DE3413555A1 - Loescheinrichtung fuer elektrische schalter - Google Patents
Loescheinrichtung fuer elektrische schalterInfo
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Description
BROWN,BOVERI & CIE AKTIENGESELLSCHAFT
Mannheim 9. April 1984
Mp.-Nr. 568/84 ΖΡΤ/Ρ4-ΜΪ/Η1
10
Löscheinrichtung für elektrische Schalter
Die Erfindung betrifft eine Löscheinrichtung für elektrische Schalter, insbesondere Leistungs- und Leitungsschutzschalter,
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Um die Beschädigung der Kontaktstücke infolge Lichtbogen, die beim Öffnen eines elektrischen Stromkreises,
das heißt dem Trennen der Kontaktstücke, insbesondere bei höheren Stromstärken auftreten, zu vermeiden, sind
seit langem Maßnahmen vorgesehen, die den Lichtbogen schnellst möglich von den Kontaktstücken entfernen und
zum Erlöschen bringen.
Aus der DE-AS 24 23 207 ist eine Hochleistungsschalt-3Q
strecke mit einem Löschblechpaket in einer Lichtbogenkammer bekannt, bei dem ein verschwenkbares Kontaktstück
mit einem Ende an dem einen der beiden Lichtbogenleitbleche des Löschblechpaketes drehbar gelagert ist und an
seinem freien Ende unmittelbar gegenüber dem als Festkontaktstück und elektrische Anschlußstelle ausgebildeten
Ende des anderen Lichtbogenleitblechs einen elektri-
Mp.-Nr. 568/84 *
sehen Anschluß trägt. Der sich beim Öffnen der Schaltstrecke
ausbildende Schaltlichtbogen bewegt sich mit seinem Fußpunkt entlang dem beweglichen Kontaktstück bis
zu dessen Drehlagerung an dem einen Lichtbogenleitblech fort, um daran anschließend von beiden Lichtbogenleitblechen
aus von der Stirnseite her in das Löschblechpaket einzudrehen. Aufgrund des sich bei der Trennung der
Kontaktstücke bildenden magnetischen Feldes wird der gezündete Schaltlichtbogen mit seinem einen Fußpunkt
entlang dem Schwenkkontaktstück in Richtung seiner Lagerstelle an dem einen Lichtbogenleitblech des Löschblechpakets
getrieben, während der andere Fußpunkt des Lichtbogens im Bereich der Festkontaktstelle des anderen
Lichtbogenleitblechs bleibt. Sobald sich der Lichtbogen über die volle Höhe des Löschblechpakets erstreckt, kann
er unter Aufteilung in eine entsprechende Anzahl von Teillichtbögen in das Löschblechpaket eindringen und
sich dort selbst hinreichend abkühlen und entionisieren.
Eine weitere Lösung zur Löschung von Schaltlichtbögen ist aus der DE-AS 27 16 619 bekannt, die einen strombegrenzenden
Leitungsschutzschalter mit Löscheinrichtung zum Gegenstand hat. Von den die Kontaktanordnung flankierenden
Isolierstoffplatten besteht die eine aus Keramik und die andere aus gasabgebendem Material mit
einer Eiseneinlage. Die Platten sind so angeordnet, daß die von dem von einer Auslösespule ausgehenden magnetischen
Streufeld resultierende auf einem bei Kontaktöffnung entstehenden Lichtbogen wirkende Kraftkomponente
auf die Isolierstoffplatte mit Eiseneinlage gerichtet ist. Diese Kraft hat stets die gleiche Richtung da sich
bei Stromumkehr auch die Feldrichtung umkehrt. In gleicher Richtung wirkt auch die den Lichtbogen anziehende
Kraft der Eiseneinlage der Isolierstoffplatte. Auf diese
Weise wird selbstregulierend eine ausreichende aber nicht zu starke Gasabgabe zur Kühlung des Lichtbogens
Mp.-Nr. 568/84 1 ο / «l O C C c
erreicht. Infolge der gegeneinander gerichteten Kräfte tritt eine Symmetrierung des Lichtbogens ein, so daß
eine höhere Laufgeschwindigkeit erreicht und ein unsymmetrischer Kontaktabbrand vermieden wird.
