DE4303550A1

DE4303550A1 -

Info

Publication number: DE4303550A1
Application number: DE4303550A
Authority: DE
Inventors: Louis Abraham Rosen; Timothy Wayne Webber; Louis M Frutuoso
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1992-02-18
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1993-08-19
Anticipated expiration: 2013-02-09
Also published as: US5304761A; CA2087753A1; DE4303550B4; CA2087753C

Description

Gegenwärtig stehen zur Verteilung elektrischer Energie Frontplatten, Schalttafeln und Sammelschienenkanäle zur Verfügung, die Stromschalter und Trennschalter durch eine Einsteckverbindung mit den darin angeordneten Stromschienen aufnehmen. Die US-PS 47 44 003 beschreibt eine derartige Frontplattenanordnung. Wenn elektrische Stromschalter oder Trennschalter an Ort und Stelle in einem derartigen Frontplatten-, Schalttafel- oder Sammelschienenkanalsystem im Betrieb installiert werden soll, muß die elektrische Spannung zeitweise ausgeschaltet und die Frontplatte oder Schalttafel muß demontiert werden, bevor ein derartiger elektrischer Stromschalter oder Trennschalter eingebaut werden kann. Wenn Abänderungen in dem Innenraum der Frontplatte oder der Schalttafel vorgenommen werden müssen, um den elektrischen Schalter oder Trennschalter auf zu nehmen, ist eine gewisse Zeit erforderlich, bevor die Spannung eingeschaltet werden kann. Diese Unterbrechung der elektrischen Spannung innerhalb einer industriellen Umgebung kann Abstimmungsprobleme sowohl in Bezug auf die damit in Verbindung stehenden elektrischen Einrichtungen als auch mit dem Betriebspersonal hervorrufen.

Bei den gleichen Frontplatten-, Schalttafel- und Sammelschienenkanalgehäuse ist es häufig zweckmäßig, den elektrischen Stromschalter oder Trennschalter direkt auf die am Rand angebrachten elektrischen Stromschienen mit kleinerer Abänderung aufzustecken, und in diesem Fall muß die Frontplatte oder Schalttafel abgeschaltet werden, um Beschädigungen an den Geräten und auch Gefahren für das Personal zu verhindern. Um einen elektrischen Kontakt mit den Stromschienen in dem Fall zu verhindern, daß die Einrichtung unbeabsichtigt gespeist wird, sollten gewisse Mittel verwendet werden, um zu allen Zeiten einen direkten Zugang zu denjenigen Stromschienen zu verhindern, die mit den modularen Gehäusen, elektrischen Stromschaltern oder Spannungsschaltern nicht verbunden sind.

Die US-PS 47 54 247 beschreibt einen Schalter mit einer elektronischen Auslöseeinheit und Zubehörvorrichtungen, die in der Schalterabdeckung angebracht sind und die durch eine Zubehörabdeckung zugänglich sind, ohne daß die Geschlossen heit des Schaltergehäuses beeinflußt wird, das die Schalterbetätigungskomponenten enthält, wie beispielsweise den Betätigungsmechanismus, die Kontaktstücke und den Lichtbogenkanal. Ein Drahtzugangsschlitz, der in dem Schaltergehäuse ausgebildet ist, gestattet den Austritt der Drahtleiter, die zu den Zubehörvorrichtungen führen, während ein Lichtbogenentlüftungsschlitz, der in dem Schaltergehäuse neben dem Lichtbogenkanal ausgebildet ist, für eine zusätzliche Gasentlüftung für die Lichtbogengase sorgt, die während der Stromunterbrechung entwickelt werden. Wenn derartige seitlich entlüftete Schalter in den Frontplatten-, Schalttafel- und Sammelschienenkanalsystemen verwendet werden, die am Rand angebrachte Stromschienen enthalten, sollten die Stromschienen gegenüber einem direkten Kontakt mit den Lichtbogengas-Nebenprodukten abgeschirmt sein, die die Lichtbogengasentwicklung aus dem Lichtbogenschlitz begleiten.

