DE4320850A1 - Lichtbogenlöschkammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschkammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Wenn in einer Lichtbogenlöschkammer, insbesondere bei ei­ nem Leitungsschutzschalter, eine Kurzschlußabschaltung erfolgt, dann öffnen sich die Kontaktstücke und zwischen beiden wird ein Lichtbogen gezogen, der durch den Vorkam­ merraum hindurch von den Lichtbogenleitschienen zu einem Lichtbogenlöschblechpaket geführt wird, in dem der durch den Schalter abzuschaltende Strom begrenzt und vor dem nächsten Nulldurchgang gelöscht wird.

Bei schweren Kurzschlüssen besteht das Problem, daß durch die hohe Temperatur des Lichtbogenplasmas Metallteile im Bereich der Löschkammer aufgeschmolzen werden, was zu ei­ ner Beschädigung der Kontaktstücke, der Lichtbogenleit­ schienen und den Blechen des Lichtbogenlöschblechpaketes führen kann. Nach einer gewissen Anzahl von solchen Schaltungen ist der Leitungsschutzschalter unter Umstän­ den nicht mehr sicher einsetzbar. Beispielsweise können die Kontakte verschweißen, oder soweit abbrennen, daß eine Stromführung und eine spätere weitere Löschung eines Lichtbogens nicht mehr erfolgen kann.

Mittel, mit denen eine Aussage über den Zustand und ins­ besondere den Abbrand eines in einer Verteilung befindli­ chen Leitungsschutzschalters getroffen werden kann, sind nicht bekannt, wohl auch deshalb, weil Leitungsschutz­ schalter recht selten derartige Kurzschlußabschaltungen durchführen müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtbogenlöschkammer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Mittel vorhanden sind, mit denen eine Aussage über den Zustand und auch das Abbrandverhalten eines Leitungsschutzschal­ ters gemacht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß seitlich zur Lichtbogenlöschkammer wenigstens eine Spule vorgesehen ist, deren aufgespannte Ebene parallel zur Be­ wegungsrichtung des Lichtbogens angeordnet ist.

Aus den Unteransprüchen 2 bis 4 geht hervor, daß eine solche Spule an den unterschiedlichsten Stellen einer Lichtbogenlöschkammer angeordnet sein kann. So besteht die Möglichkeit, die Spule im Bereich der Kontaktstelle und/oder im Bereich des Lichtbogenlöschblechpaketes an zu­ ordnen ist. Die Spule kann in dem Fall, wenn sie sich im Bereich der Kontaktstelle befindet, das feststehende und das nach einer Ausschaltung in Ausschaltstellung befind­ liche bewegbare Kontaktstück überdecken, so daß ein in unmittelbarer Nähe der Kontaktstelle brennender Lichtbo­ gen detektiert wird.

Eine Spule kann natürlich auch im Bereich des Lichtbogen­ löschblechpaketes, ggf. zusätzlich, angeordnet sein; diese Spule detektiert einen Lichtbogen im Lichtbogen­ löschblechpaket. Es besteht auch die Möglichkeit, eine Spule im Bereich der Vorkammer anzuordnen, so daß detek­ tiert werden kann, ob sich der Lichtbogen von den Kon­ taktstücken wegbewegt hat.

Die Spule detektiert dabei das durch den Lichtbogen er­ zeugte magnetische Feld, und dabei kann an der Spule ein di/dt proportionales Spannungssignal abgenommen werden, welches nach Integration ein Maß für den fließenden Strom darstellt. Hieraus kann die Abschaltleistung ermittelt werden, die für die Beurteilung des Zustandes, insbeson­ dere des Abbrandzustandes, von Bedeutung ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dahin gehen, wenn die Spulen auf einer bearbeiteten Leiterplatte gebildet sind; dazu kann die Leiterplatte einfach geätzt werden, was an sich bekannt ist.

Die Spule kann auch durch eine Leiterschleife gebildet sein; es besteht auch die Möglichkeit, als Spule eine Ro­ gowskispule zu verwenden.

