DE4127291C2 - Lichtbogenkammer für ein elektrisches Schaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenkammer für ein elektrisches Schaltgerät nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches.

Derartige Lichtbogenkammern befinden sich in elektrischen Schaltgeräten, mit denen Kurzschlußströme strombegrenzend abgeschaltet werden sollen. Sie besitzen normalerweise eine Kontaktstelle, die aus einem festen Kontaktstück und einem beweglichen Kontaktstück gebildet ist. An dem fe­ sten Kontaktstück schließt eine Lichtbogenleitschiene an, der eine in Ausschaltstellung dem beweglichen Kontakt­ stück zugeordnete zweite Lichtbogenleitschiene gegenüber­ liegt, zwischen denen ein Lichtbogenlöschblechpaket mit mehreren Lichtbogenlöschblechen angeordnet ist. Wenn bei einer Schalthandlung die Kontaktstelle geöffnet wird, wird zwischen den beiden Kontaktstücken ein Lichtbogen gezogen, dessen Fußpunkte entlang der Lichtbogenleitschienen in das Lichtbogen­ löschblechpaket wandern bzw. geführt werden. In dem Lichtbogenlöschblechpaket bil­ den sich mehrere Teillichtbögen aus. Überschreitet die auf diese Art erzeugte Lichtbo­ genspannung die Netzspannung, wird der Kurzschlußstrom begrenzt und schließlich abgeschaltet, wodurch der Lichtbogen erlischt.

Zur Verhinderung von Querzündungen zwischen den Teillichtbögen hinter dem Lösch­ blechpaket (in Wandungsrichtung gesehen) müssen die Enden der Löschbleche durch geeignete Maßnahmen isoliert werden.

Es ist z. ß. bekannt, sog. Abluftmasken aus Fiberpapier oder aus Kunststoff hinter der Löschblechkammer (auch Löschblechpaket genannt) anzubringen, oder durch geeig­ nete Formgebung des Gehäuses die Querzündungen zu verhindern. Durch diese teil­ weise Isolierung wird zwangsläufig der Austrittsquerschnitt für die in der Löschblech­ kammer entstehenden Gase reduziert. Aufgrund der so entstehenden Druckerhöhung neigt der Lichtbogen zu Rückzündungen, d. h. er wandert aus der Löschblechkammer heraus zurück in Richtung Kontaktstelle. Dadurch entstehen Spannungseinbrüche, die zu partiellen Stromerhöhungen führen, wodurch sich das Joul′sche Integral (Q = ∫|²dt), das ein Maß für das Schaltvermögen des Schalters ist, erhöht.

Aus der DE 26 16 825 B2 ist ein Leitungsschutzschalter bekannt geworden, der eine Lichtbogenkammer aufweist, dessen Löschblechpaket seitlich von Fieberpapier umhüllt ist und dessen Lichtbogenlöschbleche mit einem diese teilweise abdeckenden isolie­ renden Material belegt sind. Durch das isolierende Material wird erreicht, daß eine Rückzündung hinter den Lichtbogenlöschblechen (in Lichtbogenlaufrichtung gesehen) und seitlich dazu vermieden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtbogenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Rückzündungsneigung des Lichtbogens in Richtung Kontaktstelle reduziert sowie gleichzeitig die Spannungsfestigkeit der Löschblechkammer nach ei­ nem Kurzschluß im Vergleich zu bekannten Anordnungen erhöht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung des Stromleiters hinter dem Lichtbogenlöschblechpaket fließt ein Strom, der parallel zu dem Lichtbogenstrom verläuft, wodurch ei­ ne Saugwirkung entsteht, die den Lichtbogen in der Lösch­ anordnung stabilisiert. Dadurch werden Einbrüche im Ver­ lauf der Lichtbogenspannung so weit geändert, daß eine Erhöhung des Wärmeintegrals verhindert wird.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Lichtbogenkammer gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Strom-Spannungsverlauf einer bekann­ ten Lichtbogenkammer bei einer Abschalt­ handlung und

Fig. 3 eine Strom-Spannungskurve ähnlich der der

Fig. 2 für die Lichtbogenkammer der Fig. 1.

