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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Schutzschalter, bei dem die Schaltkreisunterbrechung
dadurch erzielt wird, dass ein beweglicher Kontakt eines drehbaren
beweglichen Kontaktteils von einem feststehenden Kontakt eines feststehenden
Kontaktteils getrennt wird.
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STAND DER
TECHNIK
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Während bei
einem Schutzschalter die Verbindung oder Unterbrechung dadurch erzielt
wird, dass ein beweglicher Kontakt eines beweglichen Kontaktteils
im Hinblick auf einen feststehenden Kontakt eines feststehenden
Kontaktteils in Kontakt gebracht und wieder davon getrennt wird,
entsteht während
der Schaltkreisunterbrechung aufgrund einer an die Schaltung angelegten
Spannung ein elektrischer Lichtbogen zwischen dem gelösten beweglichen Kontakt
und dem feststehenden Kontakt. Deshalb ist es beim Schaltkreisunterbrechungsvorgang
von großer
Bedeutung, wie schnell der Lichtbogen gelöscht werden kann. Bei einem
herkömmlichen
Schutzschalter, bei dem der bewegliche und der feststehende Kontakt
durch Drehen des beweglichen Kontaktteils in Kontakt gebracht oder
voneinander gelöst werden,
sind Lichtbogenlöschplatten
in unmittelbarer Nähe
der Lichtbogenentstehungsstelle angeordnet, damit der Lichtbogen
durch diese Lichtbogenlöschplatten
gelöscht
wird.
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Bei 16 handelt es sich um Ansichten, die eine
herkömmliche
Schutzschalteranordnung zeigen, bei der das bewegliche Kontaktteil
zur Schaltkreisunterbrechung gedreht wird, wobei 16a eine perspektivische Ansicht und 16b eine Querschnittsansicht entlang der Linie
A-A von 16a und in einer zur unteren
Fläche
des Schutzunterbrechers senkrechten Ebene ist. In diesen Figuren
ist 101 ein Behälter, 102 ist
eine auf den Behälter 101 aufgesetzte
Abdeckung, wobei die Abdeckung 102 keinen Hochdruck im
Behälter
staut, so dass innen befindliches Gas nach außen strömen kann.
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103 ist
ein bewegliches Kontaktteil, das beweglich an einer Betätigungseinheit 107 angebracht ist
und einen beweglichen Kontakt 103a aufweist, 104 ist
ein feststehendes Kontaktteil, das am Behälter 101 befestigt
ist und einen feststehenden Kontakt 104a aufweist, der
vom beweglichen Kontakt 103a berührt und wieder davon getrennt
werden kann, 105a und 105b sind Anschlüsse des
feststehenden Kontaktteils 104, 106 sind Lichtbogenlöschplatten, die
in unmittelbarer Nähe
des Lichtbogenentstehungsbereichs angeordnet sind, und 107 ist
eine Betätigungseinheit
zum Drehen des beweglichen Kontaktteils 101, wobei ein
Abschnitt von dieser einen Handgriff 107a zur manuellen
Betätigung
umfasst. 108 ist ein Ablassöffnung, die in der Abdeckung 102 ausgebildet
ist, und 109 ist eine Relais-Einheit zum Erfassen eines
abnormalen Stroms, die den Betrieb der Betätigungseinheit 107 bewirkt.
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Bei
dem wie vorstehend beschriebenen und wie in den 16a und 16b gezeigten
Schutzschalter wird die elektrische Verbindung zwischen dem beweglichen
Kontakt 103a und dem feststehenden Kontakt 104a dadurch
hergestellt, dass diese miteinander so in Kontakt gebracht werden,
dass ein elektrischer Strom durch die jeweiligen Anschlüsse 105a und 105b fließt.
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Um
hingegen den elektrischen Strom zu unterbrechen, der durch die Anschlüsse 105a und 105b fließt, wird
die Betätigungseinheit 107 durch
die manuelle Betätigung über den
Handgriff 107a oder durch eine automatische Betätigung aktiviert,
die durch einen Strom hervorgerufen wird, der höher ist als der Nennstrom,
wodurch die Betätigungseinheit 107 aktiviert
wird, um das bewegliche Kontaktteil 103 zu drehen, um zu
bewirken, dass sich der bewegliche Kontakt 103a vom feststehenden
Kontakt 104a löst. Dabei
entsteht ein elektrischer Lichtbogen zwischen dem beweglichen Kontakt 103a und
dem feststehenden Kontakt 104a. Dieser Lichtbogen wird
durch eine Drehbewegung des beweglichen Kontaktteils 103, eine
durch den zwischen dem beweglichen Kontaktteil 103 und
dem feststehenden Kontaktteil 104 entstehende elektromagnetische
Kraft verlängert,
und danach wird der Lichtbogen durch die Lichtbogenlöschplatten 106 geteilt
und gelöscht,
so dass er erlischt. Danach wird das bewegliche Kontaktteil 103 in einem
offenen Zustand gehalten, in dem es vom feststehenden Kontakt 104 getrennt
ist.
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Beim
herkömmlichen
Schutzschalter wird der Lichtbogen während der Unterbrechung durch die
Drehbewegung des beweglichen Kontaktteils 103 verlängert, und
dieser verlängerte
Lichtbogen wird durch die Lichtbogenplatten 106 geteilt
und gelöscht, so
dass die Unterbrechungsfähigkeit
durch die Anzahl der Lichtbogenlöschplatten 106 und
den maximalen Trennabstand des beweglichen Kontaktteils 103 oder
die Größe der Lichtbogenlöschkammer
eingeschränkt
ist.
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Obwohl
auch eine Ablassöffnung 108 auf
einer Seite in der Lichtbogenlöschkammer
vorgesehen ist, um unter Druck stehendes Lichtbogengas abzulassen,
das beim Auftreten eines Lichtbogens entsteht, wird das unter Druck
stehende Lichtbogengas (nachstehend als Druckgas bezeichnet), da
der herkömmliche
Schutzschalter über
keine ausreichende Gasdichtigkeit des Behälters verfügt, ohne bei der Lichtbogenlöschung genutzt
zu werden, durch die Räume
abgelassen, die in der Betätigungseinheit und
zwischen der Relais-Einheit, dem Behälter, der Abdeckung und dergleichen
bestehen.
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Obwohl
darüber
hinaus das Lichtbogengas Gase enthält, die für die Lichtbogenlöschung wirksam
sind, werden diese nicht wirksam genutzt, und die Lichtbogenlöschfähigkeit
unterliegt der Einschränkung
durch die Anzahl der Lichtbogenlöschplatten 106 und
dem maximalen Trennabstand des beweglichen Kontaktteils 103 oder
dem Raumvolumen der Lichtbogenlöschkammer.
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorstehende Problem
zu lösen,
und ihre Aufgabe besteht darin, einen kompakten Schutzschalter mit
einer hohen Lichtbogenlöschfähigkeit
vorzusehen, indem ein Druckgas genutzt wird, das beim Auftreten
eines Lichtbogens entsteht.
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Eine
weitere Aufgabe besteht darin, einen kompakten Schutzschalter mit
einer hohen Lichtbogenlöschfähigkeit
bereitzustellen, indem ein Gas erzeugt und genutzt wird, das beim
Auftreten eines Lichtbogens zur Lichtbogenlöschung wirksam ist und dafür genutzt
wird.
