DE3337562A1 - Extinguishing device for a line-protection circuit breaker - Google Patents

Extinguishing device for a line-protection circuit breaker

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DE3337562A1 DE19833337562 DE3337562A DE3337562A1 DE 3337562 A1 DE3337562 A1 DE 3337562A1 DE 19833337562 DE19833337562 DE 19833337562 DE 3337562 A DE3337562 A DE 3337562A DE 3337562 A1 DE3337562 A1 DE 3337562A1
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Abstract

In an housing chamber (1), the extinguishing device has a stack of a plurality of arc splitters (2), which are located side-by-side at a distance, and two insulating-material panels (5, 6) which flank the contact arrangement (3, 4) at right angles in front of it. The arc splitters (2) are provided on their end contour with a step (2c), which steps abut on the end surface of the insulating-material panel (5) which is provided with an attachment (5a), particularly in the case of line protection circuit breakers which can be used for DC and AC. Said insulating-material panel (5) covers a blowout magnet (9) and, on its end surface, forms a groove-like depression (8) with respect to the arc splitter contour, as a result of which it is possible for the arc column to make contact with the arc splitter edges (2b, 2c) over a large area, resulting in intensive heat extraction and a reduction in cross-section of the arc column. The arc splitter stack (2) can be used without any modifications in line protection circuit breakers which are purely for AC. <IMAGE>

Description

"Löscheinrichtung für einen Leitungsschutzschalter""Extinguishing device for a line circuit breaker"

Die Erfindung betrifft eine Löscheinrichtung für einen Leitungsschutzschalter mit einem Stapel von mehreren nebeneinander auf Abstand befindlichen Löschblechen, die auf der der Kontaktanordnung zugekehrten Seite jeweils mit einem trichterförmigen Einschnitt versehen sind, und mit zwei quer vor den Löschblechen beiderseits des Einschnittes angeordneten, die Kontaktanordnung flankierenden Isolierstoffplatten.The invention relates to an extinguishing device for a circuit breaker with a stack of several extinguishing plates located next to each other at a distance, on the side facing the contact arrangement each with a funnel-shaped Incision are provided, and with two across in front of the quenching plates on both sides of the Incision arranged, the contact arrangement flanking insulating plates.

Ein Leitungsschutzschalter mit einer derartigen Löscheinrichtung ist beispielsweise aus der DE-AS 27 16 619 bekannt.A circuit breaker with such an extinguishing device is for example from DE-AS 27 16 619 known.

Dabei besteht eine Isolierstoffplatte aus Keramik und die andere aus gasabgebendem Material mit einer weichmagnetischen Eiseneinlage. Diese erhöht die Laufgeschwindigkeit des Schaltlichtbogens von der Kontaktstelle in Richtung der Löschbleche. Außerdem wird durch die gasabgebende Isolierstoffplatte eine kühlende Wirkung auf den laufenden Lichtbogen ausgeübt. Sinn dieser Maßnahmen ist, die Schaltleistung strombegrenzender Schalter zu verbessern.One insulation plate is made of ceramic and the other is made of gas-emitting material with a magnetically soft iron insert. This increases the Running speed of the switching arc from the contact point in the direction of the Quenching plates. In addition, the gas-emitting insulating plate creates a cooling Effect exerted on the current arc. The purpose of these measures is the switching capacity to improve current-limiting switch.

Die Probleme beim Schalten hoher Wechsel- und Gleichstrom-Kuzzschlußströme sind jedoch verschieden von denen beim Schalten vergleichsweise niedriger Gleichströme. Während bei niedrigen Wechsel strömen der Lichtbogen automatisch spätestens beim Nulldurchgang der treibenden Wechselspannung verlöscht - Sofortverfestigung kurzer Lichtbogenstrecken - ist dies bei Gleichspannung nicht der Fall.The problems with switching high AC and DC link currents however, are different from those when switching comparatively low direct currents. During low alternations, the arc flows automatically at the latest at Zero crossing of the driving alternating voltage is extinguished - immediate solidification for a short time Arc gaps - this is not the case with DC voltage.

