DE69937107T2 - Strombegrenzer und schalter mit strombegrenzungsfunktion - Google Patents

Strombegrenzer und schalter mit strombegrenzungsfunktion Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strombegrenzungsvorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist. Eine derartige Vorrichtung ist aus dem Dokument US-A-4 644 307 bekannt.
  • STAND DER TECHNIK
  • 147 zeigt eine Perspektivansicht und eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines herkömmlichen Stromunterbrechers, wie er zum Beispiel in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1-43 973 offenbart ist, wobei das Bezugszeichen 1130 einen Strombegrenzungselementbereich bezeichnet, der durch einen Leiter 1290 mit dem Unterbrecherbereich 1140 elektrisch in Reihe verbunden ist, das Bezugszeichen 1001 ein bewegbares Element des Strombegrenzungselementbereichs 1130 mit einem Abstützelement 1711 bezeichnet, das einen bewegbaren Kontakt 1002 und ein magnetisches Material beinhaltet, und das Bezugszeichen 1005 ein ortsfestes Element des Strombegrenzungselementbereichs 1130 mit einem ortsfesten Kontakt 1006 bezeichnet, wobei das bewegbare Element 1001 und das ortsfeste Element 1005 zusammen ein Kontaktpaar bilden.
  • Das Bezugszeichen 1280 bezeichnet eine Erregerspule, die mit dem Kontaktpaar elektrisch in Reihe verbunden ist, und das Bezugszeichen 1018 bezeichnet eine mit dem bewegbaren Element in Kontakt stehende Druckfeder zum Erzeugen eines geeigneten Kontaktdrucks in dem Kontaktpaar. Die Bezugszeichen 1015 bezeichnen einen Anschlußbereich, 1045 eine Handhabe, 1721 einen flexiblen Leiter, 1095 einen Federsitz, 1110 Ausströmöffnungen, 1135 einen Kolben und 1300 eine Dichtung. 148 zeigt eine von rechts gesehene Seitenansicht der 147.
  • Während des normalen Stromzuführungsvorgangs fließt ein Strom von dem Unterbrecherbereich 1140, dem Leiter 1290, der Erregerspule 1280, dem bewegbaren Element 1001, dem ortsfesten Element 1005 und dem Anschlußbereich 1015 durch den Stromunterbrecher hindurch. Wenn ein Strom in einem Ausmaß fließt, bei dem der Strombegrenzungselementbereich 1130 den Strombegrenzungsvorgang ausführen soll, trennen sich die Kontakte aufgrund einer elektromagnetischen abstoßenden Kraft, die zwischen dem bewegbaren Kontakt 1002 und dem ortsfesten Kontakt 1006 erzeugt wird, und es wird ein elektrischer Lichtbogen erzeugt. Dieser Lichtbogen erhöht den Druck zwischen den Kontakten, so daß der Kolben 1135 des bewegbaren Elements 1001 entgegen der Kraft der Feder 1018 bewegt wird.
  • Da es sich ferner bei einem Bereich des bewegbaren Elements 1001 um ein Abstützelement 1711 aus einem magnetischen Material handelt, liefert auch die Erregerspule 1280, die einen Spulenkolben bildet, eine Kraft, die zum Kontaktöffnen beiträgt. Wenn sich das bewegbare Element 1001 in der Kontaktöffnungsrichtung bewegt, wird das Gas auf der Rückseite des bewegbaren Kontakts durch die Ausströmöffnungen 1110 ausgeleitet, wodurch der durch den Lichtbogen erhöhte Druck ebenfalls zusätzlich abgeführt wird. Der Kontaktöffnungszustand bleibt erhalten, bis der Druck, der zum Halten des Kontakts in dem Öffnungszustand entgegen der Kraft der mit dem bewegbaren Kontakt in Kontakt stehenden Druckfeder 1018 ausreichend ist, nicht mehr vorhanden ist.
  • Wenn dann der durch den Strombegrenzungselementbereich hindurchfließende Strom geringer wird und der Lichtbogendruck auf einen bestimmten Wert absinkt, beginnt das bewegbare Element 1001 seinen Kontaktschließvorgang aufgrund der Kraft der mit dem bewegbaren Kontakt in Kontakt stehenden Druckfeder 1018. Um dabei den Kontaktschließvorgang zu verzögern, sind die Ausströmöffnungen 1110 in einem spitzen Winkel in bezug auf die Kontaktöffnungsrichtung ausgebildet, um dadurch den Fluidwiderstand des auszuleitenden Gases zu erhöhen. Auch die Neigungsrichtung der Ausströmöffnungen 1110 dient zum Reduzieren des Fluidwiderstands des Gases zum Zeitpunkt des Kontaktöffnungsvorgangs.
  • Bei dem Strombegrenzungselementbereich 1130 mit einer derartigen Konstruktion wird der durch die Schaltung fließende Fehlerstrom in erster Linie durch eine Induktivität der Erregerspule 1280 sowie den zwischen den Kontakten 1002 und 1006 erzeugten elektrischen Widerstand begrenzt. Da das Kontaktpaar innerhalb eines engen zylindrischen Raums angeordnet ist, wird der bei dem Strombegrenzungsvorgang erzeugte Lichtbogendruck erhöht, so daß dadurch der spezifische Widerstand des Lichtbogens zunimmt. Dadurch kann eine hohe Lichtbogenspannung erzielt werden, wie sie für eine Strombegrenzung erforderlich ist. Der auf diese Weise begrenzte Strom wird letztendlich durch den Unterbrecherbereich 1140 unterbrochen, der mit dem Strombegrenzungselementbereich in Reihe geschaltet ist.
  • 149 zeigt eine partielle Schnittdarstellung zur Erläuterung einer herkömmlichen Dreipol-Strombegrenzungseinheit, wie sie zum Beispiel in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8-8048 offenbart ist, wobei eine Strombegrenzungseinheit 1200 einen Strombegrenzungsunterbrecher (einen Stromunterbrecher mit einer Strombegrenzungsfunktion) zusammen mit einem standardmäßigen Stromunterbrecher 1300 bildet, die an ihren Gehäusen verbunden sind. 151 zeigt eine partielle Schnittdarstellung, bei der ein Bereich der Gehäuseseitenwand entfernt ist, um die innere Ausbildung des Strombegrenzungsunterbrechers zu veranschaulichen.
  • Die Strombegrenzungseinheit 1200 enthält an den jeweiligen inneren Polen zwei Paare von Kontaktpaaren, die in Reihe geschaltet sind, wie dies in 152 gezeigt ist. 153 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht, in der wesentliche Teile in einem zerlegten Zustand dargestellt sind, um die Konstruktion der beiden in 152 dargestellten Kontaktpaare zu veranschaulichen.
  • In den 148 bis 153 bezeichnen die Bezugszeichen 1a und 1b ein erstes bewegbares Element und ein zweites bewegbares Element, die jeweils durch die bewegbaren Kontakt 1002a und 1002b und die bewegbaren Arme 1004a und 1004b gebildet sind, und die Bezugszeichen 1005a und 1005b bezeichnen einen ersten ortsfesten Kontakt und einen zweiten ortsfesten Kontakt, die jeweils durch die ortsfesten Kontakte 1006a und 1006b sowie die ortsfesten Leiter 1007a und 1007b gebildet sind. Das erste bewegbare Element 1001a und das erste ortsfeste Element 1005a sowie das zweite bewegbare Element 1001b und das zweite ortsfeste Element 1005b bilden jeweils ein Kontaktpaar.
  • Bei den Bezugszeichen 1015a, 1015b und 1015c handelt es sich um Anschlußbereiche, die an der einen Seite des Gehäuses angeordnet sind, und bei den Bezugszeichen 1016a, 1016b und 1016c handelt es sich um Anschlußbereiche, die an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordnet sind, wobei das erste ortsfeste Element 1005a mit dem Anschlußbereich 1016a verbunden ist und das zweite ortsfeste Element 1005b mit dem Anschlußbereich 1015a durch den Verbindungsleiter 1014 verbunden ist und wobei das erste bewegbare Element 1001a und das zweite bewegbare Element 1001b durch den flexiblen Leiter 1072 mit dem Endbereich elektrisch verbunden sind, der den bewegbaren Kontakten 1002a und 1002b gegenüberliegt.
  • Somit verläuft der Strompfad von dem Anschlußbereich 1016a zu dem ortsfesten Leiter 1007a, dem ortsfesten Kontakt 1006a, dem bewegbaren Kontakt 2002a, dem bewegbaren Arm 1004a, dem flexiblen Leiter 1072, dem bewegbaren Arm 1004b, dem bewegbaren Kontakt 1002b, dem ortsfesten Kontakt 1006b, dem ortsfesten Leiter 1007b, dem Verbindungsleiter 1014 und dem Anschlußbereich 1015a, wobei zwei Paare von Kontaktpaaren elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die beiden Kontaktpaare sind voneinander getrennt und in plansymmetrisch in bezug auf eine Ebene der Trennwand 1100 angeordnet, die im wesentlichen senkrecht in bezug auf eine Ebene (die Bodenfläche des Gehäuses) angeordnet ist, die die Anschlußbereiche 1015a und 1016a miteinander verbindet, die voneinander getrennt an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses angeordnet sind.
  • Eine Drehachse 1013, die die Trennwand 1100 durchsetzt, trägt das erste bewegbare Element 1001a und das zweite bewegbare Element 1001b in drehbarer Weise, wobei das erste bewegbare Element 1001a und das zweite bewegbare Element 1001b mittels Torsionsfedern 1011a und 1011b in Richtung auf das erste ortsfeste Element 1005a bzw. das zweite ortsfeste Element 1005b gedrückt sind (nicht gezeigt). An der Stelle, die dem Kopfendbereich gegenüberliegt, an dem die Kontakte der vorstehend beschriebenen Kontaktpaare vorgesehen sind, sind Lichtbogenlöschplatten 1019a und 1019b (nicht gezeigt) mit hufeisenförmiger Formgebung vorgesehen.
  • Zum Zeitpunkt eines normalen Öffnungs- und Schließvorgangs sowie bei einer Überlaststromunterbrechung führt der standardmäßige Stromunterbrecher 1300 den Öffnungs- und Schließvorgang sowie den Unterbrechungsvorgang aus, und die Strombegrenzungseinheit 1200 tritt nicht in Betrieb. Wenn dagegen ein hoher Strom, wie zum Beispiel ein durch einen Kurzschluß bedingter Strom erzeugt wird, werden zwei in der Strombegrenzungseinheit 1200 angeordnete Kontaktpaare entgegen der Federkraft der Federn 1011a und 1011b rasch voneinander getrennt, und zwar durch die elektromagnetische Abstoßkraft, die durch die parallelen und entgegengesetzten Ströme erzeugt wird, die durch den ortsfesten Leiter 1007a und den bewegbaren Arm 1004a bzw. durch den ortsfesten Leiter 1007b und den bewegbaren Arm 1004b fließen. Ferner erzeugt auch der durch den Verbindungsleiter 1014 fließende Strom eine Magnetfeldkomponente in Richtung einer Trennung der bewegbaren Elemente 1001a und 1001b.
  • Während sich diese Kontaktpaare rasch trennen, werden zwei punktserielle Lichtbögen erzeugt, und die Lichtbogenspannung steigt rasch an. Durch diesen raschen Anstieg der Lichtbogenspannung wird der Kurzschlußstrom rasch abgeklemmt, und die Stromspitze wird unterdrückt. Jeder der beiden Lichtbögen, die über zwei Kontakte erzeugt werden, wird durch die Wirkung des Stroms verlängert, der durch den ortsfesten Leiter 1007a oder 1007b und den bewegbaren Arm 1004a oder 1004b sowie den Verbindungsleiter 1014 hindurch zu den Lichtbogenlöschplatten 1019a und 1019b fließt, wo sie gekühlt und aufgeteilt werden.
  • Dies führt zu einem weiteren Abklemmen des Fehlerstroms, so daß sich dieser rasch dem Stromnullpunkt nähert. Durch den Strombegrenzungsvorgang der Strombegrenzungseinheit 1200, wie diese vorstehend beschrieben worden ist, wird der auf einen niedrigen Wert abgeklemmte Fehlerstrom durch den standardmäßigen Stromunterbrecher 1300 unterbrochen, der mit der Strombegrenzungseinheit 1200 in Reihe geschaltet ist. Nach der Stromunterbrechung kehren die bewegbaren Elemente 1001a und 1001b durch die Wirkung der Federn 1011a und 1011b in den geschlossenen Zustand zurück.
  • Während des vorstehend beschriebenen Strombegrenzungsvorgangs sind die elektromagnetischen Abstoßkräfte, die auf das erste bewegbare Element 1001a und das zweite bewegbare Element 1001b wirken, in ihrer Größe einander im wesentlichen gleich, da beide der Kontaktpaare in einer plansymmetrischen Beziehung relativ zu der Symmetrieebene der Trennwand 1001 angeordnet sind, wobei die Trenngeschwindigkeit der beiden Kontaktpaare im wesentlichen gleich ist. Der flexible Leiter 1072, der das erste bewegbare Element 1001a und das zweite bewegbare Element 1001b miteinander verbindet, wird somit keiner Torsionskraft ausgesetzt.
  • Da ferner die Lichtbogenenergie, die in zwei durch die Trennwand 1100 unterteilten Räumen bewältigt wird, im wesentlichen gleich ist, kann es nicht passieren, daß die in einem der Räume angeordneten Teile, wie zum Beispiel der bewegbare Kontakt, der ortsfeste Kontakt, die Lichtbogenlöschplatten oder dergleichen in signifikanter Weise stärkerem Verschleiß ausgesetzt sind als die entsprechenden Teile, die in dem anderen Raum angeordnet sind.
  • Wenn ein Strombegrenzungsunterbrecher durch direktes Verbinden der Strombegrenzungseinheit 1200 und des standardmäßigen Stromunterbrechers 1300 gebildet ist, wird die Gesamtlänge des Strombegrenzungsunterbrechers zu lang, und dies beeinträchtigt die einfache Unterbringung in einem Verteilerkasten oder dergleichen, wenn die Länge L der Strombegrenzungseinheit 1200 zu lang ist. Daher sind bei der herkömmlichen Strombegrenzungseinheit die Kontaktpaare derart angeordnet, daß ihre Längsrichtung die Ebene, die die an den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses angeordneten Anschlußbereiche miteinander verbindet, im wesentlichen senkrecht kreuzt und daß zwei Kontaktpaare in Richtung der Breite seitlich nebeneinander angeordnet sind, um dadurch den Anstieg bei der Länge in Längsrichtung des Strombegrenzungsunterbrechers zu minimieren.
  • Auch bei Berücksichtigung der einfachen Plazierung in dem Verteilerkasten oder dergleichen ist erkennbar, daß die Breite W und die Höhe H der Strombegrenzungseinheit 1200 gleich der Höhe und der Breite des standardmäßigen Stromunterbrechers 1300 oder kleiner als diese sind. Wenn jedoch die Verbindung zwischen der Strombegrenzungseinheit 1200 und dem standardmäßigen Stromunterbrecher 1300 berücksichtigt wird, ist die Breite W der Strombegrenzungseinheit 1200 vorzugsweise gleich der Breite des standardmäßigen Stromunterbrechers 1300.
  • Bei dem Strombegrenzungselementbereich des herkömmlichen Stromunterbrechers, wie er in den 147 und 178 dargestellt ist, sind die bewegbaren Kontakte stets in einem engen Raum mit zylindrischer Formgebung positioniert, so daß der Dampf des Elektrodenmetalls, der bei der Lichtbogenerzeugung den Raum ausfüllt, eine ausreichende Wiederherstellung der Isolation nach der Stromunterbrechung verhindert. Auch besteht die Tendenz, daß die bewegbaren Kontakte mit der zylindrischen Wandfläche in Kontakt gelangen, so daß eine hohe Möglichkeit entsteht, daß es zu einem Isolierungsdurchbruch an der Wandfläche kommt.
  • Aus diesen Gründen ist es schwierig, daß der Strombegrenzungselementbereich alleine eine Stromunterbrechungsfunktion erzielt, und es ist notwendig, einen Unterbrechungsbereich mit einer Stromunterbrechungsfunktion zusätzlich vorzusehen. Daher wird die Gesamtgröße des Stromunterbrechers groß, die Konstruktion wird komplex, und die Kosten steigen.
  • Wenn der Strombegrenzungselementbereich 1130 und der Unterbrechungsbereich 1140 in der vorstehend beschriebenen Weise in Reihe geschaltet sind, wird auch die Impedanz des Stromunterbrechers insgesamt hoch. Im spezielleren ist die Erregerspule 1280 in dem Strombegrenzungselementbereich 1130 vorgesehen, um den Kontakttrennvorgang des bewegbaren Elements 1001 bei dem Strombegrenzungsvorgang zu unterstützen, so daß die Impedanz ansteigt. Bei einem solchen Stromunterbrecher mit hoher Impedanz kann es leicht zu einem hohen Stromführungsverlust und einem anomalen Temperaturanstieg aufgrund der Stromführung kommen. Wenn eine hohe Stromführungskapazität erforderlich ist, kann daher ein solcher herkömmlicher Stromunterbrecher nicht verwendet werden.
  • Ferner wird bei dem Strombegrenzungselementbereich 1130 des herkömmlichen Stromunterbrechers der Kontaktöffnungsvorgang des bewegbaren Elements 1001 in linearer Weise ausgeführt, so daß die Abmessung des Stromunterbrechers in der Richtung der Öffnungsbewegung und der Schließbewegung des Kontaktelements 1001 (Kontaktöffnungs- und Kontaktschließbewegung) groß wird, um dadurch eine ausreichende Kontakttrennungsdistanz zu gewährleisten. Wie in 147 gezeigt ist, handelt es sich bei den Abmessungen in dieser Richtung um eine Summe aus dem Anschlußbereich, dem ortsfesten Element, dem bewegbaren Element, dem Raum, in dem sich das bewegbare Element bewegt, dem Raum, in dem der flexible Leiter untergebracht ist, sowie der Dicke der Gehäusewand. Wenn eine Grenze in der Dimension in Richtung der Bewegung des bewegbaren Elements vorhanden ist, kann somit keine ausreichende Trennungsdistanz sichergestellt werden, und der hohe Druck kann nicht in effektiver Weise zu dem Lichtbogenspannungsanstieg in Beziehung gesetzt werden.
  • Wenn der hohe Druck nicht in effektiver Weise zu dem Lichtbogenspannungsanstieg in Beziehung gesetzt werden kann, kommt es ferner zu einen unnötigen Druckanstieg, wobei dies zu einem Problem dahingehend führt, daß eine sehr hohe Gehäusefestigkeit zum Bewältigen des Druckanstiegs erforderlich ist.
  • Wenn bei der in den 149 bis 153 dargestellten Strombegrenzungsvorrichtung die Strombegrenzungseinheit eine Einschränkung hinsichtlich ihrer Breitenabmessung aufweist, wie dies vorstehend erläutert worden ist, und wenn die beiden Kontaktpaare in Richtung der Breite Seite an Seite angeordnet sind, um die Längenabmessung der Strombegrenzungseinheit zu reduzieren, kann es ferner schwierig sein, daß die Gehäuseseitenwand eine Dicke aufweist, die eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit besitzt. Somit kann das Gehäuse durch den internen Druckanstieg aufgrund des bei dem Strombegrenzungsvorgang erzeugten Lichtbogens beschädigt werden. Selbst wenn Beschädigungen des Gehäuses verhindert werden, indem ein mechanisch festes Material ausgewählt wird, steigen dennoch die Kosten für das Gehäuse an.
  • Weiterhin sind zwei Paare von Kontaktelementpaare in Reihe geschaltet, um eine hohe Strombegrenzungsleistung zu erzielen, so daß die Wärme, die an der Kontaktfläche des Kontaktelements bei der Stromführung entsteht, zweimal vorhanden ist, die Länge des elektrischen Pfads in der Strombegrenzungseinheit zunimmt und es zu Wärmeleitung zu dem externen Leiter kommt und ferner leicht ein anomaler Temperaturanstieg während der Stromführung entstehen kann, so daß sich diese Anordnung bei einer Schaltung mit hoher Stromführungskapazität nur schwer anwenden läßt.
  • Da zwei Paare von Kontaktelementpaaren in Reihe geschaltet sind und zwei Lichtbogenlöschplatten vorgesehen sind, ist ferner die Anzahl der Teile groß, und die Kosten sind hoch.
  • Auch wenn die Schaltung aus der herkömmlichen Strombegrenzungsvorrichtung und dem elektromagnetischen Schalter mit niedrigem spezifischem Schweißwiderstand gebildet ist, so ist es aufgrund der Tatsache, daß ein Kontaktschweißen aufgrund eines Kontaktschwebens bei der Kurzschlußunterbrechung entstehen kann, notwendig, daß der elektromagnetische Schalter schweißbeständig ausgeführt ist. Wenn eine Strombegrenzungsleistung realisiert werden kann, die über der der herkömmlichen Strombegrenzungsvorrichtung liegt, kann somit das Schweißbeständigkeitsvermögen des mit der Schaltung in Reihe geschalteten elektromagnetischen Schalters vermindert werden, und die Kosten des elektromagnetischen Schalters lassen sich reduzieren, wobei weitere Verbesserungen bei dem Strombegrenzungsvermögen erforderlich sind.
  • Eine weitere Strombegrenzungsvorrichtung dieses Typs ist aus dem Dokument US-A-4 644 307 bekannt, das die Merkmale gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist. Bei der herkömmlichen Strombegrenzungsvorrichtung ist kein Isolator vorgesehen, der einen Raum um die beiden Kontakte herum bildet, wenn diese geschlossen sind. Somit ist es immer noch wünschenswert, die Strombegrenzungswirkung einer derartigen Vorrichtung zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen der vorstehend geschilderten Probleme erfolgt, und ihr Ziel besteht in der Schaffung einer kostengünstigen Strombegrenzungsvorrichtung mit verbessertem Strombegrenzungsvermögen und verbesserter Unterbrechungsfunktion unter Verwendung einer einzigen Lichtbogenlöscheinrichtung.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Strombegrenzungsvorrichtung mit hoher Strombegrenzungsfähigkeit und geringer Impedanz.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer kleinen Strombegrenzungsvorrichtung mit kleinen Abmessungen in Richtung des Kontaktöffnungs- und Kontaktschließvorgangs.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Strombegrenzungsvorrichtung, bei der der Anstieg des Gehäuseinnendrucks bei der Unterbrechung, der nicht in effektiver Weise zu den Verbesserungen bei dem Strombegren zungsvermögen beiträgt, unterdrückt wird, so daß die erforderliche Festigkeit des Gehäuses reduziert werden kann.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines kostengünstigen Stromunterbrechers mit verbessertem Strombegrenzungsvermögen und verbesserter Unterbrechungsfunktion unter Verwendung einer einzigen Lichtbogenlöscheinrichtung.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Stromunterbrechers, der eine Stromunterbrechereinrichtung mit hohem Strombegrenzungsvermögen und niedriger Impedanz aufweist.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Stromunterbrechers mit einer kleinen Strombegrenzungsvorrichtung mit kleinen Abmessungen in Richtung des Kontaktöffnungs- und Kontaktschließvorgangs.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Stromunterbrechers mit einer Strombegrenzungsvorrichtung, wobei der Anstieg des Gehäuseinnendrucks bei der Unterbrechung, der nicht in effektiver Weise zu den Verbesserungen bei dem Strombegrenzungsvermögen beiträgt, unterdrückt wird, so daß die erforderliche Festigkeit des Gehäuses reduziert werden kann.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Strombegrenzungsvorrichtung mit einer guten Strombegrenzungsfunktion, bei der ferner Risse in dem Gehäuse aufgrund des Innendruckanstiegs bei der Strombegrenzungsvorrichtung nicht leicht entstehen können.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Strombegrenzungsvorrichtung mit einer guten Strombegrenzungsfunktion, bei der es nicht leicht zu einem anomalen Temperaturanstieg während der Stromführung kommen kann.
  • Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Strombegrenzungsvorrichtung mit einer guten Strombegrenzungsfunktion sowie mit einer geringen Anzahl von Teilen.