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Die
JP 09330642 wird als der
naheliegendste Stand der Technik angesehen und erörtert einen Schutzschalter
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Der
Schutzschalter nach der vorliegenden Erfindung umfasst ein feststehendes
Kontaktteil mit einem feststehenden Kontakt, ein bewegliches Kontaktteil
mit einem beweglichen Kontakt an einem Ende, der in der Lage ist,
mit dem feststehenden Kontakt einen Kontakt herzustellen und sich
von diesem zu trennen und am anderen Ende einen Drehungsmittelpunkt
hat; wobei ein Lichtbogenlöschkammerbehälter den
feststehenden Kontakt und den beweglichen Kontakt umgibt und einen
Druckspeicherraum auf einer Seite einer Lichtbogenentstehungsposition, auf
der ein elektrischer Lichtbogen entsteht, bildet, um zeitweise ein
unter Druck stehendes Gas zu speichern, das durch den zwischen dem
feststehenden und dem beweglichen Kontakt entstehenden Lichtbogen
bei der Stromunterbrechung mit Druck beaufschlagt wird, ein Hauptkörpergehäuse, das
mindestens einen der Lichtbogenlöschkammerbehälter enthält, wobei
der Hauptkörperbehälter aus
einem Sockel zur Unterbringung des mindestens einen der Lichtbogenlöschkammerbehälter und
einer über
dem Sockel angebrachten Abdeckung besteht, und eine Ablassöffnung,
die am anderen Ende der Lichtbogenentstehungsposition im Lichtbogenlöschkammerbehälter und
Hauptkörpergehäuse so angeordnet
ist, dass das im Speicherraum gespeicherte, unter Druck stehende
Gas bei der Stromunterbrechung zwischen Lichtbogenpunkten abgelassen
wird, die am feststehenden Kontakt und am beweglichen Kontakt gebildet
sind.
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Darüber hinaus
ist eine Strömungsquerschnittsfläche für das unter
Druck stehende Gas an der Position zwischen dem feststehenden Kontakt und
dem beweglichen Kontakt in einem Strömungsweg zwischen dem feststehenden
Kontakt und dem beweglichen Kontakt ausgehend vom Druckspeicherraum
an der der Strömungsquerschnittsfläche zwischen
dem feststehenden Kontakt und dem beweglichen Kontakt vorgeordneten Position
kleiner ausgelegt als eine Strömungsquerschnittsfläche für das unter
Druck stehende Gas.
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Auch
kann der Lichtbogenlöschkammerbehälter als
Hexaeder aufgebaut sein und eine Länge c in der Richtung senkrecht
zur Drehungsebene des beweglichen Kontakts, eine Länge b in
der Richtung der anfänglichen
Trennung des beweglichen Kontakts und eine Länge a senkrecht zu b und c
haben, wobei die Anordnung dergestalt ist, dass a > b > c ist.
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Auch
kann von den beiden Räumen,
die durch Aufteilung eines Raums in der Lichtbogenlöschkammer
durch eine Ebene gebildet sind, die durch die Mittelpunkte der am
beweglichen Kontaktteil und feststehenden Kontaktteil ausgebildeten Lichtbogenpunkte
und senkrecht zu einer Drehbewegungsebene des beweglichen Kontaktteils
verläuft, das
Volumen des Raums, der mit der Ablassöffnung versehen ist, so eingerichtet
sein, dass es kleiner ist als das Volumen des anderen Raums.
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Auch
kann sich die Ablassöffnung
bei einer Trennung in unmittelbarer Nähe des feststehenden Kontakts
oder des beweglichen Kontakts befinden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht des Schutzschalters
einer ersten Ausführungsform,
die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
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2 ist
eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten
Lichtbogenlöscheinheit.
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3a ist
eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht, die schematisch
die in 2 gezeigte Lichtbogenlöscheinheit darstellt.
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3b ist
eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht, welche
die Passflächen
der in 2 gezeigten Lichtbogenlöscheinheit darstellen.
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3c ist
eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht, die das
bewegliche Kontaktteil und einen Teil der in 2 gezeigten
Lichtbogenlöscheinheit
darstellt.
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3d ist
eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht, welche
die Passflächen
der in 2 gezeigten Lichtbogenlöscheinheit darstellt.
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4 ist
eine Ansicht, die den in 1 gezeigten Schutzschalter bei
der Stromunterbrechung darstellt.
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5 ist
eine Ansicht, welche die Anordnung zeigt, die den Schutzschalter
schematisch darstellt.
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6 ist
eine grafische Darstellung, die den Strom und den Druck im Zeitverlauf
aufgetragen, gemäß einem
Versuch zeigt.
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7a ist
eine Ansicht, welche die Strömung von
Metalldampf zeigt.
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7b ist
eine Ansicht, welche die Strömung
von Metalldampf zeigt, wenn die Lage der Ablassöffnung verändert ist.
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8 ist
eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht, welche
die Lichtbogenlöscheinheit
des Schutzschalters nach einer zweiten Ausführungsform zeigt, die keinen
Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des feststehenden
Kontaktteils der zweiten Ausführungsform
zeigt, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des feststehenden
Kontaktteils der zweiten Ausführungsform
zeigt, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des feststehenden
Kontaktteils der zweiten Ausführungsform
zeigt, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
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12a ist eine perspektivische Ansicht, welche die
Lichtbogenlöscheinheit
des Schutzschalters einer dritten Ausführungsform zeigt, die Teil
der vorliegenden Erfindung ist.
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12b ist eine schematische, geschnittene Draufsicht
auf die in 12a gezeigte Lichtbogenlöscheinheit.
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13 ist
eine Ansicht, welche die Lichtbogenlöscheinheit des Schutzschalters
einer vierten Ausführungsform
zeigt, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
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14 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die Lichtbogenlöscheinheit
des Schutzschalters einer fünften
Ausführungsform
zeigt, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
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15 ist
eine schematische, geschnittene Draufsicht auf die Lichtbogenlöscheinheit
einer sechsten Ausführungsform,
die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
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16a ist eine perspektivische Ansicht, welche die
Anordnung eines herkömmlichen
Schutzschalters zeigt.
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16b ist eine schematische, geschnittene Seitenansicht
des in 16a gezeigten Schutzschalters.
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BESTE ART
UND WEISE ZUR UMSETZUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsform 1
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1 ist
eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht des Schutzschalters
nach der ersten Ausführungsform.
In der Figur ist 1 ein Sockel zur Aufnahme einer Lichtbogenlöscheinheit 3 oder dergleichen, 2 ist
eine auf den Sockel 1 aufgesetzte Abdeckung, 3 ist
ein Behälter
zur Aufnahme einer Lichtbogenlöschvorrichtung
wie eines feststehenden und eines beweglichen Kontakts (nachstehend
als Lichtbogenlöscheinheit
bezeichnet), wobei die Lichtbogenlöscheinheit 3 ein linkes
Teil 3a und ein rechtes Teil 3b umfasst. Die Lichtbogenlöscheinheit 3 ist
luftdicht verschlossen, um unter Druck stehendes Gas, das bei der
Stromunterbrechung entsteht, zeitweise im Druckspeicherraum zu speichern,
der in der Lichtbogenlöscheinheit 3 gebildet
ist.
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4 ist
eine Relais-Einheit zur Erfassung abnormalen Stroms und zum Aktivieren
einer Betätigungseinheit 5. 5 ist
die Betätigungseinheit
zum Öffnen
und Schließen
der Kontakte über
die Querstange 3c und besitzt einen Handgriff 5a zur
manuellen Betätigung. Wenn
der Schutzschalter so aufgebaut wird, dass die jeweiligen wie vorstehend
beschriebenen Bauteile vereinheitlicht und die Einheiten kombiniert
werden, ist der Zusammenbau einfach und es kann eine Kostensenkung
erzielt werden.
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Indem
die Lichtbogenlöschvorrichtung
in der Lichtbogenlöscheinheit 3 untergebracht
wird, wird auch die Druckzunahme im Schutzschalter während der
Unterbrechung nicht direkt vom Sockel 1 und der Abdeckung 2 aufgenommen.
