DE3541745A1

DE3541745A1 - Elektrischer unterbrecher mit schutzwand

Info

Publication number: DE3541745A1
Application number: DE19853541745
Authority: DE
Inventors: Elie Epinay sur Seine Belbel; Christian Nanterre Blanchard; André Le Raincy Haury; Michel Courbevoie Lauraire
Original assignee: Telemecanique Electrique SA
Current assignee: Telemecanique SA
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1986-05-28
Anticipated expiration: 2005-11-27
Also published as: FR2573914B1; FR2573914A1; CA1250009A; IE56994B1; GB2167903A; US4659887A; ES8609806A1; ZA859037B; CH664847A5; JPS61153909A; IT8522976A0; GB8529130D0; EP0186546B1; IE852969L; GB2167903B; ES549292A0; BR8505921A; DE3541745C2; ATE40491T1; EP0186546A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Unterbrecher mit Schutzwand, der in einem Gehäuse zwei zueinander bewegliche Kontakte, Einrichtungen zur Steuerung der Öffnung des Unterbrechers, eine bewegliche Schutzwand und Antriebseinrichtungen besitzt, die einen Rand dieser Schutzwand zwischen den Kontakten schnell bewegen, so daß der zwischen diesen Kontakten bei ihrer Trennung auftretende Lichtbogen zwischen diesem Rand und einer in dem Gehäuse enthaltenen isolierenden Wand abgeschert wird.

Die Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf Unterbrechungsvorrichtungen anwendbar, die in einer Leitung, in der sie in Reihe geschaltet sind, entweder vorübergehende Ströme beispielsweise infolge des Auftretens von Kurzschlüssen oder Dauerströme mit hoher Nennstärke unterbrechen können.

Derartige Unterbrecher sind beispielsweise aus der französischen Patentanmeldung Nr. 83 01749 der Anmelderin vom 4. Februar 1983 bereits bekannt. Wenn die Einrichtungen, die zur Auslösung der Bewegung der Schutzwand benutzt werden, nicht auf die Geschwindigkeit des Anwachsens oder auf die Schwelle der Stromstärke des zu unterbrechenden Stroms ansprechen, besteht die Gefahr, daß nicht in allen Situationen, in denen eine derartige Unterbrechung erforderlich ist, die gleiche Unterbrechungsqualität erzielt wird.

Ziel der Erfindung ist es deshalb, bei derartigen bekannten Unterbrechern Mittel vorzusehen, durch die die Bewegungsgeschwindigkeit der Schutzwand an die Energie angepaßt werden kann, die durch den Lichtbogen bei seinem Auftreten zwischen den Kontakten abgegeben wird.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß sich die Schutzwand, die mit einer Öffnung versehen ist, durch welche einer der Kontakte des Unterbrechers hindurchtritt, und eine isolierende bewegliche Klappe, mit der sie verbunden ist, gleichzeitig in einer Kammer des Gehäuses bewegen, so daß zwischen ihnen und Flächen der Kammer ein Raum mit veränderlichem Volumen enthalten ist, der einen der Kontakte enthält, dessen Volumen schnell zunimmt, wenn die Hitze des bei der öffnung auftretenden Lichtbogens auf die in diesem Volumen enthaltenen Gase übertragen wird, und der mit der Atmosphäre in einer besonderen Stellung der Schutzwand verbunden ist, in der die öffnung nicht mehr dem Kontakt gegenüberliegt.

Zusätzliche Ergebnisse, wie eine Verringerung der Masse des mit der Schutzwand verbundenen beweglichen Systems bei einem gegebenen Volumen der Kammer, in der der Lichtbogen auftritt, sowie verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden im Nachstehenden anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt in einer Mittelebene JJ¹ durch eine erste Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene W durch die Vorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene HH¹ durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie WW¹ durch die Vorrichtung von Fig. 3 und

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Unterbrechungskammer einer erfindungsgemäßen Unterbrechervorrichtung gemäß einer Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform.

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Bei allen im Nachstehenden beschriebenen Einrichtungen wird der Druck der Gase, der zum Zeitpunkt des Auftretens des Lichtbogens entwickelt wird, auf eine isolierende bewegliche Antriebsklappe ausgeübt, die mit einer beweglichen Schutzwand verbunden ist und zu diesem Zeitpunkt mit den Wänden des Gehäuses ein im wesentlichen dichtes Volumen bzw. einen im wesentlichen dichten Raum bildet.

Bei den dargestellten Ausfuhrungsformen, bei denen der bewegliche Kontakt des Unterbrechers in diesem Raum angeordnet ist, ist es erforderlich, diesem ausreichend große Abmessungen zu geben, damit die Bewegung dieses beweglichen Kontakts eine ausreichende Amplitude erreicht. Eine der Möglichkeiten, die Größe der in Bewegung befindlichen Massen zu verringern , besteht somit darin, diesen Raum mit Wänden zu umschreiben, die möglichst geringe Bewegungen und möglichst kleine Massen haben. Eine derartige Verringerung wird auf zweckmäßige Weise dadurch erreicht, daß ein Bereich der als Antriebsklappe dienenden Wand im wesentlichen feststehend gemacht wird, und zwar insbesondere durch Verwendung von rotierenden Dichtungseinrichtungen. Eine vorteilhafte Verringerung der Reibungen kann ebenfalls auf diese Weise erreicht werden.