  • Darüber hinaus besteht ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Strombegrenzungsvorrichtung, bei der die Strombegrenzungsfunktion weiter verbessert ist.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die Strombegrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine fragmentarische Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers mit einer Strombegrenzungsfunktion gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer experimentellen Vorrichtung zum Messen der grundlegenden Werte der Lichtbogenspannung;
  • 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungen des Atmosphärendrucks auf die Lichtbogenspannung;
  • 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungen des Stromwerts auf die Lichtbogenspannung;
  • 5 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels;
  • 6 eine fragmentarische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels;
  • 7 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels;
  • 8 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels;
  • 9 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 10 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
  • 11 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel;
  • 12 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des abstoßenden Elements des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
  • 13 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers mit Stromunterbrechungsfunktion gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel;
  • 14 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des bewegbaren Elements des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel;
  • 15 eine Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des Hauptbereichs des sechsten Ausführungsbeispiels;
  • 16 eine auseinandergezogene Perspektivansicht zur Erläuterung der Lichtbogenlöscheinheit des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel;
  • 17 eine auseinandergezogene Perspektivansicht zur Erläuterung des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel;
  • 18 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der internen Konstruktion der Lichtbogenlöscheinheit gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel;
  • 19 eine Perspektivansicht zur Erläuterung einer Leiteranordnung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel;
  • 20 eine Perspektivansicht zur Erläuterung einer Modifizierung der Abstoßelementeinheit gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel;
  • 21 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Leiteranordnung des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem achten Ausführungsbeispiel;
  • 22 eine fragmentarische Schnittdarstellung des Hauptbereichs zur Erläuterung der Arbeitsweise des achten Ausführungsbeispiels;
  • 23 eine fragmentarische Schnittdarstellung des Hauptbereichs zur Erläuterung der Arbeitsweise des achten Ausführungsbeispiels;
  • 24 eine fragmentarische Schnittdarstellung des Hauptbereichs zur Erläuterung der Arbeitsweise des achten Ausführungsbeispiels;
  • 25 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Abstoßelementeinheit des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel;
  • 26 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Abstoßelementeinheit des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel;
  • 27 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Abstoßelementeinheit des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem elften Ausführungsbeispiel;
  • 28 eine Schnittdarstellung (a) des Hauptbereichs und eine Draufsicht (b) zur Erläuterung des Bereichs unterhalb der Lichtbogenlöschplatte des Strom unterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel;
  • 29 eine im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Innenkonstruktion der Lichtbogenlöscheinheit des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel;
  • 30 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Leiteranordnung in der Nähe des abstoßenden Elements gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel;
  • 31 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Innenkonstruktion der Lichtbogenlöscheinheit des Stromunterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel;
  • 32 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Leiteranordnung in der Nähe des abstoßenden Elements gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel;
  • 33 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs einer Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel;
  • 34 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel;
  • 35 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des fünfzehnten Ausführungsbeispiels;
  • 36 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des fünfzehnten Ausführungsbeispiels;
  • 37 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des fünfzehnten Ausführungsbeispiels;
  • 38 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Lichtbogenlöscheinheit der Strombegrenzungsvorrich tung gemäß dem sechzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 39 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration des in 38 dargestellten ortsfesten Elements;
  • 40 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration des ortsfesten Elements der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem siebzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 41 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des siebzehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 42 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen Isolators der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem achtzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 43 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des bewegbaren Elements, des ortsfesten Elements und des zylindrischen Isolators der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem neunzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 44 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Lichtbogenlöscheinheit der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 45 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration des in 44 dargestellten ortsfesten Elements;
  • 46 eine Perspektivansicht zur Erläuterung einer weiteren Konfiguration des Magnetkerns gemäß dem 20. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 47 eine Perspektivansicht zur Erläuterung noch einer weiteren Konfiguration des Magnetkerns gemäß dem 20. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 48 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration des ortsfesten Elements der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 21. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 49 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der dreipoligen Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 22. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 50 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs eines einzelnen Pols der in 49 dargestellten dreipoligen Strombegrenzungsvorrichtung;
  • 51 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des 22. Ausführungsbeispiels;
  • 52 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des 22. Ausführungsbeispiels;
  • 53 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 23. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 54 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 24. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 55 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des 24. Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 56 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Kontaktelementbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 25. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 57 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 26. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 58 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 27. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 59 fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers gemäß dem 28. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 60 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers gemäß dem 28. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 61 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer experimentellen Vorrichtung zum Messen der grundlegenden Werte der Lichtbogenspannung;
  • 62 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungen des Atmosphärendrucks auf die Lichtbogenspannung;
  • 63 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungen des Stromwerts auf die Lichtbogenspannung;
  • 64 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des 28. Ausführungsbeispiels;
  • 65 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des 28. Ausführungsbeispiels;
  • 66 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungen des 28. Ausführungsbeispiels;
  • 67 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des 28. Ausführungsbeispiels;
  • 68 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen Isolators des Stromunterbrechers gemäß dem 29. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 69 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen Isolators des Stromunterbrechers gemäß dem 30. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 70 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen Isolators des Stromunterbrechers gemäß dem 31. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 71 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen Isolators in einer weiteren Konfiguration gemäß dem 31. Ausführungsbeispiel;
  • 72 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen Isolators des Stromunterbrechers gemäß dem 32. Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 73 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen Isolators des Stromunterbrechers gemäß dem 33. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 74 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Lichtbogenlöscheinheit des Stromunterbrechers gemäß dem 34. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 75 eine auseinandergezogene Perspektivansicht zur Erläuterung der Konstruktion des Stromunterbrechers gemäß dem 34. Ausführungsbeispiel;
  • 76 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Lichtbogenlöscheinheit des Stromunterbrechers gemäß dem 34. Ausführungsbeispiel;
  • 77 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Leiteranordnung des Stromunterbrechers gemäß dem 34. Ausführungsbeispiel;
  • 78 eine Schnittdarstellung entlang der Linie C in 77;
  • 79 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Leiteranordnung des Stromunterbrechers gemäß dem 35. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 80 eine Schnittdarstellung entlang der Linie C in 79;
  • 81 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Leiteranordnung des Stromunterbrechers gemäß dem 36. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 82 eine Schnittdarstellung entlang der Linie C in 81;
  • 83 eine Perspektivansicht zur Erläuterung einer Differenz bei der elektromagnetischen Kontaktöffnungskraft aufgrund einer Differenz bei der Leiteranordnung;
  • 84 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Differenz bei der elektromagnetischen Kontaktöffnungskraft aufgrund der Differenz bei der Leiteranordnung;
  • 85 eine Ansicht zur Erläuterung der Distanzbeziehung zwischen den in 78 gezeigten Leiterbereichen;
  • 86 eine Ansicht zur Erläuterung der Distanzbeziehung zwischen den in 80 dargestellten Leiterbereichen;
  • 87 eine Ansicht zur Erläuterung der Distanzbeziehung zwischen den in 82 gezeigten Leiterbereichen;
  • 88 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Innenkonstruktion der Lichtbogenlöscheinheit des Stromunterbrechers gemäß dem 37. Ausführungsbeispiel;
  • 89 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Leiteranordnung und des Magnetkerns des Stromunterbrechers gemäß dem 38. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 90 eine Schnittdarstellung an dem Magnetkernbereich der 89;
  • 91 eine Schnittdarstellung an dem Magnetkernbereich des Stromunterbrechers gemäß dem 39. Ausführungsbeispiel;
  • 91 eine Schnittdarstellung an dem Magnetkernbereich des Stromunterbrechers gemäß dem 39. Ausführungsbeispiel;
  • 92 eine Schnittdarstellung an dem Magnetkernbereich eines weiteren Stromunterbrechers gemäß dem 39. Ausführungsbeispiel;
  • 93 eine Schnittdarstellung an dem Magnetkernbereich noch eines weiteren Stromunterbrechers gemäß dem 39. Ausführungsbeispiel;
  • 94 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Lichtbogenlöscheinheit des Stromunterbrechers gemäß dem 40. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 95 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen Isolators des Stromunterbrechers gemäß dem 41. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 96 eine Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des 41. Ausführungsbeispiels;
  • 97 eine Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des 41. Ausführungsbeispiels;
  • 98 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des ortsfesten Kontaktbereichs des Stromunterbrechers gemäß dem 42. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 99 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen Isolators des Stromunterbrechers gemäß dem 43. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 100 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers gemäß dem 44. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 101 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers gemäß dem 45. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 102 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers gemäß dem 46. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 103 eine Perspektivansicht zur Erläuterung des bewegbaren Elements des Stromunterbrechers gemäß dem 47. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 104 eine Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des 47. Ausführungsbeispiels;
  • 105 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der positionsmäßigen Beziehung des bewegbaren Elements und des ortsfesten Elements gemäß dem 47. Ausführungsbeispiel;
  • 106 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des bewegbaren Elements, des ortsfesten Elements und des zylindrischen Isolators des Stromunterbrechers gemäß dem 48. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 107 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des bewegbaren Elements, des ortsfesten Elements und des zylindrischen Isolators des Stromunterbrechers gemäß dem 49. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 108 eine fragmentarische Schnittdarstellung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers gemäß dem 50. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 109 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des zylindrischen Raums des 50. Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • 110 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers gemäß dem 50. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 111 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers gemäß dem 51. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 112 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs des Stromunterbrechers gemäß dem 52. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 113 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration des in 112 gezeigten ortsfesten Elements;
  • 114 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration des ortsfesten Elements des Stromunterbrechers gemäß dem 53. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 115 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des 53. Ausführungsbeispiels;
  • 116 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Lichtbogenlöscheinheit des Stromunterbrechers gemäß dem 54. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 117 eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Konfiguration des in 116 gezeigten ortsfesten Elements;
  • 118 eine Perspektivansicht zur Erläuterung einer weiteren Konfiguration des ortsfesten Elements gemäß dem 54. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 119 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der dreipoligen Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 55. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 120 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs von einer Poleinheit der in 119 dargestellten, dreipoligen Strombegrenzungsvorrichtung;
  • 121 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer experimentellen Vorrichtung zum Messen der grundlegenden Werte der Lichtbogenspannung;
  • 122 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungen des Atmosphärendrucks auf die Lichtbogenspannung;
  • 123 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungen des Stromwerts auf die Lichtbogenspannung;
  • 124 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des 56. Ausführungsbeispiels;
  • 125 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungen des 56. Ausführungsbeispiels;
  • 126 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des 56. Ausführungsbeispiels;
  • 127 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 56. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 128 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 57. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 129 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des 57. Ausführungsbeispiels;
  • 130 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Kontaktelementbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 58. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 131 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 59. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 132 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 60. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 133 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Kontaktelementbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß den 61. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 134 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Kontaktelementbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 62. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 135 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Kontaktelementbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 63. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 136 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Kontaktelementbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 64. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 137 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Kontaktelementbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 65. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 138 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des bewegbaren Elements der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 66. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 139 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Kontaktelementbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 66. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 140 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des 66. Ausführungsbeispiels;
  • 141 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Kontaktelementbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 67. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 142 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Kontaktelementbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 68. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 143 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Lichtbogenlöscheinheit der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 70. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 144 eine Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des Hauptbereichs des 70. Ausführungsbeispiels;
  • 145 eine Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des Hauptbereichs des 70. Ausführungsbeispiels;
  • 146 eine Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des Hauptbereichs der Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 71. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 147 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Frontansicht eines herkömmlichen Unterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion;
  • 148 eine Seitenansicht des herkömmlichen Unterbrechers mit Strombegrenzungsfunktion;
  • 149 eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der herkömmlichen dreipoligen Strombegrenzungseinheit;
  • 150 eine Frontansicht eines Strombegrenzungs-Stromunterbrechers, der durch integrales Verbinden der in 149 dargestellten Strombegrenzungseinheit mit einem standardmäßigen Stromunterbrecher gebildet ist;
  • 151 eine fragmentarische, im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Unterbrechers mit Strombegrenzung gemäß 150;
  • 152 eine Perspektivansicht des Hauptbereichs von einer Poleinheit der in 149 dargestellten dreipoligen Strombegrenzungseinheit; und
  • 153 eine auseinandergezogene Perspektivansicht von zwei Paaren von Kontaktpaaren, wie sie in 152 gezeigt sind.
  • BESTE VERFAHRENSWEISEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit 1 beschrieben. 1 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs eines Stromunterbrechers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einem Kontaktschließzustand, wobei ein Bereich eines zylindrischen Isolators 25 und einer isolierenden Abdeckung 28, bei der es sich um eine den ortsfesten Leiter 12 überdeckenden elektrischen Isolator handelt, zur Erläuterung der inneren Konstruktion entfernt ist. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein bewegbares Element mit im wesentlichen L-Form, das einen bewegbaren Kontakt 2 und einen vertikalen Bereich 3 eines bewegbaren Arms, an dem der bewegbare Kontakt 2 befestigt ist, sowie einen horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms aufweist, der im wesentlichen rechtwinklig zu dem vertikalen Bereich 3 des bewegbaren Arms verläuft.
  • Das bewegbare Element 1 bildet ein Kontaktpaar zusammen mit einem abstoßenden Element 7, das aus einem abstoßenden Kontakt 8 und einem vertikalen Bereich 9 eines abstoßenden Arms sowie einem horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms gebildet ist, wobei das bewegbare Element 1 und das abstoßende Element 7 durch eine Feder 18 bzw. eine Feder 21 in Kontaktierungsrichtung zueinander vorgespannt sind.
  • Das abstoßende Element 7 ist in seiner Armlänge kürzer als das bewegbare Element 1, um ein geringeres Trägheitsmoment zu schaffen. Ferner sind das bewegbare Element 1 und das abstoßende Element 7 um die Drehachse 13 des bewegbaren Elements bzw. die Drehachse 23 des abstoßenden Elements drehbar abgestützt. Das bewegbare Element 1 ist durch einen Gleitkontakt 14 und den Verbindungsleiter 17 mit einem Anschluß 15 elektrisch in Reihe verbunden. Dagegen ist das abstoßende Element 7 durch einen flexiblen Leiter 11 und einen ortsfesten Leiter 12 mit einem Anschluß 16 elektrisch in Reihe verbunden.
  • In 1 dargestellte Pfeile zeigen einen Strompfad bei der Stromleitung an, wobei zu erkennen ist, daß die Anordnung derart ist, daß der Strom in dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms und der Strom in dem horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms im wesentlichen parallel zueinander und in ihrer Richtung entgegengesetzt zueinander sind. Auch ist die Anordnung derart ausgebildet, daß dann, wenn sich das bewegbare Element 1 und das abstoßende Element 7 im Schließzustand befinden, der abstoßende Kontakt und ein Bereich des vertikalen Bereichs 9 des abstoßenden Arms nahe bei dem abstoßenden Kontakt 8 sowie der bewegbare Kontakt 2 und der Bereich des vertikalen Bereichs 3 des bewegbaren Arms nahe dem bewegbaren Kontakt 2 in einem zylindrischen Raum 26 positioniert sind, der von einem zylindrischen isolierenden Material 25 umgeben ist, und daß bei Anordnung der beiden Kontakte in dem Öffnungszustand der bewegbare Kontakt 2 außerhalb des zylindrischen Raums 26 positioniert ist. Ferner ist das abstoßende Element 7 in einem Druckspeicherraum 27 angeordnet, der durch das zylindrische isolierende Material 25 und die isolierende Abdeckung und dergleichen gebildet ist und der keine Öffnung mit Ausnahme des zylindrischen Raums 26 aufweist.
  • Es folgt nun eine Beschreibung hinsichtlich der Lichtbogenspannungs-Anstiegsbedingungen unter einem hohen Druck bei einem Lichtbogen mit hohem Strom bei einem relativ kurzen Spalt, wie dieser bei dem Strombegrenzungsvorgang in dem Stromunterbrecher mit Strombegrenzungsfunktion vom Lichtbogen-Typ erzeugt wird. Die Meßresultate der Lichtbogenspannungsänderungen bei Veränderung eines Atmosphärendrucks P des bei kurzem Spalt und hohem Strom auftretenden Lichtbogens von mehreren Zentimetern oder weniger bei Verwendung der in 2 dargestellten experimentellen Vorrichtung sind in 3 veranschaulicht.
  • In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 400 ein Paar kreisförmige, stabförmige Elektroden, das Bezugszeichen 401 bezeichnet ein hermetisch verschlossenes Behältnis, das Bezugszeichen 402 bezeichnet eine Lichtbogenquelle, das Bezugszeichen 403 bezeich net einen Schließschalter, und das Bezugszeichen 404 bezeichnet eine Druckbeaufschlagungseinrichtung.
  • Bei der in 2 dargestellten experimentellen Vorrichtung wird der Lichtbogen zwischen dem einander gegenüberliegenden Paar der stabförmigen Elektroden 400 erzeugt, so daß die Distanz zwischen den Elektroden gleich der Lichtbogenlänge L ist. Wie aus 3(a) ersichtlich ist, wird bei einem relativ geringen Lichtbogenstromwert die Lichtbogenspannung in dem Ausmaß höher, in dem der Lichtbogen-Atmosphärendruck P bei den verschiedenen Lichtbogenlängen L seinen stärksten Anstieg hat.
  • Wie dagegen in 3(b) gezeigt ist, tritt dann, wenn der Lichtbogenstromwert relativ hoch ist, keine nennenswerte Veränderung bei der Lichtbogenspannung auf, und zwar mit Ausnahme der Situation, in der die Lichtbogenlänge L auch bei steigendem Lichtbogen-Atmosphärendruck P relativ lang ist. Das Verhältnis R der Lichtbogenspannung V (P = hoch), wenn der in 3 dargestellte Atmosphärendruck P hoch ist, zu der Lichtbogenspannung V (P = niedrig), wenn der Atmosphärendruck P niedrig ist, stellt sich in der Weise ein, wie dies in der graphischen Darstellung der 4 aufgetragen ist.
  • Wie aus 4 ersichtlich ist, wird die Lichtbogenspannungs-Anstiegsrate R bei relativ niedrigem Lichtbogenstromwert mit zunehmender Lichtbogenlänge höher. Dagegen kommt es bei der Lichtbogenspannungs-Anstiegsrate R bei relativ hohem Lichtbogenstromwert zu keinem nennenswerten Anstieg, bis die Lichtbogenlänge gleich einem bestimmten Wert oder höher als dieser wird. Aus dem Vorstehenden ist erkennbar, daß bei dem Lichtbogen mit kurzem Spalt und hohem Strom die Bedingung für einen wirksamen Anstieg der Lichtbogenspannung durch Erhöhen des Lichtbogenatmosphärendrucks gleichzeitig beinhalten muß, daß (a) der Lichtbogenstrom relativ niedrig ist und (b) die Lichtbogenlänge groß ist.
  • Bei einem Defekt, wie zum Beispiel einem Kurzschluß, steigt der Schaltungsstrom unmittelbar nach dem Auftreten des Defekts rasch an. Zum Begrenzen des Fehlerstroms durch Erhöhen der Lichtbogenspannung bei einem hohen Atmosphärendruck bei Erfüllung der beiden vorstehend genannten Bedingungen ist es somit notwendig, daß (1) die Atmosphäre mit hohem Druck zumindest unmittelbar nach der Erzeugung des Lichtbogens erzeugt wird (unmittelbar nach Auftreten des Fehlers) und daß (2) die Lichtbogenlänge verlängert wird, wenn der Lichtbogenstrom noch relativ gering ist (unmittelbar nach dem Auftreten des Fehlers). Nach dem Anstieg des Fehlerstroms kann das Strombegrenzungsvermögen nicht viel verbessert werden. Außerdem trägt die Atmosphäre mit hohem Druck nach dem Anstieg des Fehlerstroms nicht wesentlich zu Verbesserungen bei dem Strombegrenzungsvermögen bei und führt ferner zu Schäden an dem Gehäuse oder dergleichen.
  • Wenn bei der in 1 dargestellten Strombegrenzungsvorrichtung der fließende Strom aufgrund der Erzeugung eines Kurzschlußdefekts oder dergleichen rasch ansteigt, verursachen eine elektromagnetische abstoßende Kraft F1 durch die Stromkonzentration an der Kontakt-Kontaktierungsfläche sowie eine elektromagnetische abstoßende Kraft F2 durch einen Strom in dem vorstehend erläuterten horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms sowie ein dazu im wesentlichen paralleler und entgegengesetzter Strom in dem horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms ein Trennen der Kontakte entgegen dem von den Federn 18 und 21 aufgebrachten Kontaktdruck, so daß ein Lichtbogen über die Kontakte hinweg erzeugt wird. Dieser Zustand ist in 5 veranschaulicht.
  • Bei der Erzeugung des Lichtbogens wird die elektromagnetische abstoßende Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration an der Kontakt-Kontaktierungsfläche geringer, doch die elektromagnetische Kraft F2 aufgrund des Stroms in dem vorstehend beschriebenen horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms und des im wesentlichen parallelen und entgegengesetzten Stroms in dem horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms veranlaßt weiterhin die Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 1 in Kontakttrennrichtung. Die elektromagnetischen Kontakttrennungs-Hauptkräfte, die auf das bewegbare Element 1 und das abstoßende Element 7 einwirken, stehen in einer Beziehung einer Aktion und einer Reaktion zueinander und haben im wesentlichen die gleiche Größe.
  • Da jedoch das Trägheitsmoment des abstoßenden Elements 7 geringer ist als das des bewegbaren Elements 1, dreht sich das abstoßende Element 7 schneller als das bewegbare Element 1. Das heißt, die Verwendung des abstoßenden Elements 7 erlaubt eine beträchtliche Verbesserung bei der Kontakttrenngeschwindigkeit im Vergleich zu der Kontakttrennung des bewegbaren Elements 1 alleine.
  • Wie durch die weißen Pfeile in der Zeichnung dargestellt ist, wird bei der Erzeugung eines Lichtbogens ferner eine große Menge an Dampf von der inneren Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 25 erzeugt, und in dem zylindrischen Raum 26, der von dem zylindrischen isolierenden Material 25 umgeben ist, wird eine unter hohem Druck stehende Atmosphäre erzeugt. Aufgrund dieser Erzeugung von hohem Druck in dem zylindrischen Raum 26, wie dieser durch schwarze Pfeile in der Zeichnung dargestellt ist, werden das bewegbare Element 1 und das abstoßende Element 7 aufgrund der Druckdifferenz einer Kontakttrennkraft Fp ausgesetzt.
  • Die Kontakttrennkraft Fp aufgrund der Druckdifferenz sowie die vorstehend beschriebene elektromagnetische Kraft F2 veranlassen eine Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 1 und des abstoßenden Elements 7 mit hoher Geschwindigkeit, um die Kontakte rasch zu trennen. Dieses rasche Trennen der Kontakte führt zu einer schnell auftretenden Verlängerung der Lichtbogenlänge innerhalb der Atmosphäre mit hohem Druck, so daß die Lichtbogenspannung scharf ansteigt und der Fehlerstrom seinen Spitzenwert erreicht.
  • Der Zustand, in dem ein Lichtbogen mit hohem Strom in etwa zu dem Zeitpunkt der vorstehend erläuterten Stromspitze auftritt, ist in 6 veranschaulicht. Wie durch weiße Pfeile dargestellt ist, fließt der in dem zylindrischen Raum 26 während der Erzeugung eines Lichtbogens mit hohem Strom erzeugte Dampf mit hohem Druck in den Druckspeicherraum 27, so daß der Druck in dem Druckspeicherraum 27 ansteigt. Der darin gespeicherte Druck erzeugt eine Strömung aus dem Druckspeicherraum 27 durch den zylindrischen Raum 26 hindurch nach außerhalb des zylindrischen isolierenden Materials 25 in etwa in dem Zeitraum von vor dem Erlöschen des Lichtbogens bis nach der Stromunterbrechung. Dieses Phänomen ist in 7 veranschaulicht. In 7 ist das bewegbare Element 1 in die im wesentlichen am meisten getrennte Position verschwenkt, der bewegbare Kontakt 2 ist außerhalb des zylindrischen Raums 26 positioniert, wobei hierbei der Zustand unmittelbar vor der Stromunterbrechung, d.h. unmittelbar vor dem Erlöschen des Lichtbogens, veranschaulicht ist.
  • Weiße Pfeile veranschaulichen die Strömung, beginnend von dem Druckspeicherraum 27, durch den zylindrischen Raum 26 sowie den Austritt nach außen. Diese durch die Pfeile veranschaulichte Strömung ist in dem zylindrischen Raum 26 in Form einer Düse am schnellsten, wobei diese Strömung mit hoher Geschwindigkeit Wärme des Lichtbogens abführt und dadurch das Erlöschen des Lichtbogens unterstützt. Diese Funktion zum Unterstützen des Lichtbogenlöschens führt zu einem raschen Abschnüren des Stroms vor der Unterbrechung, so daß die Durchgangsenergie, bei der es sich um ein weiteres Kennzeichen für das Strombegrenzungsvermögen handelt, verringert wird.
  • Ferner veranlaßt diese Strömung auch, daß das vorstehend genannte Gas mit hoher Temperatur und die geschmolzenen Materialien nach außen ausgeleitet werden, so daß die Isolierung in dem zylindrischen Raum 26 rasch wiederhergestellt wird und ein Anhaften der geschmolzenen Materialien an der Oberfläche des abstoßenden Kontakts 8 verhindert werden kann.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß in dem Zustand, in dem das bewegbare Element 1 seine maximale Kontakttrennungsposition erreicht, wie dies in 7 gezeigt ist, die Stromspitze bereits überwunden ist und eine ausreichend hohe Lichtbogenspannung erzeugt wird, so daß der Fehlerstrom rasch bis zum Erreichen des Nullpunkts abnimmt. Zu diesem Zeitpunkt ist der bewegbare Kontakt 2 außerhalb des von dem zylindrischen isolierenden Material 25 umgebenen Raums angeordnet, so daß der Elektrodenmetalldampf in der Nähe des bewegbaren Kontakts 2 durch eine übliche Einrichtung (wie zum Beispiel eine Dampfströmung aus einem isolierenden Material, ein Gitter oder dergleichen) in einfacher Weise diffundiert oder gekühlt werden kann, so daß der Strom bei einer ausreichenden Wiederherstellung der Isolierung zwischen den Elektroden in einfacher Weise unterbrochen werden kann.
  • Auch im Fall von Verzerrungen und Verlagerungen des bewegbaren Elements 1 tritt dieses nicht mit der inneren Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 25 in Kontakt, so daß keine erneute Lichtbogenbildung aufgrund eines Isolierungsdurchbruchs an der Oberfläche entsteht. Durch zusätzliches Vorsehen einer beliebigen Einrichtung (wie zum Beispiel eines Verriegelungsmechanismus, eines Kopplungsmechanismus usw.) zum Begrenzen des bewegbaren Elements 1 in der Nähe der maximalen Kontakttrennposition sowie zum Verhindern eines erneuten Schließen des bewegbaren Elements 1 läßt sich ein Schutzschalter mit besseren Strombegrenzungseigenschaften erzielen.
  • Die Strömung, die von dem Druckspeicherraum 27 durch den zylindrischen Raum 26 ausgestoßen wird, kann ferner den unter relativ hoher Temperatur stehenden Metalldampf sowie Partikel, die um den Auslaß des zylindrischen Raums 26 und zwischen den bewegbaren Kontakten 2 herumschweben, wegblasen, so daß die Wiederherstellung der Isolierung zwischen den Kontakten unmittelbar nach der Unterbrechung weiter unterstützt werden kann und dadurch die erneute Lichtbogenbildung nach der Stromunterbrechung verhindert werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die unter hohem Druck stehende Atmosphäre und die mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung, die das zylindrische isolierende Material 25 verwendet, in Kombination eingesetzt, so daß die kombinierte Verwendung notwendigerweise eine bessere Strombegrenzungseigenschaft erzielt. 8 veranschaulicht die Wirkung des zylindrischen isolierenden Materials, wenn (a) die mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung nicht verwendet wird, und (b) die mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung verwendet wird.
  • In dieser Figur bezeichnet ts einen Zeitpunkt, zu dem ein Fehler erzeugt wird, t0 bezeichnet einen Zeitpunkt, zu dem die Kontakte getrennt werden, V0 bezeichnet einen Spannungsabfall zwischen den Kontakten, und eine unterbrochene Linie stellt eine Wellenform der Source-Spannung dar. 8(a) veranschaulicht den Fall, in dem keine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung verwendet wird und eine Stromspitze Ip1 sowie eine Stromspitze Ip2 zu einem Zeitpunkt t1 (mit dem zylindrischen isolierenden Material) bzw. zu einem Zeitpunkt t2 (ohne das zylindrische isolierende Material) erreicht werden, zu dem die Lichtbogenspannung die Source-Spannung erreicht.
  • Wenn keine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung verwendet wird, ist der Anstieg der Lichtbogenlänge im Vergleich zu dem Anstieg des Fehlerstroms gering, so daß die vorstehend genannten Bedingungen, bei denen die Lichtbogenlänge kurz ist und die Lichtbogenspannung erhöht wird, auch dann schwer zu erfüllen sind, wenn durch das zylindrische isolierende Material 25 eine Atmosphäre mit hohem Druck erzeugt wird. Daher ist in 8(a) das Ausmaß der Verbesserung bei der Stromspitze Ip, d.h. ΔIp = Ip2 – Ip1 selbst bei Verwendung des zylindrischen isolierenden Materials gering.
  • Dagegen wird in 8(b), bei der die mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung verwendet wird, die Lichtbogenlänge ausreichend lang, bevor der Fehlerstrom hoch wird, so daß die vorstehend genannten Bedingungen zum Erhöhen der Lichtbogenspannung in einer Atmosphäre mit hohem Druck erfüllt werden können. Es ist erkennbar, daß das Ausmaß der Verbesserung bei der Stromspitze Ip, d.h. ΔIp' = Ip2' – Ip1', bei Erreichen einer Stromspitze Ip1' und einer Stromspitze Ip2' zu einem Zeitpunkt t1' (mit dem zylindrischen isolierenden Material) bzw. einem Zeitpunkt t2' (ohne das zylindrische isolierende Material), zu dem die Lichtbogenspannung die Source-Spannung erreicht, im Vergleich zu dem Ausmaß der Verbesserung ΔIp der Stromspitze Ip ohne Verwendung der mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Kontakttrenneinrichtung dramatisch gesteigert wird.
  • Im Unterschied zu dem herkömmlichen Beispiel, wie es in 147 gezeigt ist, braucht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Erregerspule zum Unterstützen der Trennung des Kontaktelements nicht vorgesehen zu werden, so daß sich ein Strombegrenzer mit verbessertem Strombegrenzungsvermögen mit niedriger Impedanz erzielen läßt, der sich bei einer Schaltung anwenden läßt, bei der eine hohe Stromführungskapazität erforderlich ist.
  • Da ferner das bewegbare Element 1 und das abstoßende Element 7 für die Trennung rotationsmäßig bewegt werden, handelt es sich bei den erforderlichen Abmessungen in Richtung des Öffnens und des Schließens des Kontaktpaares um eine Summe aus einer unteren Wandstärke des Druckspeicherraums 27, den vertikalen Bereich 9 des abstoßenden Arms, einer Dicke des abstoßenden Kontakts 8, der maximalen Trenndistanz des Kontakts, einer Dicke des bewegbaren Kontakts 2 und des vertikalen Bereichs 3 des bewegbaren Arms, so daß die erforderlichen Abmessungen in der vorstehend genannten Richtung kleiner ausgeführt werden können als bei dem herkömmlichen Strombegrenzer des Typs mit direkter Bewegung. Auf diese Weise kann eine Kontakttrennungsdistanz, die zum effizienten Zuordnen des hohen Drucks zu dem Anstieg bei der Lichtbogenspannung erforderlich ist, in einfacher Weise hergestellt werden.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel das bewegbare Element 1 und das abstoßende Element 7 im wesentlichen L-förmig ausgebildet sind. Es ist jedoch auch möglich, das abstoßende Element 7, das bei einer Fehlerstromunterbrechung rascher trennt als das bewegbare Element 1, alleine im wesentlichen L-förmig auszubilden und das bewegbare Element 1 im wesentlichen stabförmig auszubilden, wie dies üblich ist. Mit dieser Konstruktion erhält man nicht nur ein hohes Strombegrenzungsvermögen aufgrund der mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Trennung des abstoßenden Elements 7, sondern eine Lichtbogenstelle an dem Kopfbereich auf der Seite des bewegbaren Elements läßt sich auch in einfacher Weise zu einer der bewegbaren Drehwelle 13 gegenüberliegenden Endfläche transferieren, so daß der Lichtbogen unmittelbar vor der Unterbrechung verlängert wird und dadurch auch die Überlastungsstrom-Unterbrechungsleistung und die direkte Stromunterbrechungsleistung verbessert werden.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 9 zeigt eine fragmentarische Schnittansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs, wie zum Beispiel des zylindrischen isolierenden Materials 25, des abstoßenden Elements 7, des bewegbaren Elements 1 und dergleichen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wobei in der Zeichnung eine Ortskurve, die während der Kontakttrennbewegung durch den von seinem Rotationszentrum am weitesten entfernten Punkt des bewegbaren Elements 1 gezogen wird, durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist und ein Ortskurve, die während der Kontakttrennbewegung durch den von seinem Rotationszentrum am weitesten entfernten Punkt des abstoßenden Elements 7 gezogen wird, in Form einer gestrichelten Linie dargestellt ist.
