DE3621690A1

DE3621690A1 - DELETING DEVICE FOR ELECTRICAL SWITCHES

Info

Publication number: DE3621690A1
Application number: DE19863621690
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Greefe; Werner Bruckner
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1988-01-14
Also published as: ATE76536T1; EP0251160B1; DE3779188D1; EP0251160A2; EP0251160A3

Abstract

In a quenching device for electrical circuit breakers, particularly power and line protective circuit breakers, in a housing (10, 30) with at least antechamber (12, 32) bounded on the sides by antechamber plates (13, 33), there is arranged a contact point (14, 34), which is formed from a fixed and a moving contact piece (16, 18, 36, 38) which are connected to arc conducting rails (22, 24, 42, 44) which each hold an arc quenching plate stack (26, 46) between them. The antechamber plates (13, 33) in this case overlap the contact point (14, 34) completely from the side, but have openings (15, 35) in the antechamber plates (13, 33) in the region of the rear side of the moving contact piece (18, 38). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Löscheinrichtung für elek trische Schalter, insbesondere Leistungs- und Leitungs schutzschalter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an extinguishing device for elec trical switches, especially power and line Circuit breaker, according to the preamble of claim 1.

Leistungsschalter sowie Leitungsschutzschalter sind dazu vorgesehen, im Störungsfall elektrische Leitungen, die mit Überströmen hoher Stromstärke belastet sind, vom speisenden Netz zu trennen. Hierzu sind üblicherweise ein festes und ein bewegliches Kontaktstück vorgesehen, die mit den jeweiligen Anschlußklemmen verbunden sind. Beim Öffnen des Schaltkontaktes, d.h. beim Abheben des beweglichen Kontaktstückes, entsteht ein Schaltlichtbo gen, welcher in einer hierzu vorgesehenen Löscheinrich tung gelöscht wird.Circuit breakers and miniature circuit breakers are included provided, in the event of a malfunction electrical lines are loaded with overcurrents of high amperage, from to separate the supply network. This is usually done a fixed and a movable contact piece are provided, which are connected to the respective terminals. When opening the switch contact, i.e. when lifting the movable contact piece, a Schaltlichtbo gene, which in a designated extinguishing facility device is deleted.

Der prinzipielle Aufbau solcher mit Löscheinrichtung versehenen elektrischen Schalter ist weitgehend gleich. Dem beweglichen Kontaktstück ist eine Lichtbogenleit schiene zugeordnet, die dazu dient, den Lichtbogen in einen Lichtbogen-Löschblechstapel zu leiten. Auf der Ge genseite des Löschblechstapels befindet sich eine weite re Lichtbogenlaufschiene, die mit dem festen Kontakt stück verbunden ist. Der Bereich vor dem Löschblechsta pel wird als Lichtbogen-Vorkammer bezeichnet. Sie be steht aus den beiden Leitschienen und üblicherweise aus zwei einander gegenüber angeordneten Platten zur Flan kierung des Lichtbogens, welche vorzugsweise aus Keramik oder einem gasabgebenden Material bestehen.The basic structure of such with extinguishing device provided electrical switch is largely the same. The movable contact piece is an arc guide assigned to the rail, which serves to arc in to lead a stack of arc quenchers. On the Ge There is a wide side of the stack of blanks re arc runner that with the fixed contact piece is connected. The area in front of the quenching plate sta pel is called the arc prechamber. You be stands out from the two guardrails and usually two plates facing each other to form the flange Kier the arc, which is preferably made of ceramic or a gas-emitting material.

Insbesondere bei Schaltersystemen, die stark kurzschluß strombegrenzend wirken, ist die Löscheinrichtung von Bedeutung. Voraussetzung für eine intensive Kurzschluß strombegrenzung ist eine schnelle und weite Kontaktöff nung bei anstehendem Kurzschluß. Der dabei gezogene Lichtbogen kommutiert von den Kontakten auf die Lichtbo genleitschienen um sich anschließend in der Deion-Lösch kammer, das ist der Löschblechstapel, zu unterteilen. Dort wird eine hohe Lichtbogenspannung zur Strombegren zung erzeugt, so daß der Lichtbogen erlischt.Especially with switch systems that are very short-circuited act as a current limiter, is the quenching device from Importance. Prerequisite for an intense short circuit current limitation is a quick and wide contact opening voltage in the event of a short circuit. The one drawn Arc commutates from the contacts to the Lichtbo Genleitschienen around yourself in the Deion-Lösch dividing the chamber, that is the stack of quenching sheets. There, a high arc voltage becomes a current limiter generated so that the arc goes out.