Bei geöffneten Kontakten erreicht der Lichtbogen die Löschblechkanten, ohne daß in gewissen Strombereichen ein sicheres Löschen des Schaltlichtbogens gewährleistet ist.When the contacts are open, the arc reaches the arcuate edges, without guaranteeing that the switching arc can be safely extinguished in certain current ranges is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähnte Löscheinrichtung dahingehend zu verbessern, daß insbesondere bei Allstrom-Leitungsschutzschaltern ein sicheres Löschen des Schaltlichtbogens auch bei niedrigen Gleichströmen gewährleistet ist. Die Löscheinrichtung soll sich dabei mit möglichst wenig Änderungen in die üblicherweise vorhandene reine Wechselstrom-Schalterbaureihe einordnen lassen, um so eine möglichst kostengünstig herstellbare Ergänzungsse-rie zu erhalten.The invention is based on the object of the aforementioned extinguishing device to improve that in particular with all-current circuit breakers a reliable extinguishing of the switching arc is guaranteed even with low direct currents is. The extinguishing device should be with as few changes as possible in the usually existing pure AC switch series can be classified in order to in this way to obtain a supplementary series that can be produced as cheaply as possible.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Löscheinrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.This task is carried out with a generic extinguishing device the characterizing features of claim 1 solved. Further training and advantageous Refinements of the invention are the subject matter of the subclaims.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die Abstufung eine großflächige Berührung der Lichtbogensäule mit den Stirnkanten der Löschbleche erfolgen kann, wodurch ein erheblich verbesserter Wärmeentzug hervorgerufen und eine gute Kühlung des Schaltlichtbogens bewirkt wird. Außerdem erfolgt eine Verkleinerung des Querschnittes der Lichtbogensäule durch deren Einschluß in die rinnenartige Vertiefung. Hierbei vermindern sich die Menge der Elektronen und Ionen, die den Schaltlichtbogen leitend erhalten und die dadurch entstehende erhöhte Lichtbogenspannung führt zu einem sicheren Löschen des Schaltlichtbogens. Weiterhin kann der gleiche Löschblechstapel bei symmetrischer Ausbildung der Löschbleche für Gleich- und Wechselstrom-Leitungsschutzschalter Verwendung finden. Eine Änderung von der bei reinen Wechselstrom-Leitungsschutzschaltern üblichen Bauweise bedeuten dabei lediglich der Blasmagnet und die ihn abdeckende gestufte Isolierstoffplatte. Diese flankiert den Schaltlichtbogen ausreichend, damit er einerseits gut in die Löschblechkontur hinein laufen kann, ohne andererseits die Stirnfläche des Blasmagneten zu erreichen und diesen unter Umständen zu zerstören.The invention has the advantage that, due to the gradation, a large area The arc column can come into contact with the front edges of the quenching plates, which resulted in a considerably improved heat extraction and good cooling the switching arc is caused. In addition, the cross-section is reduced the arc column by including it in the channel-like depression. Here the amount of electrons and ions that conduct the switching arc is reduced and the resulting increased arc voltage leads to a safe Extinguishing the switching arc. Furthermore, the same stack of extinguishing sheets can be used with symmetrical Formation of the quenching plates for DC and AC circuit breakers use Find. A change from what is usual with pure AC circuit breakers Construction means only the blow magnet and the stepped covering it Insulating plate. This sufficiently flanks the switching arc that it is on the one hand can run well into the arc splitter contour without, on the other hand, the face to reach the blow magnet and destroy it under certain circumstances.

Anhand der Zeichnung sei die Erfindung nachstehend näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Löscheinrichtung in Löschblechebene, während in Fig. 2 eine Draufsicht der Löscheinrichtung in Funktionsebene des Leitungsschutzschalters vereinfacht dargestellt ist. In Fig. 3 ist ein Oszillogramm einer Gleichstromabschaltung mit einer Löschkammer ohne rinnenartige Vertiefung vor den Löschblechen und in Fig. 4 ein entsprechendes Abschalt-Oszillogramm mit der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung prinzipiell wiedergegeben.Fig. 1 shows a section through the extinguishing device in the extinguishing plate plane, while in Fig. 2 a plan view of the extinguishing device in the functional level of the circuit breaker is shown simplified. Referring to Figure 3, there is an oscillogram of a DC cutoff with a quenching chamber without a channel-like recess in front of the quenching plates and in Fig. 4 shows a corresponding shutdown oscillogram with the extinguishing device according to the invention reproduced in principle.