Eine Ausfuhrungsform, bei der das veränderliche Volumen nicht zwischen Wänden einer Hülse mit einer hohlen oder rohrförmigen Ausbildung enthalten ist, ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt, in denen eine flache isolierende Schutzwand 219 mit einer öffnung 220 auf einer Fläche 221 einer Kammer 222 eines isolierenden Gehäuses 223 gleiten kann. Seitliche Ränder 224 und 225 (Fig. 4) sowie ein hinterer Teil 226 der Schutzwand sitzen

mit einem Funktionsspiel in Nuten 227, 228 und 229 der Kammer, um bei der Bewegung der Schutzwand nach oben (in Fig.3) eine vollständige elektrische Isolierung zwischen der Kammer, in der ein beweglicher Kontakthebel 230 angeordnet ist, dessen Kontaktelement 232 die öffnung durchquert, und einem fest-

stehenden Kontakt 231 herstellt, der bezüglich der Fläche 221 zurückversetzt ist.

Ein der Kammer zugewandter Endbereich 233 der Schutzwand besitzt Kupplungseinrichtungen 234, die mit einem Ende 235 einer Klappe 236 zusammenwirken können, die am anderen Ende an einer Achse 237 angelenkt ist. Dieses Ende, dieser Gelenkpunkt sowie die seitlichen Ränder 247 und 248 der Klappe wirken mit den Wänden der Kammer bzw.mit der Schutzwand auf so dichte Weise zusammen, daß ein elektrischer Lichtbogen, der zwischen den Kontakten bei ihrer Trennung auftritt, in dem veränderlichen Volumen 238 der Kammer, in der sich der bewegliche Kontakt befindet, eine so schnelle Erhöhung des Drucks bewirkt, daß die Schutzwand sehr schnell durch die Klappe in der Figur nach oben mitgenommen wird und den Lichtbogen zwischen der öffnung 220 und einem Rand 239 der Fläche 221 abschert.

Ein das Gehäuse bis zu der Kammer durchquerendes Luftloch 240 gestattet die Entleerung des veränderlichen Volumens in einer bestimmten Stellung der Klappe. Anschlüsse 241 und 242 und ein biegsames Geflechtband 243 gestatten den Anschluß des Unterbrechers 244 an einen Verbrauchsstromkreis. Eine Kontaktdruckfeder 245 sowie eine Vorrichtung 246, die auf einen Überstrom anspricht (beispielsweise ein magnetisierbares U-förmiges Teil) üben beispielsweise entgegengesetzte Kräfte auf den beweglichen Kontakthebel aus, und wenn dieser Überstrom auftritt, wird der Kontakthebel schnell im Uhrzeigersinn bewegt, wodurch ein Lichtbogen entsteht.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Abwandlung können die Schutzwand 250 und die Klappe 251 einstückig aus einem isolierenden Gußteil 256 bestehen, wobei das veränderliche Volumen 252 in diesem Fall zwischen starren Wänden der Schutzwand (253) bzw. des Gehäuses (254, 254 ·, 254") und einer verformbaren Wand der Klappe 255 enthalten ist, die an einem Ende in das Gehäuse eingelassen ist, um eine scheinbare Drehachse 257 zu bilden.

Eine ünterbrechervorrichtung kann natürlich auch durch eine bezüglich der Ebene TT¹ von Fig. 3 symmetrische Anordnung von zwei beweglichen Kontakthebeln gebildet werden, die aneinander anliegen und sich auf dieselbe Weise trennen.

Bei der anhand der Figuren 3,4 und 5 beschriebenen Ausführungsform kann die Gefahr bestehen, daß der auf die Schutzwand ausgeübte Druck der Gase diese zu stark an die benachbarte Fläche andrückt, wodurch die Bewegung gebremst oder verlangsamt werden könnte.

Ein derartiger Nachteil kann vermieden werden, indem man der Schutzwand die Form eines Zylinderabschnitts gibt, der auf die in Fig. 1 gezeigte Weise von der Klappe getragen wird und durch diese schwenkbar ist. Wie FigJ und 2 zeigt, besitzt ein isolierendes Gehäuse 260 eine Kammer 261 mit einer zylindrischen Fläche 262, vor der sich winkelmäßig mit einem sehr geringen Spiel eine Schutzwand 263 mit derselben Krümmung bewegt, die mit einer Öffnung 264 versehen ist, um in ihrer Ruhestellung einen beweglichen Kontakt 265 durchtreten zu lassen, der mit dem gegenüber angeordneten feststehenden Kontakt 266 zusammenwirkt.