  • Die Oberflächenbereiche des zylindrischen isolierenden Materials 25, die den Kopfbereichen des bewegbaren Elements 1 und des abstoßenden Elements 7 gegenüberliegen, sind bogenförmig ausgebildet, um einen konstanten Zwischenraum in bezug auf die strichpunktierte Linie und die gestrichelte Linie aufrechtzuerhalten. Im allgemeinen ist die Drehachse 13 des bewegbaren Elements 1 über der Kontakt-Kontaktierungsfläche angeordnet, und die Drehachse 23 des abstoßenden Elements 7 ist unterhalb von der Kontakt-Kontaktierungsfläche angeordnet, so daß sich die Ortskurven des bewegbaren Elements 1 und des abstoßenden Elements 7 ausgehend von der Kontakt-Kontaktierungsposition in Richtung von der Drehachse 13 des bewegbaren Elements bzw. der Drehachse 23 des abstoßenden Elements 23 weg ausbreiten. Wenn die Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 25, die den Kopfbereichen des bewegbaren Elements 1 und des abstoßenden Elements 7 gegenüberliegt, in der in 1 dargestellten Weise senkrecht ausgebildet ist, muß diese Oberfläche weit entfernt von der Kontakt-Kontaktierungsposition angeordnet werden, so daß das von dem zylindrischen isolierenden Material 25 umgebende Volumen größer wird.
  • Dies führt häufig zu einer Erhöhung der Zeit, die zum Erzeugen einer ausreichend hohen Atmosphäre erforderlich ist. Daher ist die innere Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 25 derart ausgebildet, daß sie entlang der Ortskurven der Kopfbereiche des bewegbaren Elements 1 und des abstoßenden Elements 7 in der in 9 dargestellten Weise verläuft, so daß das von dem zylindrischen isolierenden Material 25 umgebene Volumen klein ausgebildet werden kann und dadurch die Strombegrenzungsfähigkeit verbessert werden kann.
  • Ferner ist in 9 die Länge der Wände gegenüber von der Drehachse 13 des bewegbaren Elements und der Drehachse 23 des abstoßenden Elements von den Wänden des den zylindrischen Raum 26 umgebenden Materials länger ausgebildet als die Länge der Wände des isolierenden Materials auf den Seiten des Rotationszentrums des bewegbaren Elements und des abstoßenden Elements. Der Lichtbogen, der bei der Unterbrechung zwischen den Kontakten erzeugt wird, ist einer elektromagnetischen Antriebskraft in der Richtung entgegengesetzt zu dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements und des abstoßenden Elements ausgesetzt. Auf diese Weise wird der Lichtbogen in dem zylindrischen Raum 26 in festen Kontakt mit den den Rotationszentren des bewegbaren Elements und des abstoßenden Elements gegenüberliegenden Wänden gebracht.
  • Während es von Vorteil ist, das Trägheitsmoment des bewegbaren Elements 1 und des abstoßenden Elements zum Trennen von diesen mit einer hohen Geschwindigkeit auszuführen, steigen die Trägheitsmomente des bewegbaren Elements 1 und des abstoßenden Elements 7 mit den Längen des vertikalen Bereichs 3 des bewegbaren Arms und des vertikalen Bereichs 9 des abstoßenden Arms an, wobei diese von der Länge des Zylinderbereichs des zylindrischen isolierenden Materials 25 abhängig sind.
  • Somit ist die Länge der Wand des isolierenden Materials gegenüber von den Rotationszentren des bewegbaren Elements und des abstoßenden Elements länger ausgebildet als die Länge der Wand des isolierenden Materials auf der Seite der Rotationszentren des bewegbaren Elements und des abstoßenden Elements, und die Längen des vertikalen Bereichs 3 des bewegbaren Arms und des vertikalen Bereichs 9 des abstoßenden Arms sind in der in 9 dargestellten Weise kurz ausgebildet, so daß das Trägheitsmoment vermindert werden kann und eine Atmosphäre mit ausreichend hohem Druck sowie ein ausreichender Dampf des zylindrischen isolierenden Materials erzeugt werden können, so daß sich die Strombegrenzungsfähigkeit noch weiter verbessern läßt.
  • Ferner ist in 9 ein Bereich des horizontalen Bereichs 4 des bewegbaren Arms nahe dem bewegbaren Kontakt 2 durch Abschnitte 4a, 4b und 4c gebildet, und ein Bereich des horizontalen Bereichs 10 des abstoßenden Arms nahe dem abstoßenden Kontakt 8 ist durch Abschnitte 10a, 10b und 10c gebildet. Bei einer derartigen Konstruktion ist die Distanz zwischen den parallel und in entgegengesetzten Richtungen durch den Abschnitt 4c des horizontalen Bereichs 4 des bewegbaren Arms und den Abschnitt 10c des horizontalen Bereichs 10c des abstoßenden Arms in der Schließposition gering, wie dies in 9 durch schwarze Pfeile dargestellt ist, so daß die elektromagnetische abstoßende Kraft erhöht wird und die Kontakttrenngeschwindigkeit gesteigert wird.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 10 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs, wie zum Beispiel des zylindrischen isolierenden Materials 25, des abstoßenden Elements 7, des bewegbaren Elements 1 und dergleichen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wobei das zylindrische isolierende Material 25 durch ein isolierendes Material 25a, das eine zylindrische innere Oberfläche bildet, und ein umgebendes isolierendes Material 25b um das Material 25a herum gebildet ist. Bei dem isolierenden Material 25a handelt es sich um ein Formmaterial aus einem Material, das eine große Menge an Dampf in unmittelbarer Weise abgibt, wenn es dem Lichtbogen ausgesetzt ist, wobei es sich zum Beispiel um ein Harzmaterial handelt, das nur eine geringe Menge an Verstärkungsmaterial, wie zum Beispiel Glasfasern, oder gar kein Verstärkungsmaterial enthält, und das isolierende Material 25b ist aus einem verstärkten Harzmaterial oder einem Keramikmaterial mit höherer mechanischer Festigkeit gebildet.
  • Bei dieser Konstruktion kann ein Material, das dem erhöhten Druck in dem Zylinder nicht mechanisch standhalten kann, als Material zum Bilden der inneren Oberfläche des Zylinders verwendet werden, so daß ein Material zum Erzeugen einer großen Dampfmenge unmittelbar von den mechanischen Eigenschaften verwendet werden kann und dadurch die Strombegrenzungsfähigkeit verbessert werden kann.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 11 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs, wie zum Beispiel des zylindrischen isolierenden Materials 25, des abstoßenden Elements 7, des bewegbaren Elements 1, von hufeisenförmigen Lichtbogenlöschplatten 31 und dergleichen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Lichtbogenlöschplatten 31 sind in dem Raum über dem zylindrischen isolierenden Material 25 angeordnet. An dem Öffnungsbereich des zylindrischen isolierenden Materials 25 auf der Seite des bewegbaren Elements 1 ist ferner die Höhe der Wand des zylindrischen isolierenden Materials 25, das den zylindrischen Raum 26 umgibt und der Drehachse 13 des bewegbaren Elements gegenüberliegt, niedriger ausgebildet als die Höhe der Wand des isolierenden Materials auf der Seite der Drehachse 13 des bewegbaren Elements.
  • Bei einer derartigen Konstruktion wird nach dem Austritt des bewegbaren Kontakts 2 aus dem zylindrischen Raum 26 während des Unterbrechungsvorgangs ein Strom heißen Gases aus dem zylindrischen Raum 26 in Richtung auf die Lichtbogenlöschplatten 31 erzeugt, so daß es für den Lichtbogen einfach wird, mit den Lichtbogenlöschplatten 31 in Kontakt zu treten. Dadurch kann der Lichtbogen durch die Lichtbogenlöschplatten 31 in wirksamer Weise abgekühlt werden, und der Fehlerstrom kann bei der letzteren Hälfte der Unterbrechung rasch abgeschnürt werden, so daß die Unterbrechungszeit kurz wird. Infolgedessen trägt dies zu einer Reduzierung der Durchgangsenergie bei, bei der es sich um eines der Kennzeichen der Strombegrenzungsfähigkeit handelt.
  • Ausführungsbeispiel 5
  • Das fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 12 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des abstoßenden Elements 7 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, und 13 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs, wie zum Beispiel des zylindrischen isolierenden Materials 25, des abstoßenden Elements 7, des bewegbaren Elements 1 und dergleichen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Das in 12 dargestellte abstoßende Element 7 ist an den Oberflächen des abstoßenden Arms auf der Seite der Drehachse 23 des abstoßenden Elements mit einem isolierenden Material 29 beschichtet, das zumindest von dem bewegbaren Kontakt 2 in der geschlossenen Position zu "sehen" ist.
  • Bei Verwendung eines derartigen abstoßenden Elements, wie es in 13 gezeigt ist, zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Lichtbogens mit hohem Strom bei der Fehlerstromunterbrechung, treffen das freigesetzte heiße Gas und ein starkes von dem Lichtbogen abgegebenes Lichtbogenlicht, die den zylindrischen Raum 26 ausfüllen, auf das isolierende Material 29 auf, wie es in der Zeichnung durch schwarze Pfeile veranschaulicht ist, so daß eine große Menge an Dampf von dem zylindrischen isolierenden Material 29 erzeugt wird (wie dies in der Zeichnung durch weiße Pfeile dargestellt ist). Der in dem Druckspeicherraum 27 gespeicherte Druck wird somit erhöht, und die Geschwindigkeit der Gasströmung von dem Druckspeicherraum 27 durch den zylindri schen Raum 26 vor sowie nach der Stromunterbrechung wird erhöht, so daß die vorstehend beschriebene Lichtbogenlöschfunktion, die Funktion zum Wiederherstellen der Isolierung innenseitig und außenseitig von dem zylindrischen isolierenden Material sowie die Funktion zum Verhindern eines Anliegens von geschmolzenem Material an der abstoßenden Kontaktfläche verbessert werden.
  • Ausführungsbeispiel 6
  • Das sechste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 14 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des bewegbaren Elements 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, und 15 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs, wie zum Beispiel des zylindrischen isolierenden Materials 25, des abstoßenden Elements 7, des bewegbaren Elements 1 und dergleichen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
  • Das in 14 dargestellte bewegbare Element 1 ist gebildet aus dem bewegbaren Kontakt 2, dem vertikalen Bereich 3 des bewegbaren Arms, dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms mit den Abschnitten 4a, 4b und 4c sowie einem isolierenden Material 30, das als Beschichtung auf den Oberflächen des bewegbaren Arms vorgesehen ist, die zumindest von dem abstoßenden Kontakt 8 in der Schließposition zu "sehen" sind, wobei das bewegbare Element 1 im wesentlichen hakenförmig ausgebildet ist.
  • Durch die hakenförmige Ausbildung des bewegbaren Elements 1 kann die Distanz zwischen dem horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms in der geschlossenen Position und dem Abschnitt 4c des horizontalen Bereichs 4 des bewegbaren Arms kürzer ausgebildet werden, und die elektromagnetische Kontakttrennkraft kann in der vorstehend beschriebenen Weise stärker gemacht werden.
  • Wie jedoch in 15 gezeigt ist, besteht dann, wenn der Drehwinkel θ des bewegbaren Elements 1 groß ist, bei dem hakenförmigen bewegbaren Element 1 eine größere Möglichkeit, daß der Lichtbogen mit dem horizontalen Bereich des bewegbaren Arms in Kontakt gebracht wird und daß es zu einem Kurzschluß des Stroms kommt. Wenn der Lichtbogen mit dem bewegbaren Arm in Kontakt gebracht wird, schmilzt der bewegbare Arm und wird dünner, so daß der bewegbare Arm nicht die mechanische Festigkeit aufrecht erhalten kann, die erforderlich ist, um dem Öffnen und Schließen der Kontakte standzuhalten, und auch die Lichtbogenspannung während der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs wird geringer, so daß die Strombegrenzungsfähigkeit beeinträchtigt wird.
  • Daher sollten die Oberflächen des bewegbaren Arms, die zumindest von dem abstoßenden Kontakt 8 in der geschlossenen Position zu "sehen" sind und sich auf der Seite der Drehachse 13 des bewegbaren Elements befinden, mit einem isolierenden Material 30 beschichtet sein. Ein Kurzschließen mit einem solchen bewegbaren Arm kann auch bei dem in dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellten im wesentlichen L-förmigen bewegbaren Element erzeugt werden, so daß die vorstehend beschriebene Isolierung des bewegbaren Arms erforderlich wird.
  • Ausführungsbeispiel 7
  • Das siebte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 16 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung einer Lichtbogenlöschvorrichtung in Form einer Einheit für einen Verschaltungsunterbrecher bzw. Schutzschalter, wobei die Komponenten in einem Gehäusehauptkörper 36 und einer Gehäuseabdeckung 37 untergebracht sind, die zusammen eine Lichtbogenlöscheinheit 39 bilden.
  • Wie in 17 gezeigt ist, kann der Schutzschalter gebildet werden, indem eine Vielzahl der vorstehend beschriebenen Lichtbogenlöscheinheiten 39 durch eine Querstange 40 miteinander verbunden wird und zusätzlich dazu ein Mechanismusbereich 41 zum Öffnen und Schließen der Kontakte durch die Querstange 40 sowie ein Relaisbereich 42 zum Detektieren eines anomalen Stroms zum Betätigen des Mechanismusbereichs 41 für einen Kontaktöffnungs- und Kontaktschließvorgang und ferner eine Handhabe 45 zum manuellen Betätigen des Mechanismusbereichs 41 innerhalb der Basis 43 und der Abdeckung 44 vorgesehen werden. Indem jede Komponente in Form einer Einheit vorliegt, die in einem Schutzschalter kombiniert werden kann, ist die Montage einfach, und die Kosten lassen sich reduzieren.
  • Durch Unterbringen der Lichtbogenlöschvorrichtung in dem Gehäusehauptkörper 36 der Lichtbogenlöscheinheit und der Abdeckung 37 der Lichtbogenlöscheinheit, muß der Druckanstieg in dem Schutzschalter bei dem Unterbrechungsvorgang nicht direkt von der Basis 43 und der Abdeckung 44 aufgenommen werden. Die Druckaufnahmefläche des Gehäuses der Lichtbogenlöscheinheit ist kleiner als die Druckaufnahmefläche der Basis 43 und der Abdeckung 44. Selbst bei Verwendung eines Gehäuses einer Lichtbogenlöscheinheit aus dem gleichen Material und mit der gleichen Wandstärke wie bei der Basis 43 und der Abdeckung 44, kann somit das Gehäuse einen höheren Anstieg des Innendrucks bewältigen, so daß es für die Verwendung bei dem Strombegrenzungsvorgang geeignet wird, bei dem der Lichtbogen-Atmosphärendruck zum Steigern der Lichtbogenspannung erhöht wird. Während die Basis und die Abdeckung bei der herkömmlichen Ausbildung aus einem mechanisch festen und teuerem Formmaterial gebildet sind, um dem Anstieg des Innendrucks bei der Unterbrechung standzuhalten, kann die Menge des Materials des Druckaufnahmegehäuses durch Verwendung des Gehäuses der Lichtbogenlöscheinheit verringert werden.
  • 18 zeigt eine Perspektivansicht der in 16 dargestellten Lichtbogenlöscheinheit 39, wobei ein Teil der Bestandteile im Schnitt dargestellt ist, um die innere Konstruktion zu veranschaulichen. Ferner zeigt 19 eine Perspektivansicht der stromführenden Teile im Schließzustand, wobei andere Teile weggelassen sind. In 19 sind die Fließrichtungen des Stroms durch den horizontalen Bereich 34 des bewegbaren Arms, den horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms und den horizontalen Bereich 34 des Leiters durch Pfeile dargestellt.
  • Der horizontale Bereich 34 des Leiters, bei dem es sich um einen Bereich des Leiters handelt, der den Anschlußbereich 15 und das bewegbare Element 1 elektrisch miteinander verbindet, ist derart verbunden, daß ein Stromfluß im wesentlichen parallel und in der gleichen Richtung wie bei dem ortsfesten Leiter 12 auftritt, und ist in einer Position angeordnet, die von einer Ebene, in der das abstoßende Element 7 rotationsmäßig bewegt wird, nach rechts oder nach links verlagert ist.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise dieses Beispiels beschrieben. Ein üblicher Öffnungs- und Schließvorgang wird durch Betätigen der Handhabe 45 von Hand erzielt. Durch diese Betätigung der Handhabe wird ein Rotor 35 durch den Mechanismusbereich 41 und die Querstange 40 rotationsmäßig bewegt, wobei das bewegbare Element 1 den Öffnungs- und Schließvorgang ausführt.
  • Bei einer Überlastungsstromunterbrechung detektiert der Relaisbereich 42 einen anomalen Strom und liefert ein Auslösesignal an den mechanischen Bereich 41, und der mechanische Bereich 41 wird zum rotationsmäßigen Bewegen des Rotors 35 betätigt, um das bewegbare Element 1 zum Öffnen der Kontakte anzuheben. Bei einer Unterbrechung mit hohem Strom, wie zum Beispiel während eines Kurzschlußdefekts oder dergleichen, erfolgt vor der Rotationsbewegung des Rotors 35 jedoch durch das absto ßende Element 7 ein Initiieren des Kontaktöffnungsvorgangs entgegen dem Kontaktdruck der Feder 21 aufgrund einer elektromagnetischen Kraft Ft, bei der es sich um eine kombinierte Kraft aus einer elektromagnetischen abstoßenden Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration in dem Kontakt-Kontaktierungsbereich und einer elektromagnetischen abstoßenden Kraft F2 aufgrund des Stroms in dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms sowie des parallelen und entgegengesetzten Stroms in dem horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms handelt, wie dies in 19 gezeigt ist.
  • Gleichzeitig initiiert das bewegbare Element 1 den Kontaktöffnungsvorgang aufgrund einer elektromagnetischen Kraft Ft', bei der es sich um eine kombinierte Kraft aus der vorstehend genannten kombinierten elektromagnetischen Kraft Ft und einer Kraftkomponente F3' in der Kontaktöffnungsrichtung der elektromagnetischen abstoßenden Kraft F3 aufgrund des Stroms in dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms und des parallelen und entgegengesetzten Stroms in dem horizontalen Bereich 34 des Leiters handelt. Bei diesem Kontaktöffnungsvorgang kommt es in ähnlicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel 1 dazu, daß sich das abstoßende Element 7, das ein geringeres Trägheitsmoment aufweist, rascher öffnet als das bewegbare Element 1.
  • Bei diesem Öffnungsvorgang wird ein Lichtbogen zwischen den Kontakten erzeugt, und die elektromagnetische abstoßende Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration an den Kontaktpunkten an der Kontaktoberfläche wird vermindert, doch die elektromagnetische abstoßende Kraft F2 veranlaßt das bewegbare Element 1 und das abstoßende Element 7 zur Ausführung einer Rotationsbewegung in Kontakttrennrichtung, und die Kraftkomponente F3' der elektromagnetischen abstoßenden Kraft veranlaßt das bewegbare Element 1 zum Ausführen einer Rotationsbewegung in der Kontakttrennrichtung.
  • Ferner wird bei der Lichtbogenerzeugung ein hohes Dampfvolumen von der inneren Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 25 aufgrund der Lichtbogenwärme erzeugt, so daß eine Kraft Fp aufgrund der Druckdifferenz zum Trennen des bewegbaren Elements 1 und des abstoßenden Elements 7 erzeugt wird. Diese Kräfte veranlassen das abstoßende Element 7 und das bewegbare Element 1 zur raschen Ausführung einer Rotationsbewegung, so daß die Kontakte mit einer hohen Geschwindigkeit getrennt werden. Diese Trennung bei hoher Geschwindigkeit führt zu einer raschen Verlängerung der Lichtbogenlänge, so daß die Lichtbogenspannung rasch erhöht wird und der Fehlerstrom seinen Spitzenwert erreicht.
  • Nach der Stromspitze wird das bewegbare Element 1 weiter rotationsmäßig bewegt, um die Distanz zwischen den Kontakten zu erhöhen. Aufgrund dieser Erhöhung in der Distanz zwischen den Kontakten wird die Lichtbogenspannung weiter erhöht und der Fehlerstrom wird rasch in Richtung auf Null geführt. Wenn der Fehlerstrom abgeschnürt wird und damit gering wird, verursachen die Anziehungskraft aufgrund des durch den vertikalen Bereich 33 des Leiters fließenden Stroms und die Anziehungskraft der hufeisenförmigen Lichtbogenlöschplatten 31 aus Eisen ein Zurückziehen des Lichtbogens in die Lichtbogenlöschplatten 31, so daß der Lichtbogen gespalten, abgekühlt und zum Erlöschen gebracht wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt ist der bewegbare Kontakt 2 außerhalb von dem von dem zylindrischen isolierenden Material 25 umgebenen Raum positioniert, und die Isolierung zwischen den Kontakten ist in ausreichender Weise wiederhergestellt, so daß selbst dann kein Strom fließt, wenn eine Source-Spannung über den Elektroden anliegt, so daß der Unterbrechungsvorgang abgeschlossen ist. In ähnlicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt der in dem Druckspeicherraum 27 während der Lichtbogenbildung bei hohem Strom gespeicherte Druck eine Gasströmung nach außerhalb des zylindrischen Raums 26 durch den zylindrischen Raum 26 hindurch, um die Wiederherstellung der Isolierung an der Innenseite und der Außenseite des zylindrischen Raums 26 zu unterstützen, so daß die Unterbrechungszeit verkürzt wird und ein erneutes Zünden verhindert werden kann. Auch kann die Unterbrechungszeit durch eine hohe Lichtbogenspannung aufgrund einher großen Distanz zwischen den Kontakten, die nach der Stromspitze groß ist, in signifikanter Weise verringert werden. Die Durchgangsenergie I2t (über die Zeit integrierter Strom im Quadrat), bei der es sich um eines der die Strombegrenzungsfähigkeit angebenden Kennzeichen handelt, gering.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ausströmöffnung 38 nur auf der Seite der Lichtbogenlöschplatten 31 vorgesehen ist, wie diese von zwischen dem Kontakt 2 und dem Kontakt 8 zu sehen sind. Bei einer derartigen Anordnung wird während des Stromunterbrechungsvorgangs bei ansteigendem Lichtbogenstrom der Druck in dem Raum im Inneren des Gehäuses auf der Seite des Rotors 35 in bezug auf den Lichtbogen gespeichert. Wenn der Lichtbogenstrom nach der Lichtbogenstromspitze geringer wird, erzeugt der vorstehend genannte gespeicherte Druck eine Gasströmung zwischen den Elektroden von der Seite des Rotors 35 auf die Seite der Ausströmöffnung 38, um dadurch den Lichtbogen bis zu den Lichtbogenlöschplatten 31 zu verlängern.
  • Ferner ist um den Stromnullpunkt die Wiederherstellung der Isolierung zwischen den Kontakten durch die Funktion der vorstehend beschriebenen Strömung, die die geladenen Partikel zwischen den Kontakten wegbläst, in signifikanter Weise verbessert. Auf diese Weise erhält man einen äußerst zuverlässigen Schutzschalter, bei dem ein Versagen der Unterbrechung selbst bei Anwendung bei einer Schaltung mit hoher Spannung nur schwer auftreten kann.
  • Die Funktion zum Wiederherstellen der Isolierung der Gasströmung durch den gespeicherten Druck wird mit steigender Geschwindigkeit der Gasströmung bei der Stromunterbrechung größer. Zum Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit sollte der Speicherdruck höher gemacht werden, oder die Strömungsquerschnittsfläche sollte kleiner gemacht werden, und aus diesem Grund muß die Fläche der Ausströmöffnung 38 klein sein. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ausströmöffnung 38 mit einer relativ kleinen Fläche auf der Seite des bewegbaren Kontakts 2 in der geöffneten Position vorgesehen. Wenn das Strombegrenzungsvermögen durch die Verwendung des zylindrischen isolierenden Materials 25 verbessert werden soll, ist der Lichtbogen in der Nähe der Lichtbogenstelle auf der Seite des abstoßenden Kontakts 8 in dem Druckspeicherraum 27 angeordnet, so daß die den Lichtbogen bildenden Metallpartikel nicht von der Gasströmung aufgrund des Speicherdrucks in dem Raum auf der Seite des Rotors 35 weggeblasen werden können.
  • Dagegen ist der Lichtbogen in der Nähe der Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Kontakts 2 bei der Stromunterbrechung außerhalb von dem Druckspeicherraum 27 angeordnet, so daß sich der Lichtbogen durch die Funktion der Gasströmung leicht beeinflussen läßt. Somit kann die Wiederherstellung der Isolierung zwischen den Elektroden durch Vorsehen der Ausströmöffnung 38 mit einer relativ kleinen Querschnittsfläche auf der Seite des bewegbaren Kontakts 2 in der geöffneten Position in wirksamer Weise sichergestellt werden.
  • In den Ausführungsbeispielen, die in 18 und 19 dargestellt sind, ist die Drehachse 23 des abstoßenden Elements 7 direkt durch das isolierende Material gehalten, das den Speicherraum 27 bildet. Auch ist der horizontale Bereich 34 des Leiters im wesentlichen parallel zu dem horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms in der geschlossenen Position angeordnet, und zwar an einer Stelle, die in Querrichtung von der Ebene verlagert ist, in der das abstoßende Element 7 rotationsmäßig bewegt wird. Bei einer derartigen Leiteranordnung übt die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem Strom in dem horizontalen Bereich 34 des Leiters und dem Strom in dem horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms, die bei der Fehlerstromunterbrechung wirksam wird, eine sehr hohe Bewegungskraft auf das abstoßende Element 7 aus, die gelegentlich zu Verformung der Drehachse 23 oder Schäden an dem die Drehachse haltenden Element führt.
  • Wie in 20 gezeigt ist, kann daher ein Halterahmen 46 mit einer hohen mechanischen Festigkeit, der beispielsweise aus Metall gebildet ist, zusätzlich vorgesehen sein, um die Drehachse 23 des abstoßenden Elements zu halten und Schäden an dem Halteelement zu verhindern. Durch Ausbilden des Halterahmens 46 mit einem magnetischen Material kann ferner der Magnetfluß des horizontalen Bereichs 34 des Leiters absorbiert werden, so daß keine Bewegungskraft aufgrund der elektromagnetischen Kraft an dem abstoßenden Element 7 erzeugt wird und dadurch Schäden an der Drehachse 23 verhindert werden können. Wenn das abstoßende Element 7, die Drehachse 23 und die Feder 21, die einen Kontaktdruck auf das abstoßende Element 7 ausübt, derart angeordnet sind, daß sie von dem Halterahmen 46 gehalten werden, kann der Bereich des abstoßenden Elements in Form einer Einheit ausgebildet werden, so daß sich die Montage vereinfacht.
  • Ausführungsbeispiel 8
  • Wie vorstehend beschrieben, ist bei der Leiteranordnung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der horizontale Bereich 34 des Leiters an einer Stelle vorgesehen, die geringfügig von der Ebene verlagert ist, in der das abstoßende Element 7 und das bewegbare Element 1 rotationsmäßig bewegt werden. Somit sind das abstoßende Element 7 und das bewegbare Element 1 einer lateralen Kraft rechtwinklig zu der Richtung der Kontakttrennung ausgesetzt, so daß ein Faktor zum Vermindern der Kontakttrenngeschwindigkeit des abstoßenden Elements 7 und des bewegbaren Elements 1 vorliegt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der vertikale Bereich des bewegbaren Arms an dem vertikalen Bereich des abstoßenden Arms in das zylindrische isolierende Material in der Kontaktschließposition eingesetzt, so daß das bewegbare Element oder das abstoßende Element mit dem zylindrischen isolierenden Material in Kontakt gebracht werden kann, wenn das bewegbare Element oder das abstoßende Element durch die genannte laterale Kraft in seitlicher Richtung bewegt wird. Wenn ein solcher Kontakt auftritt, wird die Kontakttrenngeschwindigkeit beträchtlich vermindert. Wenn die genannte laterale Kraft eine Verformung des bewegbaren Elements, der Drehachse des bewegbaren Elements, des abstoßenden Elements oder der Drehachse des abstoßenden Elements hervorruft, ist ferner ein erneutes Schließen unmöglich.