Eine konventionelle, bei einem bekannten Leitungsschutz­ schalter benutzte und eingesetzte Lichtbogenkammer be­ sitzt eine Kontaktstelle 10 mit einem Festkontaktstück 11 und einem beweglichen Kontaktstück 12, welches am freien Ende eines drehbar gelagerten Kontakthebels 13 angeordnet ist. Das Festkontaktstück 11 sitzt an einem Horn 14, wel­ ches in eine obere Lichtbogenleitschiene 15 übergeht. An die Lichtbogenleitschiene 15 schließt sich ein Lichtbo­ genlöschblechpaket 16 oder auch Deion-Kammer 16 an, die aus mehreren Lichtbogenlöschblechen 17 in ans ich bekann­ ter Weise zusammengesetzt ist. Parallel zu der Lichtbo­ genleitschiene 15 ist eine weitere Lichtbogenleitschiene 18 vorgesehen, die gegenüber dem Festkontaktstück 11 ei­ nen parallel zu diesem verlaufenden ersten Abschnitt 19, einen unter einem Winkel von etwa 45° verlaufenden Ab­ schnitt 20 und einen Abschnitt 21 aufweist, der parallel zu den Lichtbogenlöschblechen 17 verläuft. An dem Kon­ takthebel 13 schließt eine Litze 40 an, die mit einer An­ schlußklemme 41 verbunden ist. 40a bezeichnet die Litze in dem Zustand, wenn der Kontakthebel 13 in die Stellung 13a geöffnet wurde. Auf der gegenüberliegenden, in der Zeichnung rechts befindlichen Seite ist eine weitere An­ schlußklemme 42 vorgesehen, die mit dem Festkontaktstück über einen elektromagnetischen Auslöser 43 und einen thermischen Auslöser 44 verbunden ist. Man erkennt, daß der Stromfluß 1 im eingeschalteten Zustand, herkommend von dem Kontakthebel 13 über die Kontaktstelle 10 in das Festkontaktstück 11 und das Horn 14 verläuft, von wo aus der Strom über die strichliert dargestellte Leitung gemäß Pfeilrichtung P zu dem elektromagnetischen Auslöser 43 und dem thermischen Auslöser 44 fließt, eine U-Form bil­ det, die mit den Schenkeln senkrecht zu den Lichtbogen­ löschblechen ausgerichtet und die bei der Öffnung der Kontaktstelle eine Aufweitung des Lichtbogens in Richtung zum Lichtbogenlöschblechpaket bewirkt.

Auf der der Kontaktstelle 10 entgegengesetzten Seite des Lichtbogenlöschblechpaketes 16 ist ein Stromleiter 26 an­ geordnet, der senkrecht zu der Ebene eines Löschbleches 17 oder der Lichtbogenleitschiene 15 bzw. 16 verläuft und zwar in Abstand dazu. Das der Lichtbogenleitschiene 15 benachbart liegende Ende 26a des Stromleiters 26 ist an der Stelle 27 vor dem Lichtbogenlöschblechpaket 16 mit der Lichtbogenleitschiene 18 verbunden. Das andere Ende 26b, welche der Lichtbogenleitschiene 18 benachbart ist, ist über eine Leitung 29 mit der Anschlußklemme 41 ver­ bunden.

Wenn die Kontaktstelle 10 geöffnet wird, dann schwenkt der Kontakthebel 13 in die Stellung 13a, wodurch zwischen dem beweglichen Kontaktstück 12 und dem festen Kontakt­ stück 11 ein Lichtbogen 22 gezogen wird, der in Pfeil­ richtung P₁ auf geweitet wird. Der am Festkontaktstück 11 entstehende Lichtbogenfußpunkt 23 wandert das Horn 14 entlang hin zu dem Abschnitt 15, und der am beweglichen Kontaktstück entstehende Lichtbogenfußpunkt 24 springt, nachdem das bewegliche Kontaktstück 12 in die Nähe des Abschnittes 19 gelangt ist, auf diesen Abschnitt und wan­ dert die Lichtbogenleitschiene 18 entlang. Im Lichtbogen­ löschblechpaket teilt sich der Lichtbogen 22 in mehrere Teillichtbögen 25 auf, die zur Löschung des Lichtbogens und zur Stromerzeugung beitragen.