Zwischen den Außenseiten der Vorkammerplatte und der inneren Gehäusewand des Schaltgerätes ist in der Regel ein Spalt, der eine Zurückführung des Überdruckes aus dem Löschblechstapel gestattet, ohne die Entwicklung des Lichtbogens zu stören. Die rückströmende Druckwelle dient zum Ausgleich des Unterdruckes und zur Entionisie rung im Kontaktbereich.Between the outer sides of the prechamber plate and the inner housing wall of the switching device is usually a gap that leads to a return of the overpressure the stack of quenchers allowed without the development of the To disrupt the arc. The back-flowing pressure wave serves to equalize the negative pressure and to deionize in the contact area.

Bei den bisher bekannten Systemen besteht der Nachteil, daß die Rückführung der Druckwelle bei geschlossenen Vorkammerplatten weit oberhalb der Kontaktstelle er folgt. Der Unterdruck wird dabei nur relativ langsam ausgeglichen und demzufolge erfolgt eine langsame Wie derverfestigung der Kontaktstrecke.The disadvantage with the previously known systems is that that the return of the pressure wave when closed Antechamber plates far above the contact point follows. The negative pressure is only relatively slow balanced and consequently there is a slow how consolidation of the contact route.

Eine weitere bekannte Variante ist so ausgestaltet, daß die Vorkammerplatten unmittelbar im Kontaktbereich eine Öffnung aufweisen, welche einen schnellen Abbau des Un terdruckes sowie eine schnelle Wiederverfestigung der Kontaktstrecke ermöglicht. Andererseits hat dies jedoch den Nachteil, daß die aus den Kontaktstücken austretende erste Plasmasäule bei der geringsten Schräglage auf eine durch den Plattenaufschnitt gebildete Kante auftrifft, was zu einer Verwirbelung des Plasmas führt und empfind liche zeitliche Verzögerungen der Lichtbogenentwicklung zur Folge hat.Another known variant is designed such that the prechamber plates directly in the contact area Have opening, which quickly dismantle the Un terdruckes as well as a quick consolidation of the Contact route allows. On the other hand, however, this has the disadvantage that the emerging from the contact pieces first plasma column at the slightest inclination to one edge formed by the panel cut hits which causes the plasma to swirl and feel time delays in arcing has the consequence.

Die Entstehung einer Schräglage des Plasmastrahles läßt sich bei bisher bekannten Kontaktsysteme bereits nach der ersten Lastschaltung nicht mehr ausschließen infolge von Kontaktrauhigkeiten und dadurch entstehender asymme trischer Stromzuführung.The formation of an oblique position of the plasma beam leaves already known from previously known contact systems no longer exclude the first load switching as a result of contact roughness and the resulting asymmetry trical power supply.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Lö scheinrichtung für elektrische Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist und deren Gestaltung einen schnellen Abbau des Unterdrucks sowie eine schnelle Wie derverfestigung der Kontaktstrecke ermöglicht und die Lichtbogenentwicklung beschleunigt.The invention therefore has as its object a Lö Switching device for electrical switches at the entrance to create the kind that is easy to set up and is inexpensive to manufacture and its design is one rapid reduction of negative pressure as well as a quick how consolidation of the contact path and the Arc development accelerates.

Die Lösung der Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.The solution to the problem is the characteristic Features of claim 1.

Danach ist vorgesehen, daß die Vorkammerplatten im Kon taktbereich geschlossen sind und die Lichtbogensäule auch bei "Schieflage" keine störenden Kanten vorfindet. Die zum schnellen Abbau des Unterdruckes und der damit verbundenen Entionisierung der Kontaktstrecke notwendi gen Öffnungen in den Vorkammerplatten liegen direkt auf der Rückseite des beweglichen Kontaktstückes und sorgen für eine schnelle "Durchspülung" der Kontaktstrecke, da das bewegliche Kontaktstück sich auf die Öffnungen zube wegt.Thereafter it is provided that the prechamber plates in the con are closed and the arc column there are no disruptive edges even in the case of "skew". The for the rapid reduction of the negative pressure and with it associated deionization of the contact path Openings in the prechamber plates lie directly the back of the movable contact piece and worry for a quick "flushing" of the contact path, because the movable contact piece is directed towards the openings moves.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Ausge staltung des Gehäuses an der der Lichtbogenlaufrichtung entgegengesetzten Seite des festen Kontaktstückes, was für eine schnelle Ausweitung der entstehenden Plasmasäu le sorgt.Another advantage of the invention resides in the design of the housing in the direction of the arc opposite side of the fixed contact piece what for a rapid expansion of the resulting plasma acid le cares.