Aus der DE-OS 30 30 429 ist eine Lichtbogenlöschkammer für ein elektrisches Installationsgerät, insbesondere
für einen Leitungsschutzschalter, mit einer jeden Kontaktstelle zugeordneten Lichtbogenlöschblechen
bekannt, bei dem beidseitig zu jeder Kontaktstelle Eisenblechteile angeordnet sind, die von Isolierstoffstoffmaterial
umgeben sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß zum einem die magnetische Beblasung des
Lichtbogens verbessert wird, wodurch der Lichtbogen schneller von der Kontaktstelle weg und in die Lichtbogenlöschbleche
einläuft und damit eine Verbesserung des Abschaltvorgangs bewirkt, und zum anderen durch die
Gasabgabe der U-förmigen Isolierstoffbügel bzw. des Isolierstoffmaterials eine zusätzlich Lichtbogen
löschende Wirkung erzielt wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Schonung der Kontaktstelle vor
Abbrand infolge der besseren Beblasung des Lichtbogens, wodurch die Edelmetallauflage an den Kontaktstücken
selbst verkleinert werden kann.
Die beschriebenen Löscheinrichtungen, die nach dem Prinzip der erzwungenen Löschung arbeiten, bestehen
vorzugsweise aus einer Vorkammer, die den Lichtbogen einengt und auf eine günstige Länge bringt, sowie aus
einem sich daran anschließenden Löschblechstapel, der den Lichtbogen in Teillichtbögen unterteilt. Zur Begrenzung
der Vorkammer werden häufig eingelegte Bleche oder Platten aus Keramik oder einem gasabgebenden Material
verwendet. Derartige Teile werden vorzugsweise durch entsprechende Ausformungen der Gehäusewandungen von
außen abgestützt. Eine innere Begrenzung des Vorkammer-
Mp.-Nr. 568/84 f OM
r ok I
raumes wird meist durch entsprechende Anordnung der Lichtbogenlaufschienen erreicht.
Angesichts der Anzahl der einzubauenden Teile, ihrer Größe sowie der kompakten Bauweise der Schalter sowie
dem Trend zu weiterer Verkleinerung der Abmessungen sind die Nachteile augenfällig. Die Montage vieler kleiner
Teile ist schwierig und zeitaufwendig. Bei der Ausgestaltung ..der Lichtbogenlaufschienen ist ihre distanzierende
Funktion zu berücksichtigen. Zur Lagefixierung der Einlegeteile müssen die Gehäusehälften verschiedene
Auflagepunkte aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher diese Nachteile zu vermeiden, die Montage der Vorkammer zu vereinfachen und
die Funktion der Löscheinrichtung zu verbessern.
Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß in dem
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Danach werden die Vorkammerplatten, die die seitliche Begrenzung der Vorkammer
bewirken, aus einem spritz- oder gießbarem Material hergestellt, wobei beide Platten durch wenigstens
zwei Querstege miteinander verbunden sind und als ein einstückiger Vorkammerblock in die Vorkammer eingesetzt
werden. In vorteilhafter Ausgestaltung werden an den Vorkammerblock Nocken angeformt, die zur Positionierung
im Schaltergehäuse dienen, so daß zusätzliche Abstützpunkte im Schaltergehäuse entfallen können. Hieraus
resultiert ein besonderer Kostenvorteil für die Herstellung der Schaltergehäuse bzw. deren Preßwerkzeuge.
Eine weitere Verbesserung wird erzielt, wenn im Schaltergehäuse Vertiefungen vorgesehen sind, in welche die
am Vorkammerblock angeformten Nocken zu seiner Fixierung eingreifen.