Wenn beispielsweise im Bereich der Kontaktstelle, also an derjenigen Stelle, an der die Kontaktstelle geschlossen ist, und an derjenigen Stelle, in der sich das bewegbare Kontaktstück in seiner Ausschaltstellung befindet, je­ weils eine relativ kleine Spule vorgesehen ist, kann auch die Einschalt- und Ausschaltstellung des bewegbaren Kon­ taktstückes detektiert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dahin gehen, daß dem Leitungsschutzschalter eine Auswerteeinheit zugeordnet ist, in der das von der wenig­ stens einen Spule abgegebene Signal ausgewertet wird.

Die Auswerteeinheit kann dabei entweder in dem Leitungs­ schutzschalter oder in einem dem Leitungsschaltergehäuse entsprechenden, die Kontur dieses Leitungsschutzschalter­ gehäuses aufweisenden Auswerteeinheitgehäuse eingebaut sein. Da-dabei sowohl an dem Leitungsschutzschalter mit eingebauter Auswerteeinheit und an dem zusätzlichen Ge­ häuse eine Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, an der dem Zustand des Leitungsschutzschalters entsprechende Daten abgelesen werden können, ist selbstverständlich.

Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, die von der Auswerteeinheit abgegebene Signale an eine Zentrale zu übermitteln, in der die Daten der Auswerteeinheit proto­ kolliert und angezeigt werden können.

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

Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Ein elektrisches Schaltgerät, hier ein Leitungsschutz­ schalter, wie er als handelsüblicher Leitungsschutzschal­ ter bekannt geworden ist, besitzt eine Lichtbogenkammer, die in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeich­ net ist, in der sich eine Kontaktstelle 11 mit einem feststehenden Kontaktstück 12 und einem bewegbaren Kon­ taktstück 13, eine Vorkammer 14 und ein Lichtbogenlösch­ blechpaket 15 befinden, welch letzteres aus einer Viel­ zahl von Lichtbogenlöschblechpaketen 16 zusammengesetzt ist. Das feststehende Kontaktstück 12 ist auf einer Lichtbogenleitschiene 17 befestigt und mit einem Verlän­ gerungsstück 18 mit einer Anschlußklemme 19 verbunden. Der Leitungsschutzschalter besitzt, wie jeder Leitungs­ schutzschalter, einen lediglich schematisch dargestellten magnetischen Auslöser 20, dessen Magnetjoch 21 in eine weitere Lichtbogenleitschiene 22 übergeht, wobei diese weitere Lichtbogenleitschiene 22 eine Ausbauchung 23 be­ sitzt, so daß ein bei einer Schalthandlung zwischen dem feststehenden Kontaktstück 12 und dem bewegbaren Kontakt­ stück 13 gezogener Lichtbogen mit seinem Fußpunkt von dem bewegbaren Kontaktstück 13 auf die Ausbauchung 23 und da­ mit auf die Lichtbogenleitschiene 22 kommutieren kann. Nachzutragen ist, daß das bewegbare Kontaktstück 13 an einem um eine Achse 24 drehbaren Kontakthebel 25 befe­ stigt ist.

Erfindungsgemäß sind der Lichtbogenlöschkammer 10 drei Spulen 26, 27 und 28 zugeordnet, die eine Ebene aufspan­ nen, die parallel zur Bewegungsrichtung des Kontakthebels 25 bzw. zur Bewegungsrichtung des Lichtbogens angeordnet sind. Die erste Spule 26 überdeckt das Lichtbogenlösch­ blechpaket, die zweite Spule 27 die Vorkammer 14 und die dritte Spule 28 die Kontaktstelle 11, so daß dann, wenn zwischen den Kontaktstücken 12 und 13 ein Lichtbogen ge­ zogen wird, ein Signal U₃ detektiert wird, was auf das durch den Lichtbogen erzeugte elektrische Feld zurück zu­ führen ist; sobald sich der Lichtbogen in der Vorkammer 14 befindet, erhält man aus der Spule 27 eine Spannung U₂ und dann, wenn der Lichtbogen im Lichtbogenlöschblechpa­ ket 15 brennt, eine Spannung U₁. Diese induzierten Span­ nungen U₁, U₂ und U₃ bilden ein Maß für die Lichtbogenar­ beit.