Die Fig. 2 zeigt ein Strom-I-Spannungs-U-Zeitdiagramm für einen Schalter, bei dem der Stromleiter 26 nicht vor­ handen ist. In diesem Falle ist der Abschnitt 19 der Lichtbogenleitschiene mit der Anschlußklemme 41 direkt verbunden, so daß dann, wenn der Lichtbogenfußpunkt 24 auf die Lichtbogenleitschiene kommutiert, der Strom über die Anschlußklemme 41 der Lichtbogenleitschiene 18 dem Lichtbogen 22 zugeführt wird. Auf der nach oben verlau­ fenden Ordinate ist die Spannung und auf der nach unten verlaufenden Ordinate der Strom aufgetragen; und auf der Abszisse die Zeit t. Aufgrund von Rückzündungen, die des­ halb entstehen können, weil Teillichtbögen nach vorne hin zur Kontaktstelle zurücklaufen, entstehen Spannungsein­ brüche 30, in Fig. 2 sind vier Spannungseinbrüche 30 dargestellt, deren Dauer t₁ im Durchschnitt betragen soll. Diesen Spannungseinbrüchen 30 stehen Stromerhöhungen 31 gegenüber, die die Erhöhung der Strom-Integrals beitragen.

Durch die erfindungsgemäße Zuordnung des Stromleiters 26 zu dem Lichtbogenlöschblechpaket fließt der Strom nach einer Schalthandlung, also nach Kommutierung des Lichtbo­ genfußpunktes 24 auf die Lichtbogenleitschiene 18 von der Anschlußklemme 41 gemäß Pfeilrichtung I_A hin zu dem Ende 26b und gemäß Pfeilrichtung I_A von dem Ende 26b zum Ende 26a und von dort über das Leitungsstück 28 in die Licht­ bogenleitschiene 18 hinein. Wenn der Lichtbogen in das Lichtbogenlöschblechpaket eingelaufen ist und dort die Teillichtbögen 25 bildet, dann fließt der Strom gemäß Pfeilrichtung I_A hin zu den Teillichtbögen 25 und im Lichtbogenlöschblechpaket ebenfalls gemäß Pfeilrichtung I_A zur Lichtbogenleitschiene 15, von wo er gemäß Pfeil­ richtung P zur Anschlußklemme 42 fließt. Man erkennt, daß der Strom in den Teillichtbögen 25 des Lichtbogenlösch­ blechpaketes in gleiche Richtung wie der Strom im Strom­ leiter 26 und parallel dazu fließt, wodurch eine Saugwir­ kung auf den Lichtbogen erzielt wird, die den Lichtbogen bzw. die Teillichtbögen 25 innerhalb des Lichtbogenlösch­ blechpaketes stabilisiert, so daß Rückzündungen, wie sie beispielsweise in der Fig. 2 durch die Einbrüche 30 er­ zeugt werden, zumindest drastisch verkürzt werden, wie in der Fig. 3 durch die Einbrüche 37 dargestellt ist. Die gegenüber der Zeitdauer t₁ erheblich verringerte Zeitdau­ er t₂ bewirkt praktisch keine oder nur unmerkbare Strom­ erhöhungen im I-t-Diagramm (siehe Fig. 3), wodurch er­ sichtlich ist, daß das Stromintegral zumindest durch Spannungsveränderungen wie die Spannungseinbrüche 37 nicht beeinflußt wird.

Claims (1)

1. Lichtbogenkammer für ein elektrisches Schaltgerät, mit wenigstens einer ein festes und ein bewegliches Kontakt­ stück aufweisenden Kontaktstelle, an die ein zwischen zwei Lichtbogenleitschienen befindliches Lichtbogenlösch­ blechpaket anschließt, dergestalt, daß die Fußpunkte ei­ nes beim Öffnen der Kontaktstelle entstehenden Schalt­ lichtbogens auf den Lichtbogenleitschienen entlanglaufen, wobei der Lichtbogen in das Löschblechpaket wandert und darin gelöscht wird, dadurch gekennzeichnet daß auf der der Kontaktstelle (10) abgewandten Seite des Lichtbogen­ löschblechpaketes (16) ein senkrecht zu der Ebene eines der Löschbleche (17) verlaufender Stromleiter (26) vorgesehen ist, der so in den Strompfad des Schaltgerätes eingeschaltet ist, daß der Strom im Stromleiter (26) bei einer Schalthandlung in gleiche Richtung wie der Strom in dem im Lichtbogenlöschblechpaket (16) brennenden Lichtbo­ gen (25) fließt.