Alternativ können die Schaltergehäuse auch Ausnehmungen
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aufweisen, welche die als federnde Schnappelemente ausgebildeten Nocken des Vorkammerblocks aufnehmen. Um
eine sichere Fixierung beim Montageablauf zu erreichen, können die Nocken auch von außen vernietet sein.
In vorteilhafter Ausbildung des einstückigen Vorkammerblocks wird dieser aus einem thermoplastischen Kunststoff
hergestellt, wobei zu seiner starren Fixierung in der Vorkammer die angeformten Nocken die Gehäusewand
durchgreifen und von außen mittels einem Warmstempel nietförmig verformt werden. Bei dieser Ausgestaltung
wird nur ein einziges Teil benötigt, das sich zudem günstig herstellen läßt und die Handhabung bei der
Schaltermontage wesentlich vereinfacht. Die bereits erwähnten Querstege, die die beiden Vorkammerplatten
miteinander verbinden, sind vorzugsweise so anzuordnen, daß ein Quersteg oberhalb oder hinter dem
Lichtbogenkommutierungspunkt, das ist der Ort, an dem der Lichtbogenfußpunkt von der Kontaktnase auf die
Leitschiene wechselt oder kommutiert, und ein oder mehrere Querstege vor dem Löschblechpaket liegen.
Der damit erreichte Vorteil besteht darin, daß der Quersteg hinter dem Kommutierungspunkt die gasabgebende
Fläche im Rücken des Lichtbogens vergrößert. Der oder die Querstege vor dem Löschblechpaket verhindem
bei einem im Löschblechpaket befindlichem in Einzellichtbögen aufgeteilten Lichtbogen ein Rückzünden
in den Vorkammerraum, da dieser durch den oder die Stege rascher entionisiert wird. Die gasabgebende Wirkung der
Vorkammerplatten wirkt - wesentlich unterstützt durch die Stege - bis in den Blechausschnitt des Löschblechstapels
hinein. Auf diese Weise werden die Teillichtbögen stabiler zwischen den Löschblechen gehalten.
Bei Rückzündung der Teillichtbögen in den Blechausschnitt setzt umgehend die gasabgebende Wirkung der
Stege ein, und der Lichtbogen wird beschleunigt wieder zur Aufteilung in den Löschblechstapel getrieben.
Gleichzeitig verhindern die Stege ein Hineinlaufen des rückgezündeten Lichtbogens in die Vorkammer.
Die Anzahl der Querstege hängt ab von der jeweiligen Schaltleistung und der damit verbundenen Lichtbogenenergie.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den ünteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der 10. Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung,
vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie weitere Vorteile näher erläutert und
beschrieben werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine herkömmliche Kontaktanordnung eines
Schalters mit Löschkammer und Vorkammer, in welche ein Vorkammerblock gemäß der Erfindung
eingesetzt ist,
Fig. 2 eine herkömmliche Kontaktanordnung mit Löschkammer und Vorkammer, in welche ein Vorkammerblock
gemäß der Erfindung eingesetzt ist (gegenüber Fig. 1 geänderte Anordnung des beweglichen Kontaktstücks),
Fig. 3 eine Seitenansicht des Vorkammerblocks, wie er in Fig. 1 vorgesehen ist, mit drei Querstegen,
eine Seitenansicht zu Fig. 3» eine Seitenansicht eines Vorkammerblocks wie er in Fig. 1 vorgesehen ist, mit einem Quersteg,
eine Seitenansicht zu Fig. 5,
die Draufsicht auf einen im Gehäuse montierten Vorkammerblock, dessen Nocken in gehäuseseitige
Ausnehmungen greifen,
Fig. 8 die Draufsicht eines in das Gehäuse eingesetzten Vorkammerblocks, dessen Nocken durch
Fig. | 4 |
Fig. | 5 |
Fig. | 6 |
Fig. | 7 |
gehäuseseitige Ausnehmungen durchgreifen und vernietet sind,
Fig. 9 Teilschnitt eines Vorkammerblocks mit Schnappelement als Nocken.