Die US-PS 50 67 043 beschreibt mehrere Isolations dichtungen, die über den freiliegenden Stromschienen in Frontplatten und Schaltkarten angeordnet sind, die am Rand angebrachte Stromschienen enthalten, um die Stromschienen vor den gasförmigen Nebenprodukten abzuschirmen, die aus den Schaltern während einer intensiven Stromunterbrechung austreten. In ähnlicher Weise sind die Stromschienen und Ansatzverbindungen eines Sammelschienenkanals isoliert bzw. abgetrennt, um die Stromschienen vor den gasförmigen Nebenprodukten abzuschirmen.

Die sogenannte "strombegrenzende" Stromkreisunterbrechung, die in den Schaltern auftritt, die in der vorgenannten US- PS 47 54 247 beschrieben sind, unterbricht den Kreisstrom in den frühen Stufen der Stromkurve, um den Durchlaßstrom auf einen vernünftigen Wert zu begrenzen. Eine derartige rasche Stromkreisunterbrechung hat jedoch eine intensive Lichtbogenentladung zur Folge, die in dem Lichtbogenkanal des Schalters in einer relativ kurzen Zeitperiode schnell gekühlt und gelöscht werden muß.

Es würde ökonomisch vorteilhaft sein, ein sogenannten "lichtbogengeschützten" Schalter zur Verfügung zu haben, bei dem die heißen Gase, die während des Stromkreisunter brechnungsprozesses entwickelt werden, daran gehindert sind, in der Richtung der elektrischen Spannungsver bindungen an dem Leistungsende der Schalter auszutreten.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen billigen, lichtbogengeschützten Schalter zu schaffen, der in Frontplatten-, Schalttafel- und Sammelschienenkanalsystemen verwendet werden kann, ohne daß die zugehörigen, am Rande angebrachten Stromschienen separat abgeschirmt werden müssen.

Erfindungsgemäß wird eine zweiteilige Lichtbogenabgas abdeckung geschaffen, die über den Leitungsanschluß verbindungen an dem Leitungsende des Schalters angeordnet ist. Der erste Teil hat die Form einer Abgastrennwand, die über den Bogengas-Auslaßöffnungen und den Leitungsanschluß verbindungen angeordnet ist, um die Intensität der austretenden Bogenabgase zu vermindern. Der zweite Teil hat die Form einer Leitungsansatzabdeckung, die die Bogengase sammelt und entlang den Seiten des Schaltergehäuses von dessen Leitungsende weg zu richten.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf einen lichtbogengasgeschützten Schalter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf den lichtbogengasgeschützten Schalter gemäß Fig. 1 vor der Anbringung der Verbindungsplatte und der Leitungsansatz abdeckung.

Fig. 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht von vorne auf die Verbinderplatte gemäß Fig. 1.

Fig. 4 ist eine Endansicht des lichtbogengeschützten Schalters gemäß Fig. 1, wobei die Verbinderplatte vor der Verbindung der Leitungsansatzabdeckung befestigt ist.