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat dieses Problem gelöst, wobei die Konstruktion davon in 21 veranschaulicht ist. Wie in 21 gezeigt, ist die Mittellinie des horizontalen Bereichs 34 des Leiters in der Ebene angeordnet, in der das bewegbare Element 1 und das abstoßende Element 7 rotationsmäßig bewegt werden, sowie im wesentlichen parallel zu dem horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms in der geschlossenen Position angeordnet. Bei einer derartigen Leiteranordnung entsteht keine laterale Kraftkomponente, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, und zwar weder in der elektromagnetischen abstoßenden Kraft, die durch die in entgegengesetzten Richtungen durch den horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms und den horizontalen Bereich 34 des Leiters fließenden Ströme bedingt ist, noch in der elektromagnetischen abstoßenden Kraft, die durch die in der gleichen Richtung durch den horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms und den horizontalen Bereich 34 des Leiters fließenden Ströme bedingt ist.
  • Bei der vorstehenden Leiteranordnung, wie sie in 22 gezeigt ist, kann nicht nur die elektromagnetische abstoßende Kraft zwischen dem durch den horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms fließenden Strom und dem durch den horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms fließendem Strom, sondern auch die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem durch den horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms fließendem Strom und dem durch den horizontalen Bereich 34 des Leiters fließendem Strom auch als Kontaktöffnungskraft bei der Fehlerstromunterbrechung verwendet werden. 23 veranschaulicht den Ausgangszustand des Unterbrechungsvorgangs, wobei in ähnlicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel das abstoßende Element 7, das ein geringeres Trägheitsmoment hat, schneller rotationsmäßig bewegt wird als das bewegbare Element 1.
  • Wenn das abstoßende Element 7 rotationsmäßig bewegt wird, wird die Distanz zwischen den Strömen, die durch das bewegbare Element 1 und das abstoßende Element 7 fließen und die elektromagnetische abstoßende Kraft erzeugen, größer, und die elektromagnetische Kraft wird geringer. Da jedoch die Distanz zwischen dem abstoßenden Element 7 und dem horizontalen Bereich 34 des Leiters geringer wird, wird die elektromagnetische Anziehungskraft aufgrund des durch das abstoßende Element 7 und den horizontalen Bereich 34 des Leiters fließenden Stroms höher. Daher wird das abstoßende Element 7 einer hohen elektromagnetischen Kontaktöffnungskraft ausgesetzt, bis dieses die maximal getrennte Position erreicht, wobei ferner die Kontaktöffnungsgeschwindigkeit erhöht wird und der Spitzenwert des Fehlerstroms verringert wird.
  • 24 veranschaulicht den Zustand, in dem der Unterbrechungsvorgang weiter fortschreitet und das abstoßende Element 7 und das bewegbare Element 1 ihre maximalen Kontaktöffnungspositionen erreichen. In diesem Zustand ist die Distanz zwischen dem abstoßenden Element 7 und dem horizontalen Bereich 34 des Leiters minimal, und das abstoßende Element 7 wird aufgrund des durch den horizontalen Bereich 34 des Leiters fließenden Stroms mit einer hohen Kraft angezogen. Daher kann das Phänomen, bei dem das rasch getrennte abstoßende Element 7 auf das den Druckspeicherraum 27 bildende isolierende Material 25 auftrifft und zurückspringt und damit die Distanz zwischen den Kontakten (mit anderen Worten die Lichtbogenlänge) klein wird, auf ein Minimum begrenzt werden, und das abstoßende Element 7 wird bis unmittelbar vor der Stromunterbrechung entgegen der Kontaktdruckfeder in der maximalen Trennungsposition gehalten, so daß eine große Distanz zwischen den getrennten Kontakten in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs aufrechterhalten werden kann.
  • Dadurch wird ein Unterbrecher mit Strombegrenzung mit hoher Leistungsfähigkeit ermöglicht, bei dem eine hohe Lichtbogenspannung auch nach der Spannungsspitze aufrechterhalten wird, die Unterbrechungszeit beträchtlich verringert ist, eine ausreichende Wiederherstellung der Isolierung zwischen den Kontakten bei sowie nach der Stromunterbrechung gewährleistet ist und der ferner bei einer Schaltung mit hoher Spannung anwendbar ist.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß der horizontale Bereich 34 des Leiters zwar in der Ebene angeordnet ist, in der das abstoßende Element 7 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel rotationsmäßig bewegt wird, doch wenn die Trennungsrichtung des bewegbaren Kontakts 2 von dem abstoßenden Kontakt 8 als nach "oben" gehend bezeichnet wird, kann der horizontale Bereich 34 des Leiters unter dem horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms in dem geöffneten Zustand angeordnet sein und in der geschlossenen Position im wesentlichen parallel zu dem horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms verlaufen, wobei selbst dann, wenn sich der horizontale Bereich 10 des abstoßenden Arms in einer Position befindet, die von der Ebene in seitlicher Richtung versetzt ist, in der das abstoßende Element 7 rotationsmäßig bewegt wird, der vorstehend beschriebene Effekt der Anziehung des abstoßenden Elements zum Erhöhen der Trennungsgeschwindigkeit sowie der Effekt zum Halten des abstoßenden Elements in der maximalen Kontakttrennposition erzielt werden können.
  • Ausführungsbeispiel 9
  • Das neunte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 25 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei ein Bereich des Halterahmens 46 aus der Darstellung entfernt ist. Die Leiteranordnung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ähnlich wie bei dem achten Ausführungsbeispiel, und der horizontale Bereich 34 des Leiters ist in einer Ebene angeordnet, die die durch das abstoßende Element 7 gezogene Ortskurve beinhaltet.
  • Das abstoßende Element 7 ist mittels der Drehachse 23 durch den Halterahmen 46 drehbar gehalten, der aus einem nicht magnetischen Material mit U-förmigem Querschnitt gebildet ist. Ferner steht die Feder 21, die einen Kontaktdruck auf das abstoßende Element 7 ausübt, an ihrem Endbereich mit dem Federhalter 22 in Eingriff, der an dem Halterahmen 46 angeordnet ist, und das abstoßende Element 7, die Drehachse 23, die Feder 21 und der Halterahmen 46 bilden zusammen die Abstoßelementeinheit, in ähnlicher Weise wie dies bei dem siebten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
  • Durch Ausbilden des Halterahmens 46 aus nicht magnetischem Material ist der Magnetfluß, der durch den durch den horizontalen Bereich 34 des Leiters fließenden Strom erzeugt wird und die Trennung des abstoßenden Elements 7 und des bewegbaren Elements 1 unterstützt, nicht abgeschirmt, und selbst bei Verwendung des Halterahmens 46 zum zuverlässigen Halten des abstoßenden Elements 7, auf das eine massive elektromagnetische Kraft ausgeübt wird, kann ein Kontakttrennvorgang mit hoher Geschwindigkeit in ähnlicher Weise wie bei dem achten Ausführungsbeispiel erzielt werden, wobei das Strombegrenzungsvermögen nicht beeinträchtigt wird.
  • Ausführungsbeispiel 10
  • Das zehnte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 26 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei ein Teil des Halterahmens 46' aus der Darstellung entfernt ist. Die Leiteranordnung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ähnlich wie bei dem achten Ausführungsbeispiel, und der horizontale Bereich 34 des Leiters ist in einer Ebene angeordnet, die die durch das abstoßende Element 7 gezogene Ortskurve beinhaltet.
  • Das abstoßende Element 7 ist durch die Drehachse 23 von dem aus einem magnetischen Material gebildeten Halterahmen 46' drehbar gehalten. Die Feder 21, die einen Kontaktdruck auf das abstoßende Element 7 ausübt, befindet sich ferner an ihrem Endbereich in Eingriff mit dem an dem Halterahmen 46' angeordneten Federhalter 22. Der Halterahmen 46' aus magnetischem Material ist derart angeordnet, daß er nicht nur das abstoßende Element 7, sondern auch den horizontalen Bereich 34 des Leiters umschließt und sich in diesem Gesichtspunkt von dem neunten Ausführungsbeispiel unterscheidet.
  • Durch die Ausbildung des Halterahmens 46' in einer Weise, daß dieser das abstoßende Element 7 und den horizontalen Bereich 34 des Leiters mit magnetischem Material umschließt, kann die Magnetflußkomponente, die durch den durch den horizontalen Bereich 34 des Leiters fließenden Strom erzeugt wird und die Trennung des abstoßenden Elements 7 unterstützt, gesteigert werden, so daß die Trenngeschwindigkeit des abstoßenden Elements 7 verbessert werden kann.
  • Ausführungsbeispiel 11
  • Das elfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 27 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Lichtbogenlöscheinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei laminierte, hufeisenförmige Kerne 50 und 51 derart angeordnet sind, daß sie den Gehäusehauptkörper 36 der Lichtbogenlöscheinheit und die Gehäuseabdeckung 37 der Lichtbogenlöscheinheit sandwichartig zwischen sich schließen. Der Kern 50 ist in einer Position angeordnet, in der er zumindest das bewegbare Element 1 (nicht gezeigt) in der geöffneten Position im Inneren der Lichtbogenlöscheinheit zwischen sich schließt, und der Kern 51 ist an einer Stelle angeordnet, in der er zumindest das abstoßende Element 7 (nicht gezeigt) in der geöffneten Position im Inneren der Lichtbogenlöscheinheit zwischen sich schließt.
  • Bei einer derartigen Konstruktion kann die elektromagnetische Kontaktöffnungskraft des bewegbaren Elements 1 während des Unterbrechungsvorgangs durch den Kern 50 gesteigert werden, und die elektromagnetische Öffnungskraft des abstoßenden Elements 7 während des Unterbrechungsvorgangs kann durch den Kern 51 gesteigert werden, so daß eine Verbesserung bei der Kontaktöffnungsgeschwindigkeit erzielt wird.
  • Da die Kerne 50 und 51 derart angeordnet sind, daß sie das Gehäuse der Lichtbogenlöscheinheit von außen halten, kann die Kraft, die bei der Unterbrechung aufgrund des Gehäuseinnendruckanstieges auf das Gehäuse wirkt, von den Kernen aufgenommen werden, so daß eine Beschädigung des Gehäuses verhindert ist. Ferner können der Gehäusehauptkörper der Lichtbogenlöscheinheit und die Gehäuseabdeckung der Lichtbogenlöscheinheit unter Verwendung der Kerne 50 und 51 zusammengefügt werden, so daß auf solche Befestigungskomponenten, wie Schrauben oder dergleichen, verzichtet werden kann. Darüber hinaus kann das Gehäuse als Isolierung der Kerninnenseite verwendet werden, so daß verhindert ist, daß der Lichtbogen die Kerne berührt.
  • Ausführungsbeispiel 12
  • Das zwölfte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 28(a) zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Hauptbereichs dieses Ausführungsbeispiels, und 28(b) zeigt eine Draufsicht auf den Bereich unter den in 28(a) dargestellten Lichtbogenlöschplatten 31. In 28(a) ist ein Zustand unmittelbar vor einer Stromunterbrechung bei der Überlastungsstromunterbrechung dargestellt, wobei das abstoßende Element 7 noch nicht rotationsmäßig bewegt ist und das bewegbare Element 1 alleine durch die Wirkung des Mechanismusbereichs 41 (nicht gezeigt) bewegt ist.
  • Bei der Stromunterbrechung mit einem relativ niedrigen Strom, wie zum Beispiel einer Überlastungsunterbrechung, kann kein Druck in dem Druckspeicherraum 27 gespeichert werden, so daß keine Gasströmung bei der Stromunterbrechung erzeugt wird, die von dem Druckspeicherraum 27 durch den zylindrischen Raum 26 bläst, so daß die Lichtbogenlöschfunktion aufgrund einer solchen Gasströmung nicht genutzt werden kann. Bei einer Überlastungsstromunterbrechung muß daher der Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten 31 in Kontakt gebracht werden, um diesen abzukühlen und zum Erlöschen zu bringen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedoch das zylindrische isolierende Material 25 zum Erzeugen einer Atmosphäre mit hohem Druck und zum Erhöhen der Lichtbogenspannung verwendet, so daß der Kopfbereich des bewegbaren Elements 1 unweigerlich in einer Stabform vorliegt, bei der der Kontakt 2 an dem Endbereich angebracht ist.
  • Somit ist es schwierig, die Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Elements zu der Endfläche des Kopfbereichs des bewegbaren Elements auf der Seite der Lichtbogenlöschplatte zu bewegen. Daher ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Stelle L2 des Aussparungsbereichs der hufeisenförmigen Lichtbogenlöschplatten 31 näher bei dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements angeordnet als eine Position L1 der gegenüberliegenden Endfläche des von dem zylindrischen isolierenden Material 25 umgebenen Raums 26 relativ zu dem Rotationszentrum (nicht gezeigt) des bewegbaren Elements.
  • Da jedoch die Rotation des bewegbaren Elements 1 durch die Lichtbogenlöschplatten 31 behindert wird, wenn die Position L2 des Aussparungsbereichs die Ortskurve schneidet, die durch den Kopfbereich des bewegbaren Elements 1 gezogen wird, wie dies in der Zeichnung durch die strichpunktierte Linie dargestellt ist, so ist es notwendig, daß die Position L2 des Aussparungsbereichs zwischen der vorstehend genannten strichpunktierten Linie und der genannten Position L1 vorgesehen ist. Bei einer derartigen Anordnung wird der Lichtbogen in einfacher Weise mit den Lichtbogenlöschplatten 31 in Kontakt gebracht, so daß eine ausreichende Unterbrechungsleistung auch bei einer Überlastungsstromunterbrechung erzielt wird.
  • Wenn der hufeisenförmige Kern 52 derart vorgesehen ist, daß er einen Bereich des zylindrischen isolierenden Materials 25 gegenüber von dem Rotationszentrum des abstoßenden Elements umgibt, wie dies in 28(b) gezeigt ist, wird der Lichtbogen in der Nähe des abstoßenden Kontakts 8 auf die Seite des Kerns 52 angezogen, so daß sich der Lichtbogen in einfacherer Weise mit den Lichtbogenlöschplatten 31 in Kontakt bringen läßt.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß die Tatsache, daß die Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Elements schwer zu der Endfläche des bewegbaren Elements 1 auf der Seite der Lichtbogenlöschplatten 31 zu bewegen ist, auch bei einer Unterbrechung mit hohem Strom, wie zum Beispiel einer Kurzschlußunterbrechung und dergleichen, gültig ist. Daher ist es schwierig, den Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten 31 in Kontakt zu bringen, und zwar auch bei der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs, so daß der Lichtbogenkühleffekt der Lichtbogenlöschplatten 31 nicht in effektiver Weise genutzt werden kann und der Innendruck des Gehäuses der Lichtbogenlöscheinheit aufgrund der Wärme des Lichtbogens ansteigt, wobei dies leicht zur Entstehung von Rissen in dem Gehäuse führt. Die Tatsache, daß der Lichtbogen mittels der Konstruktion gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in einfacher Weise mit den Lichtbogenlöschplatten 31 in Kontakt gebracht werden kann, führt somit zu dem weiteren Effekt, daß ein Innendruckanstieg unterdrückt wird und die Rißbildung zum Zeitpunkt einer Kurzschlußunterbrechung verhindert ist.
  • Ausführungsbeispiel 13
  • Das dreizehnte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 29 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Inneren der Lichtbogenlöscheinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels, und 30 zeigt eine Perspektivansicht der Leiteranordnung um das abstoßende Element 7 herum. Die Pfeile in 30 stellen den Stromfluß dar. Im Unterschied zu dem siebten und dem achten Ausführungsbeispiel ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Anschlußbereich 15 durch die Strompfade 53a, 53b, 53c und 53d sowie den flexiblen Leiter 11 mit dem abstoßenden Element 7 verbunden, und das bewegbare Element 1 ist durch den Gleitkontakt 14 mit dem Anschlußbereich 16 verbunden.
  • Diese elektrischen Pfade 53a, 53b, 53c und 53d sowie der Bereich des flexiblen Leiters 11 auf der Seite des elektrischen Pfades 53d sind durch ein isolierendes Material 54 bedeckt, das an dem Bereich, der von dem zwischen den Kontakten 2 und 8 erzeugten Lichtbogen zu "sehen" ist, in integraler Weise mit dem zylindrischen isolierenden Material 25 ausgebildet ist. Ferner ist in den elektrischen Pfaden 53b, 53c und 53d ein Schlitz 56 mit einer Breite ausgebildet, die gleich der Breite des abstoßenden Elements 7 ist, um elektrische Pfade zu schaffen, die in seitlicher Richtung in der Ebene verlagert sind, die die Ortskurve beinhaltet, in der die Lichtbogensäule erzeugt wird und sich ausbreitet.
  • Bei dieser Konstruktion gibt es keinen dem horizontalen Bereich des Leiters entsprechenden elektrischen Pfad, der die bei dem achten Ausführungsbeispiel erläuterte elektromagnetische Kontakttrennkraft erzeugt, so daß die Kontakttrenngeschwindigkeit im Vergleich zu der des achten Ausführungsbeispiels geringer ist. Die Leiterlänge im Inneren der Lichtbogenlöschkammer kann jedoch kürzer ausgebildet werden, so daß sich die Kosten reduzieren lassen und die Konstruktion einfach ist und die Montage verbessert ist.
  • Da kein Leiter vorhanden ist, der in der Lichtbogenlöscheinheit quer verläuft und dem horizontalen Bereich des Leiters bei dem siebten und dem achten Ausführungsbeispiel entspricht, läßt sich die Isolierdistanz zwischen dem Leiter in einfacher Weise auf rechterhalten. Da ferner der in erster Linie durch die elektrischen Pfade 53b, 53c und 53d fließende Strom eine Kraft erzeugt, die den zwischen den Kontakten auf der anderen Seite der Lichtbogenplatten 31 erzeugten Lichtbogen zurückdrückt, so daß es für den Lichtbogen schwierig wird, mit den Lichtbogenlöschplatten 31 in Kontakt zu treten, ist die Funktionsweise der elektrischen Pfade 53b, 53c und 53d hinsichtlich eines Zurückdrückens des Lichtbogens durch die Ausbildung des Schlitzes 56 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf ein Minimum reduziert.
  • Ausführungsbeispiel 14
  • Das vierzehnte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 31 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Inneren der Lichtbogenlöscheinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels, und 32 zeigt eine Perspektivansicht der Leiteranordnung um das abstoßende Element 7 herum. Die Pfeile in 32 stellen den Stromfluß dar. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist im Unterschied zu dem siebten und dem achten Ausführungsbeispiel der Anschlußbereich 15 durch die elektrischen Pfade 53a, 53b sowie den flexiblen Leiter 11 mit dem abstoßenden Element 7 verbunden, und das bewegbare Element 1 ist mit dem Anschlußbereich 16 durch den Gleitkontakt 14 verbunden.
  • Diese elektrischen Pfade 53a, 53b und der Bereich des flexiblen Leiters 11 auf der Seite des elektrischen Pfades 53b sind durch das in integraler Weise mit dem zylindrischen isolierenden Material 25 ausgebildete isolierende Material 54 an dem Bereich bedeckt, der von dem zwischen den Kontakten 2 und 8 erzeugten Lichtbogen zu "sehen" ist. Ferner ist in dem elektrischen Pfad 53b der Schlitz 56 ausgebildet, so daß die Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 1 nicht behindert ist. Die elektrischen Pfade 53a und 53b sind über dem abstoßenden Element 7 angeordnet.
  • Ähnlich wie bei dem dreizehnten Ausführungsbeispiel kann bei einer derartigen Konstruktion die Leiterlänge im Inneren der Lichtbogenlöschkammer kürzer ausgebildet werden, so daß die Kosten reduziert werden können, die Konstruktion einfach ist und die Montage verbessert ist, und da ferner kein dem horizontalen Bereich des Leiters gemäß dem siebten und dem achten Ausführungsbeispiel entsprechender Leiter vorhanden ist, der in Querrichtung in der Lichtbogenlöscheinheit verläuft, kann die Isolierdistanz zwischen dem Leiter in einfacher Weise aufrechterhalten werden.
  • Da der durch den elektrischen Pfad 53 fließende Strom im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu dem Strom ist, der durch den horizontalen Bereich 10 des abstoßenden Arms in der geschlossenen Position fließt, kann die elektromagnetische Öffnungskraft an dem abstoßenden Element 7 stärker gesteigert werden als bei dem dreizehnten Ausführungsbeispiel. Darüber hinaus erzeugt der in Vertikalrichtung in dem abstoßenden Element 7 fließende Strom auch eine Magnetflußkomponente, die die elektromagnetische Kontakttrennkraft an dem abstoßenden Element 7 verstärkt. Dadurch wird die Kontakttrenngeschwindigkeit des abstoßenden Elements erhöht, und somit wird die Strombegrenzungsfähigkeit verbessert.
  • Ausführungsbeispiel 15
  • Das fünfzehnte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 33 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs einer Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel, wobei ein Teil des zylindrischen isolierenden Materials 25 und der isolierenden Abdeckung 26 zur Veranschaulichung der inneren Konstruktion entfernt ist. 34 zeigt eine Perspektivansicht zur Veranschaulichung des Erscheinungsbilds der Ausbildung gemäß 33. In 33 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein im wesentlichen L-förmiges bewegbares Element mit einem bewegbaren Kontakt 2, einem vertikalen Bereich 3 eines bewegbaren Arms, an dem der bewegbare Kontakt 2 befestigt ist, sowie mit einem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms, der im wesentlichen senkrecht zu dem vertikalen Bereich 3 des bewegbaren Arms verläuft.
  • Das bewegbare Element 1 bildet zusammen mit einem ortsfesten Element 5, das aus einem ortsfesten Kontakt 6 und einem ortsfesten Leiter 12 gebildet ist, ein Kontaktpaar, wobei das bewegbare Element 1 durch eine mit dem bewegbaren Kontakt in Kontakt stehende Feder 18 des bewegbaren Kontakts in Richtung auf das ortsfeste Element 5 vorgespannt ist. Weiterhin ist das bewegbare Element 1 um die Drehachse 13 des bewegbaren Elements drehbar abgestützt und durch einen Gleitkontakt 14 und den Verbindungsleiter 17 mit einem Anschluß 15 elektrisch verbunden.
  • Andererseits ist das ortsfeste Element 5 mit Ausnahme des ortsfesten Kontakts 6 und des Verbindungsbereichs mit dem Anschlußbereich 16 von dem zylindrischen isolierenden Material 25 und der isolierenden Abdeckung 28 bedeckt. Pfeile in der Zeichnung veranschaulichen den elektrischen Pfad während der Stromführungsperiode, wobei die Anordnung derart ausgebildet ist, daß der Strom in dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms und der Strom in dem ortsfesten Leiter 12 im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zueinander sind.
  • Wenn bei der in 33 dargestellten Strombegrenzungsvorrichtung der durch diese hindurch stattfindende Stromfluß aufgrund der Entstehung eines Kurzschlußfehlers oder dergleichen abrupt ansteigt, veranlassen die elektromagnetische abstoßende Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration an der Kontakt-Kontaktierungsfläche und die elektromagnetische abstoßende Kraft F2 aufgrund des Stroms in dem ortsfesten Leiter 12, der im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu dem Strom in dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms ist, ein Trennen der Kontakte entgegen dem Kontaktdruck 18 der mit dem bewegbaren Element in Kontakt stehenden Feder, so daß ein Lichtbogen A zwischen den getrennten Kontakten erzeugt wird.
  • Dieser Zustand ist in 35 dargestellt. Bei der Erzeugung des Lichtbogens wird die elektromagnetische abstoßende Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration geringer, doch die elektromagnetische abstoßende Kraft F2 aufgrund des Stroms in dem ortsfesten Leiter 12, der im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu dem Strom in dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms ist, setzt die Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 1 in Kontakttrennrichtung fort.
  • Wie ferner in 36 gezeigt ist, wird bei der Entstehung des Lichtbogens eine große Menge an Dampf von der inneren Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 25 aufgrund der Lichtbogenwärme erzeugt, so daß eine unter hohem Druck stehend Atmosphäre in dem von dem zylindrischen isolierenden Material 26 umgebenen zylindrischen Raum erzeugt wird. Diese Erzeugung des hohen Drucks in dem zylindrischen Raum 26 führt dazu, daß eine Kontakttrennkraft Fp aufgrund der Druckdifferenz auf das bewegbare Element 1 ausgeübt wird.
  • Diese Kontakttrennkraft Fp aufgrund der Druckdifferenz sowie die vorstehend beschriebene elektromagnetische Kraft F2 veranlassen das bewegbare Element 1 zur Ausführung einer Rotationsbewegung mit hoher Geschwindigkeit, so daß die Kontakte rasch getrennt werden. Diese mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Kontakttrennung führt dazu, daß die Lichtbogenlänge in der unter hohem Druck stehenden Atmosphäre rasch verlängert wird, so daß die Lichtbogenspannung rasch erhöht wird und der Fehlerstrom seinen Spitzenwert erreicht.
  • 37 veranschaulicht den Zustand, in dem das bewegbare Element 1 aus der in 35 dargestellten Position weiter verschwenkt wird und seine maximale Kontakttrennposition erreicht. Da in diesem Zustand die Stromspitze vorüber ist und eine ausreichend hohe Lichtbogenspannung erzeugt wird, erreicht der Fehlerstrom den Nullpunkt. Da zu diesem Zeitpunkt der bewegbare Kontakt 2 außerhalb von dem engen Raum angeordnet ist, der von dem zylindrischen isolierenden Material 25 umgeben ist, kann der Dampf des Elektrodenmetalls in der Nähe des bewegbaren Kontakts 2 durch eine übliche Einrichtung (wie zum Beispiel eine Dampfströmung von dem isolierenden Material, ein Gitter oder dergleichen) in einfacher Weise diffundiert oder gekühlt werden, so daß die Unterbrechung des Stroms bei ausreichender Wiederherstellung der Isolierung zwischen den Elektroden erleichtert wird.
  • Selbst wenn das bewegbare Element 1 in seitlicher Richtung verlagert wird, gelangt dieses nicht mit der inneren Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 25 in Berührung, so daß es zu keinem erneuten Zünden aufgrund eines Oberflächenisolierungsdurchbruchs kommt. Durch zusätzliches Vorsehen einer Einrichtung zum Begrenzen des bewegbaren Elements 1 in etwa bei der maximalen Kontakttrennposition sowie zum Verhindern eines erneuten Schließens (beispielsweise ein Verriegelungsmechanismus, ein Verbindungsglied oder dergleichen), läßt sich eine Strombegrenzungsvorrichtung mit verbessertem Strombegrenzungsvermögen erzielen.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das sich von der in 147 dargestellten herkömmlichen Ausbildung unterscheidet, besteht ferner keine Notwendigkeit zum Vorsehen einer Erregerspule zum Unterstützen des Kontakttrennvorgangs des bewegbaren Elements, und es kann eine verbesserte Strombegrenzungsleistung bei einer geringen Impedanz erzielt werden, und ferner ist die Möglichkeit der Verwendung bei einer Schaltung gegeben, bei der eine hohe Stromführungskapazität erforderlich ist.
  • Da das bewegbare Element 1 für den Kontakttrennvorgang rotationsmäßig bewegt wird, handelt es sich bei den erforderlichen Abmessungen in der Richtung des Öffnens und Schließens des bewegbaren Kontakts 2 um eine Summe aus der Dicke des ortsfesten Leiters 12, der Dicke des ortsfesten Kontakts 6, dem Raum, in dem sich das bewegbare Element 1 bewegt, der Dicke des bewegbaren Kontakts 2 und des vertikalen Bereichs 3 des bewegbaren Arms, so daß die erforderlichen Abmessungen in dieser Richtung kleiner als bei der herkömmlichen Strombegrenzungsvorrichtung vom direkten Bewegungstyp sein können. Selbst wenn die äußeren Abmessungen begrenzt sind, kann somit die Kontakttrenndistanz, die für eine effiziente Zuordnung des hohen Drucks zu dem Lichtbogenspannungsanstieg erforderlich ist, in einfacher Weise aufrechterhalten werden.
  • Ausführungsbeispiel 16
  • Das sechzehnte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit 38 beschrieben. In 38 ist das ortsfeste Element 5 direkt mit dem Anschlußbereich 15 verbunden, und das bewegbare Element 1 ist über den Gleitkontakt 14 durch den Anschluß 16 mit dem Relaisbereich elektrisch verbunden. Ferner beinhaltet der in 39 dargestellte ortsfeste Kontakt einen elektrischen Pfad 86c, in dem ein Strom im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu dem horizontalen Bereich des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position fließt. Das ortsfeste Element 5 ist in dem Bereich, der von dem bewegbaren Kontakt 2 in der offenen Position zu "sehen" ist, mit Ausnahme des Bereichs in der Nähe des ortsfesten Kontakts 6, mit einem isolierenden Material 85 bedeckt, das in integraler Weise mit dem zylindrischen isolierenden Material 25 ausgebildet ist.