Nun besteht die Möglichkeit, lediglich die Spule 27 ein­ zusetzen oder lediglich die Spule 26 oder ggf. lediglich die Spule 28.

In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dar­ gestellt. Man erkennt die Lichtbogenleitschiene 17 und die Lichtbogenleitschiene 22; das Lichtbogenlöschblechpa­ ket ist nicht dargestellt. Weiterhin ist an der Lichtbo­ genleitschiene 17 das feststehende Kontaktstück 12 ange­ bracht, und mit dem das bewegbare Kontaktstück 13 zusam­ menwirkt. Seitlich zu der Lichtbogenkammer ist eine Lei­ terplatte 30 angeordnet, auf der strichliert dargestellte Spulen 31, 32 und 33 angeordnet sind, die beispielsweise durch einen Ätzvorgang an der Leiterplatte erzeugt wer­ den. Durch diese drei relativ kleinen Spulen kann einer­ seits ein Lichtbogen unmittelbar im Bereich der Spule 33 detektiert werden; es kann weiterhin ein Lichtbogen im Bereich der Spule 32 detektiert werden, nachdem der Lichtbogen dort hin gewandert ist, bei Öffnungsbewegung des bewegbaren Kontaktstückes, und dann, wenn das beweg­ bare Kontaktstück in die strichlierte Stellung 13′ gelangt ist, kann ein Lichtbogen bzw. ein Stromfluß durch die Spule 31 detektiert werden. Die letztere Spule 31 dient auch dazu, die Schaltstellung des Kontaktstückes 13′ zu erkennen. Wenn nämlich in der Spule 31 ein Signal erzeugt wird, dann ist das ein Zeichen dafür, daß sich der Lichtbogen in diesem Bereich befindet bzw. daß das bewegliche Kontaktstück 13 in die Ausschaltstellung ge­ langt sein kann.

Claims (8)

1. Lichtbogenlöschkammer für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschal­ ter, mit wenigstens einer ein feststehendes und ein be­ wegbares Kontaktstück aufweisenden Kontaktstelle, mit ei­ nem Vorkammerraum, einem Lichtbogenlöschblechpaket, und Lichtbogenleitschienen, die den Lichtbogen während einer Ausschaltung zum Lichtbogenlöschblechpaket hinführen, da­ durch gekennzeichnet, daß seitlich zur Lichtbogenlösch­ kammer (15, 16) wenigstens eine Spule (26, 27, 28, 31 bis 33) vorgesehen ist, deren aufgespannte Ebene parallel zur Bewegungsrichtung des Lichtbogens angeordnet ist.

2. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Spule (28, 33) im Bereich der Kontaktstelle und/oder im Bereich des Lichtbogenlösch­ blechpaketes (26) angeordnet ist und diese bzw. diesen überdeckt.

3. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spule im Bereich der Kon­ taktstelle das feststehende (12) und das bei einer Aus­ schalthandlung in Ausschaltstellung befindliche bewegli­ che (13) Kontaktstück überdeckt.

4. Lichtbogenlöschkammer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule (27) im Bereich der Vorkammer (14) angeordnet ist und diese zu­ mindest teilweise überdeckt.

5. Lichtbogenlöschkammer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Spule (31 bis 33) auf einer bearbeiteten, insbeson­ dere geätzten Leiterplatte (30) gebildet ist.

6. Leitungsschutzschalter mit einer Lichtbogenlösch­ kammer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Leitungsschutzschalter eine Auswer­ teeinheit zugeordnet ist, in der das von der wenigstens einen Spule abgegebene Signal ausgewertet wird.

7. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit in dem Leitungs­ schutzschalter untergebracht ist.

8. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit in einem der Kon­ tur des Gehäuses des Leitungsschutzschalters entsprechen­ den, an den Leitungsschutzschalter anreihbaren Auswerte­ einheitgehäuse eingebaut ist.