Während
der Sockel und die Abdeckung nach der herkömmlichen Auslegung aus einem
mechanisch festen, teuren Formmaterial hergestellt waren, kann deshalb,
indem die Lichtbogenlöscheinheit 3 im
Gehäuse
vorgesehen wird, die Menge des Materials für das Gehäuse, das mit Druck beaufschlagt
wird, gesenkt werden, wodurch eine Kostensenkung erzielt wird.
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Da
die Lichtbogenlöschvorrichtung
von der Lichtbogenlöscheinheit
umschlossen ist, kommt auch das heiße Gas bei der Unterbrechung
nicht mit dem Relaisabschnitt in Kontakt, wodurch die Betriebszuverlässigkeit
des Relais erhöht
wird. Auch kann das heiße,
Metalldampf enthaltende Gas kaum in eine andere Poleinheit eindringen,
so dass eine Verschlechterung der Isolierung zwischen den Phasen
nach der Unterbrechung unterdrückt
werden kann.
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2 ist
eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht, welche
die in 1 gezeigte Lichtbogenlöscheinheit darstellt, und 3a ist
eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht, welche
die in 2 gezeigte Lichtbogenlöscheinheit darstellt, wobei
das rechte Teil 3b der Lichtbogenlöschvorrichtung wie auch der
Rotor weggelassen wurden. In der Figur ist 31 ein bewegliches
Kontaktteil, das drehbeweglich an einem Ende am Halteleiter 38 angebracht
und um den Drehungsmittelpunkt 31 drehbar ist. 31b ist
ein Rotor, um über
die Betätigungseinheit 5 und
die Querstange 3c die Drehbewegung zu übertragen, und 31c ist
eine Kontaktdruckfeder.
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32 ist
ein beweglicher Kontakt, der am anderen Ende des beweglichen Kontaktteils 31 befestigt ist. 33 ist
ein feststehender Kontakt, der zwischen den zwei Teilen 3a und 3b der
Lichtbogenlöscheinheit
befestigt ist, und 34 ist ein feststehender Kontakt, der
am feststehenden Kontaktteil 33 befestigt ist, wobei der
feststehende Kontakt so angeordnet ist, dass er mit dem beweglichen
Kontakt 32 durch die Drehung des beweglichen Kontaktteils 31 in
Kontakt gebracht und wieder davon gelöst werden kann. Wenn er geschlossen
ist, befindet sich der bewegliche Kontakt 32 des beweglichen
Kontaktteils 31 in dem in die Uhrzeigerrichtung gedrückten Zustand,
wie in der Figur durch die Kontaktfeder 31c dargestellt
ist.
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35 ist
ein Anschlussabschnitt des Halteleiters 30, der elektrisch
an das bewegliche Kontaktteil 31 angeschlossen ist. 36 ist
ein Anschlussabschnitt auf der entgegengesetzten Seite des feststehenden Kontakts 34 des
feststehenden Kontaktteils 33, und bei 37 handelt
es sich um Lichtbogenlöschplatten,
die an Lichtbogenlöschseitenplatten 37a befestigt
sind. 38 ist ein Halteleiter zur drehbeweglichen Halterung des
beweglichen Kontakts 31. 39 ist eine Ablassöffnung,
die im Gehäusehauptkörper 3a der
Lichtbogenlöscheinheit 3 vorgesehen
ist, wobei sich die Position der Ablassöffnung 39 in der wie
in der Figur dargestellten offenen Stellung in unmittelbarer Nähe des beweglichen
Kontakts befindet.
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Mit
Ausnahme der Ablassöffnung 39 ist
die Lichtbogenlöscheinheit 3 in
einem im Wesentlichen dicht verschlossenen Zustand angeordnet, so
dass innen befindliches Gas (unter Druck stehendes Gas) nicht so
einfach entweichen kann, wobei ein Druckspeicherraum U auf einer
Seite der Stelle, an welcher der Lichtbogen entsteht, gebildet ist,
um zeitweise darin das unter Druck stehende Gas zu speichern, das
durch einen elektrischen Lichtbogen mit Druck beaufschlagt wird,
der bei der Stromunterbrechung zwischen den getrennten Kontakten
entsteht. Im Spezielleren ist der Druckspeicherraum U in unmittelbarer
Nähe des
Drehungsmittelpunkts 31a des beweglichen Kontaktteils 31 (um
den Halteleiter 38 herum) in der Lichtbogenlöscheinheit 3 gebildet.
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Da
die beiden Teile 3a und 3b der Lichtbogenlöscheinheit 3 durch
Schrauben, Niete, Klebemittel oder dergleichen fest verbunden sind,
kann die Dichtigkeit der Lichtbogenlöscheinheit 3 in hohem Maße aufrechterhalten
werden. Auch sind die Passflächen
des Sockels 1 und der Abdeckung 2 wie auch die
Passflächen
zwischen den Teilen 3a und 3b der Lichtbogenlöscheinheit 3 im
Wesentlichen vertikal angeordnet, so dass die Menge des über die
Passflächen
austretenden Gases noch mehr eingeschränkt werden kann. Darüber hinaus
sind, wie in 3b gezeigt, die Passflächen der
Lichtbogenlöscheinheit 3 in
ihrer unmittelbaren Nähe
mit überlappenden
Abschnitten 3b versehen, so dass selbst dann, wenn die Passflächen aufgrund
des Druckanstiegs in der Lichtbogenlöscheinheit 3 etwas
auseinanderweichen, der Gasaustritt unterdrückt wird. Der einfacheren Darstellung
halber sind diese überlappenden
Abschnitte außer
in 3b nicht dargestellt.
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3c ist
eine perspektivische Ansicht, die nur das linke Teil 3a der
Lichtbogenlöscheinheit 3 und das
bewegliche Kontaktteil 31 zeigt. Die Lichtbogenlöscheinheit 3 ist
mit einer U-förmigen
Rille 3e versehen, durch welche sich die Querstange 3c erstreckt und
in der sie sich verschiebt. Andererseits ist ein kreisförmiger Ausnehmungsabschnitt 3f im
Inneren der Lichtbogenlöscheinheit
vorgesehen, und ein Rotor 31b ist in im Wesentlichen engem
Kontakt mit der Lichtbogenlöscheinheit 3 angeordnet,
wenn er in die Lichtbogenlöscheinheit 3 eingebaut
ist, so dass die Menge des durch die U-förmige Rille 3e austretenden Gases
herabgesetzt wird.
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Wie
in 3d auch gezeigt ist, ist eine flexible dünne Platte 31d zwischen
dem Rotor 31b und der Lichtbogenlöscheinheit 3 so angeordnet,
dass sich der Rotor 31b ruckfrei drehen und die U-förmige Rille 3e durch
den Druckunterschied in Bezug auf das Äußere der Lichtbogenlöscheinheit 3 geschlossen
werden kann, wodurch die Gasdichtigkeit der Lichtbogenlöscheinheit 3 weiter
erhöht
werden kann.
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Was
das Material für
die Lichtbogenlöscheinheit 3 betrifft,
kann auch ein organisches Isoliermaterial wie ein Kunststoffmaterial
vorteilhaft eingesetzt werden, so dass ein Gas mit einer hohen Unterbrechungsfähigkeit
durch den zwischen dem beweglichen Kontakt 32 und dem feststehenden
Kontakt 34 bei der Stromunterbrechung entstehenden Lichtbogen
erzeugt werden kann.
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Nun
wird der Funktionsablauf beschrieben. 4 ist eine
Ansicht, die den in 1 gezeigten Schutzschalter bei
der Stromunterbrechung zeigt. Der einfachen Erläuterung halber unterleibt die
Erklärung
der Lichtbogenlöschplatten 37 und
der Lichtbogenlöschseitenplatten 37a.