Unter einem "lichtbogengeschützten" Schalter wird hier ein Schalter verstanden, bei dem die Lichtbogengase von den Leitungsanschlußverbindungen weggerichtet werden. Ein derartiger lichtbogengeschützter Schalter 10 ist in Fig. 1 gezeigt und weist ein ausgeformtes Kunststoffgehäuse 11 auf, an dem eine ausgeformte Kunststoffabdeckung 12 befestigt ist. Eine Zubehörabdeckung 13 ist an der Schalterabdeckung angebracht und weist zwei Zugangsklappen 14, 15 auf. Eine Abgas-Trennwand 20 ist an dem Leitungsende 9 des Schalters angeordnet, und eine Ansatzabdeckung 18 ist als nächstes über der befestigten Abgas-Trennwand 20 angeordnet. Die Leitungsansatzabdeckung 18 enthält ein paralleles Endstück 23 mit zwei gegenüberliegenden Seiten 21, 22, die alle einstückig aus einem einzigen einheitlichen Teil gebildet sind. Die aus dem Leitungsende des Schalters austretenden Abgase kommen mit der Abgas- Trennwand 20 in Kontakt und werden in diesem Prozeß gekühlt und deionisiert. Die Lichtbogengase kommen dann mit den Innenflächen der Leitungsansatzabdeckung 18 in Kontakt und werden aus den offenen Enden der Seitenarmverlängerungen 21A, 21B herausgeleitet, die auf den gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind, wie es durch die Richtungspfeile angedeutet ist. Ein Zugang zu den Leitungsanschluß verbindungen hinter der Abgas-Trennwand 20 erfolgt durch die Leitungsanschluß-Zugangsöffnungen 16 in dem Oberteil der Leitungsansatzabdeckung 18, die über den Leitungsanschluß-Zugangssteckern 17 angeordnet sind. Die Ansatzabdeckung 18 ist an dem Schaltergehäuse 12 durch Schrauben 19 befestigt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Abgas-Trennwand 20 positioniert die Leitungsansatzabdeckung 18 durch vorstehende Ansatzstücke 24, die mit der Abgas- Trennwand 20 verbunden sind, genau zu den Leitungsanschluß- Zugangssteckern 17 und rechteckigen Schlitzen 25, die auf der oberen Fläche der Leitungsansatzabdeckung 18 ausgebildet sind.

Die Arbeitsweise des lichtbogengeschützten Schalters 10 wird am besten aus Fig. 2 verständlich, in der ein Teil des Schaltergehäuses 11 und der Abdeckung 12 entfernt sind, um das Innere des Schalters zu zeigen. Der Schalter 10 ist ein Strombegrenzungsschalter, wie es einleitend beschrieben wurde, und enthält einen bewegbaren Kontaktarm 26, der ein daran befestigtes, bewegbares Kontaktstück 28 trägt. Der bewegbare Kontaktarm 36 wird durch einen Querstab 27 des Betätigungsmechanismus gesteuert, um das bewegbare Kontaktstück 28 schnell von dem feststehenden Kontaktstück 29 weg zu drehen, das an der feststehenden Kontakthalterung 30 befestigt ist, wenn ein Überstromzustand auftritt. Ein Lichtbogenkanal 32, wie er in der US-PS 49 70 482 beschrieben ist, umgibt und leitet den Lichtbogen, der bei der Trennung der feststehenden und bewegbaren Kontaktstücke durch Übertragung der Bogengase auftritt, die während einer intensiven Stromkreisunterbrechung entwickelt werden, durch mehrere Bogenplatten 33, um die elektrisch geladenen Bogengase schnell zu kühlen und zu deionisieren. Die Bogengase treten aus der Schalterabdeckung 12 durch die Abgasöffnungen 34A-34C aus, die an jedem Pol der dreipoligen Konfiguration vorgesehen sind, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Eine elektrische Verbindung mit der entsprechenden elektrischen Energieverteilungsschaltung erfolgt durch Leiterstreifen 31, die in den entsprechenden Leitungsanschlußkammern 35A-35C in der gezeigten Weise angeordnet sind. Um die austretenden Bogengase zu kühlen und zu deionisieren, ist die Verbinderplatte 36 der Leitungsanschlußkammer über den Bogengasöffnungen und den Leitungsanschlußkammern angeordnet, um einen elektrischen Zugang zu den darin enthaltenen Leiterstreifen 31 zu verhindern. Gleichzeitig ist die Abgas-Ableitplatte 37 vor den Bogengas-Auslaßöffnungen 34A-34C angeordnet, und aufgrund der versetzten Relation zwischen der Ableitplatte 37 und der Verbinderplatte 36 ist zwischen den Abgasöffnungen und der Ableitplatte ein Sammelraum gebildet, um einen gesteuerten Austritt der Bogenabgase zu gestatten. Wenn die Abgas-Trennwand 20 an der Leitungsseite des Schalters befestigt ist, wird als nächstes eine elektrisch isolierende Leitungsansatzabdeckung aus Kunststoff oder Fiberglas über der Abgas-Trennwand 20 angeordnet, indem die Ansatzstücke 24, die von dem Oberteil der Abgas-Ablenkplatte 37 ausgehen, in entsprechende recht eckige Schlitze 25 eingreifen, die in der Deckfläche der Ansatzabdeckung 18 ausgebildet sind. Dies positioniert die Leitungsanschluß-Zugangsöffnugen 16 in der Deckfläche der Ansatzabdeckung genau über den Leitungsanschluß-Zugangs steckern 17, um für einen Zugang zu den Leiterstreifen 31 zu sorgen zum Befestigen und Lösen von den entsprechenden elektrischen Stromschienen (nicht gezeigt).

