DE4127291C2 - Lichtbogenkammer für ein elektrisches Schaltgerät - Google Patents
Lichtbogenkammer für ein elektrisches SchaltgerätInfo
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
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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 IA hin zu dem Ende
26b und gemäß Pfeilrichtung IA 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 IA hin zu den Teillichtbögen 25 und im
Lichtbogenlöschblechpaket ebenfalls gemäß Pfeilrichtung
IA 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)
- 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.
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