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Der
gewöhnliche Öffnungs-
und Schließvorgang
wird manuell durch Betätigung
des Handgriffs 5a bewerkstelligt. Diese Griffbetätigung bewirkt,
dass sich der Rotor 31b durch die Betätigungseinheit 5 und
die Querstange 3c dreht, um das bewegliche Kontaktteil
zu bewegen. Auch wenn ein hoher Strom wie etwa ein Kurzschlussstrom
fließt,
bewirken die elektromagnetische Abstoßungskraft zwischen dem beweglichen
Kontakt und dem feststehenden Kontakt wie auch die elektromagnetische
Abstoßungskraft
zwischen dem beweglichen Kontakt 32 und dem feststehenden
Kontakt 34, dass sich das bewegliche Kontaktteil 31 dreht,
ohne auf die Betätigung
der Betätigungseinheit 5 zu
warten, um einen elektrischen Lichtbogen A zu erzeugen. Die Wärme aus
dem Lichtbogen A erhöht
die Temperatur des diesen umgebenden Gases, so dass der Druck des
diesen umgebenden Gases steigt.
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Das
auf diese Weise mit Druck beaufschlagte Druckgas wird auf der Seite
der Ablassöffnung 39 direkt über diese
abgelassen und wird auf der Seite des Druckspeicherraums U, welche
der Ablassöffnung 39 entgegengesetzt
ist, nachdem es zeitweise im Druckspeicherraum U gespeichert wurde,
zu einer gebündelten
starken Gasströmung
ausgehend vom Druckspeicherraum U zur Ablassöffnung 39. Diese Gasströmung wird
durch die Ablassöffnung 39 abgelassen,
nachdem sie den Raum durchflossen hat, der zwischen dem beweglichen
Kontakt 32 und dem feststehenden Kontakt 34 besteht,
die zwischen dem Druckspeicherraum U und der Ablassöffnung 39 angeordnet
sind. Das heißt,
die Anströmung
des unter Druck stehenden Gases wird in die Querrichtung zum Lichtbogen
A geblasen, der zwischen dem beweglichen Kontakt 32 und
dem feststehenden Kontakt 34 entstanden ist. Im Ergebnis
wird der Lichtbogen durch den starken Strahl der Gasströmung gelöscht und
die elektrische Isolierung wieder hergestellt, was zum Erlöschen des
Lichtbogens führt.
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Da
darüber
hinaus die Lichtbogenlöscheinheit 3 aus
einem organischen Isolierteil besteht, wird dieses organische Isoliermaterial
durch das Licht aus dem Lichtbogen A abgetragen oder vom heißen Gas kontaktiert,
so dass ein Zersetzungsgas entsteht, das stark zum Druckanstieg
beiträgt
und eine niedrige elektrische Leitfähigkeit hat. Deshalb nimmt
der Druck im Druckspeicherraum U zu, wenn das Zersetzungsgas entsteht,
wodurch eine stärkere
Gasströmung
entstehen kann. Da dieses Zersetzungsgas eine niedrige elektrische
Leitfähigkeit
hat, kann eine höhere
Unterbrechungsfähigkeit
erzielt werden.
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Da
der Lichtbogen A, wie in 4 dargestellt, nach rechts gekrümmt ist,
kann dadurch, dass die Lichtbogenlöschplatten 37 während der
Trennung an einer Stelle nahe am beweglichen Kontakt angeordnet
werden, die Lichtbogenlöschfunktion
der Lichtbogenlöschplatten 37 noch
weiter verbessert werden, und auch die Lichtbogenlöschfähigkeit
kann noch weiter verbessert werden.
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Die
Ergebnisse der zugrundeliegenden Versuche mit der simulierten Lichtbogenlöscheinheit werden
nachstehend beschrieben. Wie in 5(a) gezeigt
ist, wurde ein Kunststoffbehälter 300,
der nach der Lichtbogenlöscheinheit
eines Schutzschalters hergestellt wurde, vorbereitet, Kupferelektroden 302 und 303,
die den beweglichen und den feststehenden Kontakt simulieren sollten,
wurden auf der Seite der Ablassöffnung 301 des
Behälters
bereitgestellt, und ein Wechselstrom wurde aus einer Wechselstromquelle 404 zwischen
den Elektroden 302 und 303 angelegt. Um den Druck
im Druckspeicherraum U bei der Entstehung des Lichtbogens zu messen,
wurde ein Drucksensor 305 am unteren Abschnitt des Behälters 300 (der
Ablassöffnung 301 entgegengesetzt)
angeordnet. Mit Ausnahme der einzigen Ablassöffnung 301 wurde der
Behälter 300 hermetisch
verschlossen. Bei diesen Versuchen wurde der Abstand zwischen den
Kupferelektroden 302 und 303 auf 20 mm eingestellt,
die Wechselspannung der Wechselstromquelle 304 betrug 600
V, der Wechselstrom 60 Hz und der Stromspitzenwert wurde auf 8,5
kA gesetzt.
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6 stellt
Kurven dar, die den Strom und den Druck aufgetragen im Zeitverlauf
zeigen, die durch den Versuch unter den vorstehenden Bedingungen
ermittelt wurden. Wie aus den Kurven zu sehen ist, ist der Druck
im Druckspeicherraum U des Behälters 300 nach
dem Anstieg und bis der Strom unterbrochen wird, höher als
der atmosphärische Druck.
Und zwar fließt
ein Gas (durch Pfeile dargestellt) aus dem Druckspeicherraum U zur
Ablassöffnung 301,
bis der Strom unterbrochen wird.
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Zusätzlich zu
den vorstehenden Versuchen wurden auch weitere Versuche durchgeführt, bei
denen der Behälter
entfernt und eine zusätzliche
Ablassöffnung
auf der Seite des Druckspeicherraums U des Behälters bereitgestellt wurde,
und die ermittelten Ergebnisse bestanden darin, dass sich die auf den
Lichtbogen wirkende Gasströmung
verlor oder abnahm.
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Wurde
darüber
hinaus die Ablassöffnung übermäßig groß ausgelegt,
reichte der Druckanstieg nicht aus, und es war nicht möglich, eine
ausreichend starke Gasströmung
zu erzielen. Ein gutes Ergebnis wurde erreicht, als die Ablassöffnung in
etwa oder weniger als die Hälfte
betrug.
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Zusätzlich zu
den vorstehende Versuchen wurde auch ein Versuch über die
Position der Ablassöffnung
durchgeführt.
Die 7a und 7b sind Ansichten,
welche die Strömungen
des Metalldampfs in der Lichtbogenlöscheinheit zeigen, wenn die
Position der Ablassöffnung 301 verändert wurde,
wobei 7a eine Ansicht ist, in der
sich die Ablassöffnung im
zentralen Abschnitt befindet, und 7b eine
Ansicht ist, in der die Ablassöffnung
von der Mitte zu einer Seite verschoben ist.
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Befindet
sich die Ablassöffnung 301 in
der Mitte, sind die Strömungen
des von der Elektrode 302 und 303 abgegebenen
Metalldampfs im Wesentlichen symmetrisch, wie in 7a gezeigt
ist, und der Dampf strömt
ausgehend von den Elektroden 302 und 303, bildet
eine Kollisionsfläche
in der Mitte und wird durch die Gasströmung ausgestoßen. Allerdings
zirkuliert ein gewisser Anteil der Dampfströmung in zwei Bereichen im Behälter 300.
Wenn sich die Ablassöffnung 301 hingegen
an einer verschobenen Position befindet, sind die Strömungen im
Behälter 300 asymmetrisch,
wie in 7b gezeigt ist.
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Und
zwar werden die Strömungen
des von der Elektrode 302 abgegebenen Metalldampfs auf der
Seite nahe der Ablassöffnung 301 zum
wesentlichen Teil durch die Gasströmung ausgestoßen, und nur
ein gewisser Anteil des von der anderen Elektrode 303 abgegebenen
Metalldampfs zirkuliert im Behälter 300 in
einem größeren Bereich.