Ein im Gehäuse angeformter Steg, welcher aus der Halte rung des festen Kontaktstückes ausgebildet werden kann und der so nahe wie möglich an der Kontaktstelle liegt, verhindert, daß die bei Kontaktöffnung entstehende Druckwelle in die der Lichtbogenlaufrichtung entgegenge setzten Richtung abströmt. Dies beschleunigt die Ausbil dung des Plasmastrahls in der gewünschten Richtung und erhöht deutlich die Bewegung des Lichtbogens aus dem Kontaktbereich, was zu einer geringeren Belastung der Kontaktfläche führt.A web integrally formed in the housing, which from the holding tion of the fixed contact piece can be formed and as close as possible to the contact point, prevents the contact opening Pressure wave in the opposite direction of the arc set direction flows out. This speeds up the training the plasma jet in the desired direction and significantly increases the movement of the arc from the Contact area, resulting in less stress on the Contact area leads.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ver besserungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This and other advantageous embodiments and ver Improvements of the invention are the dependent claims remove.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung, vor teilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfin dung sowie weitere Vorteile näher erläutert und be schrieben werden.Based on the drawing, in which an embodiment of the Invention is shown, the invention is intended to partial refinements and improvements of the Erfin and other advantages explained and be be written.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Einen Ausschnitt aus einem Schalter mit Vor kammer im Längsschnitt, bei dem der Festkon takt an die obere Lichtbogenleitschiene an schließt, Fig. 1 shows a section of a switch with front chamber in longitudinal section, in which the Festkon clock closes at the upper arc guide rail,

Fig. 2 einen Ausschnitt eines Schalters mit Vorkammer im Längsschnitt, bei dem der Festkontakt an die untere Lichtbogenleitschiene anschließt, Fig. 2 shows a detail of a switch with pre-chamber in longitudinal section, wherein the fixed contact to the lower arc guide rail connects,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines Schalters mit Vorkammer im Längsschnitt, bei dem der Festkontakt an die obere Lichtbogenleitschiene anschließt und mit einem Steg überdeckt ist. Fig. 3 shows a detail of a switch with antechamber in longitudinal section, in which the fixed contact connects to the upper arc guide rail and is covered with a web.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Schalters im Längs schnitt gezeigt, der ein Gehäuse 10 mit einer Vorkammer 12 aufweist, welche von Vorkammerplatten 13 seitlich begrenzt ist. Die Vorkammer 12 nimmt eine Kontaktstelle 14 auf, welche aus einem festen Kontaktstück 16 und ei nem beweglichen Kontaktstück 18 gebildet ist, welches über eine Verbindungsleitung 17 mit einem Anschlußstück 19 verbunden ist.In Fig. 1 a section of a switch is shown in longitudinal section, which has a housing 10 with a prechamber 12 which is laterally limited by prechamber plates 13 . The pre-chamber 12 receives a contact point 14 , which is formed from a fixed contact piece 16 and egg nem movable contact piece 18 , which is connected via a connecting line 17 to a connector 19 .

Eine an die Gehäusewand 11 angeformte Halterung 20 dient zur Fixierung des festen Kontaktstückes 16, welches an eine obere Lichtbogenleitschiene 22 anschließt, welche gemeinsam mit einer unteren Lichtbogenleitschiene 24 einen Löschblechstapel 26 in vertikaler Richtung be grenzt.A molded onto the housing wall 11 bracket 20 is used to fix the fixed contact piece 16 , which connects to an upper arc guide 22 , which together with a lower arc guide 24 limits a stack of fire-fighting sheets 26 in the vertical direction be.

Die untere Lichtbogenleitschiene 24 setzt sich fort in dem Anschlußstück 19.The lower arc guide rail 24 continues in the connector 19 .