Die gezeigte Löscheinrichtung ist in einer aus einem Unterteil la und einem Oberteil 1b gebildeten Gehäusekammer 1 untergebracht, die größtenteils von einem Stapel nebeneinander auf Abstand befindlichen Löschblechen 2 ausgefüllt ist. Im anderen Teil sind vor den Löschblechen im Bereich einer die Kontaktanordnung bildenden Festkontaktstelle 3 und eines beweglichen Kontakthebels 4 eine unten liegende Isolierstoffplatte 5 und eine oben liegende Isolierstoffplatte 6 angeordnet. Die Isolierstoffplatten flankieren den bei Kontaktöffnung entstehenden Schaltlichtbogen, der entsprechend den Linien 7 zu verschiedenen Zeitpunkten andeutungsweise gezeigt bei niedrigen Gleichströmen aufgrund noch zu beschreibender magnetischer Einflüsse entlang der unteren Isolierstoffplatte bis vor die Löschbleche laufen kann. Diese haben auf ihrer dem Lichtbogenraum zugekehrten Seite jeweils einen trichterförmigen Einschnitt 2a und beiderseits davon an den Stirnkanten 2b in Richtung der Isolierstoffplatten vorstehende Abstufungen 2c und 2d, die mit den Außenkanten bündig sind und deren Höhe etwa dem Abstand zwischen der jeweiligen Gehäusewand und der dieser zugekehrten Seite der Isolierstoffplatten entspricht.The extinguishing device shown is in one of a lower part la and an upper part 1b formed housing chamber 1 housed, most of which filled out by a stack of extinguishing plates 2 located next to one another at a distance is. In the other part, the contact arrangement is in front of the quenching plates in the area of one forming fixed contact point 3 and a movable contact lever 4 a below Insulating plate 5 and an insulating plate 6 on top are arranged. the Insulation plates flank the switching arc that occurs when the contact is opened, which is indicated in accordance with the lines 7 at different times at low direct currents due to magnetic influences to be described can run along the lower insulating plate to in front of the quenching plates. These each have a funnel-shaped one on their side facing the arc chamber Incision 2a and on both sides thereof at the end edges 2b in the direction of the insulating panels protruding gradations 2c and 2d, which are flush with the outer edges and their Height approximately the distance between the respective housing wall and the one facing it Side of the insulating panels.

Erfindungswesentlich ist insbesondere die an die mit einem winkelförmigen Ansatz 5a versehene untere Isolierstoffplatte anstoßende Abstufung 2c, da hierdurch eine rinnenartige.Vertiefung 8 zwischen der Löschblechkontur und der Isolierstoffplatte 5 gebildet ist. Letztere deckt zugleich einen im Unterteil la eingelegten den Schaltlichtbogen anziehenden gepolten Blasmagneten 9, beispielsweise aus Hartferrit 7/21 ab, der insbesondere an seiner Stirnfläche 9a durch den winkelförmigen, bis an die Gehäusewand reichenden Ansatz 5a vor dem in die Löschbleche einlaufenden Schaltlichtbogen und damit der Gefahr der Zerstörung geschützt ist. Die Oberkante der Abstufung 2c befindet sich dabei etwa in gleicher Höhe mit der Oberseite des Blasmagneten. Zweckmäßigerweise ist die Abstufung etwa 1 mm hoch und 1,5 mm lang.Essential to the invention is in particular the one with an angular Approach 5a provided lower insulating plate adjoining gradation 2c, because this a gutter-like recess 8 between the extinguishing plate contour and the insulating plate 5 is formed. The latter also covers a switching arc inserted in the lower part la attracting polarized blowing magnets 9, for example made of hard ferrite 7/21, the in particular on its end face 9a through the angular, up to the housing wall reaching approach 5a in front of the incoming switching arc and into the quenching plates so that the risk of destruction is protected. The top of the 2c gradation is located at about the same height as the top of the blow magnet. Appropriately the gradation is about 1 mm high and 1.5 mm long.

Die obere glattflächig ausgebildete Isolierstoffplatte 6 entspricht in ihrer Lage der bei Wechselstrom-Leitungsschutzschaltern üblichen Anordnung. Hierbei befindet sich zwischen dem Oberteil 1b und der Isolierstoffplatte mittels am Gehäuse angeformter Abstandsleisten 1c ein Freiraum 10, in den nunmehr die symmetrisch ausgebildeten Löschbleche mit der Abstufung 2d hineinragen können. Die gegenüber der unteren Isolierstoffplatte etwas größer ausgebildete obere Isolierstoffplatte reicht dabei unter der Abstufung 2d bis nahezu an die Stirnka-nte 2b mit ausreichend Spiel heran.The upper, smooth-surfaced insulating plate 6 corresponds in their position of the usual arrangement for AC line circuit breakers. Here is located between the upper part 1b and the insulating plate by means of the housing molded spacer strips 1c a free space 10, in which now the symmetrically formed Extinguishing plates with a gradation of 2d can protrude. The opposite of the lower insulating plate The slightly larger upper insulating plate is sufficient under the gradation 2d almost to the front edge 2b with sufficient play.