Deshalb wird der Metalldampf, wenn die Ablassöffnung 301 zentral angeordnet
ist, innerhalb kurzer Zeit mit dem Gas im Druckspeicherraum U wirksam
vermischt, und die Unterbrechungsfähigkeit verschlechtert sich.
Das heißt,
die asymmetrische Strömung,
bei der sich der Metalldampf weniger leicht mit dem Gas vermischt, stellt
eine höhere
Unterbrechungsfähigkeit
bereit.
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Auch
wenn der Gasstrom um die Elektrode herum konzentriert ist, ist die
Kommutierung der Lichtbogenpunkte einfacher, und die Abgaberichtung des
Metalldampfs kann leicht zur Ablassöffnung hin gelenkt werden,
wodurch die Unterbrechungsfähigkeit
verbessert wird.
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Ferner
wurden auch Versuche durchgeführt, bei
denen der Rauminhalt des Behälters 300 unter den
Elektroden 302 und 303 (des Druckspeicherraums)
verändert
wurde. Entsprechend den Versuchen wurde das Gas weniger leicht in
dem Behälter mit
kleinerem Speichervolumen gespeichert und strömte zu einem frühen Zeitpunkt
aus (der Druck im Behälter
sank in einem frühen
Stadium), wodurch die Unterbrechungsfähigkeit gesenkt wird. Ist das
Volumen hingegen zu groß,
steigt der Innendruck nicht ausreichend hoch an, wodurch die Unterbrechungsfähigkeit
verschlechtert wird. Deshalb gibt es ein ideales Volumen, bei dem
die Unterbrechungsfähigkeit maximal
ausgelegt werden kann. Betrachtet man jedoch die praktische Größe der Schutzschalter,
ist das Volumen der Lichtbogenlöschkammer
ausreichend kleiner als die Größe mit dem
idealen Wert, und deshalb lässt
sich sagen, dass die Unterbrechungsfähigkeit umso höher ist,
je größer das
Volumen der Lichtbogenlöschkammer
ist.
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In
dieser Ausführungsform
wird das unter Druck stehende Gas, das durch den Lichtbogen mit Druck
beaufschlagt wird, der bei der Stromunterbrechung entsteht, zeitweise
in dem durch den Doppelbehälter
gebildeten Druckspeicherraum gespeichert. Dieses im Druckspeicherraum
gespeicherte Gas wird durch die Ablassöffnung ausgestoßen, nachdem
es zwischen den Lichtbogenpunkten hindurchgeströmt ist, die auf dem beweglichen
und feststehenden Kontaktteil entstanden sind, so dass genügend unter Druck
stehendes Gas auf den Lichtbogen gestrahlt werden kann, was zu einem
Schutzschalter führt,
der kompakt ist und eine hohe Unterbrechungsfähigkeit hat.
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Da
die Lichtbogenlöscheinheit
auch aus einem organischen Isoliermaterial besteht, kann ein unter
Druck stehendes Gas mit hoher Unterbrechungsfähigkeit erzeugt werden, so
dass durch das unter Druck stehende Gas mit einer hohen Unterbrechungsleistung
der Gasdruck erhöht
und die Lichtbogenunterbrechungsfähigkeit verbessert werden kann.
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Da
die Ablassöffnung
auch von der zentralen Stelle (in unmittelbarer Nähe des feststehenden
Kontakts oder beispielsweise des offenen beweglichen Kontakts) verschoben
ist, können
die Strömungen des
unter Druck stehenden Gases in der Lichtbogenlöscheinheit asymmetrisch ausgelegt
werden, was die Unterbrechungsfähigkeit
noch mehr verbessert.
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Da
die Lichtbogenlöscheinheit
mit Ausnahme der Ablassöffnung
im Wesentlichen hermetisch aufgebaut ist, indem kleine Öffnungen
durch die überlappenden
Abschnitte oder separate Teile abgedichtet werden, kann eine starke
Gasströmung
aufrechterhalten werden, bis der Lichtbogen erlischt, wodurch ein
Schutzschalter mit einer hohen Unterbrechungsfähigkeit erhalten werden kann.
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Da
es sich bei der Lichtbogenlöscheinheit auch
im Wesentlichen um ein Hexaeder handelt und die Längenabmessung
senkrecht zur Drehebene des beweglichen Kontaktteils am kleinsten
ist, kann der Großteil
der Gasströmung
wirksam genutzt werden, um auf den Lichtbogen zu wirken, um einen
Schutzschalter mit einer hohen Unterbrechungsfähigkeit zu erhalten.
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Da
die Lichtbogenlöscheinheit
auch so angeordnet ist, dass die Längenabmessung in der die Anschlüsse verbindenden
Richtung am größten ist, kann
ein ausreichend großer
Druckspeicherraum aufrechterhalten werden, um eine hohe Unterbrechungsfähigkeit
zu realisieren.
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Da
darüber
hinaus die Länge
des beweglichen Kontaktteils der Lichtbogenlöscheinheit in der Richtung
der anfänglichen
Trennung als Mindestlänge
ausgelegt ist, in welcher der feststehende Kontakt und der bewegliche
Kontakt am weitesten voneinander entfernt untergebracht werden können, kann
die Gasströmung,
die einen anderen Weg nimmt als den durch den Lichtbogen, auf ein
Mindestmaß reduziert werden,
was zu einer effizienten Wirkung der Gasströmung auf den Lichtbogen führt.
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Da
in der Lichtbogenlöscheinheit 3 auch
der Rauminhalt auf der Seite der Ablassöffnung vom Lichtbogen A aus
gesehen im Vergleich zum Rauminhalt auf der anderen Seite klein
ist, um einen großen
Druckspeicherraum zu erreichen, kann ein ausreichend großer Druckspeicherraum
sichergestellt und die Unterbrechungsfähigkeit weiter verbessert werden.
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Obwohl
auch ein flexibler Leiter, der dazu verwendet wird, das bewegliche
Kontaktteil und den Relaisabschnitt elektrisch miteinander zu verbinden, bei
vielen Schutzschaltern den vorstehenden Druckspeicherraum einnimmt,
wird das bewegliche Kontaktteil in der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung durch den Halteleiter gehalten, so dass ein großer Druckspeicherraum
aufrechterhalten werden kann, wodurch ein Schutzschalter mit einer
hohen Unterbrechungsfähigkeit
realisiert werden kann.
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Ausführungsform 2
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Während in
der ersten Ausführungsform
das Löschen
des Lichtbogens hauptsächlich
durch einen Gasströmungsstoß erzielt
wurde, nutzt diese zweite Ausführungsform
einen durch eine elektromagnetische Kraft verstärkten Gasstoß, um den
Lichtbogen zu löschen.
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8 ist
eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht der Lichtbogenlöscheinheit
des Schutzschalters nach der zweiten Ausführungsform, und ist eine in
ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht, in der das rechte
Teil der Lichtbogenlöscheinheit,
eine der Lichtbogenlöschseitenplatten und
der Rotor weggelassen wurden. In dieser Figur ist 33a ein
umgekehrt U-förmiges,
feststehendes Kontaktteil (japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer
3-32031), bei dem der Stoß durch
die elektromagnetische Kraft bei der Stromunterbrechung verstärkt wird,
und 40 ist ein Isolierteil, das am feststehenden Kontaktteil 33a angebracht
ist. Das umgekehrt U-förmige, feststehende
Kontaktteil ist in 10 perspektivisch allein dargestellt.