Die Abgas-Trennwand 20 ist in Fig. 3 gezeigt, um die Verbindung zwischen der Verbinder-Platte 36 der Leitungsanschlußkammer und der Abgas-Ableitplatte 37 durch ein Jochteil 41 näher zu zeigen. Abstehende Rippen 43 auf dem Jochteil sorgen für eine zusätzliche Halterung, während abstehende Rippen 42, die auf der Abgas-Ableitplatte 37 ausgebildet sind, ebenfalls für eine Halterung sorgen. Um ein Einsetzen in die Leitungsansatzkammern 34A-34C mit Preßpassung zu gestatten, gehen zwei Arme 38, 39 von jeder einzelnen Verbinderplatte der Leitungsanschlußkammer aus, wie es beispielsweise bei 36A dargestellt ist, und entsprechende Schlitze 40 nehmen die Leiterstreifen 31 auf, wie es gestrichelt dargestellt ist, um für eine zusätzliche Befestigungshalterung für die Abgas-Trennwand und auch für eine zusätzliche Isolation bzw. Trennung und Abgasableitung zu sorgen. Die Abgas-Trennwand wird aus einem flammenhemmenden Kunststoff hergestellt, wie beispielsweise ein synthetisches thermoplastisches Kunstharz, das unter dem Handelsnamen NORYL der General Electric Company bekannt ist. Um für die Toleranz-Summierung zwischen den Leitungs anschlußkammern zu sorgen, sind zwei langgestreckte, gegen überliegende Schlitz 44 in den Verbinderteilen 45 zwischen den einzelnen Verbinderplatten 36A, 36B, 36C der Leitungs anschlußkammern ausgebildet. Die Flexibilität, die durch die langgestreckten Schlitze geliefert wird, kompensiert im wesentlichen die Abweichungen der entsprechenden Leitungsanschlußkammern, um sowohl im Feld als auch in der Fabrik eingebaute Abgas-Trennwände aufzunehmen.

Der lichtbogengeschützte Schalter 10 ist in Fig. 4 in der Form gezeigt, wenn die Abgas-Trennwand 20 auf dem Leitungsende des Schalters angeordnet ist, bevor die Leitungsansatzabdeckung angebracht wird. Es wird deutlich, daß die Abgas-Ableitplatte 37 für eine Sichtlinienstörung mit dem Austritt der Bogenabgase bildet, indem die entsprechenden Abgasöffnungen 34A-34C blockiert werden, während die Verbinderplatte 36 der Leitungsanschlußkammer die entsprechenden Leiterstreifen 31 auf wirksame Weise abtrennt bzw. isoliert.