  • Ein elektrischer Pfad 86c ist als elektrischer Pfad vorgesehen, in dem ein Strom im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position fließt. Wenn das durch den elektrischen Pfad 86b erzeugte Magnetfeld zu der elektromagnetischen Kontaktöffnungskraft für das bewegbare Element 1 beiträgt, kann die Leiterlänge mit der Lichtbogenlöschkammer kürzer ausgebildet werden, so daß sich die Kosten reduzieren lassen, die Konstruktion einfach wird und die Montage in einfacher Weise möglich ist. Auch kann die Isolierdistanz in einfacher Weise aufrechterhalten werden.
  • Ausführungsbeispiel 17
  • Das siebzehnte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 40 und 41 dargestellt. 40 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des ortsfesten Elements 5 bei diesem Ausführungsbeispiel, wobei ein Bereich des vertikalen elektrischen Pfads 86b des ortsfesten Elements 5 der 39 durch einen horizontalen elektrischen Pfad 86c' und einen vertikalen elektrischen Pfad 86d ersetzt ist. 41 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des in 40 gezeigten ortsfesten Elements 5, des zylindrischen isolierenden Materials 25 und des isolierenden Materials 85, das in integraler Weise mit dem zylindrischen isolierenden Material 25 ausgebildet ist und das ortsfeste Element 5 bedeckt, wobei Pfeile in der Zeichnung die Richtung des Stromflusses darstellen.
  • Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, können unter Verwendung der in 40 dargestellten Konfiguration des ortsfesten Elements der horizontale Bereich 4 des bewegbaren Arms und der elektrische Pfad 86c' des ortsfesten Elements 5 sehr nahe beieinander angeordnet werden, so daß die elektromagnetische Kontakttrennkraft bei der Unterbrechung eines Fehlerstroms höher wird als bei dem in 39 dargestellten sechzehnten Ausführungsbeispiel.
  • Ausführungsbeispiel 18
  • Das achtzehnte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 42 dargestellt. 42 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen isolierenden Materials 25, des Endbereichs des ortsfesten Elements 5 auf der Seite des ortsfesten Kontakts 6 sowie des Kopfbereichs des bewegbaren Elements 1 auf der Seite des bewegbaren Kontakts 2, wobei zu erkennen ist, daß die Wandhöhe der der Drehachse des bewegbaren Elements entgegengesetzten Wand von den Wänden des den zylindrischen Raum 26 umgebenden zylindrischen isolierenden Materials höher ausgebildet ist als die Höhe der Wand des isolierenden Materials auf der Seite der Drehachse des bewegbaren Elements.
  • Der bei der Unterbrechung zwischen den Kontakten erzeugte Lichtbogen wird einer elektromagnetischen Antriebskraft in der der Drehachse des bewegbaren Elements entgegengesetzten Richtung ausgesetzt. Während es von Vorteil ist, das Trägheitsmoment des bewegbaren Elements 1 zum Trennen von diesem mit hoher Geschwindigkeit auszuführen, wird das Trägheitsmoment des bewegbaren Elements 1 mit der Länge des vertikalen Bereichs 3 des bewegbaren Arms größer, die von der Höhe des Zylinderbereichs des zylindrischen isolierenden Materials 25 abhängig ist.
  • Somit wird die Höhe der Wand des isolierenden Materials gegenüber von der Drehachse des bewegbaren Elements höher ausgebildet als die Höhe der Wand des isolierenden Materials auf der Seite der Drehachse des bewegbaren Elements, und die Länge des vertikalen Bereichs 3 des bewegbaren Arms ist kurz ausgebildet, wie dies in 42 dargestellt ist, so daß das Trägheitsmoment reduziert werden kann und eine Atmosphäre mit ausreichend hohem Druck sowie ein ausreichender Dampf des zylind rischen Isoliermaterials erzeugt werden können, so daß dadurch die Strombegrenzungseigenschaft noch weiter verbessert werden kann.
  • Ausführungsbeispiel 19
  • 43 zeigt das neunzehnte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Zeichnung veranschaulicht das im wesentlichen L-förmige bewegbare Element 1 in der geschlossenen Position sowie das ortsfeste Element 5 mit dem ortsfesten Leiter 12, von dem ein Bereich 12a gegenüber dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms gekrümmt ausgebildet ist, so daß er näher bei dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms angeordnet ist. Indem der ortsfeste Leiter 12 nahe bei dem bewegbaren Arm angeordnet ist, kann die elektromagnetische abstoßende Kraft erhöht werden. Ferner ist bei dem Ausführungsbeispiel das bewegbare Element 1 im wesentlichen L-förmig gehalten, so daß das Trägheitsmoment des bewegbaren Elements nicht erhöht wird und dadurch ein Kontakttrennvorgang mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht wird.
  • Ausführungsbeispiel 20
  • Das 20. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit 44 beschrieben. 44 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung der inneren Konstruktion der Lichtbogenlöschkammereinheit, wobei das Bezugszeichen 5 das ortsfeste Element bezeichnet, das Bezugszeichen 25 das zylindrische isolierende Material bezeichnet, das Bezugszeichen 88 eine Magnetfluß-Abschirmplatte bezeichnet und ein Kern 89 beidseits des bewegbaren Elements 1 angeordnet ist, wie dies später noch beschrieben wird (45).
  • Als erstes wird die Konfiguration des ortsfesten Elements beschrieben, bei der es sich um eine der Merkmale des vorliegenden Ausführungsbeispiels handelt. 45 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Konfiguration des ortsfesten Elements der 44, wobei der elektrische Pfad durch den Anschlußbereich 15, die elektrischen Pfade 86f, 86e, 86c', 86d und 26c sowie den ortsfesten Kontakt 6 gebildet ist. In dem ortsfesten Element 5 ist ein Schlitz 87 ausgebildet, um die elektrischen Pfade 86e und 86f seitlich versetzt von der Ebene zu positionieren, die die Ortskurve der Rotation des bewegbaren Elements beinhaltet, um dadurch die Magnetfeldkomponente zu verringern, die den Kontakttrennvorgang des bewegbaren Elements behindert und durch den durch die elektrischen Pfade 86e und 86f fließenden Strom erzeugt wird.
  • Die elektrischen Pfade 86c', 86d und 26c bilden jedoch einen Strompfad, der im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position ist, so daß die Distanz zwischen dem horizontalen Bereich des im wesentlichen L-förmigen bewegbaren Arms und dem elektrischen Pfad 86c' verringert ist. Die elektromagnetische abstoßende Kraft, die bei einer Kurzschlußunterbrechung auf das bewegbare Element einwirkt, wird somit erhöht, und die Kontakttrenngeschwindigkeit wird gesteigert.
  • Ferner ist bei der Konfiguration des ortsfesten Elements des vorliegenden Ausführungsbeispiels der elektrische Pfad 86d, durch den die Stromkomponente in Kontaktöffnungsrichtung (vertikaler Richtung) fließt, in etwa bei dem ortsfesten Kontakt angeordnet. Die vertikale Richtungskomponente des Stroms in dem elektrischen Pfad 86d verläuft in der entgegengesetzten Richtung zu dem zwischen den getrennten Kontakten erzeugten Lichtbogen, so daß der Lichtbogen in Richtung auf den Anschlußbereich 15 gedrängt wird. Der zwischen den Kontakten erzeugte Lichtbogen wird somit gegen die auf der Seite des Anschlußbereichs befindliche Wandoberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 25 gedrückt, so daß die Lichtbogenkühlfunktion durch den Dampf von der Wandoberfläche des zylindrischen isolierenden Materials verbessert ist.
  • Zusätzlich zu dem ortsfesten Element 5 sind in 45 eine teilweise entfernte Magnetfluß-Abschirmplatte 88 und einer eines Paares von Kernen 89 dargestellt, die über dem elektrischen Pfad 86e angeordnet sind. Die Magnetfluß-Abschirmplatte 88 und der Kern 89 sind aus magnetischem Material, beispielsweise Eisen, hergestellt und derart angeordnet, daß sie nicht direkt mit dem zwischen den getrennten Kontakten erzeugten Lichtbogen in Kontakt gebracht werden, wobei dies mittels des isolierenden Materials erzielt wird, das in integraler Weise mit dem zylindrischen isolierenden Material 25 ausgebildet ist.
  • Die Magnetfluß-Abschirmplatte 88 dient in erster Linie zum Abschirmen des Magnetflusses (der die Funktion hat, die Kontakttrennbewegung des bewegbaren Elements zu verhindern und den Lichtbogen in Richtung auf die Drehachse des bewegbaren Elements zurückzudrücken), der durch den durch den elektrischen Pfad 86f fließenden Strom erzeugt wird. Dagegen hat der Kern 89 die Funktion zum Verstärken der Magnetfeldkomponente, die durch den durch die elektrischen Pfade 86c', 86d und 86c zum Öffnen des bewegbaren Elements fließenden Strom erzeugt wird, sowie zum Abschirmen des Magnetflusses, der durch den durch den elektrischen Pfad 86e fließenden Strom erzeugt wird, um dadurch das Öffnen des bewegbaren Elements zu verhindern.
  • Wenn ein durch einen abrupt ansteigenden Fehlerstrom erzeugter Magnetfluß in einem bestimmten elektrischen Pfad abgeschirmt werden soll, wie zum Beispiel durch die Magnetfluß-Abschirmplatte 88 und den Kern 89, wirkt der in dem magnetischen Material fließende Wirbelstrom in Richtung einer Verhinderung des Eintritts des Magnetflusses, so daß die Leitfähigkeit des magnetischen Materials hoch sein kann. Daher können die Magnetfluß-Abschirmplatte 88 und der Kern 89 durch eine kostengünstige Eisenplatte gebildet werden, und die auf das bewegbare Element wirkende elektromagnetische Kontaktöffnungskraft kann in vorteilhafter Weise beträchtlich verbessert werden, ohne daß eine Notwendigkeit besteht, einen Laminatkern, der zum Reduzieren des magnetischen Widerstands und zum Steigern der elektromagnetischen Kraft verwendet wird, oder einen Kern aus einem teuren isolierenden Material zu verwenden.
  • Bei dem in 46 dargestellten Kern 89' handelt es sich um eine Modifizierung des in 45 dargestellten Kerns 89 mit einer im wesentlichen U-förmigen Konfiguration mit einem Paar von Kernen, die seitlich an beiden Seiten des bewegbaren Elements angeordnet sind und an dem Endbereich auf der Seite der Kontaktöffnungsrichtung des bewegbaren Elements miteinander verbunden sind, so daß sie den Effekt einer gesteigerten elektromagnetischen Kontaktöffnungskraft schaffen. Ferner ist in 47 bei dem Bezugszeichen 89'' eine Modifizierung dargestellt, bei der die Magnetfluß-Abschirmplatte 88 und der Kern 89 einstückig ausgebildet sind, wobei der Endbereich auf der Seite des Anschlußbereich 15 derart ausgebildet ist, daß er nahe bei dem elektrischen Pfad 86f angeordnet ist, so daß der Magnetfluß aufgrund des Stroms des elektrischen Pfads 86f durch den Endbereich absorbiert wird.
  • Ausführungsbeispiel 21
  • Das 21. Ausführungsbeispiel ist in 48 dargestellt. 48 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des ortsfesten Elements 5 sowie von einem des Paares der Kerne 89'' des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei einer der auf den lateralen Seiten des ortsfesten Kontakts 6 angeordneten elektrischen Pfade 86e teilweise weggeschnitten ist. Die übrigen Bestandteile sind den in 44 dargestellten im wesentlichen ähnlich, obwohl dies in der Darstellung nicht gezeigt ist.
  • Im Vergleich zu der in 45 dargestellten Konfiguration, unterscheidet sich die Konfiguration des ortsfesten Elements gemäß 48 hinsichtlich der Anordnung des elektrischen Pfades 86e, indem der elektrische Pfad 86e höher angeordnet ist als der elektrische Pfad 86c und die Mittellinie des elektrischen Pfades 86e höher angeordnet ist als die Kontaktierungsfläche des Kontakts. Bei einer derartigen Anordnung befindet sich der elektrische Pfad 86c' nahe bei dem horizontalen Bereich des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position, um dadurch die elektromagnetische Kontaktöffnungskraft zu verstärken, wobei der Lichtbogen gegen die Wandfläche auf der Seite des Anschlußbereichs 15 des zylindrischen isolierenden Materials gedrückt wird, so daß die Kühlwirkung in ähnlicher Weise wie bei dem 20. Ausführungsbeispiel gesteigert wird.
  • Da jedoch der elektrische Pfad 86e höher angeordnet ist als die Kontakt-Kontaktierungsfläche, läßt sich die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts durch die elektromagnetische Antriebskraft durch den Strom in dem elektrischen Pfad 86e in einfacher Weise gegen die vorstehend genannte Wandfläche bewegen. Ferner veranlaßt die Positionierung des elektrischen Pfades 86 an einer hoch liegenden Stelle, daß der elektrische Pfad 86f, der zum Verhindern der Kontaktöffnungsbewegung des bewegbaren Elements und zum Zurückdrängen des Lichtbogens in Richtung auf die Drehachse des bewegbaren Elements dient, unweigerlich kurz wird, so daß die Trenngeschwindigkeit des bewegbaren Elements verbessert wird und die Funktion zum Drücken des Lichtbogens gegen die vorstehend genannte Wand verbessert wird.
  • Ausführungsbeispiel 22
  • 49 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung einer dreipoligen Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 22. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil des Gehäuses 36 entfernt ist, um die innere Konstruktion zu veranschaulichen. Die dreipolige Strombegrenzungsvorrichtung kann in einer Reihenschaltung mit dem Stromunterbrecher verwendet werden, um einen dreipoligen Strombegrenzungs-Unterbrecher zu bilden.
  • 50 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Leiteranordnung, des zylindrischen isolierenden Materials 25 und der isolierenden Abdeckung 28 für einen Pol der dreipoligen Strombegrenzungsvorrichtung der 49 in der geschlossenen Position, wobei das zylindrische isolierende Material 25 und die isolierende Abdeckung 28 teilweise entfernt sind, um die Komponenten des Leiterbereichs zu veranschaulichen.
  • In 49 bezeichnen das Bezugszeichen 1 das bewegbare Element, 25 ein zylindrisches isolierendes Material, das ein Kontaktpaar in der geschlossenen Position umgibt, 28 eine isolierende Abdeckung, 14 einen Gleitkontakt, 18 eine Kontaktdruckfeder des bewegbaren Elements, bei der es sich um eine Druckbeaufschlagungseinrichtung zum Aufbringen des Kontaktdrucks auf das Kontaktpaar handelt, 19 einen Federhalter, 13 die Drehachse des Rotors 13, 17 den Verbindungsleiter, 15a, 15b, 15c und 16a Anschlußbereiche, 31 die Lichtbogenlöschplatten, 38 die Ausströmöffnung und 36 ein Gehäuse aus isolierendem Material.
  • In 50 bezeichnet das Bezugszeichen 1 das im wesentlichen L-förmige bewegbare Element, das den bewegbaren Kontakt 2, den vertikalen Bereich 3 des bewegbaren Arms mit dem daran angebrachten bewegbaren Kontakt 2 sowie den horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms aufweist, der im wesentlichen senkrecht zu dem vertikalen Bereich 3 des bewegbaren Arms angeordnet ist. Das bewegbare Element 1 bildet zusammen mit einem ortsfesten Element 5, das aus einem ortsfesten Kontakt 6 und einem ortsfesten Leiter 12 gebildet ist, ein Kontaktpaar, und das bewegbare Element 1 ist in Richtung auf das ortsfeste Element 5 durch eine mit dem bewegbaren Kontakt in Kontakt stehende Feder 18 vorgespannt, bei der es sich um eine Druckbeaufschlagungseinrichtung zum Aufbringen eines Kontaktdrucks handelt.
  • Auch ist das bewegbare Element 1 um die Drehachse 13 des bewegbaren Elements drehbar abgestützt und mit einem Anschlußbereich 15a durch einen Gleitkontakt 14 und den Verbindungsleiter 17 elektrisch verbunden. Dagegen ist das ortsfeste Element 5 mit Ausnahme des ortsfesten Kontakts 6 und des Verbindungsbereichs mit dem Anschlußbereich 16a von dem zylindrischen isolierenden Material 25 und der isolierenden Abdeckung 28 bedeckt. Pfeile in der Zeichnung veranschaulichen den elektrischen Pfad während der Stromführungsperiode, wobei die Anordnung derart ist, daß der Strom in dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms und der Strom in dem ortsfesten Leiter 12 im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zueinander sind. Das Kontaktpaar ist derart angeordnet, daß es sich in der geschlossenen Position im wesentlichen rechtwinklig zu einer Linie schneidet, die den Anschlußbereich 15a und den Anschlußbereich 16a verbindet.
  • Wenn bei der in den 49 und 50 dargestellten Strombegrenzungsvorrichtung der durch diese hindurchfließende Strom aufgrund der Entstehung eines Kurzschlußfehlers oder dergleichen abrupt ansteigt, veranlassen die elektromagnetische abstoßende Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration an der Kontakt-Kontaktierungsfläche und die elektromagnetische abstoßende Kraft F2 aufgrund des Stroms in dem ortsfesten Leiter 12, der im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu dem Strom in dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms ist, ein Trennen der Kontakte entgegen dem Kontaktdruck der mit dem bewegbaren Element in Kontakt stehenden Feder 18, so daß ein Lichtbogen A zwischen den getrennten Kontakten erzeugt wird. Dieser Zustand ist in 51 veranschaulicht. Bei der Erzeugung des Lichtbogens wird die elektromagnetische abstoßende Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration geringer, doch die elektromagnetische abstoßende Kraft F2 aufgrund des Stroms in dem ortsfesten Leiter 12 und des Stroms in dem horizontalen Bereich 4 des bewegbaren Arms setzt die Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 1 in Kontakttrennrichtung fort.
  • Wie ferner in 51 gezeigt ist, wird bei der Entstehung des Lichtbogens eine große Menge Dampf an der inneren Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 25 aufgrund der Lichtbogenwärme erzeugt, so daß eine Atmosphäre mit hohem Druck in dem von dem zylindrischen isolierenden Material 26 umgebenen zylindrischen Raum 26 erzeugt wird. Die Erzeugung dieses hohen Drucks in dem zylindrischen Bereich 26 führt dazu, daß eine Kontakttrennkraft Fp aufgrund der Druckdifferenz auf das bewegbare Element 1 aufgebracht wird.
  • Diese Kontakttrennkraft Fp aufgrund der Druckdifferenz sowie die vorstehend genannte elektromagnetische Kraft F2 veranlassen eine Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 1 mit hoher Geschwindigkeit, so daß die Kontakte rasch getrennt werden. Dieser Kontakttrennvorgang mit hoher Geschwindigkeit führt dazu, daß die Lichtbogenlänge in der unter hohem Druck stehenden Atmosphäre rasch zunimmt, daß die Lichtbogenspannung rasch ansteigt und der Fehlerstrom seinen Spitzenwert erreicht.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das zylindrische isolierende Material 25 den ortsfesten Kontakt 6 umgebend angeordnet ist, um den Druck der Lichtbogenatmosphäre unmittelbar nach der Trennung des bewegbaren Elements hoch zu machen. Die Anordnung, bei der die Wärme des zwischen den getrennten Kontakten erzeugten Lichtbogens zum Erzeugen eines großen Dampfvolumens aus dem um den ortsfesten Kontakt herum angeordneten isolierenden Material verwendet wird, ist zum Beispiel in den 16 und 17 der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-22061 offenbart.
  • Bei diesem früheren Beispiel hat das um den ortsfesten Kontakt herum angeordnete isolierende Material jedoch eine Konfiguration, bei der das bewegbare Element in der seitlichen Richtung sandwichartig eingeschlossen ist, so daß der aus dem isolierenden Material erzeugte Dampf unmittelbar auf die Kopfseite des bewegbaren Elements in der geschlossenen Position und zu der Seite des Rotationszentrums des bewegbaren Elements fließen kann, so daß es unmöglich ist, der Lichtbogenatmosphäre einen ausreichend hohen Druck zu verleihen.
  • Zum abrupten Erhöhen der Lichtbogenspannung ist es erforderlich, den Lichtbogen im Anfangsstadium der Kontaktöffnung innerhalb eines zylindrischen Raums zu begrenzen, der durch den ortsfesten Kontakt, den bewegbaren Kontakt und das zylindrische isolierende Material gebildet ist, und für eine wesentliche Verbesserung bei der Lichtbogenspannungs-Anstiegsrate ist es unverzichtbar, daß das den ortsfesten Kontakt umgebende isolierende Material in einer zylindrischen Konfiguration vorliegt.
  • 52 veranschaulicht den Zustand, in dem das bewegbare Element 1 sich ausgehend von der in 51 dargestellten Position weiter rotationsmäßig bewegt und seine maximale Kontakttrennposition erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist der bewegbare Kontakt 2 außerhalb von dem zylindrischen Raum 26 angeordnet, und es wird eine ausreichend hohe Lichtbogenspannung erzeugt. Wie ferner durch Pfeile in 52 gezeigt ist, absorbiert die Strömung des Dampfes des isolierenden Materials (durch weiße Pfeile dargestellt) entlang der Axialrichtung der Lichtbogensäule aus dem zylindrischen Raum 26 die Wärme des Lichtbogens, um diesen zu kühlen, so daß der Lichtbogenwiderstand höher wird und sich der Fehlerstrom rasch zum Nullpunkt bewegt.
  • Wie ferner in 49 gezeigt ist, kann durch Ausbilden der Ausströmöffnung 38 in der Gehäusewand auf der Seite der Trennrichtung des bewegbaren Elements (der Seite des Öffnungsbereichs des zylindrischen isolierenden Materials 25) die Strömungsgeschwindigkeit des in 52 durch die weißen Pfeile dargestellten Dampfes des Isoliermaterials hoch gemacht werden, so daß der Elektrodenmetalldampf um den bewegbaren Kontakt 2 herum in einfacher Weise weggeblasen werden kann.
  • Dies erlaubt eine Wiederherstellung der Isolierung, die zum Unterbrechen des zwischen den Elektroden auftretenden Stroms ausreichend ist, so daß sich eine zuverlässige Strombegrenzungsvorrichtung erzielen läßt, die Strom selbst dann in zuverlässiger Weise unterbrechen kann, wenn ein Schutzschalter mit geringer Unterbrechungskapazität in einer Reihenschaltung zusammen mit dieser verwendet wird.
  • Durch Bewegen des bewegbaren Kontakts 2 aus dem zylindrischen Raum 26 in der letzten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs nach der Stromspitze heraus, wie dies vorstehend erläutert worden ist, kann ferner die Dampferzeugung aus dem zylindrischen isolierenden Material 25, die nicht in effektiver Weise zur Erhöhung der Lichtbogenspannung beiträgt, begrenzt werden, um damit einen unnötigen Anstieg des Innendrucks zu verhindern.
  • Mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine hohe Strombegrenzungsleistung durch ein Paar von Kontakten erzielt werden, so daß eine Strombegrenzungsvorrichtung mit verbesserter Strombegrenzungseigenschaft mit niedriger Impedanz erzielt werden kann, so daß die Anwendung von dieser bei einer Schaltung vereinfacht wird, bei der eine hohe Stromführungskapazität erforderlich ist.
  • Ferner wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nur ein Paar von Kontakten verwendet, um eine hohe Strombegrenzungsleistung zu erzielen, so daß die Dicke der Gehäuseseitenwand groß sein kann und dadurch das Gehäuse aus einem kostengünstigen Material gebildet werden kann. Da jedoch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Erhöhung des Gehäuseinnendrucks unterdrückt wird, ist es möglich, die Dicke der Gehäusewand klein auszubilden und eine Leiteranordnung zu verwenden, bei der zwei Paare von Kontakten in Reihe verbunden sind, wobei in diesem Fall während des Strombegrenzungsvorgangs zwei Lichtbogen in Reihe in dem zylindrischen Raum erzeugt werden und dadurch die Strombegrenzungseigenschaft noch weiter verbessert wird.
  • Ausführungsbeispiel 23
  • Das 23. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit 53 beschrieben. 53 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Innenkonstruktion der Strombegrenzungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei die Feder oder dergleichen in der Darstellung weggelassen sind. Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 49 dargestellten nur darin, daß die Anschlußbereiche 15 und 16 in Positionen angeordnet sind, die um eine Höhe H' höher angeordnet sind als eine Befestigungsfläche (Boden) 91 des Gehäuses 36.
  • Um bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die parallele Anordnung des elektrischen Pfadbereichs in bezug auf den Arm des bewegbaren Elements 1 und das ortsfeste Element 5 zu gewährleisten sowie die Verbindung mit den Anschlußbereichen 15 und 16 herzustellen, ist der untere Bereich des ortsfesten Leiters 12 U-förmig gebogen und mit dem Anschlußbereich 16 verbunden, und hinsichtlich des bewegbaren Elements 1 ist der flexible Leiter 11 U-förmig gebogen und mit dem Anschlußbereich 15 verbunden.
  • Wenn eine Strombegrenzungsvorrichtung direkt mit einem Schutzschalter verbunden werden soll, muß der Anschlußbereich der Strombegrenzungsvorrichtung in einer Position angeordnet werden, die um die Höhe H' höher ist als die Befestigungsfläche. Ferner ist auch klar, daß bei Berücksichtigung einer einfachen Unterbringung in einem Verteilerkasten, die Höhe H der Strombegrenzungsvorrichtung wünschenswerterweise gleich oder niedriger ist als die Höhe des Schutzschalters. Unter derartigen Einschränkungen hinsichtlich der äußeren Konfiguration ist es zur Schaffung einer ausreichenden Länge eines im wesentlichen parallelen und in entgegengesetzter Richtung verlaufenden elektrischen Pfades (der im folgenden als abstoßender elektrischer Pfad bezeichnet wird) erforderlich, daß in der in 53 dargestellten Weise der ortsfeste Leiter 12 im wesentlichen U-förmig gebogen ist, der elektrische Pfad auf der Seite des ortsfesten Elements auf der Seite der Befestigungsfläche 91 umgebogen ist und daß die Drehachse 13 des bewegbaren Elements in bezug auf die Höhe der Anschlußbereiche 15 und 16 an einer niedrigen Stelle auf der Seite der Befestigungsfläche 91 angeordnet ist.
  • Mit der vorstehenden Konstruktion kann eine zum Erzielen einer Strombegrenzungsleistung erforderliche Länge des abstoßenden elektrischen Pfades auch dann erzielt werden, wenn die vorstehend beschriebene Einschränkung hinsichtlich der äußeren Konfiguration vorhanden ist. Wie jedoch in 53 gezeigt ist, hat das Magnetfeld, das durch die durch weiße Pfeile dargestellte Stromkomponente erzeugt wird, die Funktion, den mit hoher Geschwindigkeit ablaufenden Trennvorhang des bewegbaren Elements zu verhindern, so daß dann, wenn der abstoßende elektrische Pfad die gleiche Länge hat wie bei dem 22. Ausführungsbeispiel, die Kontakttrenngeschwindigkeit im Vergleich zu dem 22. Ausführungsbeispiel vermindert wird. Daher wird die Trenngeschwindigkeit bei dem nachfolgenden 24. Ausführungsbeispiel im Vergleich zu der des 22. Ausführungsbeispiels unter der Einschränkung der Höhe H und der Anschlußbereichhöhe H' weiter erhöht.
  • Ausführungsbeispiel 24
  • Das 24. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 54 dargestellt. 54 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der Innenkonstruktion der Strombegrenzungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei die Feder oder dergleichen in der Darstellung weggelassen sind. Im Unterschied zu dem 23. Ausführungsbeispiel ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das bewegbare Element 1 durch den flexiblen Leiter 11 mit der fernen Seite oder dem hinter dem ortsfesten Element 5 angeordneten Anschlußbereich 16 elektrisch verbunden, und das ortsfeste Element 5 ist durch den länglichen ortsfesten Leiter 12 mit der fernen Seite oder dem hinter dem bewegbaren Element 1 angeordneten Anschlußbereich 15 verbunden.