In den anderen Hinsichten ist der Aufbau ähnlich demjenigen der ersten
Ausführungsform,
so dass seine Erklärung
unterbleibt. Die Erläuterung
des Funktionsablaufs wird auch weggelassen, weil er ähnlich demjenigen
der ersten Ausführungsform
ist, mit der Ausnahme, das der Gasstoß bei der Stromunterbrechung
durch die um das feststehende Kontaktteil 33a herum wirkende
elektromagnetische Kraft verstärkt wird.
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Zusätzlich zum
Aufbau des in 8 gezeigten feststehenden Kontaktteils
kann das in 9 gezeigte U-förmige, feststehende
Kontaktteil oder der wie in 11 gezeigte
und im japanischen Gebrauchsmuster mit der Offenlegungsnummer 55-96548
offenbarte feststehende Kontakt 2 verwendet werden, um
einen Schutzschalter mit noch besserer Unterbrechungsfähigkeit
zu erhalten, weil der Lichtbogen dem von der elektromagnetischen
Kraft herrührenden
Gasstoß zusätzlich zu
dem der Strömung
von 8 entsprechenden Gasstoß ausgesetzt wird.
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Ausführungsform 3
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In
der ersten Ausführungsform
ist die Strömungswegfläche des
unter Druck stehenden Gases an einer Stelle zwischen dem feststehenden
Kontakt und dem beweglichen Kontakt in dem Strömungsweg, der durch den Raum
zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Kontakt verläuft, gleich der
Strömungswegfläche des
unter Druck stehenden Gases an einer einem Raum zwischen dem feststehenden
und dem beweglichen Kontakt vorgeordneten Stelle ausgelegt. Im Gegensatz
dazu ist in dieser dritten Ausführungsform
die Strömungswegfläche des
unter Druck stehenden Gases an einer Stelle zwischen dem feststehenden
und dem beweglichen Kontakt kleiner ausgelegt als die Strömungswegfläche des
unter Druck stehenden Gases an einer dem Raum zwischen dem feststehenden
und dem beweglichen Kontakt vorgeordneten Stelle.
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Die 12a und 12b sind
Ansichten, welche die Lichtbogenlöscheinheit des Schutzschalters
der dritten Ausführungsform
zeigen, wobei 12a eine in ihre Einzelteile
zerlegte perspektivische Ansicht ist, in der die Lichtbogenlöschplatten, die
Lichtbogenlöschseitenplatten
und die Gehäuseabdeckung
der Lichtbogenlöscheinheit
weggelassen wurden, und 12b eine
Draufsicht der Lichtbogenlöscheinheit
im Schnitt ist. In der Figur ist 41 ein dicker Abschnitt,
bei dem die Dicke der Seitenwand der Lichtbogenlöscheinheit 3 in unmittelbarer
Nähe des
Lichtbogenentstehungsbereichs größer ist.
Die Pfeile in 12b veranschaulichen die Strömungsrichtung
des unter Druck stehenden Gases. In den anderen Hinsichten ist diese
Ausführungsform
der ersten Ausführungsform ähnlich,
weshalb die Erläuterungen
hierzu unterbleiben.
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Da
die Fließgeschwindigkeit
in der Lichtbogenlöscheinheit 3 bei
der hohen Stromunterbrechung auf dem Niveau von Schallgeschwindigkeit
ist, kann der Gasstoß,
der zum Lichtbogen gestrahlt wird, noch stärker ausgelegt werden, indem
der Aufbau in der Lichtbogenlöscheinheit 3 näher in die
unmittelbare Nähe
der Lichtbogenentstehungsstelle gerückt wird (Düseneffekt). Deshalb kann der
Schutzschalter so ausgelegt werden, dass er eine höhere Unterbrechungsfähigkeit
hat.
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Während in
dieser Ausführungsform
der Lichtbogenströmungsbereich,
durch den die Gasströmung
in unmittelbarer Nähe
des Lichtbogens verläuft,
kleiner wurde, indem die Dicke der Seitenwände größer ausgelegt wurde, ist die
Anordnung nicht auf diesen besonderen Aufbau beschränkt, sondern es
kann auch ein Teil der Seitenwand in der unmittelbaren Nähe des Lichtbogens
nach innen abgelenkt sein, oder ein separates Teil kann zusätzlich an
der Innenfläche
der Seitenwand angebracht sein.
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Während in
dieser Ausführungsform
auch der seitliche Abstand zwischen den Seitenwänden kleiner ausgelegt ist,
kann der vertikale Abstand zwischen den Seitenwänden ebenfalls kleiner ausgelegt werden.
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Ausführungsform 4
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In
dieser Ausführungsform
sind das bewegliche und das feststehende Kontaktteil auf ihren Kontaktseiten
mit Elektroden wie Lichtbogennasen oder Lichtbogenschienen versehen,
und eine Ablassöffnung
steht bei der Stromunterbrechung in der Richtung der Elektrodenoberfläche bereit.
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13 ist
eine Ansicht, welche die Lichtbogenlöscheinheit des Schutzschalters
der vierten Ausführungsform
zeigt, wobei es sich um eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische
Ansicht handelt, in der die Lichtbogenlöschplatten, die Lichtbogenlöschseitenplatten
und die Gehäuseabdeckung
der Lichtbogeneinheit nicht dargestellt sind. In der Figur ist 42 eine
Elektrode (nachstehend als Elektrodennase bezeichnet), die bereitgestellt
wird, indem der Spitzenabschnitt des beweglichen Kontaktteils 31 verlängert wird, 43 ist
eine Elektrode (nachstehend als Elektrodenschiene bezeichnet), die
bereitgestellt wird, indem der Spitzenabschnitt des feststehenden
Kontaktteils 33 verlängert
wird, und 39 ist eine Ablassöffnung, die so angeordnet ist,
dass die untere Fläche der
Lichtbogennase 42 im offenen Zustand zu dieser Ablassöffnung 39 hin
gerichtet ist. In den anderen Hinsichten ist der Aufbau ähnlich demjenigen
der ersten Ausführungsform,
weshalb die Erklärung
hierzu unterbleibt.
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Obwohl
der Lichtbogen, der bei der Stromunterbrechung zwischen den Kontakten 32 und 34 entsteht,
im Allgemeinen auf die Elektroden 42 und 43 übertragen
wird, entweicht während
der Lichtbogenentstehung metallisches Elektrodenmaterial als Dampf über die
Grenzflächen
zwischen dem Lichtbogen und den Elektroden 42 und 43.
Es ist von Nachteil, wenn ein solcher Metalldampf in dem unter Druck stehenden
Gas im Druckspeicherraum enthalten ist. Jedoch ist in dieser wie
in 13 gezeigten Ausführungsform die Anordnung dergestalt,
dass die Senkrechte der Oberfläche
der Lichtbogennase 42 zur Ablassöffnung 39 gerichtet
ist, so dass der an der Grenzfläche
zwischen dem Lichtbogen und der Lichtbogennase 42 entstehende
Metalldampf mühelos durch
die Ablassöffnung 39 ausgestoßen werden kann,
um die Verschlechterung der Isolierung zwischen den Kontakten zu
unterdrücken,
was zu einem Schutzschalter mit einer höheren Unterbrechungsfähigkeit
führt.
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Auch
wird in dieser Ausführungsform
die Lichtbogennase durch Verlängerung
des beweglichen Kontaktteils bereitgestellt, und die Lichtbogenschiene
wird durch Verlängerung
des feststehenden Kontaktteils bereitgestellt, sie können gleichermaßen aber
auch als separate Teile vorgesehen werden; wodurch sich ähnliche
vorteilhafte Ergebnisse erzielen lassen.
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Auch
befindet sich in dieser Ausführungsform
die Ablassöffnung
an einer der unteren Fläche der
Lichtbogennase entgegengesetzten Stelle, die Ablassöffnung kann
aber auch so angeordnet werden, dass sie der Oberfläche der
Lichtbogenschiene entgegengesetzt ist.