Die Vorkammerplatten 13, welche die Vorkammer 12 seit lich begrenzen, sind so gestaltet, daß sie den Bereich an den Kontaktstellen 14 und am Löschblechstapel 26 bün dig abdecken. An der Rückseite des beweglichen Kontakt stückes 18, d.h. in Öffnungsrichtung, ist eine Öffnung 15 in den Vorkammerplatten 13 vorgesehen, welche dazu dient, den bei Öffnen der Kontaktstücke 16, 18 der Vor kammer 12 entstehenden Unterdruck auszugleichen und mit Hilfe des durch die Öffnungen 15 in die Vorkammer 12 eintretenden Gasstromes zur Entionisierung beizutragen. Das letztgenannte Merkmal kann verstärkt werden durch Verwendung von gasabgebenden Material für die Vorkammer platten 13.The prechamber plates 13 , which delimit the prechamber 12 since, are designed so that they cover the area at the contact points 14 and the stack of fire extinguishers 26 flush. At the back of the movable contact piece 18 , ie in the opening direction, an opening 15 is provided in the prechamber plates 13 , which serves to compensate for the negative pressure that occurs when the contact pieces 16 , 18 of the chamber 12 are opened and with the help of the openings 15 to contribute to deionization in the pre-chamber 12 gas stream. The latter feature can be enhanced by using gas-emitting material for the prechamber plates 13 .

Wesentlich für den Effekt der Lichtbogenlenkung ist, daß die Kontaktstelle 14 unmittelbar seitlich völlig abge deckt ist, damit die beim Zünden des Lichtbogens entste hende Plasmasäule nicht seitlich abgelenkt wird und da durch mit Verzögerung zum Löschblechstapel 26 gelangt.It is essential for the effect of the arc steering that the contact point 14 is completely covered immediately on the side, so that the plasma column that arises when the arc is ignited is not laterally deflected and thus arrives at the stack of quenching plates 26 with a delay.

In Fig. 2 ist ebenfalls ein Ausschnitt eines Schalters ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten, im Längsschnitt wieder gegeben, bei dem jedoch die Kontaktstelle 34 zwischen dem Festkontakt 36 und dem beweglichen Kontakt 38 eine ande re Lage einnimmt. Das hier dargestellte Gehäuse 30 weist ebenfalls eine Vorkammer 32 auf, die von Vorkammerplat ten 33 seitlich begrenzt ist.In Fig. 2 is also a section of a switch similar to that shown in Fig. 1, again in longitudinal section, but in which the contact point 34 between the fixed contact 36 and the movable contact 38 assumes another position. The housing 30 shown here also has a prechamber 32 , which is laterally limited by Vorkammerplat th 33 .

Gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung ist das feste Kontaktstück 36 hier mit der unteren Lichtbogen leitschiene 44 verbunden, während das bewegliche Kon taktstück 38 über eine Verbindungsleitung 37 mit der oberen Lichtbogenleitschiene 42 verbunden ist. Zur Fi xierung der oberen Lichtbogenleitschiene 42 dient eine an die Gehäusewand 31 angeformte Halterung 40.Compared to the embodiment shown in Fig. 1, the fixed contact piece connected here to the lower arc guide rail 44 36, while the movable con tact piece 38 is connected via a connecting line 37 with the upper arc guide rail 42nd To fix the upper arc guide rail 42 , a bracket 40 is formed on the housing wall 31 .

Wie bereits aus Fig. 1 bekannt, bilden auch hier die Lichtbogenleitschienen 42, 44 die obere und untere Be grenzung für einen dazwischen befindlichen Löschblech stapel 46.As is already known from FIG. 1, the arc guide rails 42 , 44 also form the upper and lower limits for an intermediate baffle plate stack 46 .

Ebenso wie aus Fig. 1 bereits bekannt, ist auch hier die Vorkammerplatte 33 mit einer Öffnung 35 versehen, welche ebenfalls auf der Rückseite des beweglichen Kontakt stückes 38 so angeordnet ist, daß die Kontaktstelle 34 von der Seite her völlig geschlossen ist. Der Zweck die ser Öffnung 35 in den Vorkammerplatten 33 ist der glei che wie bereits in Fig. 1 beschrieben.Likewise, as shown in FIG. 1 is already known, the Vorkammerplatte is provided with an opening 35 33 here, which is 38 also disposed on the back piece of the movable contact so that the contact point 34 is completely closed from the side. The purpose of this opening 35 in the prechamber plates 33 is the same as already described in FIG. 1.

Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung entspricht nahezu deckungsgleich der aus Fig. 1 bekannten Gestaltung eines Gehäuses 10 eines Schalters mit Vorkammer 12, so daß die in Fig. 1 gewählten Bezugsziffern auch hier Anwendung finden können.The arrangement shown in FIG. 3 corresponds almost congruently to the design of a housing 10 of a switch with prechamber 12 known from FIG. 1, so that the reference numbers chosen in FIG. 1 can also be used here.

Abweichend von der aus Fig. 1 bekannten Anordnung ist die zusätzliche Einrichtung eines Steges 21, der das Festkontaktstück 16 horizontal überdeckt und in den Vor kammerraum 12 hineinragt. Dieser Steg 21, der an die mit der Gehäusewand 11 verbundene Halterung 20 angeformt ist, verhindert eine der Bewegungsrichtung des Lichtbo gens, welcher beim Öffnen der Kontaktstelle 14 zwischen den Kontaktstücken 16,18 auftritt, entgegengerichtetes Abströmen des dabei entstehenden Gasstroms.Deviating from the arrangement known from FIG. 1, the additional device of a web 21 , which covers the fixed contact piece 16 horizontally and protrudes into the chamber chamber 12 before. This web 21 , which is integrally formed on the bracket 20 connected to the housing wall 11 , prevents one of the direction of movement of the light arc, which occurs when the contact point 14 between the contact pieces 16, 18 is opened, in the opposite direction flow of the resulting gas stream.

Durch diese besondere Ausgestaltung wird in vorteilhaf ter Weise eine schnelle Aufweitung des Lichtbogens er zielt. Hierbei ist von wesentlichem Einfluß, daß der im Gehäuse 20 angeformte Steg 21 so nahe wie möglich an der Kontaktstelle 14 liegt und dadurch die bei der Öffnung der Kontaktstelle 14 entstehende Druckwelle in Lichtbo genlaufrichtung ausrichtet. Durch die hiermit verbundene schnellere Ausbildung des Plasmas in der gewünschten Richtung wird die Lichtbogenlaufgeschwindigkeit aus dem Kontaktbereich heraus deutlich erhöht. Damit verbunden ist eine deutlich geringere Belastung der Kontaktstelle 14.This particular embodiment is a rapid expansion of the arc he aims advantageously. It is essential that the molded web 21 in the housing 20 is as close as possible to the contact point 14 and thereby aligns the pressure wave arising when the contact point 14 opens in the direction of light arc. The associated faster formation of the plasma in the desired direction significantly increases the speed of the arc out of the contact area. This is associated with a significantly lower load on the contact point 14 .

Claims

1. extinguishing device for electrical switches, in particular circuit breakers and circuit breakers, in egg nem housing with at least one prechamber laterally delimited by prechamber plates, in which a rotatable or pivotable contact piece and a fixed contact piece form a contact point, with arc guide rails, each lead from the contact pieces to an arc-quenching plate stack, which they take between them, characterized in that the prechamber plates ( 13 , 33 ) in the area of the contact point ( 14 , 34 ) are closed, but in the area of the open position of the movable contact piece ( 18 , 38 ) in the prechamber plates ( 13 , 33 ) openings ( 15 , 35 ) are provided.

2. Extinguishing device according to claim 1, characterized in that the openings ( 15 , 35 ), which serve for the rapid compensation of negative pressure and for deionization at the contact point ( 14, 34 ), are arranged so that the movable contact piece ( 18 , 38 ) when opening the contact point ( 14 , 34 ) on the openings ( 15 , 35 ) zube moves.

3. Extinguishing device according to claim 1, characterized in that the fixed contact piece ( 16 , 36 ) is fixed by a molded onto the housing ( 10 , 30 ) holder, to which a web ( 21 ) connects, which when opening the contacts ( 16 , 18 , 36 , 38 ) resulting Druckwel le deflects in the arc running direction, which favors the expansion of the arc in the desired direction on the stack of quenching plates ( 26 , 46 ) and thereby the load on the contacts ( 16 , 18 , 36 , 38 ) reduced.

4. Extinguishing device according to one of the preceding claims, characterized in that the required contact area of the contacts ( 16 , 18 , 36 , 38 ) are reduced relative to the contact areas in conventional contacts.

5. Extinguishing device according to one of the preceding claims, characterized in that the openings ( 15 , 35 ) in the prechamber plates ( 13 , 33 ) are arranged symmetrically.

6. Extinguishing device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the openings ( 15 , 35 ) in the prechamber plates ( 13 , 33 ) are arranged asymmetrically.