Diese starre Schutzwand ist mit einer radialen Klappe 2 67 fest verbunden, die an einer Querachse 268 angelenkt ist, die im Mittelpunkt der Krümmung der Fläche 262 angeordnet ist, und die zusammen mit den anderen Wänden 269, 270 und 271 der Kammer 261 dank Wangen 272 und 273 und einer Nabe 274 (Fig. 2) eine so gute Abdichtung herstellt, daß die Gase, deren Druck in dem Raum 288 mit veränderlichem Volumen bei Auftreten eines Lichtbogens infolge der Öffnung des Unterbrechers 275 ansteigt, die Klappe im Uhrzeigersinn weadr'lcken. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel gelangen Dekompressionsöffnungen 276 in einer Wange der Klappe in einer bestimmten Stellung der Schutzwand vor ein Luftloch 277 der Kammer des Gehäuses.

Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform ist der Kontakthebel 283 mit Anschlüssen 278 und 279, einem Geflechtband 280, einer Druckfeder 281 und Einrichtungen 282 zur automatischen Öffnung verbunden. Die Abdichtung der Schutzwand wird außerdem durch tangentiale Ränder 284 und 285 verbessert, die in Nuten 286 und 287 des Gehäuses laufen.

Die Schutzwände 263, 219 und 250 können nach einer Öffnung durch Einrichtungen, die der Anschaulichkeit halber nicht dargestellt sind, wieder in die dargestellte Stellung zurückgebracht werden. Ferner ist ein Austrittsweg für die Gase vorgesehen, die sonst zwischen den Schutzwänden und den Bereichen, in denen die feststehenden Kontakte angeordnet sind, eingeschlossen wären. Ebenso ist es erforderlich, in dem Kammerbereich 289, der sich vor der Schutzwand befindet, eine mit der Atmosphäre verbundene Austrittsöffnung vorzusehen, um ein Abbremsen der Bewegung zu vermeiden.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen wird davon ausgegangen, daß die Anfangsbewegung der beweglichen Kontakthebel, die der Bewegung der Klappe und der Schutzwand kurz vorhergeht, um den Lichtbogen auftreten zu lassen, dessen Energie ausgenutzt wird, durch eine magnetisierbare Einrichtung 24 6 bzw. 282 ausgelöst wird, die effektiv ist, wenn die Stromstärken der in dem Hebel fließenden Ströme sehr hoch sind und wenn andere magnetische Bewegungseinrichtungen nun einer Sättigung unterliegen.

Wenn die Stromstärken hoch sind, ohne jedoch die vorhergehenden Höhen zu erreichen, können Wicklungen, die in Reihe geschaltet sind und mit schnellen beweglichen Kernen oder Ankern versehen sind, eingesetzt werden, deren Bewegungen Anfangsöffnungen der beweglichen Kontakte bewirken .

Bei öffnungen des Unterbrechers unter einem Nennstrom, mit denen beispielsweise eine Abtrennung der Leitung bewirkt werden soll, können Maßnahmen ergriffen werden, damit die Schutzwand entweder bewegt wird oder nicht bewegt wird, und zwar je nachdem, ob die von dem Lichtbogen abgegebene Energie und die Qualität der Unterbrechung dies notwendig machen oder nicht.

Claims

Patentansprüche

1. Unterbrecher, der in einem Gehäuse zwei zueinander bewegliche Kontakte, Einrichtungen zur Steuerung der öffnung des Unterbrechers, eine bewegliche Schutzwand und Antriebseinrichtungen besitzt, die schnell einen Rand der Schutzwand zwischen den Kontakten so bewegen, daß zwischen diesem Rand und einer in dem Gehäuse vorgesehenen isolierenden Wand der zwischen den Kontakten bei ihrer Trennung auftretende Lichtbogen abgeschert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzwand (263), die mit einer öffnung (264) versehen ist, durch die einer der Kontakte (265) des Unterbrechers hindurchtritt, und eine mit ihr verbundene isolierende bewegliche Klappe (267) sich gleichzeitig in einer Kammer (262) des Gehäuses (260)

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bewegen, so daß zwischen ihnen und Flächen (270, 271) dieser Kammer ein Raum mit veränderlichem Volumen enthalten ist, der einen der Kontakte (265, 283) enthält, schnell sein Volumen vergrößert, wenn die Energie des bei der Trennung der Kontakte auftretenden Lichtbogens auf die in diesem Volumen enthaltenen Gase übertragen wird, und der in einer besonderen Stellung der Schutzwand, bei der die öffnung sich nicht mehr gegenüber dem Kontakt befindet, mit der Atmosphäre verbunden ist.

2. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Schutzwand (263) und die Klappe (267) aus einem einzigen isolierenden Teil bestehen.

3. Unterbrecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichn e t , daß die isolierende Schutzwand (219, 250) sich geradlinig bewegt und den veränderlichen Raum (238, 252) abgrenzt.

4. Unterbrecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Teil sich drehend bewegt und eine Klappe (267) besitzt, deren Ende (274) auf abgedichtete Weise um eine Achse (268) in der Kammer (262) schwenkbar ist.

5. Unterbrecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich geradlinig bewegende Schutzwand (219, 250) und die sich winkelmäßig bewegende Klappe (251, 236) durch eine dichte Kupplungseinrichtung (235, 234 bzw. 255) miteinander verbunden sind.