Die Anbringung der Abgas-Trennwand 20 als solche, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, ist vorteilhaft zum Ableiten der Abgase aus dem Leitungsende des Schalters, um das Auftreten von sogenannten "Zwischenphasen-Fehlern" zu verhindern und sie findet Anwendung bei gewissen Konstruktionen von elektrischen Frontplatten-, Schalttafel- und Sammel schienenkanalsystemen. Die Hinzufügung der Ansatzabdeckung 18, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, findet Anwendung in Sammelschienensteckergehäusen, wie sie in der US-PS 49 57 447 beschrieben ist. Die Bogenabgase werden durch die Leitungsansatzabdeckung von dem Leitungsende des Schalters weg abgeleitet, der den Stromschienen der Netzspannungs verteilung zugeordnet ist und dessen Leiterstreifen unter Spannung bleiben, obwohl der Betätigungsgriff 8 des Schalters in seiner Ausschaltstellung ist. Die Ablenkung der Bogenabgase von dem Leitungsende des lichtbogen geschützten Schalters 10 weg in Richtung auf das gegenüberliegende oder Lastende des Schalters ist wichtig, da die zugeordneten Stromschienen des Spannungsver teilungssystems, die mit dem Lastende des Schalters verbunden sind, elektrisch abgeschaltet werden bei einer Stromkreisunterbrechung und auch, wenn der Schalter betätigungsgriff in seine Ausschaltstellung bewegt wird.

Claims

1. Lichtbogenablenker für Formgehäuseschalter, gekennzeichnet durch:
eine einheitliche Kunststoffplatte mit oberen und unteren verbundenen Teilen,
von dem oberen Teil ausgehende Mittel zum Befestigen des oberen Teils an einer Lichtbogenabschirmung des Schalters und
von dem unteren Teil ausgehende Mittel zum Befestigen des unteren Teils an einer Leitungsansatzkammer des Schalters.

2. Lichtbogenablenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Teil eine rechteckige Platte aufweist, die eine gleiche Ausdehnung wie ein oberer Teil einer Leitungsansatzkammer des Schalters hat und angeordnet ist zum Ablenken von Lichtbogengasen, die aus dem oberen Teil der Leitungsansatzkammer austreten.

3. Lichtbogenablenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Teil mehrere im Abstand angeordnete Stecker aufweist, die von der Platte versetzt sind, wobei jeder Stecker zwei Leitansatzstücke aufweist, die von den Steckern ausgehen und so angeordnet sind, daß sie in getrennten Öffnungen innerhalb einer Leitungsansatz kammer des Schalters aufnehmbar sind, wodurch ein Mischen von Lichtbogengasen aus der einen Leitungsansatzkammer mit Lichtbogengasen aus einer anderen Leitungsansatzkammer verhindert ist.

4. Lichtbogenablenker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stecker durch flexible Ansatzstücke miteinander verbunden sind, die sich in einer ersten Ebene koplanar mit den Steckern erstrecken.

5. Lichtbogenablenker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Ansatzstücke ein erstes Paar paralleler langgestreckter Schlitze aufweisen, die in der ersten Ebene angeordnet sind.

6. Lichtbogenablenker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitansatzstücke ein zweites Paar langgestreckter Schlitze aufweisen, die in einer zweiten Ebene senkrecht zu der ersten Ebene angeordnet sind, wobei die zweiten Schlitze zum Aufnehmen von Mitteln angeordnet sind, die von Seitenwänden ausgehen, die in den Leitungs ansatzkammern des Schalters ausgebildet sind.

7. Lichtbogenablenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Abstand angeordneten Stecker durch einen Abstand getrennt sind, der Enden der Leitungsansatzstücke des Schalters in einer Preßpassungsrelation aufnehmen kann, um dadurch die Platte an einer Leitungsansatzkammer des Schalters zu befestigen.

8. Abgasabschirmung für Lichtbogenabgase eines Schalters, gekennzeichnet durch:
eine elektrisch isolierende Umhüllung, die an einem vorderen und unteren Teil davon offen und an einem Oberteil, Unterteil und Seiten geschlossen ist, von einem Vorderteil der Seiten ausgehende Befestigungsmittel, die einen Endteil von einem Schaltergehäuse und der Abdeckung überlappen,
in dem Oberteil ausgebildete Zugangsmittel, die für eine Sichtlinienausrichtung mit Leitungsansatzverbindern des Schalters angeordnet sind, wenn die Umhüllung an einem Endteil eines Schaltergehäuses und der Abdeckung befestigt ist, und
in dem Oberteil ausgebildete Befestigungsmittel, die zur Aufnahme von Ansatzstücken angeordnet ist, die von einem Lichtbogenabgasablenker von Leitungsansätzen des Schalters ausgehen und zum Positionieren eines Endteiles von einem Schaltergehäuse und einer Abdeckung auf einem Leitungsende des Schalters angeordnet sind.

