den Kühlblechen an der Verlängerung ab, wodurch der gesamte
Löschkammerraum schneller entionisiert wird, so daß Wiederzündungen in diesem Kammerraum
bei wiederkehrender Spannung vermieden werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist aus den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 2 zu entnehmen. Dabei wird der Festkontakt bzw. das das
Festkontaktstück tragende Leitblech entlang der Kammerwandun bis an den Auspuffkanal
verlängert. Dadurch werden die im Bereich der Kühlblechkammer entstehenden Ladungsträger
verstärkt in die Nähe des Auspuff-oder Abluftkanales gezogen, so daß es dort unter
Zuhilfemahme der aufeinander zuweisenden Nasen zur Zündung eines parallelen Lichtbogens
kommt. Dieser parallel brennende Lichtbogen entlastet die Hauptschaltstrecke bzw.
den eigentlichen Kontakt-und Schaltraum mit den Kühlblechen, so daß dort nach dem
Nulldurchgang des Stromes der Kammerraum so stark entionisiert ist, daß die wiederkehrende
Spannung mit Sicherheit keine Neuzündungen von Lichtbögen verursacht.
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In der Regel wird dabei der Lichtbogen nach Durchlaufen der Kühlbleche
zwischen den aufeinander zuweisenden Nasen bzw.
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zwischen den sich nähernden Hörnern zünden. Dadurch kann der Kontaktraum
und die Kühlblechzone entionisieren. Da dem System keine erzwungene Löschung zugrundeliegt,
wird in der Nähe des nächsten Stromnulldurchgangs die Löschung des Lichtbogens zwischen
den beiden Nasen bzw. Hörnern erfolgen, wobei allerdings vorausgesetzt ist, daß
der Abstand der Nasen geeignet bemessen sein muß, damit tatsächlich auch eine Löschung
erfolgt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren
Unteransprüchen zu entnehmen.
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Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß einerseits
das Kurzschlußschaltvermögen erhöht ist und daß andererseits eine Rückzündung bei
wiederkehrender Spannung zwischen den Kontaktstücken und zwischen den Kühlblechen
aufgrund sich dort befindlicher Ladungsträger mit Sicherheit vermieden ist.
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Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele-der Erfindung
dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
und Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben
werden.
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Es zeigt Fig. 1 eine Ansicht in das Innere eines elektrischen Leitungsschutz
Schalters und Fig. 2 bis 5 je eine Variante der Löschkammer, wie sie in den Schalter
gemäß der Figur 1 einsetzbar ist.
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Ein elektrischer Leitungsschutzschalter, hier ein Schalter, bei. dem
der Strom bei seinem natürlichen Nulldurchgang gelöscht wird, besitzt ein Gehäuse
10 .niet einem annähernd T-förmigen Umriß. Im oberen Bereich des Gehäuses 10, welches
schalenartig ausgebildet ist, ist ein lediglich schematisch dargestelltes Schaltschloß
12 vorgesehen, auf welches zum einen ein manuell betätigbarer Schaltknebel 14 und
zum anderen ein thermischer und/oder magnetischer Auslöser (nur der magnetische
Auslöser 16 ist gezeigt) einwirkt, wobei dadurch ein bei 18 drehbar aufgelagerter
Kontakthebel 20, an dessen freiem Ende 22 ein bewegliches Kontaktstück angeformt
ist, aus einer in der Figur 1 dargestellten Einschaltstellung in eine Ausschaltstellung
verbracht wird. Die Entklinkung einer Verbindungsstelle im Schaltschloß und die
damit verknüpfte Auslösung sowie die Bewegung und der Antrieb des Kontakthebels
20 sind allgemeiner Stand der Technik und sollen hier nicht weiter erörtert werden.
Jedenfalls verdreht sich der Kontakthebel bei einer Ausschaltung um seine Achse
18 im Uhrzeigersinn. Mit dem beweglichen Kontaktstück 22 zusammen wirkt ein festes
Kontaktstück 24, welches an einer Lichtbogenleitschiene 26 befestigt ist, die nach
außen in an einer Anschlußfahne 28 mit einer Klemmschraube 30 herausgeführt ist,
wobei zur Erzielung eines geeigneten Stromflusses eine Sicke 34
vorgesehen
ist. In Wanderungsrichtung des Lichtbogens gesehen ist hinter dem festen Kontaktstück
34 an der Lichtbogenleitschiene 26 eine winkelförmige Verlängerung 32 befestigt.
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Das feste und bewegliche Kontaktstück 24 bzw. 22 bzw. die durch beide
gebildete Kontaktstelle befindet sich in einer Lichtbogenkammer 36, in der mehrere
Kühlbleche 38 angeordnet sind. Von dem festen Kontaktstück 34 aus gesehen am weitesten
entfernt ist eine weitere Lichtbogenleitschiene 40 angebracht, wobei die Lichtbogenleitschienen
26 und 40 die Löschkammer und damit die Kühlbleche zwischen sich nehmen. Die Lichtbogenkammer
setzt sich in einen Auspuffkanal 42 fort, der die beim Schalten auftretenden Schaltgase
nach außen abführt.
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Erfindungsgemäß ist die winkelige Verlängerung 32 so ausgebildet,
daß einer der beiden Schenkel 33 quer zu den Kühlblechen und hinter ihnen (in Laufrichtung
des Lichtbogens gesehen) praktisch alle Kühlbleche überdeckt.