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Ausführungsform 5
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In
der fünften
Ausführungsform
ist ein organisches Isolierteil in der unmittelbaren Nähe der Lichtbogenentstehungsstelle
vorgesehen.
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14 ist
eine Ansicht, welche die Lichtbogenlöscheinheit des Schutzschalters
der fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der es sich um eine in ihre
Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht handelt, welche die
Lichtbogenlöschplatten,
die Lichtbogenlöschseitenplatten
und die Gehäuseabdeckung
der Lichtbogenlöscheinheit schematisch
darstellt. In der Figur ist 44 ein organisches Isolierteil,
das in der unmittelbaren Umgebung der Lichtbogenentstehungsstelle
angeordnet ist, 45 ist ein organisches Isolierteil, das
am Rotor 31b angebracht ist. In den anderen Hinsichten
ist der Aufbau ähnlich
demjenigen der ersten Ausführungsform, weshalb
die Erklärung
hierzu unterbleibt.
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Da
sich das organische Material im Allgemeinen zersetzt und ein Gas
erzeugt, wenn es einem elektrischen Lichtbogen ausgesetzt wird,
kann jedes beliebige organische Material für die organischen Isolierteile 44 und 45 verwendet
werden, ist aber vorzugsweise ein poröses Polymermaterial wie Polyacetal,
das eine relativ große
Menge an Zersetzungsgas erzeugt. Mit einem solchen Material entsteht
eine große
Menge an Zersetzungsgas bei der Bestrahlung durch einen Lichtbogen,
so dass der Druck in der Lichtbogenlöscheinheit 3 erhöht werden
kann, um eine starke Gasströmung
zu erhalten, was zu einem Schutzschalter mit einer höheren Unterbrechungsfähigkeit
führt.
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Das
bei der Lichtbogenentstehung in der Lichtbogenlöscheinheit 3 entstehende
Gas kann in drei Hauptgruppen eingeteilt werden, nämlich Metalldämpfe, die
von den Kontakten und den Leitern erzeugt werden, organische Gase,
die von den Isolatoren wie der Lichtbogenlöscheinheit 3 erzeugt
werden, und Luft. Der Metalldampf, bei dem es sich um elektrisch
stark leitfähiges
Gas handelt, ist die Ursache für
eine Abnahme der Unterbrechungsfähigkeit, und
die übrigen
beiden Gase, die über
eine relativ schwache elektrische Leitfähigkeit verfügen, tragen zur
Unterbrechungsleistung bei. Indem deshalb ein organisches Isolierteil
bereitgestellt wird, das in der wie in 14 gezeigten
Lichtbogenlöscheinheit 3 ein organisches
Gas mit einer hohen Unterbrechungsfähigkeit erzeugt, wird das Gas
des organischen Isoliermaterials mit der niedrigen elektrischen
Leitfähigkeit
aktiv abgeleitet, so dass der Druck in der Lichtbogenlöscheinheit 3 noch
weiter ansteigt, um eine starke Gasströmung auf den Lichtbogen wirken
zu lassen, und da das organische Gas selbst eine Unterbrechungsfunktion
hat, kann die Unterbrechungsfähigkeit
weiter verbessert werden.
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Auch
ist die Gestaltung oder dergleichen des organischen Isolierteils
nicht besonders eingeschränkt,
und es braucht nur an einer Stelle nahe an der Lichtbogenentstehungsposition
vorgesehen zu werden.
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Auch
kann das organische Isolierteil 40 des feststehenden Kontaktteils 33a gemeinsam
mit dem wie in 8 dargestellten organischen
Gaserzeugungsteil verwendet werden. Insbesondere wenn ein organisches
Isolierteil vom Lichtbogen aus gesehen in der der Ablassöffnung entgegengesetzten
Richtung vorgesehen ist, entsteht eine ideale, auf den Lichtbogen
wirkende Gasströmung
ausgehend vom organischen Isolierteil, bei dem es sich um die Druckerzeugungsquelle
handelt, zur Ablassöffnung,
die ein Strömungsauslass
ist, wodurch ein Schutzschalter mit einer höheren Unterbrechungsfähigkeit
erzielt werden kann. Insbesondere wenn das Isolierteil 40, wie
in 8 gezeigt, auf der Seite des feststehenden Kontaktteils 33a angeordnet
ist, entsteht das Lichtbogenlöschgas
unmittelbar nach der Trennung des beweglichen Kontaktteils, die
Menge des unter Druck stehenden Gases nimmt zu und die Anströmung wird stärker, wodurch
ein Schutzschalter mit einer höheren
Unterbrechungsfähigkeit
erzielt werden kann.
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Ausführungsform 6
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Im
Allgemeinen hat ein Lichtbogen mit einem geringen Stromwert eine
geringe Energie und der erzeugte Druck ist niedrig. Im Ergebnis
ist die Strömungsgeschwindigkeit
des auf den Lichtbogen gestrahlten Gases gering, und manchmal kann
keine ausreichende Gasströmung
erzielt werden, wenn der Druckspeicherraum übermäßig groß ist.
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In
dieser Ausführungsform
ist deshalb eine kleine Kammer in der unmittelbaren Nähe der Lichtbogenentstehungsstelle
in der Innenwandfläche
der Lichtbogenlöscheinheit
vorgesehen, und diese kleine Kammer wird als Druckspeicherraum verwendet,
so dass eine ausreichend starke Gasströmung auch dann auf den Lichtbogen
gestrahlt werden kann, wenn der Stromwert des Lichtbogens gering
ist.
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15 ist
eine Draufsicht im Schnitt, in welcher die Lichtbogenlöscheinheit
der sechsten Ausführungsform
von oben zu sehen ist. In der Figur handelt es sich bei 46 um
kleine Kammern, die an den Seitenwänden der Lichtbogenlöscheinheit 3 in
unmittelbarer Nähe
der Lichtbogenentstehungsstelle angeordnet sind. Diese kleinen Kammern 46,
die in unmittelbarer Nähe
der Lichtbogenentstehungsstelle vorgesehen sind, haben einen Öffnungsabschnitt, der
sich zur Lichtbogenentstehungsstelle hin öffnet, und der andere dieser Öffnungsabschnitte
ist luftdicht verschlossen, um den Druckspeicherraum zu bilden. Der Öffnungsabschnitt
ist so zur Ablassöffnung
hin gerichtet, dass das aus diesem Öffnungsabschnitt ausgestoßene, unter
Druck stehende Gas auf den Lichtbogen auftreffen kann.
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Auf
diese Weise wird durch die Bereitstellung der kleinen Kammern 46 das
bei der Lichtbogenentstehung mit Druck beaufschlagte und dann unter Druck
stehende Gas zeitweise in dem in den kleinen Kammern 46 gebildeten
Druckspeicherraum gespeichert, und danach werden die Gasströme aus den kleinen
Kammern 46 in der durch die Pfeile in 15 gezeigten
Richtung auf den Lichtbogen abgestrahlt. Da die kleinen Kammern 46 nur
einen geringen Rauminhalt haben, entsteht ein hoher Druck, weil
der Druck umgekehrt proportional zum Volumen ist, und es kann ein
starker Druck mit einer niedrigen Lichtbogenenergie erzeugt werden,
wenn der Rauminhalt der kleinen Kammern 46 gering ist.
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Auch
wenn ein Material, das eine große
Gasmenge durch die Lichtbogenenergie erzeugt, vorgesehen wird, um
den Druck zu erhöhen,
der in den kleinen Kammern entsteht, kann ein Schutzschalter mit
noch besserer Unterbrechungsfähigkeit
erzielt werden.