  • Der ortsfeste Leiter 12, der den ortsfesten Kontakt 6 und den Anschlußbereich 15 elektrisch miteinander verbindet, ist aus den elektrischen Pfaden 12a, 12b und 12c gebildet. 12a ist der elektrische Pfad zum Bilden des abstoßenden elektrischen Pfades, 12b ist der elektrische Pfad, der an dem einen Ende mit dem elektrischen Pfad 12a verbunden ist und senkrecht zu dem bewegbaren Arm des bewegbaren Elements 1 in der geschlossenen Position unter dem bewegbaren Element 1 angeordnet ist, und 12c ist der elektrische Pfad, der das andere Ende des elektrischen Pfades 12b mit dem Anschlußbereich 15 verbindet.
  • Der Bereich des abstoßenden elektrischen Pfades des Kontaktpaares in dem Schließzustand ist im wesentlichen senkrecht zu der Linie angeordnet, die die Anschlußbereiche 15 und 16 miteinander verbindet, und eine Vielzahl von hufeisenförmigen Lichtbogenlöschplatten 31 ist an einer Stelle gegenüber von dem Kopfbereich des bewegbaren Elements vorgesehen. Ferner ist der ortsfeste Leiter auf der Seite des Endbereichs, an dem der ortsfeste Kontakt 6 des Kontaktelements 5 angebracht ist, nach oben verlängert, und der verlängerte Leiter 92 ist mit einem Lichtbogenläufer bzw. Lichtbogenführungskörper 79 versehen, der von der isolierenden Abdeckung 28a zu den Lichtbogenlöschplatten 31 hin freiliegt.
  • Bei der elektrischen Pfadanordnung, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, wirkt das gesamte Magnetfeld, das durch den durch den ortsfesten Leiter 12 fließenden Strom erzeugt wird, in Richtung der Trennung des bewegbaren Elements 1, so daß sich das bewegbare Element 1 bei einer Kurzschlußunterbrechung mit einer höheren Geschwindigkeit trennt. Durch die kombinierte Nutzung der vorstehend beschriebenen elektrischen Pfadanordnung zusammen mit dem zylindrischen isolierenden Material 25, bei dem es sich um die Einrichtung zum Erzeugen einer unter hohem Druck stehenden Atmosphäre handelt, kann der Anstieg der Lichtbogenspannung in signifikanter Weise verbessert werden und dadurch die Strombegrenzungsfähigkeit weiter verbessert werden.
  • Da der Lichtbogen bei der Kurzschlußunterbrechung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel innerhalb des zylindrischen Materials 25 erzeugt wird, ist die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts 6 auf den Bereich im Inneren des Innendurchmessers des zylindrischen isolierenden Materials 25 begrenzt, so daß die Stromdichte erhöht wird. Dies führt dazu, daß der Verschleiß des ortsfesten Kontakts 6 hoch wird und die Anzahl der Strombegrenzungsvorgänge, die ausgeführt werden können, begrenzt ist.
  • Wie vorstehend erwähnt, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Lichtbogenläufer 79, zu dem der Lichtbogen A übertragen wird, über dem ortsfesten Kontakt 6 angeordnet, so daß die Richtung des Lichtbogenstrahls auf der Seite des bewegbaren Kontakts 2 in der zweiten Hälfte des Strombegrenzungsvorgangs, in der die Rotation des bewegbaren Elements 1 eine Bewegung des bewegbaren Kontakts 2 aus dem zylindrischen Raum 26 heraus veranlaßt, von dem ortsfesten Kontakt 6 in Richtung auf die Lichtbogenlöschplatten 31 verlagert wird.
  • Auch wird der Lichtbogen aufgrund des Stroms, der durch die ortsfesten Leiter 12a, 12b und 12c sowie das bewegbare Element 1 fließt, einer elektromagnetischen Kraft in Richtung auf die Lichtbogenlöschplatten 31 ausgesetzt. Diese Lichtbogen-Antriebskräfte bewegen die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements 5 von dem ortsfesten Kontakt 6 zu dem Lichtbogenläufer 79. Somit werden Verschleiß des ortsfesten Kontakts und des zylindrischen isolierenden Materials 25 unterdrückt, so daß sich eine Strombegrenzungsvorrichtung ergibt, die wiederholt verwendet werden kann und eine bessere Lebensdauer hat.
  • Da ferner in der in 55 dargestellten Weise der Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten 31 in Kontakt gebracht wird und die Lichtbogenwärme durch die latente Verdunstungswärme der Lichtbogenlöschplatten 31 absorbiert wird und die Lichtbogentemperatur während des Transfers des Lichtbogens zu dem Lichtbogenläufer 79 abgekühlt wird, kann der interne Druckanstieg in dem Gehäuse in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs verringert werden. Die mechanische Festigkeit gegen Aufprallbelastungen eines Formmaterials, das bei einem Verschaltungsunterbrecher verwendet wird, ist allgemein höher als die mechanische Festigkeit gegen eine statische Belastung. Die Verringerung des Gehäuseinnendrucks in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs führt somit zu dem Effekt, daß eine Rißbildung in dem aus einem Formmaterial gebildeten Gehäuse verhindert ist.
  • Wie beschrieben, kann Verschleiß des ortsfesten Kontakts durch Verlagern der Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts 6 zu dem Lichtbogenläufer 79 vermindert werden, jedoch bewegt sich der Lichtbogen um den ortsfesten Kontakt 6, in dem Moment, in dem der Lichtbogen zu dem Lichtbogenläufer 79 übertragen wird, aus dem zylindrischen Raum 26 heraus, so daß die durch die Atmosphäre mit hohem Druck des zylindrischen Raums 26 erhöhte Lichtbogenspannung vermindert wird.
  • Diese Verminderung der Lichtbogenspannung tritt vor der Stromspitze auf, und die Stromspitze wird unter signifikanter Beeinträchtigung der Strombegrenzungsfähigkeit beträchtlich erhöht. Auch wenn die Verminderung der Lichtbogenspannung nach der Stromspitze auftritt, geschieht es gelegentlich, daß die Verringerungsrate des Stroms in der letzten Hälfte des Strombegrenzungsvorgangs geringer wird, so daß die Unterbrechungszeit und die Durchgangsenergie steigen. Ein derartiges Problem wird durch das im folgenden beschriebene 25. Ausführungsbeispiels gelöst.
  • Ausführungsbeispiel 25
  • Das 25. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 56 dargestellt. Bei dem in 56 dargestellten 25. Ausführungsbeispiel ist die isolierende Abdeckung 28b um den Lichtbogenläufer 79 herum zylindrisch ausgebildet, um einen zylindrischen Raum 26a des Lichtbogenläufers zu bilden. Bei dieser Anordnung kommt es auch nach der Rotation des bewegbaren Elements 1 und nach dem Austritt des bewegbaren Kontakts 2 aus dem zylindrischen Raum 26 zu keiner unmittelbaren Übertragung der Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts zu dem Lichtbogenläufer 79, so daß der Anstieg der Lichtbogenspannung aufgrund der unter hohem Druck stehenden Atmosphäre in dem zylindrischen Raum 26 in effektiver Weise genutzt werden kann und dadurch die Stromspitze auf einen niedrigen Wert unterdrückt werden kann. Da ferner der Lichtbogenläufer 79 auch nach dem Transfer des Lichtbogens zu dem Lichtbogenläufer 79 in dem von der zylindrischen isolierenden Abdeckung 28b umgebenen zylindrischen Raum 26 des Lichtbogenläufers angeordnet ist, kommt es zu keiner Verminderung der Lichtbogenspannung, und die Unterbrechungszeit kann verkürzt werden, so daß die Durchgangsenergie reduziert werden kann.
  • Ausführungsbeispiel 26
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das bewegbare Element 1 einen im wesentlichen L-förmigen Kopfbereich zum Erzeugen eines Lichtbogens im Anfangsstadium des Kontaktöffnungsvorgangs im Inneren des zylindrischen isolierenden Materials 25 auf, wie dies zum Beispiel in 50 gezeigt ist. Daher ist es für die Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Elements 1 schwierig, sich von dem bewegbaren Kontakt 2 zu der Endfläche des bewegbaren Elements 1 auf der Seite der Lichtbogenlöschplatten zu bewegen, so daß die Richtung des Lichtbogenstrahls auf der Seite des bewegbaren Elements auch in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs nicht zu den Lichtbogenlöschplatten hin verläuft, so daß es schwierig ist, den Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten 31 in Kontakt zu bringen.
  • Dadurch kann der Lichtbogenkühleffekt der Lichtbogenlöschplatten 31 nicht in wirksamer Weise genutzt werden, und es ist möglich, daß der Innendruck des Gehäuses unnötig erhöht wird, ohne daß der Anstieg in der Lichtbogenspannung in der zweiten Hälfte des Strombegrenzungsvorgangs unterstützt wird.
  • Bei dem 26. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in 57 dargestellt ist, ist eine Transferelektrode 75, die an dem einen Ende mit dem Verbindungsleiter 17 elektrisch verbunden ist, der an dem anderen Ende in Richtung auf die Lichtbogenlöschplatten 31 verlängert ist, und die sich im wesentlichen auf dem gleichen elektrischen Potential wie das bewegbare Element 1 befindet, hinter dem bewegbaren Element 1 angeordnet, so daß die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts 2 zu der Transferelektrode 75 übertragen wird, um eine Bewegung zu den Lichtbogenlöschplatten 31 hin zu veranlassen.
  • In ähnlicher Weise wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiels ist auch die Anordnung auf der Seite des ortsfesten Elements 5 derart, daß die Lichtbogenstelle durch den Lichtbogenläufer bzw. Lichtbogenführungskörper auf die Seite der Lichtbogenlöschplatten 31 übertragen wird, so daß sichergestellt wird, daß der Lichtbogen geteilt und durch die Lichtbogenlöschplatten 31 abgekühlt wird. Auf diese Weise kann der unnötige Anstieg bei dem Gehäuseinnendruck in der zweiten Hälfte des Strombegrenzungsvorgangs verhindert werden.
  • Ausführungsbeispiel 27
  • Wie beschrieben, ist es bei der vorliegenden Erfindung schwierig, die Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Elements 1 zu der Endfläche des bewegbaren Elements 1 auf der Seite der Lichtbogenlöschplatten zu bewegen, da der Kopfbereich des bewegbaren Elements eine im wesentlichen L-förmige Konfiguration aufweist. Der Strom in der Nähe der Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Element 1 ist somit an dem bewegbaren Kontakt 2 konzentriert, so daß der Verschleiß des bewegbaren Kontakts 2 hoch werden kann.
  • Wie in 58 gezeigt, ist somit bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anordnung derart, daß eine Transferelektrode 75 mit einem Schlitz 94 versehen ist, in dem der Kopfbereich des bewegbaren Elements 1 in der geöffneten Position aufgenommen wird, so daß die Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Kontakts in einer relativ frühen Periode während des Strombegrenzungsvorgangs sicher zu der Transferelektrode 75a transferiert werden kann.
  • Der zu der Transferelektrode 75a transferierte Lichtbogen wird durch eine Anziehfunktion der Lichtbogenlöschplatten 31 und eine elektromagnetische Antriebskraft aufgrund der durch das ortsfeste Element 5 und die Transferelektrode 75a fließenden Ströme zu dem Kopfbereich der Transferelektrode 75a bewegt, so daß die Lichtbogenlänge rasch erhöht wird und die Lichtbogenspannung zunimmt. Da der Transfer des Lichtbogens von dem bewegbaren Element 1 zu der Transferelektrode 75a zu einem relativ frühen Zeitpunkt eine signifikante Reduzierung des Verschleißes des bewegbaren Kontakts 2 im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel 25 ermöglicht, ergibt sich eine Verbesserung der Lebensdauer der Strombegrenzungsvorrichtung.
  • Ausführungsbeispiel 28
  • Das 28. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. 59 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs einer Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 15. Ausführungsbeispiel, wobei ein Bereich des zylindrischen isolierenden Materials 108 und der isolierenden Abdeckung 109 zum Veranschaulichen der Innenkonstruktion entfernt sind. 60 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Erscheinungsbildes der Darstellung der 59. In 59 bezeichnen das Bezugszeichen 101 ein im wesentlichen L-förmiges bewegbares Element mit einem bewegbaren Kontakt 102, einem vertikalen Bereich 103 eines bewegbaren Arms, an dem der bewegbare Kontakt 102 befestigt ist, sowie mit einem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms, der im wesentlichen senkrecht zu dem vertikalen Bereich 103 des bewegbaren Arms verläuft.
  • Das bewegbare Element 101 bildet ein Kontaktpaar zusammen mit einem ortsfesten Element 105, das aus einem ortsfesten Kontakt 106 und einem ortsfesten Leiter 107 gebildet ist, wobei das bewegbare Element 101 durch eine Feder 111 in Richtung auf das ortsfeste Element 105 gedrückt wird. Ferner ist das bewegbare Element 111 um die Drehachse 113 des bewegbaren Elements drehbar abgestützt und durch einen Gleitkontakt 110 und den Verbindungsleiter 114 mit einem Anschluß 115 elektrisch verbunden. Dagegen ist das ortsfeste Element 105 mit Ausnahme des ortsfesten Kontakts 106 und des Verbindungsbereichs mit dem Anschlußbereich 116 von dem zylindrischen isolierenden Material 108 und der isolierenden Abdeckung 109 bedeckt. Pfeile in der Zeichnung veranschaulichen den elektrischen Pfad während der Stromführungsperiode, wobei die Anordnung derart ist, daß der Strom in dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms und der Strom in dem ortsfesten Leiter 107 im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zueinander sind.
  • Es folgt nun eine Beschreibung der Lichtbogenspannungsanstiegsbedingung unter einem hohen Druck eines bei hohem Strom auftretenden Lichtbogens bei einem relativ kurzen Spalt, der bei dem Strombegrenzungsvorgang in dem Stromunterbrecher mit der Strombegrenzungsfunktion vom Lichtbogentyp auftritt. Die Meßresultate der Lichtbogenspannungsänderungen, wenn sich ein Atmosphärendruck P des bei kurzem Spalt und hohem Strom auftretenden Lichtbogens von mehreren Zentimetern oder weniger bei Verwendung der in 61 dargestellten experimentellen Vorrichtung verändert, sind in 62 veranschaulicht.
  • Bei der in 61 dargestellten experimentellen Vorrichtung wird der Lichtbogen zwischen dem einander gegenüberliegenden Paar der stabförmigen Elektroden erzeugt, so daß die zwischen den Elektroden vorhandene Distanz gleich der Lichtbogenlänge L ist. Wie aus 62(a) ersichtlich ist, wird bei einem relativ niedrigen Lichtbogenstromwert die Lichtbogenspannung mit steigendem Lichtbogen-Atmosphärendruck P bis zum Maximum der verschiedenen Lichtbogenlängen L höher. Wie in 62(b) gezeigt ist, wird bei einem relativ hohen Lichtbogenstromwert die Lichtbogenspannung nicht nennenswert verändert, mit Ausnahme in dem Bereich, in dem die Lichtbogenlänge L relativ groß ist, wobei dies selbst bei steigendem Lichtbogen-Atmosphärendruck P gilt.
  • Das Verhältnis R der Lichtbogenspannung V (P = hoch), wenn der in 62 dargestellte Atmosphärendruck P hoch ist, und der Lichtbogenspannung (P = niedrig), wenn der Lichtbogendruck P niedrig ist, erhält man in einer Weise, wie dies in der graphischen Darstellung der 63 aufgetragen ist. Wie aus 63 ersichtlich ist, wird die Lichtbogenspannungs-Anstiegrate R bei relativ geringem Lichtbogenstromwert mit zunehmender Lichtbogenlänge höher. Dagegen steigt die Lichtbogenspannungs-Anstiegsrate R bei relativ hohem Lichtbogenstromwert nicht nennenswert an, bis die Lichtbogenlänge gleich oder höher als ein bestimmter Wert wird. Aus dem Vorstehenden ist erkennbar, daß bei dem Lichtbogen mit geringem Spalt und hohem Strom die Bedingung für eine wirksame Erhöhung der Lichtbogenspannung durch Erhöhen des Lichtbogen-Atmosphärendrucks gleichzeitig die Bedingungen erfüllen muß, daß (a) der Lichtbogenstrom relativ niedrig ist und (b) die Lichtbogenlänge groß ist.
  • Bei einem Defekt, wie zum Beispiel einem Kurzschluß, steigt der Schaltungsstrom dann unmittelbar nach dem Auftreten des Fehlers rasch an. Zum Begrenzen des Fehlerstroms durch Erhöhen der Lichtbogenspannung bei einem hohen Atmosphärendruck bei Erfüllung der beiden vorstehend genannten Bedingungen, ist es somit notwendig, daß (1) die Atmosphäre mit hohem Druck zumindest unmittelbar nach der Entstehung des Lichtbogens (unmittelbar nach der Entstehung des Fehlers) erzeugt wird und daß (2) die Lichtbogenlänge verlängert wird, wenn der Lichtbogenstrom noch relativ gering ist (unmittelbar nach der Entstehung des Fehlers). Nach dem Anstieg des Fehlerstroms stellt sich keine große Verbesserung bei der Strombegrenzungseigenschaft ein. Ferner trägt die Atmosphäre mit hohem Strom nach dem Anstieg des Fehlerstroms nicht sehr viel zu den Verbesserungen bei der Strombegrenzungsfähigkeit bei, und ferner entstehen an dem Gehäuse oder dergleichen Schäden.
  • Wenn bei dem in 59 dargestellten Stromunterbrecher der fließende Strom aufgrund der Entstehung eines Kurzschlußfehlers oder dergleichen rasch ansteigt, veranlassen eine elektromagnetische abstoßende Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration an der Kontakt-Kontaktierungsfläche und eine elektromagnetische abstoßende Kraft F2 aufgrund eines Stroms in dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms, wie dies vorstehend erläutert worden ist, sowie eines dazu parallelen und entgegengesetzten Stroms in dem ortsfesten Leiter 107 ein Trennen der Kontakte entgegen dem von der Feder 111 aufgebrachten Kontaktdruck, so daß ein Lichtbogen A über die Kontakte hinweg erzeugt wird.
  • Dieser Zustand ist in 64 veranschaulicht. Bei der Entstehung des Lichtbogens wird die elektromagnetische abstoßende Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration an der Kontakt-Kontaktierungsfläche geringer, doch die elektromagnetische Kraft F2 aufgrund des Stroms in dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms und des dazu im wesentlichen parallelen und entgegengesetzten Stroms in dem ortsfesten Leiter 107 setzt die Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 101 in der Kontakttrennrichtung fort.
  • Wie in 65 gezeigt ist, wird bei der Entstehung eines Lichtbogens eine große Dampfmenge von der inneren Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 108 erzeugt, und in dem von dem zylindrischen isolierenden Material 108 umgebenden zylindrischen Raum 118 wird eine Atmosphäre mit hohem Druck erzeugt. Aufgrund der Erzeugung von diesem hohen Druck in dem zylindrischen Raum 18 wird das bewegbare Element 1 aufgrund der Druckdifferenz einer Kontakttrennkraft Fp ausgesetzt.
  • Die Kontakttrennkraft Fp aufgrund der Druckdifferenz sowie die vorstehend beschriebene elektromagnetische Kraft F2 veranlassen eine Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 101 mit hoher Geschwindigkeit, um dadurch die Kontakte rasch zu trennen. Dieser rasche Kontakttrennvorgang führt zu einer raschen Verlängerung der Lichtbogenlänge in der Atmosphäre mit hohem Druck, so daß es zu einem scharfen Anstieg der Lichtbogenspannung kommt und der Fehlerstrom seinen Spitzenwert erreicht.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die unter hohem Druck stehende Atmosphäre und die von dem zylindrischen isolierenden Material 108 Gebrauch machende und mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung in Kombination verwendet, so daß mit einer derartigen kombinierten Nutzung notwendigerweise eine bessere Strombegrenzungsfähigkeit erreicht wird. 66 veranschaulicht die Wirkung des zylindrischen isolierenden Materials 108, wenn (a) die mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung nicht verwendet wird und (b) die mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Kontakttrenneinrichtung verwendet wird.
  • In dieser Zeichnung bezeichnet ts einen Zeitpunkt, zu dem der Fehler erzeugt wird, t0 bezeichnet einen Zeitpunkt, zu dem die Kontakte getrennt werden, V0 bezeichnet einen Spannungsabfall zwischen den Kontakten, und eine gestrichelte Linie stellt eine Wellenform der Source-Spannung dar. 66(a) veranschaulicht den Zustand, in dem keine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung verwendet wird und eine Stromspitze Ip1 und eine Stromspitze Ip2 zu einem Zeitpunkt t1 (mit dem zylindrischen isolierenden Material) bzw. einem Zeitpunkt t2 (ohne das zylindrische isolierende Material) erreicht werden, wobei die Lichtbogenspannung zu diesem Zeitpunkt die Source-Spannung erreicht.
  • Wenn keine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung verwendet wird, ist der Anstieg bei der Lichtbogenlänge im Vergleich zu dem Anstieg des Fehlerstroms langsam, so daß die vorstehend geschilderten Bedingungen, bei denen die Lichtbogenlänge kurz ist und die Lichtbogenspannung erhöht wird, selbst bei Erzeugung einer hohen Druck aufweisenden Atmosphäre durch das zylindrische isolierende Material 108 nur schwer zu erfüllen sind.
  • Daher ist in 66(a) das Ausmaß der Verbesserung der Stromspitze Ip, d.h. ΔIp = Ip2 – Ip1 selbst dann gering, wenn das zylindrische isolierende Material 108 verwendet wird. Dagegen wird in 66(b), bei der die mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung verwendet wird, die Lichtbogenlänge ausreichend lang, bevor der Fehlerstrom hoch wird, so daß die vorstehend genannten Bedingungen zum Erhöhen der Lichtbogenspannung in einer Atmosphäre mit hohem Druck erfüllt werden können.
  • Es ist erkennbar, daß das Ausmaß der Verbesserung der Stromspitze Ip, d.h. ΔIp' = Ip2' – Ip1', wobei eine Stromspitze Ip1' und eine Stromspitze Ip2' zu einem Zeitpunkt t1' (mit dem zylindrischen isolierenden Material) bzw. zu einem Zeitpunkt t2' (ohne das zylindrische isolierende Material) erreicht werden, zu dem die Lichtbogenspannung die Source-Spannung erreicht, im Vergleich zu dem Ausmaß der Verbesserung ΔIp der Stromspitze Ip, wenn keine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Kontakttrenneinrichtung verwendet wird, ganz wesentlich gesteigert ist.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das zylindrische isolierende Material 108 den ortsfesten Kontakt 105 umgebend angeordnet ist, um den Lichtbogen-Atmosphärendruck unmittelbar nach der Trennung des bewegbaren Elements hoch zu machen. Die Anordnung, bei der die Wärme des zwischen den getrennten Kontakten erzeugten Lichtbogens zum Erzeugen eines großen Dampfvolumens aus dem um den ortsfesten Kontakt herum angeordneten isolierenden Mate rial verwendet wird, ist zum Beispiel in den 16 und 17 der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-22061 offenbart.
  • Bei diesem Beispiel des Standes der Technik hat jedoch das um den ortsfesten Kontakt herum angeordnete isolierende Material eine Konfiguration, bei der das bewegbare Element in der seitlichen Richtung sandwichartig eingeklemmt ist, so daß der von dem isolierenden Material erzeugte Dampf unmittelbar zu der Kopfseite des bewegbaren Elements in der geschlossenen Position und zu der Seite des Rotationszentrums des bewegbaren Elements ausströmt, so daß es unmöglich ist, der Lichtbogenatmosphäre einen ausreichend hohen Druck zu verleihen. Zum abrupten Steigern der Lichtbogenspannung ist es notwendig, den Lichtbogen im Anfangsstadium des Kontaktöffnungsvorgangs in einem zylindrischen Raum einzuschließen, der durch den ortsfesten Kontakt, den bewegbaren Kontakt und das zylindrische isolierende Material gebildet ist, wobei es für eine signifikante Verbesserung der Lichtbogenspannungs-Anstiegsrate unverzichtbar ist, daß das den ortsfesten Kontakt umgebende isolierende Material in einer zylindrischen Konfiguration vorliegt.
  • 67 veranschaulicht den Zustand, in dem das bewegbare Element 101 weiter aus der in 64 dargestellten Position rotationsmäßig bewegt ist und seine maximale Kontakttrennposition erreicht hat. Da in diesem Zustand die Stromspitze vorüber ist und eine ausreichend hohe Lichtbogenspannung erzeugt wird, erreicht der Fehlerstrom den Nullpunkt. Da der bewegbare Kontakt 102 zu diesem Zeitpunkt außerhalb von dem von dem zylindrischen isolierenden Material 108 umgebenen engen Raum angeordnet ist, kann der Dampf des Elektrodenmetalls in der Nähe des bewegbaren Kontakts 102 durch eine übliche Einrichtung (wie zum Beispiel eine Dampfströmung von dem isolierenden Material, ein Gitter oder dergleichen) in einfacher Weise diffundiert oder gekühlt werden, so daß die Unterbrechung des Stroms bei ausreichender Wiederherstellung der Isolierung zwischen den Elektroden erleichtert wird.
  • Auch bei einer seitlichen Verlagerung des bewegbaren Elements 101 gelangt dieses nicht mit der inneren Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 108 in Berührung, so daß kein erneutes Zünden aufgrund eines Oberflächenisolierungsdurchbruchs aufsteht. Indem zusätzlich eine Einrichtung zum Begrenzen des bewegbaren Elements 101 in etwa bei der maximalen Kontakttrennposition sowie zum Verhindern eines erneuten Schließens (beispielsweise ein Verriegelungsmechanismus, ein Verbindungsglied oder dergleichen) vorgesehen ist, läßt sich ein Schutzschalter bzw. Stromunterbrecher mit besserer Strombegrenzungsfähigkeit erzielen.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht im Unterschied zu der in den 147 und 148 dargestellten herkömmlichen Ausbildung keine Notwendigkeit zum Vorsehen einer Erregerspule zum Unterstützen des Kontakttrennvorgangs des bewegbaren Elements, und es läßt sich eine verbesserte Strombegrenzungseigenschaft bei niedriger Impedanz erzielen, wobei eine Verwendung bei einer Schaltung möglich ist, bei der eine hohe Stromführungskapazität erforderlich ist.
  • Da ferner das bewegbare Element 101 für den Kontakttrennvorgang rotationsmäßig bewegt wird, handelt es sich bei den erforderlichen Abmessungen in der Öffnungsrichtung und der Schließrichtung des bewegbaren Kontakts 102 um eine Summe aus der Dicke des ortsfesten Leiters 107, der Dicke des ortsfesten Kontakts 106, dem Raum, in dem sich das bewegbare Element 101 bewegt, der Dicke des bewegbaren Kontakts 102 und des vertikalen Bereichs 103 des bewegbaren Arms, so daß die erforderlichen Abmessungen in dieser Richtung kleiner sein können als bei der herkömmlichen Strombegrenzungsvorrichtung vom direkten Bewegungstyp. Selbst wenn die äußeren Abmessungen begrenzt sind, läßt sich somit die Kontakttrenndistanz, die für eine effiziente Zuordnung des hohen Drucks zu dem Lichtbogenspannungsanstieg erforderlich ist, in einfacher Weise aufrechterhalten.
  • Ausführungsbeispiel 29
  • Das 29. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 68 dargestellt. 68 zeigt eine fragmentarische, teilweise im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung des zylindrischen isolierenden Materials 108 und des Endbereichs des ortsfesten Elements 105 auf der Seite des ortsfesten Kontakts 106, wobei das zylindrische isolierende Material 108 eine zylindrische innere Oberfläche aufweist, an der Rippen in Vertikalrichtung in 68(a) und in Horizontalrichtung in 68(b) vorgesehen sind. Durch Vergrößern der Fläche der inneren Oberfläche des zylindrischen Raums, mit dem der Lichtbogen in Kontakt gebracht wird, wird der bei dem Unterbrechungsvorgang aus dem zylindrischen isolierenden Material 108 erzeugte Dampf erhöht, so daß die rasche Erzeugung einer Atmosphäre mit hohem Druck sowie eine Verbesserung der Strombegrenzungsfähigkeit möglich werden.
  • Ausführungsbeispiel 30
  • Das 30. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 69 dargestellt. 69 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen isolierenden Materials 108 des Endbereichs des ortsfesten Kontakts 105 auf der Seite 106 des ortsfesten Kontakts, wobei das zylindrische isolierende Material 108 durch einen Isolator 108a, der eine innere Oberfläche des zylindrischen Raums 118 bildet, sowie einen Isolator 108b um diesen herum gebildet ist.