Die dadurch nutzbaren größeren Toleranzen erleichtern das Aufsetzen des Gehäuseoberteiles 1b auf die vorher nur lose eingelegte obere Isolierstoffplatte und vereinfachen so die Montage beim Schließen des Gehäuses erheblich.The larger tolerances that can be used as a result facilitate placement of the upper part of the housing 1b on the previously loosely inserted upper insulating material plate and thus considerably simplify assembly when closing the housing.

Als weitere die Löscheinrichtung begrenzende Bauteile dienen noch ein mit der Festkontaktstelle 3 verbundenes Rückschluß-Potentialblech 11 und ein mit dem Kontakthebel 4 in Verbindung befindliches Bodenblech 12, die den Löschblechstapel beiderseits flankieren. An dessen Rückseite ist die Gehäusekammer 1 mit einer angeformten Wand versehen, in der im einzelnen nicht dargestellte Ausblasöffnungen ld ausgespart sind.Other components that limit the extinguishing device are also used a return path potential plate 11 connected to the fixed contact point 3 and a with the contact lever 4 in connection with the bottom plate 12, which the Stack of arc stacks flank on both sides. At the rear of the housing chamber 1 is formed with a Provided wall, recessed in the exhaust openings, not shown in detail ld are.

Bei den in Fig. 3 und 4 gezeigten Abschalt-Oszillogrammen £1 ist jeweils der Verlauf der Spannungvbzw. des StromesL t über der Zeitfaufgetragen. Der Gitterabstand entspricht dabei einem Gleichstrom von 2,5 A, einer Gleichspannung von 100 V und einer Zeit von 10 ms. Die eingetragenen Ausgangswerte sind ein Gleichstrom I = 15 A und eine Gleichspannung U = 250 V bei einer Zeitkonstanten T = 16 ms.In the case of the shutdown oscillograms shown in FIGS. 3 and 4, £ 1 is in each case the course of the voltage v or of the current L t plotted over time. The grid spacing corresponds to a direct current of 2.5 A, a direct voltage of 100 V and a time of 10 ms. The entered output values are a direct current I = 15 A and a direct voltage U = 250 V with a time constant T = 16 ms.

Während nun bei einer Löscheinrichtung ohne rinnenartige Vertiefung es sehr lange dauert, bis sich eine der treibenden Gleichspannung entgegenwirkende Lichtbogenspannung in ausreichender Höhe aufbaut (Fig. 3), geschieht dies bei der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung relativ schnell (Fig. 4). So beträgt bei einem Leitungsschutzschalter mit der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung die Ausschaltzeit tA lediglich 15 ms, während dieser Wert bei dem in Fig. 3 oszillographierten Schalter etwa 65 ms beträgt.While now with an extinguishing device without a channel-like depression it takes a very long time until one of the driving DC voltages counteracts itself Arc voltage builds up to a sufficient level (Fig. 3), this happens at the extinguishing device according to the invention relatively quickly (Fig. 4). So is with one Circuit breaker with the extinguishing device according to the invention the switch-off time tA only 15 ms, while this value in the case of the switch oscillographed in FIG. 3 is about 65 ms.

Diese Verbesserung des Abschaltverhaltens und die verkürlte Ausschaltzeit wird im wesentlichen durch die rinnenartige Vertiefung 8 mit der vergrößerten Löschblechkontur erreicht. Durch die so mögliche großflächige Berührung der Lichtbogensäule mit den Löschblechkanten und der Verkleinerung ihres Querschnittes erfolgt ein intensiver Wärmeentzug und damit eine schnellere Entionisierung des Lichtbogens.This improvement of the switch-off behavior and the shortened switch-off time is essentially through the groove-like recess 8 with the enlarged arcuate contour achieved. The large-area contact between the arc column and the Splitting plate edges and the reduction in their cross-section are more intensive Heat extraction and thus faster deionization of the arc.