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Wie
beschrieben wurde, umfasst der Schutzschalter nach der vorliegenden
Erfindung eine feststehendes Kontaktteil mit einem feststehenden
Kontakt, ein bewegliches Kontaktteil, das an einem Ende einen bewegliche
Kontakt hat, der in der Lage ist, mit dem feststehenden Kontakt
einen Kontakt herzustellen und sich von diesem zu trennen und am
anderen Ende einen Drehungsmittelpunkt hat, wobei ein Lichtbogenlöschkammerbehälter den
feststehenden Kontakt und den beweglichen Kontakt umgibt und einen
Druckspeicherraum auf einer Seite einer Lichtbogenentstehungsposition,
auf der ein elektrischer Lichtbogen entsteht, bildet, um zeitweise
ein unter Druck stehendes Gas zu speichern, das durch den zwischen
dem feststehenden und dem beweglichen Kontakt entstehenden Lichtbogen
bei der Stromunterbrechung mit Druck beaufschlagt wird, ein Hauptkörpergehäuse, das
mindestens einen der Lichtbogenlöschkammerbehälter enthält, und
eine Ablassöffnung,
die am anderen Ende der Lichtbogenentstehungsposition im Lichtbogenlöschkammerbehälter und
Hauptkörpergehäuse so angeordnet
ist, dass das im Speicherraum gespeicherte, unter Druck stehende
Gas bei der Stromunterbrechung zwischen Lichtbogenpunkten abgelassen
wird, die am feststehenden Kontakt und am beweglichen Kontakt gebildet
sind, so dass eine starke Gasströmung
auf den Lichtbogen gestrahlt werden kann, bis dieser erlischt, wodurch
eine gute Unterbrechungsfähigkeit
realisiert wird.
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Auch
kann der Lichtbogenlöschkammerbehälter als
Hexaeder aufgebaut sein und eine Länge c in der Richtung senkrecht
zur Drehungsebene des beweglichen Kontakts, eine Länge b in
der Richtung de anfänglichen
Trennung des beweglichen Kontakts und eine Länge senkrecht zu b und c haben,
und kann so aufgebaut sein, dass ein Verhältnis a > b > c gilt,
so dass ein großer
Druckspeicherraum sichergestellt und das unter Druck stehende Gas
wirksam auf den Lichtbogen gestrahlt werden kann.
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Auch
kann von den beiden Räumen,
die durch Aufteilung eines Raums in der Lichtbogenlöschkammer
durch eine Ebene gebildet sind, die durch die Mittelpunkte der am
beweglichen Kontaktteil und feststehenden Kontaktteil ausgebildeten Lichtbogenpunkte
und senkrecht zu einer Drehbewegungsebene des beweglichen Kontaktteils
verläuft, das
Volumen des Raums, der mit der Ablassöffnung versehen ist, so eingerichtet
sein, dass es kleiner ist als das Volumen des anderen Raums, so
dass selbst mit einer kompakten Lichtbogenlöscheinheit ein großer Druckspeicherraum
aufrechterhalten werden kann.
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Auch
kann sich die Ablassöffnung
bei einer Trennung in unmittelbarer Nähe des feststehenden Kontakts
oder des beweglichen Kontakts befinden, die Strömungen des unter Druck stehenden
Gases können
asymmetrisch ausgelegt sein, wodurch weitere Verbesserungen bei
der Unterbrechungsfähigkeit
möglich
werden.
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Auch
kann ein Leiterabschnitt, um das bewegliche Kontaktteil zu halten,
in der Lichtbogenlöschkammer
so angeordnet sein, dass das bewegliche Kontaktteil drehbeweglich
und der Druckspeicherraum in unmittelbarer Nähe des Leiterabschnitts gebildet
ist, wodurch das unter Druck stehende Gas aus der Seitenrichtung
auf den Lichtbogen gestrahlt werden kann.
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Auch
kann eine Strömungsquerschnittsfläche für das unter
Druck stehende Gas an der Position zwischen dem feststehenden Kontakt
und dem beweglichen Kontakt in einem Strömungsweg zwischen dem feststehenden
Kontakt und dem beweglichen Kontakt ausgehend vom Druckspeicherraum
an der der Strömungsquerschnittsfläche zwischen
dem feststehenden Kontakt und dem beweglichen Kontakt vorgeordneten
Position kleiner ausgelegt sein als eine Strömungsquerschnittsfläche für das unter Druck
stehende Gas zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Kontakt,
so dass eine starke Gasströmung
auf den Lichtbogen gestrahlt werden kann, wodurch die Unterbrechungsfähigkeit
weiter verbessert wird.
-
Auch
ist eine Seitenwand des Lichtbogenlöschkammerbehälters in
der unmittelbaren Nähe
der Lichtbogenentstehungsstelle mit einer Kammer ausgestattet, die
einen Öffnungsabschnitt
in Richtung auf den Lichtbogen besitzt, so dass eine starke Gasströmung selbst
bei einem Lichtbogen mit schwachem Strom auf den Lichtbogen gestrahlt
werden kann, wodurch eine gute Unterbrechungsfähigkeit bereitgestellt wird.
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Auch
kann der Lichtbogenlöschkammerbehälter aus
einem organischen Isoliermaterial bestehen, so dass der Gasdruck
erhöht
und die Lichtbogenunterbrechungsfähigkeit durch das unter Druck stehende
Gas mit einer hohen Unterbrechungsfähigkeit erhöht werden kann.
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Auch
kann ein organisches Isoliermaterial in der unmittelbaren Nähe der Lichtbogenentstehungsstelle
im Lichtbogenlöschkammerbehälter angeordnet
sein, so dass der Gasdruck erhöht
und die Lichtbogenunterbrechungsfähigkeit durch das unter Druck
stehende Gas mit einer hohen Unterbrechungsfähigkeit erhöht werden kann.
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Darüber hinaus
kann eine Ablassöffnung
bei der Trennung in der unmittelbaren Nähe des feststehenden oder beweglichen
Kontakts vorgesehen sein, und der organische Isolator kann bei der
Trennung in der unmittelbaren Nähe
des jeweils anderen Kontakts vorgesehen sein, so dass eine gleichmäßige Gasströmung ausgehend
vom organischen Isolator, bei dem es sich um die Gaserzeugungsquelle
handelt, zur Ablassöffnung
hin, bei der es sich um eine Auslassöffnung handelt, entstehen kann,
wodurch eine gute Unterbrechungsfähigkeit bereitgestellt wird.
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Auch
kann eine Elektrode zur Kommutierung jedes der Lichtbogenpunkte
in der unmittelbaren Nähe
des feststehenden Kontakts des feststehenden Kontaktteils oder des
beweglichen Kontakts des beweglichen Kontaktteils angeordnet sein,
und die Richtung der Senkrechten der Ebene, in welche der Lichtbogenpunkt
kommutiert, kann näher
zur Ablassöffnung
hin gerichtet sein als die Richtung der Senkrechten der Ebene der
Kontaktfläche
des beweglichen oder des feststehenden Kontakts, so dass der von
den Elektroden erzeugte Metalldampf ohne Weiteres aus der Ablassöffnung ausgestoßen werden kann,
was die Unterbrechungsfähigkeit
verbessert.
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Auch
kann eine kleine Öffnung
des Lichtbogenlöschkammerbehälters mit
Ausnahme der Ablassöffnung
durch ein dort eingesetztes separates Teil verschlossen werden,
so dass ein Streuverlust des unter Druck stehenden Gases aus den
anderen Öffnungen
als der Ablassöffnung
gesenkt werden kann, wodurch das unter Druck stehende Gas mit einer ausreichenden
Stärke
und ausreichend lang auf den Lichtbogen gestrahlt werden kann.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Schutzschalter zum Unterbrechen
und Schützen
einer/eines elektrischen Schaltung/Schaltkreises bei der Entstehung
eines abnormalen Stroms und ist als Schutzschalter für die/den
elektrische/n Schaltung/Schaltkreis und das Elektrogerät nützlich.