Die in Fig. 1 dargestellte Kontaktanordnung besteht aus einem beweglichen Kontaktstück 10, welches in dem nicht
näher dargestellten Gehäuse in einem Drehpunkt 11 drehbar gelagert ist. Sein Kontakthorn 12 liegt an einem
' Festkontaktstück 14 an, welches mit einer Leitschiene
verbunden ist. Die Leitschiene 16 ist die obere Begrenzung der Löschkammer 18, welche einen Löschblechstapel
20 aufnimmt. Nach unten wird die Löschkammer 18 begrenzt von einer Leitschiene 22, welche auch die an die Löschkammer
unmittelbar anschließende Vorkammer 24 seitlich und nach unten begrenzt. In die vom Löschblechstapel 20
und der Leitschiene 22 begrenzte Vorkammer 24 wird ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Vorkammerblock 26
eingesetzt.
Gegenüber der Kontaktstelle des Kontakthorns 12 des beweglichen Kontaktstücks 10 mit dem Festkontaktstück
befindet sich im Vorkammerblock 26 auf der abgewandten Seite ein Quersteg 28, unterhalb dieser Kontaktstelle
sind die Seitenwände des Vorkammerblocks durch zwei Querstege 30 miteinander starr verbunden.
In Fig. 2 ist eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 1 dargestellt. Im Unterschied zu Fig. 1 befindet sich die
Kontaktstelle zwischen dem Kontakthorn 12 des beweglichen KontaktStücks 10, welches ebenfalls an einer
Lagerstelle 11 im nicht näher dargestellten Gehäuse drehbar befestigt ist, und einem Festkontaktstück 23 auf
der dem Löschblechstapel 20 gegenüberliegenden Seite. Demgemäß ändert sich die übrige Anordnung geringfügig.
An das Festkontaktstück 23 schließt die Leitschiene 22 an, welche seitlich und unterhalb die Vorkammer 24 mit
dem eingesetzten Vorkammerblock 27 sowie die Löschkammer 18 begrenzt. Die Begrenzung der Löschkammer nach oben
erfolgt durch die Leitschiene 17· Der Vorkammerblock 27 weist in Höhe der Kontaktstelle zwischen Kontakthorn 12
und Festkontaktstück 23 einen Quersteg 28 auf. Unterhalb des Querstegs 28 sind direkt vor dem Löschblechstapel
angeordnet drei Querstege 31 vorgesehen.
In Fig. 3 ist die Seitenansicht eines Vorkammerblocks
dargestellt, dessen gegenüber der Kontaktstelle, dem Kommutierungspunkt, befindlicher Quersteg 28 einen
rechteckigen Querschnitt aufweist, und dessen vor dem Löschblechstapel befindliche Querstege 30 runden Querschnitt
haben. In seiner Außenkontur ist der Vorkammerblock 26 der Gehäusekontur angeglichen. Der Bereich der
Seitenflächen 25 des Vorkammerblocks 26, der den Kommutierungspunkt umfaßt, weist eine Rechteckaussparung 32
auf, und auf der diagonal gegenüberliegenden Seite ist eine Anschrägung 34 vorgesehen, die sich an die der
Gehäusekontur angepaßte Leitschiene 22 anlegt. Die Form der Aussparung ist hierbei so gewählt, daß eine Montage
des Vorkammerblocks 26 auch bei bereits montierten beweglichem Kontaktstück 10 und Festkontaktstück 14
sowie der Leitschiene 22 (gemäß Fig. 1) möglich ist.
In Fig. 4 ist eine Frontansicht des Vorkammerblocks 26 dargestellt mit zwei Vorkammerplatten 25, die durch
einen Quersteg 28 sowie durch drei Querstege 30 miteinander verbunden sind.
Fig. 5 zeigt die Seitenansicht eines Vorkammerblocks 26 mit einer Rechteckaussparung 32 und einer Anschrägung 34
entsprechend Fig. 3. Der seitlich neben dem Kommutierungspunkt befindliche Quersteg 29 hat Dreiecksquerschnitt.