Bei Leitungsschutzschaltern ohne die rinnenartige Vertiefung wurde bei weiteren Schaltungen die zum Löschen des Lichtbogens erforderliche Lichtbogenspannung nicht erreicht.In the case of circuit breakers without the channel-like recess in the case of other circuits, the arc voltage required to extinguish the arc not reached.

Dadurch blieb der Lichtbogen stehen und dies führte zur Zerstörung der Schalter.As a result, the arc stopped and this led to the destruction the desk.

Claims (7)

Patentansprüche: Löscheinrichtung für einen Leitungsschutzschalter mit einem Stapel von mehreren nebeneinander auf Abstand befindlichen Löschblechen, die auf der der Kontaktanordnung zugekehrten Seite jeweils mit einem trichterförmigen Einschnitt versehen sind, und mit zwei quer vor den Löschblechen beiderseits des Einschnitts angeordneten, die Kontaktanordnung flankierenden Isolierstoffplatten, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei einem Allstrom-Leitungsschutzschalter die Löschbleche an ihren den Isolierstoffplatten zugekehrten Stirnkanten mit jeweils zumindest einer Abstufung (2c) am Außenrand versehen sind, die bis an die Stirnfläche (5a) einer eng anliegenden, einen Blasmagneten (9) abdeckenden Isolierstoffplatte (5) reicht und deren dem Einschnitt (2a) zugekehrte Oberkante unterhalb der dem Lichtbogenraum zugekehrten Oberseite der Isolierstoffplatte (5) befindlich ist, so daß eine rinnenartige Vertiefung (8) von der Löschblechkontur (2b, 2c) zur angrenzenden Isolierstoffplatte (5) gebildet ist. Claims: Extinguishing device for a circuit breaker with a stack of several extinguishing plates located next to each other at a distance, on the side facing the contact arrangement each with a funnel-shaped Incision are provided, and with two across in front of the quenching plates on both sides of the Insulation plates arranged in the incision, flanking the contact arrangement, characterized in that in particular with an all-current circuit breaker the quenching plates at their end edges facing the insulating material with each at least one step (2c) are provided on the outer edge, which extends up to the end face (5a) a tightly fitting insulating plate covering a blow magnet (9) (5) is enough and the incision (2a) facing upper edge below the The top of the insulating plate (5) facing the arc space is located, so that a channel-like recess (8) from the arc splitter contour (2b, 2c) to the adjacent Isolierstoffplatte (5) is formed. 2. Löscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Blasmagneten (9) abdeckende Isolierstoffplatte -(5) an ihrer den Löschblechen (2) zugekehrten Stirnfläche einen von ihrer Unterseite zur Gehäusewand (la) vorstehenden winkelförmigen Ansatz (5a) aufweist.2. Extinguishing device according to claim 1, characterized in that the the blowing magnet (9) covering insulating material plate - (5) on her the quenching plates (2) facing end face protruding from its underside to the housing wall (la) has angled extension (5a). 3. Löscheinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante der Abstufung (2c) etwa in gleicher Höhe mit dem winkelförmigen Ansatz (5a) befindlich ist.3. Extinguishing device according to claim 1 and 2, characterized in that that the upper edge of the gradation (2c) is approximately at the same height as the angular Approach (5a) is located. 4. Löscheinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenverhältnis von Höhe zu Länge der Abstufung (2c) etwa einem Wert von 0,5 bis 1 entspricht.4. Extinguishing device according to claim 1 to 3, characterized in that that the aspect ratio of height to length of the gradation (2c) is approximately a value of Corresponds to 0.5 to 1. 5. Löscheinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Abstufung (2c) etwa 1 mm beträgt.5. Extinguishing device according to claim 1 to 4, characterized in that that the height of the gradation (2c) is about 1 mm. 6. Löscheinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschbleche (2) symmetrisch ausgebildet sind.6. Extinguishing device according to claim 1 to 5, characterized in that that the quenching plates (2) are symmetrical. 7. Löscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem reinen Wechselstrom-Leitungsschutzschalter die Löschbleche (2) mit ihren Abstufungen (2c, 2d) jeweils in einen zwischen Gehäusewand (lb) und eben ausgebildeter Isolierstoffplatte (6) befindlichen Freiraum (10) ragen.7. Extinguishing device according to claim 1, characterized in that at a pure AC line circuit breaker the quenching plates (2) with their gradations (2c, 2d) each in one between the housing wall (lb) and a flat insulating plate (6) located free space (10) protrude.
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