  • Der Isolator 108a ist ein Formteil aus einem Material, das eine große Menge an Dampf unmittelbar abgibt, wenn es dem Lichtbogen ausgesetzt ist, wie zum Beispiel ein Harzmaterial, das nur eine geringe Menge an Verstärkungsmaterial oder kein Verstärkungsmaterial, wie zum Beispiel Glasfasern, enthält, während das isolierende Material 108b aus einem verstärkten Harzmaterial oder einem Keramikmaterial mit höherer mechanischer Festigkeit gebildet ist. Bei einer solchen Konstruktion kann ein Material, das dem erhöhten Druck in dem zylindrischen Raum 118 mechanisch nicht standhält, als Material zum Bilden Zylinderinnenfläche verwendet werden, so daß ein Material zum Erzeugen einer großen Dampfmenge unabhängig von den mechanischen Eigenschaften verwendet werden kann, um dadurch die Strombegrenzungseigenschaften zu verbessern.
  • Ausführungsbeispiel 31
  • Das 31. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 70 dargestellt. 70 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen isolierenden Materials 108, des Endbereichs des ortsfesten Elements 105 auf der Seite des ortsfesten Kontakts 106 sowie des Kopfbereichs des bewegbaren Elements 101 auf der Seite des bewegbaren Kontakts 102, wobei in der Zeichnung eine Ortskurve, die während der Kontakttrennbewegung durch die am weitesten von seinem Rotationszentrum entfernte Spitze des bewegbaren Elements 101 gezogen wird, in gestrichelter Linie dargestellt ist.
  • Die Oberflächenbereiche des zylindrischen isolierenden Materials 108, die den Kopfbereichen des bewegbaren Elements 101 gegenüberliegen, sind derart konfiguriert, daß ein konstanter Freiraum in bezug auf die gestrichelte Linie beibehalten wird. Im allgemeinen ist das Rotationszentrum des bewegbaren Elements 101 über der Kontakt-Kontaktierungsfläche angeordnet, so daß die Ortskurve des bewegbaren Elements 101 von der Position des ortsfesten Kontakts 106 in Richtung von der Drehachse 113 des bewegbaren Elements weg expandiert.
  • Wenn die Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 120 gegenüber von den Kopfbereichen des bewegbaren Elements 101 und des abstoßenden Elements 107 vertikal ausgebildet ist, wie dies in 59 gezeigt ist, muß diese Oberfläche fern von dem ortsfesten Kontakt 106 angeordnet werden, so daß das von dem zylindrischen isolierenden Material 108 umschlossene Volumen zunimmt. Dies führt häufig zu einem Anstieg bei der Zeitdauer, die zum Erzeugen einer ausreichend hohen Atmosphäre erforderlich ist.
  • Aus diesem Grund ist die innere Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 108 derart ausgebildet, daß sie sich entlang der Ortskurven der Kopfbereiche des bewegbaren Elements 101 erstreckt, so daß das von dem zylindrischen isolierenden Material 108 umgebene Volumen klein ausgebildet werden kann und dadurch die Strombegrenzungsfähigkeit verbessert werden kann. Während die innere Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 108 entlang der Ortskurve des Kopfbereichs des bewegbaren Elements 101 in 70 ausgebildet ist, so ist diese bogenförmige Oberfläche möglicherweise nicht notwendig, wenn der zylindrische Raum 118 eine größere Breite D1 aufweist, die größer ist als eine Breite D2 auf der Seite des ortsfesten Kontakts, wie dies in 71 gezeigt ist, um dadurch die Strombegrenzungseigenschaft zu verbessern.
  • Wie vorstehend beschrieben, versteht es sich, daß die Querschnittsfläche des Zylinders an der Position gegenüber von dem ortsfesten Kontakt größer sein sollte als an der Seite des ortsfesten Kontakts, um dadurch das Strombegrenzungsvermögen zu verbessern und gleichzeitig das Volumen des zylindrischen Raums möglichst klein auszubilden.
  • Ausführungsbeispiel 32
  • Das 32. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 72 dargestellt. 72 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen isolierenden Materials 108, des Endbereichs des ortsfesten Elements 105 auf der Seite des ortsfesten Kontakts 106 sowie des Kopfbereichs des bewegbaren Elements 101 auf der Seite des bewegbaren Kontakts 102, wobei der umgebende Bereich um den ortsfesten Kontakt 106 an dem Endbereich des ortsfesten Elements 105 von einem inneren Fortsatz 108c bedeckt ist, der sich in den zylindrischen Raum 118 des zylindrischen isolierenden Materials 108 hinein erstreckt. Der von dem zylindrischen isolierenden Material 108 umgebene zylindrische Raum 118 weist im allgemeinen eine größere Querschnittsfläche als die Kontaktierungsfläche des ortsfesten Kontakts unter Berücksichtigung der Ortskurve oder der lateralen Bewegung des bewegbaren Elements 1 zum Zeitpunkt des Öffnungs- und Schließvorgangs auf.
  • Wenn der vorstehend genannte innere Fortsatz 108c nicht vorgesehen ist, liegt somit ein Bereich des ortsfesten Leiters 107 um den ortsfesten Kontakt 106 herum frei, wenn man den ortsfesten Kontakt 106 von der Seite des bewegbaren Elements 101 betrachtet. Wenn ein Lichtbogen bei dem Unterbrechungsvorgang erzeugt wird, breitet sich die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts zu diesem freiliegenden Bereich hin aus. Wenn jedoch der innere Fortsatz 108c vorgesehen ist, so ist die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements durch die Fläche des ortsfesten Kontakts 106 begrenzt, die kleiner ist als die Fläche ohne den inneren Fortsatz 108c, so daß sich eine höhere Lichtbogenspannung ergibt. Auch wird das Ausmaß an erzeugtem Dampf um eine Menge erhöht, die dem Dampf von dem isolierenden Material entspricht, der von dem inneren Fortsatz 108c erzeugt wird, so daß die rasche Bildung einer unter ausreichend hohem Druck stehenden Atmosphäre ermöglicht ist und sich somit eine Verbesserung bei der Strombegrenzungsfähigkeit ergibt.
  • Ausführungsbeispiel 33
  • Das 33. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 73 dargestellt. 73 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen isolierenden Materials 108, des Endbereichs des ortsfesten Elements 105 auf der Seite des ortsfesten Kontakts 106 sowie des Kopfbereichs des bewegbaren Elements 101 auf der Seite des bewegbaren Kontakts 102, wobei die Wandhöhe der den zylindrischen Raum 118 umgebenden Wand aus dem zylindrischen isolierenden Material 108 gegenüber von dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements höher ausgebildet ist als die Wandhöhe der Wand auf der Seite des Rotationszentrums des bewegbaren Elements.
  • Der Lichtbogen, der zwischen den getrennten Kontakten zum Zeitpunkt der Unterbrechung erzeugt wird, ist einer elektromagnetischen Antriebskraft in der entgegengesetzten Richtung zu dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements ausgesetzt, und zwar durch den Strom, der durch den ortsfesten Leiter 107 und den horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms fließt. Der Lichtbogen in dem zylindrischen Raum 118 wird somit fest mit der Wand gegenüber von dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements in Kontakt gebracht. Während es von Vorteil ist, das Trägheitsmoment klein auszubilden, um das bewegbare Element 101 mit hoher Geschwindigkeit zu tren nen, wird das Trägheitsmoment des bewegbaren Elements höher, wenn die Länge des vertikalen Bereichs des bewegbaren Arms, die von der Höhe des zylindrischen isolierenden Materials 108 abhängt, lang ausgebildet ist.
  • Durch höheres Ausbilden der Wandhöhe des zylindrischen isolierenden Materials 108 in dem Bereich gegenüber von dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements als in dem Bereich auf der Seite des Rotationszentrums des bewegbaren Elements kann somit der vertikale Bereich 103 des bewegbaren Arms kurz ausgebildet werden, um dadurch das Trägheitsmoment zu verringern und gleichzeitig eine ausreichende Menge Dampf aus dem zylindrischen isolierenden Material zu erzeugen, um eine Atmosphäre mit ausreichend hohem Druck zu schaffen, so daß sich die Strombegrenzungsfähigkeit noch weiter verbessern läßt.
  • Ausführungsbeispiel 34
  • Das 34. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit 74 beschrieben. 74 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Hauptbereichs eines Stromunterbrechers in Form einer Einheit für einen Formgehäuse-Stromunterbrecher bzw. -Schutzschalter, wobei die Bestandteile der Lichtbogenlöschvorrichtung in einem Gehäusehauptkörper 123 und einer Gehäuseabdeckung 124 untergebracht sind, die zusammen eine Lichtbogenlöscheinheit 125 bilden. Das Bezugszeichen 119 bezeichnet Lichtbogenlöschplatten, und das Bezugszeichen 120 bezeichnet Lichtbogenlösch-Seitenplatten, die die Vielzahl der Lichtbogenlöschplatten 119 halten.
  • Wie in 75 gezeigt ist, kann der Formgehäuse-Stromunterbrecher dadurch gebildet werden, daß eine Vielzahl der vorstehend genannten Lichtbogenlöscheinheiten 125 durch eine Querstange 127 miteinander verbunden sind und ferner ein Mechanismusbereich 128 zum Öffnen und Schließen der Kontakte durch die Querstange 127 sowie ein Relaisbereich 129 zum Feststellen eines anomalen Stroms zum Betätigen des Mechanismusbereichs 128 für einen Kontaktöffnungs- und Schließvorgang sowie ferner eine Handhabe 132 zum manuellen Betätigen des Mechanismusbereichs 128 innerhalb der Basis 130 und der Abdeckung 131 vorgesehen sind. Indem die jeweiligen Komponenten in Form einer Einheit vorliegen, die mit einem Formgehäuse-Stromunterbrecher kombiniert werden können, ist somit die Montage einfach, und die Kosten lassen sich vermindern.
  • Durch Unterbringen der Lichtbogenlöschvorrichtung in dem Gehäusehauptkörper 123 der Lichtbogenlöscheinheit und der Abdeckung 124 der Lichtbogenlöscheinheit braucht der Druckanstieg in dem Formgehäuse-Stromunterbrecher bei dem Unterbrechungsvorgang nicht direkt von der Basis 130 und der Abdeckung 131 aufgenommen zu werden. Die Druckaufnahmefläche des Gehäuses der Lichtbogenlöscheinheit ist kleiner als die Druckaufnahmefläche der Basis 130 und der Abdeckung 131.
  • Selbst wenn ein Gehäuse der Lichtbogenlöscheinheit aus dem gleichen Material und mit der gleichen Wandstärke wie bei der Basis 130 und der Abdeckung 131 verwendet werden, kann somit das Gehäuse einen höheren Innendruckanstieg aufnehmen, so daß es zur Verwendung bei dem Strombegrenzungsvorgang geeignet ist, bei dem der Lichtbogen-Atmosphärendruck zum Erhöhen der Lichtbogenspannung gesteigert wird. Während die Basis und die Abdeckung bei der herkömmlichen Ausführung aus einem mechanisch festen und teueren Formmaterial gebildet worden sind, um dem Innendruckanstieg bei der Unterbrechung standzuhalten, kann die Materialmenge bei dem Druckaufnahmegehäuse durch Verwendung des Gehäuses der Lichtbogenlöscheinheit verringert werden.
  • 76 zeigt eine Perspektivansicht der in 74 dargestellten Lichtbogenlöscheinheit 139, wobei ein Teil der Bestandteile im Schnitt dargestellt ist, um die Innenkonstruktion zu veranschaulichen. Ferner zeigt 77 eine Perspektivansicht der stromführenden Teile im geschlossenen Zustand, wobei weitere Teile weggelassen sind, und 78 zeigt eine Schnittdarstellung der stromführenden Komponenten in einem Schnitt C der 77. In 77 sind die Strömungsrichtungen des Stroms durch den horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms, den ortsfesten Leiter 107 sowie den Leiter 121 durch Pfeile dargestellt.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der normale Öffnungs- und Schließvorgang durch manuelles Betätigen der Handhabe 132 erzielt. Durch diese Betätigung der Handhabe wird ein Rotor 122 durch den Mechanismusbereich 128 und die Querstange 127 rotationsmäßig bewegt, und das bewegbare Element 101 bewerkstelligt den Öffnungs- und Schließvorgang. Bei einer Überlastungsstromunterbrechung stellt ferner der Relaisbereich 129 einen anomalen Strom fest, und er liefert ein Auslösesignal zu dem mechanischen Bereich 128, und der mechanische Bereich 128 wird zum rotationsmäßigen Bewegen des Rotors 122 zum Anheben des bewegbaren Elements 101 zum Öffnen der Kontakte betätigt.
  • Bei der Unterbrechung eines hohen Stroms, wie zum Beispiel während eines Kurzschlußfehlers oder dergleichen, erfolgt jedoch vor der Rotationsbewegung des Rotors 121 ein Trennen des Kontakts entgegen dem Kontaktdruck der Feder 111, und es entsteht ein Lichtbogen zwischen den getrennten Kontakten aufgrund einer kombinierten Kraft Ft, bei der es sich um eine Summe aus einer elektromagnetischen abstoßenden Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration an der Kontakt-Kontaktierungsfläche, einer elektromagnetischen abstoßenden Kraft F2 aufgrund der parallelen und zueinander entgegengesetzten Ströme in dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms und dem ortsfesten Leiter 107 gemäß der Darstellung in 78 sowie aus einer Komponente (F3·cosθ) einer elektromagnetischen abstoßenden Kraft F3 aufgrund der parallelen und zueinander entgegengesetzten Ströme in dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms und dem Leiter 121 handelt. Bei der Erzeugung des Lichtbogens wird die elektromagnetische abstoßende Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration an der Kontaktierungsfläche vermindert, doch die elektromagnetische abstoßende Kraft F2 und die Kraftkomponente der elektromagnetischen Kraft F3 veranlassen weiterhin die Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 108 in der Kontakttrennrichtung.
  • Ferner wird bei der Lichtbogenerzeugung ein großes Volumen an Dampf von der inneren Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 108 aufgrund der Lichtbogenwärme erzeugt, so daß eine Öffnungskraft Fp zum nach oben Drücken des bewegbaren Elements 101 erzeugt wird. Diese Kräfte veranlassen das bewegbare Element 101 zum raschen Ausführen einer Rotationsbewegung, so daß die Kontakte mit hoher Geschwindigkeit getrennt werden. Diese Trennung mit hoher Geschwindigkeit führt zu einer raschen Verlängerung der Lichtbogenlänge, so daß die Lichtbogenspannung rasch ansteigt und der Fehlerstrom seinen Spitzenwert erreicht.
  • Nach der Stromspitze wird das bewegbare Element 1 weiter rotationsmäßig bewegt, um die Distanz zwischen den Kontakten zu vergrößern. Aufgrund dieser Vergrößerung in der Distanz zwischen den Kontakten wird die Lichtbogenspannung noch weiter erhöht, und der Fehlerstrom wird rasch in Richtung auf Null geführt. Wenn der Fehlerstrom abgeschnürt wird, so daß er klein wird, wird der Lichtbogen in die Lichtbogenlöschplatten 119 zurückgezogen, so daß der Lichtbogen geteilt, abgeschreckt und zum Erlöschen gebracht wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt ist der bewegbare Kontakt 102 außerhalb des von dem zylindrischen isolierenden Material 108 umgebenen Raums angeordnet, und die Isolierung zwischen den Kontakten ist ausreichend wieder hergestellt, so daß selbst dann kein Strom mehr fließt, wenn eine Source-Spannung über den Elektroden anliegt, so daß der Unterbrechungsvorgang abgeschlossen ist. Auch die Unterbrechungszeit kann durch eine hohe Lichtbogenspannung aufgrund einer großen Distanz zwischen den Kontakten, die nach der Stromspitze groß ist, in signifikanter Weise verkürzt werden. Daher ist die Durchgangsenergie I2t (über die Zeit integrierter Strom im Quadrat), bei der es sich um eines der Kennzeichen zum Anzeigen der Strombegrenzungsfähigkeit handelt, niedrig.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ausströmöffnung 126 nur auf der Seite der Lichtbogenlöschplatten 119 vorgesehen ist, wie dies von zwischen dem Kontakt 102 und dem Kontakt 106 zu sehen ist. Bei einer derartigen Anordnung wird während des Stromunterbrechungsvorgangs bei ansteigendem Lichtbogenstrom der Druck in bezug auf den Lichtbogen in dem auf der Seite des Rotors 122 befindlichen Raum in dem Gehäuse gespeichert. Wenn der Lichtbogenstrom nach der Lichtbogenstromspitze geringer wird, erzeugt der vorstehend geschilderte gespeicherte Druck eine Gasströmung zwischen den Elektroden von der Seite des Rotors 122 zu der Seite der Ausströmöffnung 126, um dadurch den Lichtbogen bis zu den Lichtbogenlöschplatten 119 zu verlängern.
  • Etwa um den Stromnullpunkt herum ist ferner die Wiederherstellung der Isolierung zwischen den Kontakten signifikant verbessert, und zwar durch die Wirkung der vorstehend geschilderten Strömung, die die geladenen Partikel zwischen den Kontakten wegbläst. Somit erhält man einen äußerst zuverlässigen Stromunterbrecher, bei dem ein Versagen der Stromunterbrechung selbst bei Verwendung von diesem bei einer Schaltung mit hoher Spannung nur schwer auftreten kann.
  • Die Wiederherstellungsfunktion der Isolierung der Gasströmung durch den gespeicherten Druck wird mit steigender Geschwindigkeit der Gasströmung bei der Stromunterbrechung größer. Zum Steigern der Strömungsgeschwindigkeit sollte der Speicherdruck höher gemacht werden oder die Strömungsquerschnittsfläche sollte kleiner ausgebildet werden, und aus diesem Grund muß die Fläche der Ausströmöffnung klein sein. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ausströmöffnung 126 mit einer relativ kleinen Fläche auf der Seite des bewegbaren Kontakts 101 in der geöffneten Position vorgesehen.
  • Wenn das Strombegrenzungsvermögen durch die Verwendung des zylindrischen isolierenden Materials 108 verbessert werden soll, wird der Lichtbogen in der Nähe der Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts 106 durch das zylindrische isolierende Material 108 begrenzt, so daß die den Lichtbogen bildenden Metallpartikel nicht durch die Gasströmung aufgrund des Speicherdrucks in dem Raum auf der Seite des Rotors 122 weggeblasen werden können.
  • Andererseits ist der Lichtbogen in der Nähe der Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Kontakts bei der Stromunterbrechung außerhalb des zylindrischen isolierenden Materials 108 positioniert, so daß der Lichtbogen durch die Wirkung der Gasströmung in einfacher Weise beeinflußt werden kann. Die Wiederherstellung der Isolierung zwischen den Elektroden kann somit in wirksamer Weise gewährleistet werden, indem die Ausströmöffnung mit einer relativ kleinen Querschnittsfläche auf der Seite des bewegbaren Kontakts in der geöffneten Position vorgesehen ist.
  • Ausführungsbeispiel 35
  • Bei der in den 77 und 78 dargestellten Leiteranordnung ist der ortsfeste Leiter 107 in einer Ebene angeordnet, die die Rotationsortskurve des bewegbaren Elements 101 beinhaltet, doch der Leiter 121, der den Anschlußbereich 115 und den Gleitkontakt 110 elektrisch miteinander verbindet, ist an einer von der genannten Ebene geringfügig verlagerten Position angeordnet. Daher ist das bewegbare Element 101 einer seitlichen Kraft (F3·sinθ) senkrecht zu der Richtung des Kontakttrennvorgangs ausgesetzt, so daß ein Faktor zum Vermindern der Kontakttrenngeschwindigkeit des bewegbaren Elements 101 hervorgerufen wird.
  • Zum Beispiel ist gemäß der vorliegenden Erfindung der vertikale Bereich 103 des bewegbaren Arms in das zylindrische isolierende Material 108 in der Kontaktschließposition eingesetzt, so daß das bewegbare Element 101 mit dem zylindrischen isolierenden Material 108 in Kontakt gebracht werden kann, wenn das bewegbare Element 101 durch die genannte laterale Kraft in seitlicher Richtung bewegt wird. Wenn ein solcher Kontakt auftritt, wird die Kontakttrenngeschwindigkeit beträchtlich verringert. Auch wenn die genannte laterale Kraft eine Verformung des bewegbaren Elements 101 oder der Drehachse 113 des bewegbaren Elements hervorruft, ist ein erneutes Schließen unmöglich.
  • Die 79 und 80 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel, das dieses Problem löst. 80 zeigt eine Schnittdarstellung in einem Schritt C der 79. Wie in den 79 und 80 gezeigt ist, heben sich dann, wenn der ortsfeste Leiter 107 und der Leiter 121 symmetrisch um die Ebene angeordnet sind, die die genannte Ortskurve beinhaltet, die laterale Kraftkomponente (F2·sinθ) der elektromagnetischen abstoßenden Kraft zwischen dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms und dem stationären Leiter 107 sowie die laterale Kraftkomponente (F3·sinθ) der elektromagnetischen abstoßenden Kraft zwischen dem horizontalen Bereich des bewegbaren Arms und dem Leiter 121 gegenseitig auf, so daß die elektromagnetische abstoßende Kraft zwischen den Leiterströmen zu einer Kraft lediglich in der Kontakttrennrichtung wird (Ft = (F2 + F3)·cosθ). Auf diese Weise kann die laterale Bewegung des bewegbaren Elements 101 verhindert werden, und die Zuverlässigkeit des Öffnungs- und Schließvorgangs kann erhöht werden.
  • Ausführungsbeispiel 36
  • Die 81 und 82 veranschaulichen das 36. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 82 zeigt eine Schnittdarstellung an einem Schnitt C der 81. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Mittellinien des ortsfesten Leiters 107 und des Leiters 121 in einer Ebene angeordnet, die die vorstehend beschriebene Ortskurve beinhaltet und im wesentlichen parallel zu dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position ist, so daß keine laterale Kraftkomponente erzeugt wird, und zwar weder bei der elektromagnetischen abstoßenden Kraft F2 aufgrund der durch den bewegbaren Arm 104 und den ortsfesten Leiter 107 fließenden entgegengesetzten Ströme noch bei der elektromagnetischen abstoßenden Kraft F3 aufgrund der durch den Leiter 121 und den ortsfesten Leiter 107 fließenden entgegengesetzten Ströme.
  • Die Anordnung des ortsfesten Leiters 107 und des Leiters 121, in denen die Ströme die elektromagnetische Kraft erzeugen, an dem bewegbaren Element 101 ist bei dem 34., 35. und 36. Ausführungsbeispiel unterschiedlich. Im allgemeinen ist es so, daß je geringer die Distanz zwischen dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms und dem ortsfesten Leiter 107 oder dem Leiter 121 ist, desto größer ist die elektromagnetische abstoßende Kraft, so daß sich die Kontakttrenngeschwindigkeit hoch ausführen läßt.
  • Die vertikale Distanz L1 zwischen dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms und dem ortsfesten Leiter 107 gemäß den Darstellungen in den 78, 80 und 82 ist jedoch in erster Linie durch die Zylinderhöhe des zylindrischen isolierenden Materials bestimmt, und die Distanz L2 zwischen dem ortsfesten Leiter 107 und dem Leiter 121 ist durch die zwischen den Leitern erforderliche Isolierdistanz sowie die Schnittkonfiguration des Leiters bestimmt. Diese Abmessungen werden dann durch die Gehäusefestigkeit des Formgehäuse-Stromunterbrechers, die angelegte Schaltungsspannung, den Nennstrom und dergleichen bestimmt.
  • Wenn zum Beispiel die Höhe des zylindrischen isolierenden Materials 108 erhöht wird, werden die Fläche des isolierenden Materials, die mit dem Lichtbogen in Kontakt tritt, und der Innendruck des Gehäuses der Lichtbogenlöscheinheit erhöht, so daß eine Einschränkung aufgrund der Gehäusefestigkeit im Hinblick auf das zylindrische isolierende Material 108 besteht. Ferner ist die Isolierdistanz durch die Schaltungsspannung begrenzt, und die Leiterquerschnittsfläche ist durch die Stromführungskapazität begrenzt. Daher variiert die Leiteranordnung zum Erzielen der größtmöglichen elektromagnetischen Trennkraft in Abhängigkeit von der Ausführung des Formgehäuse-Stromunterbrechers.
  • 83 veranschaulicht in vereinfachter Form die Leiteranordnungen zum Erzeugen der elektromagnetischen Kräfte des 34., 35. und 36. Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung stellt die z-Achsen-Richtung die Trennrichtung des Kontakts aus der geschlossenen Position dar, der Punkt P0 (z = L) auf der z-Achse stellt die Position des Zentrums des Stroms in dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position dar, z = 0 stellt die Position des Zentrums in der vertikalen Richtung des ortsfesten Leiters dar, und die zx-Ebene entspricht der Ebene, die die von dem bewegbaren Element 101 gezogene Ortskurve beinhaltet.
  • 83(a) entspricht dem Ausführungsbeispiel 34, 83(b) entspricht dem Ausführungsbeispiel 35, und 83(c) entspricht dem Ausführungsbeispiel 36; By bezeichnet eine Magnetflußdichte der Magnetfeldkomponente, die die elektromagnetische Kontakttrennkraft an dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms aus dem Magnetfeld an dem Punkt P0 (z = L1) erzeugt, das durch die durch den ortsfesten Leiter 107 und den Leiter 121 fließenden Ströme erzeugt wird. Wenn die elektrischen Pfade des ortsfesten Leiters 107 und des Leiters 121 ausreichend lang sind, und die durch den ortsfesten Leiter 107 und den Leiter 121 fließenden Ströme durch Leitungs ströme an den Mittellinien der Leiter ersetzt werden, läßt sich die vorstehend genannte Magnetflußdichte By durch die in 83 angegebene Gleichung ausdrücken.
  • 84 zeigt eine graphische Darstellung, bei der die berechnete Änderung bei der genannten Magnetflußdichte By für (a) bis (c) aufgetragen ist, wenn die Distanz L2 zwischen dem ortsfesten Leiter 107 und dem Leiter 121 verändert wird, wenn der Strom I und die vertikale Position L1 des horizontalen Bereichs des bewegbaren Arms in dem Schließzustand gleich sind. Aus dieser Zeichnung ist erkennbar, daß die Magnetflußdichte By in dem Bereich L2 < L1 in der Reihenfolge (b), (a), (c) höher ist, in dem Bereich L1 < L2 < (√5 – 1) × L1 in der Reihenfolge (b), (c), (a) höher ist, in dem Bereich (√5 – 1) × L1 < L2 < L2 < x L1 in der Reihenfolge (c), (b), (a) höher ist und in dem Bereich L2 > √2 × L1 in der Reihenfolge (c), (a), (b) höher ist.
  • Aus dem Vorstehenden ist erkennbar, daß dann, wenn keine Einschränkungen hinsichtlich der Größe oder der Abmessungen des Gehäuses vorhanden sind und sich das zylindrische isolierende Material ausreichend hoch ausbilden läßt (wenn L1 ausreichend hoch ist) eine stärkere Kontakttrennkraft durch Anordnen der Leiter 107 und 121 in der lateralen Richtung, wie bei den Ausführungsbeispielen 34 und 35, erreicht werden kann, anstatt einer Anordnung der Leiter 107 und 121 in der vertikalen Richtung, wie bei Ausführungsbeispiel 36. Wenn dagegen die zylindrische Höhe gering ist, kann man aufgrund der Einschränkungen hinsichtlich der Gehäusefestigkeit oder dergleichen sagen, daß eine höhere Kontakttrennkraft durch Anordnen der Leiter in der vertikalen Richtung, wie bei dem Ausführungsbeispiel 36, erzielt werden kann.
  • Wie in den 85, 86 bzw. 87 gezeigt ist, handelt es sich bei L2 bei den Ausführungsbeispielen 34 und 35 um eine Summe aus der Isolierdistanz a und der Leiterbreite b, und bei dem Ausführungsbeispiel 36 handelt es sich bei L2 um eine Summe aus der Isolierdistanz a und der Leiterdicke c. Wenn der Anschlußbereich 115 und der Leiter 121 durch Pressenbildung oder dergleichen in integraler Weise ausgebildet werden sollen, gilt im allgemeinen (Leiterbreite b) > (Leiterdicke c), so daß L2 bei den Ausführungsbeispielen 34 und 35 größer ist als L2 bei dem Ausführungsbeispiel 36.