Unterhalb der Rechteckaussparung 32 ist in dem Bereich, der im eingebauten Zustand vor dem Löschblech-
stapel 20 befindlich ist, ein Quersteg 30 mit rundem Querschnitt angeordnet.
Fig. 6 zeigt die Frontansicht eines derartigen Vorkammerblocks, der aus zwei Vorkammerplatten 25 besteht,
welche durch einen Quersteg 29 sowie einem Quersteg 30 miteinander verbunden sind.
In Fig. 7 ist der Vorkammerblock 26 in Draufsicht dargestellt. An die Vorkammerplatten 25, welche durch
einen Quersteg 28 sowie durch einen Quersteg 30 miteinander verbunden sind, sind vier Nocken 36 angeformt,
welche in entsprechend angeordnete Ausnehmungen 42 in den Gehäuseseitenwänden 40 zur Fixierung des Vorkammerblocks
26 geführt sind.
In Fig. 8 ist ebenfalls ein Vorkammerblock 26 in Draufsicht dargestellt, wobei an seine Vorkammerplatten 25,
die einen Quersteg 28 und 30 miteinander verbunden sind, vier Nocken 36 angeformt sind, welche die Gehäusewand 40
in Ausnehmungen 44 durchgreifen. Zur Fixierung des Vorkammerblocks sind die Nocken 37 von außen an die
Gehäusewand 40 mittels Nieten 38 befestigt.
In Fig. 9 ist in einem Ausschnitt die Schnappverbindung des Vorkammerblocks 26 im Gehäuse gezeigt. Ein in
Längsrichtung von einer Stirnfläche aus geschlitzter Zapfen 46, der mit den Vorkammerplatten 25 fest verbunden
ist, weist unmittelbar an seinem freien Ende eine wulstartige Verdickung 48 auf, die beim Einsetzen des
Vorkammerblocks 26 in das Schaltergehäuse in entsprechende geformte Ausnehmungen 50 formschlüssig eingreift,
wobei aufgrund des Schlitzes 52 in Zapfen 46 dessen Enden federnd sich radial zusammendrücken lassen, um
nach Entlastung die ursprüngliche Lage wieder einzunehmen.
Mp.-Nr. 568/84 ψ ο / 1 O C C Π
Die Funktion des einstückigen Vorkammerblocks 26, 27 besteht darin, daß beim Abheben des beweglichen Kontaktstücks
10 vom Festkontaktstück 14, 23 ein Lichtbogen gezündet wird, der von den Vorkammerplatten 25 seitlich
begrenzt sich vom Festkontaktstück 14, 23 zu dem Löschblechstapel 20 verlagert, der zwischen den Leitschienen
16, 17 und 22 angeordnet ist. Die Querstege 28, 29 tragen mit ihrer gasabgebenden Wirkung dazu bei, den
Lichtbogen beschleunigt in den Löschblechstapel zu drängen, wo er erlischt. Hierbei ist die Ausgestaltung
so vorgesehen, daß der Quersteg 28 hinter dem Kommutierungspunkt eine sehr viel größere gasabgebende Fläche
aufweist als die Querstege 30 vor dem Löschblechstapel 20. Hierdurch wird erreicht, daß die Lichtbogenlaufgeschwindigkeit
durch die Querstege 30 vor dem Löschblechstapel 20 beeinflußt wird, da die gasabgebende Fläche
auf der Lichtbogenrückseite um ein Vielfaches größer ist. Befindet sich nun ein Lichtbogen im Löschblechstapel
20, und ist er in Einzellichtbögen aufgeteilt, so verhindern dann der oder die Querstege 30 durch ihre
gasabgebende Wirkung ein Rückzünden in die Vorkammer 24, da der Antrieb aus der Löschkammer 18 zurück in die
Vorkammer 24 schwächer ist.