9. Abgasabschirmung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel zwei Seitenverlängerungen aufweisen, die einstückig mit den Umhüllungsseiten ausgebildet sind.

10. Abgasabschirmung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugangsmittel mehrere kreisförmige Öffnungen aufweisen, die in dem Oberteil ausgebildet sind.

11. Abgasabschirmung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel mehrere rechteckige Schlitze aufweisen.

12. Lichtbogengeschützter Schalter, gekennzeichnet durch die Kombination von Merkmalen:
eine Kunststoffabdeckung, die an einem Kunststoffgehäuse befestigt ist, das Betätigungskomponenten des Schalters einschließt,
Leitungsansatzkammern, die an dem einen Ende des Gehäuses angeordnet sind und mehrere Leitungsansätze aufweist, die für eine Verbindung mit elektrischen Energieverteilungskabeln angeordnet sind, und
einen Lichtbogenabgasablenker, der teilweise in den Leitungsansatzkammern angeordnet ist und eine einheitliche Kunststoffplatte aufweist, die obere und untere miteinander verbundene Teile, von dem oberen Teil ausgehende Mittel zum Befestigen des oberen Teils an einer Lichtbogenabschirmung des Schalters und von dem unteren Teil ausgehende Mittel aufweist zum Befestigen des unteren Teils an einer Leitungsansatzkammer des Schalters.

13. Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Teil eine rechteckige Platte aufweist, die eine gleiche Ausdehnung mit einem oberen Teil von einer Leitungsansatzkammer des Schalters aufweist und zum Ablenken von Lichtbogengasen angeordnet ist, die aus dem oberen Teil der Leitungsansatzkammer austreten.

14. Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Teil mehrere im Abstand angeordnete Stecker aufweist, die von der Platte versetzt sind und jeweils zwei Leitansatzstücke aufweisen, die von den Steckern ausgehen und derart angeordnet sind, daß sie in getrennten Öffnungen innerhalb einer Leitungsansatzkammer des Schalters aufnehmbar sind, wodurch ein Mischen von Lichtbogengasen aus der einen Leitungsansatzkammer mit Lichtbogengasen aus einer anderen Leitungsansatzkammer verhindert ist.

15. Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abgasabschirmung an dem Lichtbogenablenker befestigt ist und eine elektrisch isolierende Umhüllung aufweist, die an ihrem vorderen und unteren Teil offen ist und an einem Oberteil, Unterteil und Seiten geschlossen ist, von einem Vorderteil der Seiten ausgehende Befestigungsmittel derart angeordnet sind, daß sie einen Endteil des Schaltergehäuses und seiner Abdeckung überlappen, in dem Oberteil ausgebildete Zugangsmittel für eine Sichtlinienausrichtung mit Leitungsansatzverbindern des Schalters angeordnet sind, wenn die Umhüllung an einem Endteil eines Schaltergehäuses und seiner Abdeckung befestigt ist, und in dem Oberteil ausgebildete Befestigungsmittel zur Aufnahme von Ansatzstücken angeordnet sind, die von einem Lichtbogen abgasablenker von Leitungsansatzstücken des Schalters ausgehen und zum Positionieren eines Endteils des Schaltergehäuses und seiner Abdeckung auf einem Leitungsende des Schalters angeordnet sind.

16. Schalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel zwei seitliche Verlängerungen aufweisen, die einstückig mit den Seiten der Umhüllung ausgebildet sind.

17. Schalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugangsmittel mehrere kreisförmige Öffnungen aufweisen, die in dem Oberteil ausgebildet sind.