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Wenn bei einer Schalthandlung das bewegliche Kontaktstück 22 vom festen
Kontaktstück 24 entfernt wird, wird zwischen beiden ein Lichtbogen gezogen, der
aufgrund seines eigenen magnetische Feldes zwischen die Kühlbleche 38 einläuft,
wo er gekühlt wird.
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Dabei setzen sich ladungstragende Metallteile aus dem Bereich zwischen
den beiden Kontaktstücken und zwischen den Kühlblechen auf dem Schenkel 33 der Verlängerung
32 ab, so daß der Lichtbogenkammerraum 36 sehr schnell entionisiert wird, so daß
Wiederzündungen bei wiederkehrender Spannung vermieden werden.
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Diese Anordnung kann noch weiter verbessert werden, wenn der Schenkel
33 der Verlängerung 32 weiterhin zum Auspuffkanal 42 verlängert wird und zwar so
weit, wie eine am lichtbogenleitblech 40 angeformte zweite Verlängerung 44 reicht.
Am Eingang des Auspuffkanales, also praktisch zur Begrenzung der Lichtbogenkammer
36 besitzen die Verlängerungen 34 und 32 aufeinander-
zuweisende
Nasen 46 bzw. 48 auf, die eine Verengung 50 bilden.
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Wenn bei einer Schalthandlung ein Lichtbogen zwischen dem festen Kontaktstück
24 und dem beweglichen Kontaktstück 22 gebildet wird, dann wandert der Lichtbogen
rasch in die Kühlbleche 38 der Lichtbogenkammer 36 hinein, nach Durchlaufen der
Kühlblechzone zündet der Lichtbogen zwischen den beiden Nasen 46 und 48 in der Verengung
50, wodurch-die Lichtbogenkammer \vorhandeneilchen wird. sich ne. 1 rasch entionisiert
wird. Eventuell vorhandene Metallteilchen setzen sich an dem Schenkel 32 in seinem
gesamten Bereich bis hin zur Nase 46 ab. Dadurch, daß zwischen den beiden Nasen
46 und 48 ein Lichtbogen brennt, kann eine Wiederzündung im Bereich der Kontaktstücke
24 und 22 mit Sicherheit vermieden werden. Der Abstand zwischen den beiden Nasen
46 und 48 ist dann natürlich so gewählt, daß nach Erlöschen des dort brennenden
Lichtbogens im Nulldurchgang eine Wiederzündung.bei wiederkehrender Spannung in
diesem Bereich vermieden wird.
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In den Figuren 3 bis 5 sind weitere Varianten der Anordnung gemäß
Figur 2 mit Nasen bzw. einer Verengung dargestellt. Zur Vereinfachung sind in den
Figuren 3 bis 5 lediglich die Lichtbogenleitschienen dargestellt,'die den Löschkammerraum
begrenzen, welcher Löschkammerraum in allen drei Figuren die gleiche Bezugsziffer
36 besitzt. Das feste Kontaktstück 24 ist an einer im Vergleich zu der Lichtbogenleitschiene
26 der Figur 1 relativ kurzen Leitschiene 52 befestigt, die zu der Anschlußfahne
außerhalb des Gehäuses 10 herausgeführt ist. Dabei ist im Bereich des festen Kontaktstückes
24 ebenso wie in der Ausgestaltung gemäß den Figuren 1 und 2 eine Sicke 54 gebildet,
wobei in den offenen U-förmigen Sickenraum 56 ein Schenkel 58 einer winkelförmigen
Verlängerung 60 hineingreift. Die Verlängerung 60 mündet ihrem zweiten Schenkel
62 in den Auspuffkanal 42. Auf der gegenüberliegenden Seite der Lichtbogenkammer
36 ist die Lichtbogenleitschiene 40 vorgesehen, die im wesentlichen der Lichtbogenleitschiene
40 der Figur 2 entspricht. Zwischen der Lichtbogenleitschiene 52 und dem Schenkel
58 der Verlängerung
60 ist eine Elektrode 64 eingesetzt, wobei
die Elektrode praktisch das elektrischgalvanische Bindeglied zwischen der Lichtbogenleitschiene
52 und dem Schenkel 58 bildet. An der Liclltbocgcs leitschiene 40 ist eine der Elektrode
64 entsprechende weitere Elektrode 66 befestigt, welche beiden Elektroden aufeinanderzuweisen
und hinter den Kühlblechen 38 Zündelektroden mit einer der Verengung 50 entsprechenden
Verengung 68 bilden. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die gleiche wie bei
der Anordnung gemäß der Figur 2, wobei zusätzlich noch dazu kommt, daß die beiden
Elektroden 64 und 66 im Bereich der Lichtbogenkammer zwischen dem festen und belweglichen
Kontaktstück auftretende metallische Ladungsträger auffangen können, was bei der
Anordnung gemäß der Figur 1 der Schenkel 33 bewirkt.
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In der Figur 5 ist die Elektrode 70 praktisch in die Lichtbogenleitschiene
40 bzw. die Verlängerung 44 integriert. Die Lichtbogenleitschiene besitzt nun die
Bezugziffer 78, die in die Elektrode übergeht, welche dann wiederum übergeht in
die zweite Verlängerung 82. Ansonsten hat sich im Vergleich zu der Ausgestaltung
gemäß der Figur 4 nichts verändert.