Der Quersteg 28, 29 hat insbesondere auf Fig. 1 bezogen die primäre Aufgabe, die Vorkammerplatten 25 auf Abstand
zu halten. Die gasabgebenden Flächen sind die Flächen der Vorkammerplatten 25; d. h., die Lichtbogenenergie
wird im Vorkammerbereich größtenteils als Zersetzungsenergie umgesetzt.
Die Stege 28, 29 sind zusätzlich vorteilhaft so auszuführen, daß nach Kommutierung des Lichtbogenfußpunktes
von dem beweglichen Kontaktstück 10 so auf die Leitschiene 16 bzw. 22 die Lichtbogenlaufgeschwindigkeit
erhöht wird, indem der Steg 28 oder 29 so nah wie möglich oberhalb an den Kommutierungspunkt herangeführt
Mp.-Nr. 568/84 M 3413555
wird; d. h., die gasabgebende Fläche wird in diesem genannten Fußpunktbereich vergrößert.
Die Stege 30, welche dieselbe primäre Aufgabe wie die Stege 28, 29 haben, verringern prinzipell nachteilig die
Lichtbogenlaufgeschwindigkeit. Da aber die Stege 30 am
Ende der Vorkammerplatten (in Lichtbogenlaufrichtung gesehen) angeordnet sind, und damit die gasabgebende
Fläche hinter den Stegen durch die Vorkammerplatten wesentlich größer ist als die Vorkammerplattenfläche
10. unmittelbar in diesem Stegbereich und dem der Stegflächen, ist der Antrieb auf den Lichtbogen wesentlich
größer als die Stauwirkung der Stege 30, so daß die Lichtbogenlaufgeschwindigkeit praktisch nicht nachteilig
beeinflußt wird.
- Leerseite -
Claims (10)
1. Löscheinrichtung für Leistungs- und Leitungsschutzschalter
bestehend aus einer im Schaltergehäuse befindlichen Vorkammer und einem sich daran anschließenden
Löschblechstapel, wobei die Vorkammer zur Lichtbogenführung und -begrenzung dienende seitliche Vorkammerplatten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorkammerplatten (25) durch wenigstens zwei Querstege (28, 29, 30) miteinander verbunden einstückig hergestellt
und als Vorkammerblock (26) in die Vorkammer (24) eingesetzt sind.
2. Löscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß am Vorkammerblock (26) angeformte Nocken (36) zur Positionierung im Schaltergehäuse
dienen, so daß entsprechende Abstützpunkte im Schaltergehäuse entfallen.
3. Löscheinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkammerblock
(26) aus Gieß- oder Spritzformmasse hergestellt ist.
4. Löscheinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkammerblock
(26) mittels der angeformten Nocken (36), die in zugeordnete Ausnehmungen (42) des Schaltergehäuses
eingepaßt sind, fixierbar ist.
5. Löscheinrichtung nach einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Schaltergehäuses Ausnehmungen (44) vorgesehen sind,
durch welche die Nocken (36) des Vorkammerblocks (26) zu seiner Positionierung hindurchgreifen.
6. Löscheinrichtung nach einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Vorkammerblock angeformten Nocken (36) als federnde Schnappelemente
ausgebildet sind, welche in Ausnehmungen (44) der Wand des Schaltergehäuses einschnappen.
7. Löscheinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkammerblock
(26) mittels Niet-, Schraub- oder Stiftverbindung im Schaltergehäuse fixierbar ist.
8. Löscheinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Fixierung
vorgesehenen Befestigungsstellen von außen zugänglich sind.
9. Löscheinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den zur
Verbindung der Vorkammerplatten (25) vorgesehenen Querstege (28, 29, 30) ein erster (28,29) oberhalb oder
hinter dem Lichtbogenkommutierungspunkt und ein zweiter Quersteg (30) oder mehrere vor dem Löschblechstapel (20)
angeordnet sind.
10. Löscheinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstege
(28,29,30) derart ausgebildet sind, daß sie bei Auftreten eines Lichtbogens Gas abgeben.
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