  • Aus der in 83 dargestellten Gleichung erhält man die Bedingung, daß die Magnetfeldkomponente By zum Erzeugen der magnetischen Kontakttrennkraft bei dem Ausführungsbeispiel 36 größer ist als bei dem Ausführungsbeispiel 34, als c < ((a + b)2/L1) – a. In ähnlicher Weise lautet die Bedingung dafür, daß das Ausführungsbeispiel 36 einen höheren Wert By erzeugt, als das Ausführungsbeispiel 35, c < ((2 × L1 × (a + b)2/((a + b)2 – 4 × L12)) – 2. Wenn die Leiterquerschnittsfläche s = b × c bei den Ausführungsbeispielen 34 und 36 oder zwischen den Ausführungsbeispielen 35 und 36 gleich ist, lassen sich die beiden vorstehenden Gleichungen durch die Leiterquerschnittsfläche s, die Isolierdistanz a, die vertikale Distanz L1 zwischen dem horizontalen Bereich des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position und dem ortsfesten Leiter sowie die Plattendicke c des Materials ausdrücken.
  • Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß bei ausreichend kleinem Wert von c (zum Beispiel wenn der Leiter aus einem durch Pressenbearbeitung gebildeten sehr dünnen Flächenkörpermaterial gebildet ist) die vertikale Anordnung des ortsfesten Leiters 107 und des Leiters 121, wie bei Ausführungsbeispiel 36, eine stärkere Kontakttrennkraft erzeugt als durch die horizontale Anordnung der Leiter, wie bei Ausführungsbeispiel 34 oder 35. Wenn dagegen eine relativ große Dicke c verwendet wird, erzeugt die horizontale Anordnung der Leiter, wie bei Ausführungsbeispiel 34 oder 35, eine stärkere Kontakttrennkraft als diese durch die vertikale Anordnung der Leiter erzielt wird.
  • Ausführungsbeispiel 37
  • 88 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung des 37. Ausführungsbeispiels. Der in der Zeichnung dargestellte Unterbrecher hat die gleiche Konstruktion wie der in 76 dargestellte, mit Ausnahme der Transferelektrode 137. Die Transferelektrode 137 ist mit dem Gleitkontaktelement 110 elektrisch verbunden und ist weiter zu der Ausströmöffnung 126 hin mit einem Schlitzbereich versehen, in dem das bewegbare Element 101 in der geöffneten Position aufgenommen wird.
  • Der Endbereich der Transferelektrode 137 auf der Seite der Ausströmöffnung 126 ist über den Lichtbogenlöschplatten 119 angeordnet, und der auf der Seite der Ausströmöffnung befindliche Endbereich des Schlitzes ist derart angeordnet, daß er dem Endbereich des bewegbaren Elements 101 auf der Seite des bewegbaren Kontakts in der geöffneten Position gegenüberliegt.
  • Bei dem in 76 dargestellten Ausführungsbeispiel hat das bewegbare Element 101 eine im wesentlichen L-förmige Konfiguration, um einen Lichtbogen in dem zylindrischen isolierenden Material im Anfangsstadium des Kontakttrennvorgangs zu erzeugen. Daher ist es schwierig, die Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Elements zu der Endfläche des bewegbaren Elements 101 auf der Seite der Licht bogenlöschplatte zu bewegen, da die Blasrichtung des Lichtbogens auf der Seite des bewegbaren Elements nicht zu den Lichtbogenlöschplatten hin gerichtet ist, so daß es schwierig wird, den Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten 119 in Kontakt zu bringen.
  • Somit kann der Lichtbogenkühleffekt der Lichtbogenlöschplatten 113 nicht in effektiver Weise genutzt werden, so daß der Innendruck des Gehäuses der Lichtbogenlöscheinheit aufgrund der Lichtbogenwärme hoch wird und es leicht zur Rißbildung in dem Gehäuse kommen kann. Bei Anordnung der Transferelektrode 137 in der in 88 dargestellten Weise wird somit in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs nach dem vollständigen Öffnen des bewegbaren Elements 101 die Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Elements von dem bewegbaren Element 101 zu der Transferelektrode 137 transferiert und in Richtung zu der Ausströmöffnung 126 bewegt, so daß der Lichtbogen in wirksamer Weise mit den Lichtbogenlöschplatten 119 in Kontakt gebracht werden kann. Dadurch wird der Lichtbogen durch die Lichtbogenlöschplatten 119 abgekühlt, und die Lichtbogentemperatur wird vermindert, so daß der Innendruck des Gehäuses der Lichtbogenlöscheinheit vermindert wird.
  • Ausführungsbeispiel 38
  • Das 38. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit 89 beschrieben. 89 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Leiteranordnung in der geschlossenen Position sowie eines Magnetkerns 133 zum Verstärken der elektromagnetischen Kontakttrennkraft des Stromunterbrechers des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei das zylindrische isolierende Material, die Kontaktdruckerzeugungseinrichtung, die Lichtbogenlöschvorrichtung, das Gehäuse und dergleichen weggelassen sind.
  • Es ist zwar nicht eigens dargestellt, jedoch ist ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel 34 das zylindrische isolierende Material 108 den ortsfesten Kontakt 6, den bewegbaren Kontakt 102 und den vertikalen Bereich 103 des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position umgebend angeordnet, und der zwischen den Kontakten erzeugte Lichtbogen in der einen hohen Druck aufweisenden Atmosphäre erzielt den Strombegrenzungsvorgang.
  • 90 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des Kerns 133 sowie eine Schnittdarstellung des vertikalen Bereichs 103 des bewegbaren Arms, des Leiters 107 und des Leiters 121 entlang einer Ebene rechtwinklig zu der Ebene, in der sich das bewegbare Element 101 rotationsmäßig bewegt sowie rechtwinklig zu der Erstreckungsrichtung des ortsfesten Leiters 107. Wie in den 89 und 90 gezeigt, ist der Kern 133 in der zu dem Leiter 121 senkrechten Richtung laminiert und den Leiter 121 sowie den ortsfesten Leiter 107 umgebend angeordnet, wobei der horizontale Bereich 104 des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position zwischen den Vorsprüngen 134 des Kerns 133 aufgenommen ist.
  • Wie bei der vorstehenden Konstruktion kann der Magnetfluß, der durch die durch den Leiter 121 und den ortsfesten Leiter 107 fließenden Ströme erzeugt werden kann, an dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position konzentriert werden, so daß die elektromagnetische Kontakttrennkraft im Anfangsstadium des Fehlerstrom-Unterbrechungsvorgangs verstärkt wird und dadurch die Kontakttrenngeschwindigkeit verbessert wird. Die durch den Dampf des zylindrischen isolierenden Materials erzeugte Atmosphäre mit hohem Druck kann somit in wirksamer Weise zu dem Anstieg in der Lichtbogenspannung in Beziehung gesetzt werden, so daß die Strombegrenzungsfähigkeit verbessert ist.
  • Wie ferner in 89 gezeigt ist, können bei Ausbildung des Kerns 133 durch Stapeln von dünnen Platten die in dem Kern 133 entstehenden Wirbelströme reduziert werden, so daß eine effiziente Konzentration des Magnetflusses auf den horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms durch den Kern auch im Anfangsstadium des Unterbrechungsvorgangs ermöglicht wird, in dem der Fehlerstrom steil ansteigt.
  • Ausführungsbeispiel 39
  • Wenn bei der in 90 dargestellten Kernkonfiguration das bewegbare Element 101 durch den Kontakttrennvorgang rotationsmäßig bewegt wird, um dadurch den bewegbaren Arm aus dem von dem Kern 133 umgebenen Raum heraus zu bewegen, wird der Magnetfluß, der durch den durch den ortsfesten Leiter 7 und durch den Leiter 121 fließenden Strom erzeugt wird, durch den Kern 133 abgeschirmt, so daß die elektromagnetische Kontakttrennkraft, die auf das bewegbare Element 101 wirkt, durch die Verwendung des Kerns 133 reduziert wird.
  • Daher wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in 91 gezeigt ist, die U-förmige Kernkonfiguration mit einer ausreichenden Höhe verwendet, so daß der bewegbare Arm auch nach der Rotationsbewegung des drehbaren Elements 101 in dem von dem Kern 133 umgebenen Raum angeordnet ist, so daß die elektromagnetische Kontakttrennkraft an dem bewegbaren Element 101 nach der Rotationsbewegung des bewegbaren Elements verstärkt werden kann.
  • Wenn die Anordnung derart ausgebildet ist, daß eine relativ hohe elektromagnetische Kontakttrennkraft auch nach Anordnung des bewegbaren Elements 101 in der vollständig geöffneten Position vorhanden ist, kann die Prelldistanz des bewegbaren Elements 101 von einem Anschlag (nicht gezeigt) zum Bestimmen der vollständig getrennten Position des bewegbaren Elements 101 vermindert werden, so daß die Verringerung der Lichtbogenspannung aufgrund des Rückprallvorgangs unterdrückt werden kann. Während der in 91 dargestellte U-förmige Kern nach oben offen ist, kann ein ähnlicher Effekt auch durch einen nach unten offenen U-förmigen Kern, wie er in 92 gezeigt ist, oder durch einen vollständig umschließenden Kern, wie er in 93 gezeigt ist, erzielt werden.
  • Ausführungsbeispiel 40
  • Wie in 94 gezeigt ist, kann auch ein Kern 133 zum Beispiel mit einer Konfiguration gemäß 92 den Gehäusehauptkörper 123 der Lichtbogenlöscheinheit und die Gehäuseabdeckung 124 der Lichtbogenlöscheinheit sandwichartig zwischen sich schließend angeordnet sein, so daß die Kraft, die aufgrund des Anstiegs bei dem Gehäuseinnendruck bei dem Unterbrechungsvorgang auf das Gehäuse einwirkt, von dem Kern 133 aufgenommen werden kann und dadurch eine Beschädigung des Gehäuses verhindert werden kann.
  • Auch kann der Kern 133 für die Befestigung zwischen dem Gehäusehauptkörper 123 der Lichtbogenlöscheinheit und der Gehäuseabdeckung 124 der Lichtbogenlöscheinheit sorgen, so daß auf solche Befestigungselemente wie Schrauben verzichtet werden kann. Außerdem dient das Gehäuse auch zum Isolieren der Kerninnenfläche, so daß eine Berührung des Lichtbogens mit dem Kern 133 verhindert ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß der in 92 dargestellte Kern zwar an der Oberseite der Lichtbogenlöscheinheit angeordnet ist, jedoch kann auch der in 90, 91 oder 93 dargestellte Kern in von der Unterseite der Lichtbogenlöscheinheit sandwichartig einschließender Weise oder in das Gehäuse vollständig umschließender Weise angeordnet sein, so daß sich ähnliche Wirkungen hinsichtlich eines Verhinderns von Gehäuseschäden, einer Eliminierung von Befestigungsteilen sowie einer Isolierung der Kerninnenfläche ergeben.
  • Ausführungsbeispiel 41
  • Der zylindrische Raum 118 innerhalb des bei dem 28. Ausführungsbeispiel und bei dem 34. Ausführungsbeispiel gezeigten zylindrischen isolierenden Materials 108 ist an der einen Seite mittels des ortsfesten Elements verschlossen. Somit besteht eine Tendenz, daß das eine hohe Temperatur aufweisende Gas, wie zum Beispiel der Elektrodenmetalldampf, und die geschmolzenen Substanzen nach der Fehlerstromunterbrechung möglicherweise in dem vorstehend genannten Raum verbleiben. Dies verhindert eine Wiederherstellung der Isolierung und kann zu einem erneuten Zünden führen. Wenn sich die genannten geschmolzenen Substanzen an der stationären Kontaktfläche absetzen, kann ferner ein anomaler Temperaturanstieg zum Zeitpunkt des erneuten Schließens nach der Unterbrechung verursacht werden.
  • 95 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen isolierenden Materials 108 des 41. Ausführungsbeispiels, und zwar einen Bereich auf der Seite des bewegbaren Kontakts des bewegbaren Elements 101 in der geschlossenen Position sowie einen Bereich auf der Seite des ortsfesten Kontakts des ortsfesten Elements 105. Das zylindrische isolierende Material 108 ist mit einem Druckspeicherraum 135 versehen, der mit dem zylindrischen Raum 118 in Verbindung steht.
  • Wie in 95 gezeigt ist, entsteht in dem Druckspeicherraum 135, der auf der Seite des ortsfesten Kontakts 106 des zylindrischen isolierenden Materials 108 angeordnet ist, aufgrund des hohen Drucks, der während der Erzeugung eines Lichtbogens mit hohem Strom in dem Druckspeicherraum 135 erzeugt wird, eine Strömung von dem Druckspeicherraum 135 durch den zylindrischen Raum 118 hindurch zur Außenseite des zylindrischen isolierenden Materials 108 in etwa zu dem Zeitpunkt von vor dem Erlöschen des Lichtbogens bis nach der Stromunterbrechung.
  • Dieses Phänomen ist in den 96 und 97 dargestellt. 96 zeigt den Zustand, in dem der Druck in dem Druckspeicherraum 135 durch einen bei der Unterbrechung erzeugten Lichtbogen mit hohem Strom gespeichert wird. 97 veranschaulicht den Zustand unmittelbar vor der Stromunterbrechung, d.h. unmittelbar vor dem Erlöschen des Lichtbogens, wobei weiße Pfeile die Strömung beginnend von dem Druckspeicherraum 135, durch den zylindrischen Raum 118 hindurch sowie beim Austritt nach außen veranschaulichen.
  • Diese durch die Pfeile veranschaulichte Strömung ist in dem zylindrischen Raum 118 in Form einer Düse am schnellsten, und diese Strömung mit hoher Geschwindigkeit führt Wärme des Lichtbogens ab und unterstützt damit das Erlöschen des Lichtbogens. Ferner veranlaßt diese Strömung auch das vorstehend erläuterte Abführen des hohe Temperatur aufweisenden Gases und der geschmolzenen Substanzen nach außen, so daß die Isolierung in dem zylindrischen Raum 118 rasch wiederhergestellt wird und ein Anhaften der geschmolzenen Substanzen an der Oberfläche des ortsfesten Kontakts verhindert werden kann.
  • Ausführungsbeispiel 42
  • 98 zeigt eine Perspektivansicht eines ortsfesten Elements 105 des 42. Ausführungsbeispiels. In dieser Darstellung ist der Bereich des ortsfesten Leiters 107 um den ortsfesten Kontakt 106 herum mit einem isolierenden Material 136 beschichtet. Durch derartiges Anordnen des isolierenden Materials 136 um den ortsfesten Kontakt 106 herum entsteht Dampf aus dem isolierenden Material 136 bei der Erzeugung eines Lichtbogens mit hohem Strom, so daß der in dem Druckspeicherraum 135 angesammelte Druck ansteigt, so daß die Gasströmung, die während der Stromunterbrechung durch den zylindrischen Raum 118 hindurchströmt, stark wird und die vorstehend geschilderten Wirkungen hinsichtlich des Erlöschens des Lichtbogens, der Wiederherstellung der Isolierung sowie der Verhinderung eines Anhaftens von geschmolzenen Substanzen an der Fläche des ortsfesten Kontakts verstärkt werden.
  • Ausführungsbeispiel 43
  • 99 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bereichs des ortsfesten Elements 105 gemäß dem 43. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dieser Zeichnung ist im Unterschied zu dem in 95 dargestellten Ausführungsbeispiel der Druckspeicherraum 135 um den ortsfesten Kontakt 6 herum und nicht an der dem ortsfesten Kontakt gegenüberliegenden Oberfläche des ortsfesten Elements 105 angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung lassen sich ähnliche Wirkungen wie bei dem in 95 dargestellten Ausführungsbeispiel erzielen, und die Montage wird einfach.
  • Ausführungsbeispiel 44
  • Da die in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen 28 und 34 dargestellten ortsfesten Elemente nicht mit einer solchen Komponente, wie einem Lichtbogenläufer, versehen sind, zu dem die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements übertragen werden kann, bleibt die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements stets auf dem ortsfesten Kontakt. Aus diesem Grund ist es auch in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs schwierig, den Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten in Kontakt zu bringen, so daß der Lichtbogen-Kühlungseffekt der Lichtbogenlöschplatten nicht in effektiver Weise genutzt wird und dadurch der Innendruck in dem Gehäuse der Lichtbogenlöscheinheit aufgrund der Lichtbogenwärme ansteigt und es dadurch zu Rissen in dem Gehäuse kommt.
  • Bei dem 44. Ausführungsbeispiel ist somit ein Lichtbogenläufer bzw. Lichtbogenführungskörper 138, der mit dem Endbereich des ortsfesten Elements 105 auf der Seite des ortsfesten Kontakts verbunden ist, in der in 100 dargestellten Weise vorgesehen, wobei der Kopfbereich 138 des Lichtbogenläufers 138 gegenüber von dem mit dem ortsfesten Element 105 verbundenen Ende von dem zylindrischen isolierenden Material 108 an einer Stelle freiliegt, die sich näher bei den Lichtbogenlöschplatten 119 befindet als der ortsfeste Kontakt 106.
  • Mit einem solchen Lichtbogenläufer 138 wird nach der rotationsmäßigen Bewegung des bewegbaren Kontakts 102 bei der Unterbrechung aus dem von dem zylindrischen isolierenden Material 108 umgebenen Raum 118 heraus die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements zu dem Kopfbereich 138a des Lichtbogenläufers 138 übertragen, wie dies in 42 gezeigt ist, so daß der Lichtbogen in wirksamer Weise mit den Lichtbogenlöschplatten 119 in Kontakt gebracht werden kann. Dies führt dazu, daß der Lichtbogen durch die Lichtbogenlöschplatten 119 gekühlt wird und dadurch die Temperatur sinkt und der Innendruckanstieg in dem Gehäuse der Lichtbogenlöscheinheit unterdrückt wird. Dieses Unterdrücken des Innendrucks erlaubt eine Reduzierung der erforderlichen Gehäusefestigkeit, so daß sich dadurch die Kosten reduzieren lassen.
  • Ausführungsbeispiel 45
  • Bei dem in 100 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Höhe des zylindrischen isolierenden Materials 108 zwischen dem zylindrischen Raum 118 und dem Kopfbereich 138a des Lichtbogenläufers niedriger ausgebildet als der Kopfbereich 138a des Lichtbogenläufers. Bei einer derartigen Anordnung beginnt ein Bereich des Stroms, der zu dem Moment, zu dem der bewegbare Kontakt 102 aus dem zylindrischen Raum 118 austritt, zwischen dem ortsfesten Kontakt 106 und dem bewegbaren Kontakt 102 geflossen ist, nebengeschlossen zu werden und dieser Teil des Stroms fließt zwischen dem Kopfbereich 138a des Lichtbogenläufers und dem bewegbaren Kontakt 102, so daß die Lichtbogenspannung geringer wird. Wenn diese Verringerung der Lichtbogenspannung vor der Stromspitze auftritt, steigt die Stromspitze in beträchtlicher Weise an, und die Strombegrenzungsfähigkeit wird in beträchtlicher Weise vermindert.
  • Darüber hinaus ändert sich der vorstehend beschriebene Strom-Nebenschlußzustand in einen Übertragungszustand, in dem der Strom nur zwischen dem Kopfbereich 138a des Lichtbogenläufers und dem bewegbaren Kontakt 102 fließt und die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements nach außerhalb des von dem isolierenden Material umgebenen zylindrischen Raums 118 verlagert wird, so daß die Lichtbogenspannung vermindert wird, wenn ein Lichtbogen zwischen dem ortsfesten Kontakt 106 und dem bewegbaren Kontakt 102 vorhanden ist, so daß die Unterbrechungszeit lang wird und die Durchgangsenergie hoch wird.
  • Ausführungsbeispiel 46
  • Das 46. Ausführungsbeispiel ist in 102 veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel stehen der zylindrische Raum 118, in dem der ortsfeste Kontakt 106 angeordnet ist, und der trichterförmige zylindrische Raum 139 des Lichtbogenläufers, in dem der Kopfbereich 138a des Lichtbogenläufers angeordnet ist, durch einen Kanal 140 mit relativ kleiner Querschnittsfläche miteinander in Verbindung. Bei dieser Anordnung fließt ein Teil des heißen Gases, das bei der Stromunterbrechung in dem zylindrischen Raum 118 erzeugt wird, durch den Kanal 140 hindurch und füllt den den Kopfbereich 138a des Lichtbogenläufers umgebenden zylindrischen Raum 139 des Lichtbogenläufers auf.
  • Bei Unterbrechung eines hohen Stroms, wie zum Beispiel eines Kurzschlußstroms, wird eine große Menge an heißem Gas erzeugt, und diese füllt das Gehäuse der Lichtbogenlöscheinheit aus, so daß die Wirkung des heißen Gases, das durch den Kanal 140 in dem Raum 139 ankommt, nicht in nennenswerter Weise in Erscheinung tritt. Dadurch ergeben sich ähnliche Eigenschaften wie bei dem Ausführungsbeispiel 45. Bei der Unterbrechung eines relativ niedrigen Stroms, wie zum Beispiel eines Überlastungsstroms oder dergleichen, wird jedoch keine große Menge an heißem Gas erzeugt, die zum Ausfüllen des Gehäuses der Lichtbogenlöscheinheit ausreichend ist.
  • Dadurch führt das heiße Gas, das durch den Kanal 140 hindurch in dem zylindrischen Raum 139 des Lichtbogenläufers ankommt, zu einem hohen Leitungszustand in etwa um den Kopfbereich 138a des Lichtbogenläufers herum, der höher ist als in dem übrigen Bereich, so daß die Lichtbogenübertragung zu dem Lichtbogenläufer 138 im Vergleich zu dem Fall, in dem kein Kanal 140 vorhanden ist, stärker unterstützt wird. Aus diesem Grund wird der Lichtbogen zu einem frühen Zeitpunkt nach Initiierung des Unterbrechungsvorgangs zu dem Lichtbogenläufer 138 übertragen, um an den Lichtbogenlöschplatten 119 gekühlt und geteilt zu werden, so daß die Unterbrechungszeit verkürzt ist und Verschleiß des ortsfesten Kontakts 106 reduziert werden kann.
  • Ausführungsbeispiel 47
  • Das 47. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit 103 beschrieben. 103 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des bewegbaren Elements 101 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei das bewegbare Element 101 aus dem bewegbaren Kontakt 102, dem vertikalen Bereich 103 des bewegbaren Arms, den horizontalen Bereichen 104a, 104b und 104c des bewegbaren Arms sowie aus einem isolierenden Material 141, das als Beschichtung auf die Oberflächen des bewegbaren Arms auf der Seite des ortsfesten Kontakts aufgebracht ist, gebildet ist und im wesentlichen eine hakenförmige Gestalt aufweist. Durch die hakenförmige Ausbildung des bewegbaren Elements 101 kann somit die Distanz zwischen dem ortsfesten Leiter 107 in der geschlossenen Position und dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms kürzer gemacht werden.
  • 105 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des bewegbaren Elements 101, des ortsfesten Elements 105 und des zylindrischen isolierenden Materials 108 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei die Flußrichtungen des Stroms durch Pfeile dargestellt sind. Wie aus dieser Zeichnungsfigur ersichtlich ist, sind die zueinander entgegengesetzten Ströme, die durch den ortsfesten Leiter 107 und den horizontalen Bereich 104c des bewegbaren Arms fließen, näher beieinander als bei dem in 1 gezeigten L-förmigen bewegbaren Element, so daß die elektromagnetische abstoßende Kraft zunimmt und die Kontakttrenngeschwindigkeit verbessert wird.
  • Wie jedoch in 104 dargestellt, ist bei einem großen Rotationswinkel θ des bewegbaren Elements 101 bei dem hakenförmigen bewegbaren Element 101 eine größere Möglichkeit gegeben, daß der Lichtbogen mit dem horizontalen Bereich des bewegbaren Arms in Kontakt gebracht wird und es zu einem Nebenschließen des Stroms kommt. Wenn der Lichtbogen mit dem bewegbaren Arm in Kontakt gebracht wird, kommt es zum Schmelzen des bewegbaren Arms und dieser wird schmaler, so daß der bewegbare Arm nicht die mechanische Festigkeit aufrechterhalten kann, die erforderlich ist, um dem Öffnen und Schließen der Kontakte standzuhalten, wobei ferner auch die Lichtbogenspannung während der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs geringer wird und die Strombegrenzungsfähigkeit beeinträchtigt wird.
  • Daher sollten die Oberflächen des bewegbaren Arms, die zumindest von dem ortsfesten Kontakt 108 in der Schließposition zu "sehen" sind und sich auf der Seite der Drehachse des bewegbaren Elements befinden, mit einem isolierenden Material 141 beschichtet sein. Das Nebenschließen mit einem solchen bewegbaren Arm kann auch bei dem bei dem 28. Ausführungsbeispiel gezeigten, im wesentlichen L-förmigen bewegbaren Element entstehen, wenn der Rotationswinkel θ des bewegbaren Elements 101 vergrößert wird, so daß die vorstehend beschriebene Isolierung des bewegbaren Arms erforderlich wird.
  • Ausführungsbeispiel 48
  • Das 48. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 106 dargestellt. Normalerweise ist das Rotationszentrum des bewegbaren Elements 101 durch eine Komponente zum Übertragen des Öffnungs- und Schließvorgangs des Gestängebereichs, beispielsweise einen Rotor 122, abgestützt. Daher kann die Distanz zwischen dem ortsfesten Element 105 und der Drehachse 113 des bewegbaren Elements nicht kleiner als ein bestimmter Wert gemacht werden. Wie in 106 gezeigt ist, kann durch eine im wesentlichen S-förmige Ausbildung der Konfiguration des bewegbaren Elements 101 diese im Vergleich zu dem in 103 dargestellten im wesentlichen hakenförmigen bewegbaren Element einen weiteren, zusätzlichen Biegungsbereich aufweisen, und die Drehachse des bewegbaren Elements kann durch den Rotor 122 gehalten werden, ohne daß die Distanz zwischen dem horizontalen Bereich 104c und dem ortsfesten Leiter 107 vergrößert wird, so daß eine große elektromagnetische Kraft auch dann erzielt werden kann, wenn die Drehachse 113 weiter als der ortsfeste Leiter 107 entfernt ist.
  • Ausführungsbeispiel 49
  • Das 49. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 107 veranschaulicht. In dieser Figur ist das im wesentlichen L-förmige bewegbare Element 101 in der geschlossenen Position dargestellt, und das ortsfeste Element 105 weist einen Bereich des ortsfesten Leiters 107 gegenüber von dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms auf, der gekrümmt ist und sich dadurch näher bei dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms befindet.
  • Durch Positionieren des ortsfesten Leiters 107 näher bei dem bewegbaren Arm läßt sich ein ähnlicher Effekt erzielen, wie bei dem 48. Ausführungsbeispiel. Darüber hinaus ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das bewegbare Element 101 im wesentlichen L-förmig, so daß das Trägheitsmoment kleiner gemacht werden kann, als bei dem im wesentlichen hakenförmigen bewegbaren Element oder dem im wesentlichen S-förmigen bewegbaren Element, die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel 47 oder 48 dargestellt sind, so daß ein schnellerer Kontaktöffnungsvorgang ermöglicht ist.
  • Ausführungsbeispiel 50
  • Wie bei der Beschreibung von Ausführungsbeispiel 37 erläutert worden ist, verwendet das in 76 dargestellte Ausführungsbeispiel die im wesentlichen L-förmige Konfiguration des bewegbaren Elements, so daß es schwierig ist, die Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Elements zu der Endfläche auf der Seite der Lichtbogenlöschplatte des bewegbaren Elements 101 zu übertragen und es auch in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs schwierig ist, den Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten 119 in Kontakt zu bringen.
  • Dadurch kann der Lichtbogenkühlungseffekt der Lichtbogenlöschplatten nicht in effektiver Weise genutzt werden, so daß der Innendruck in dem Gehäuse der Lichtbogenlöscheinheit aufgrund der Lichtbogenwärme zunimmt und dadurch leicht Risse in dem Gehäuse entstehen können. Um dies zu verhindern ist es notwendig, den Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten in Kontakt zu bringen, um diesen zu kühlen und rasch zum Erlöschen zu bringen.
  • Bei dem in 108 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Höhe der Wand des den zylindrischen Raum 118 umgebenden zylindrischen isolierenden Materials 108 auf der Seite gegenüber von dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements niedriger ausgebildet als die Wandhöhe auf der Seite des Rotationszentrums des bewegbaren Elements, d.h. das obere Ende des zylindrischen Raums 118 ist zu den Lichtbogenlöschplatten 119 hin gerichtet.
  • Wie in 109 gezeigt ist, wird bei einer derartigen Anordnung unmittelbar nach dem Austritt des bewegbaren Kontakts 102 aus dem zylindrischen Raum 118 bei dem Unterbrechungsvorgang eine Strömung heißen Gases in der in der Zeichnung durch die Pfeile veranschaulichten Weise von dem zylindrischen Raum 118 in Richtung auf die Lichtbogenlöschplatten 119 erzeugt, so daß es einfach wird, den Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten 119 in Kontakt zu bringen, so daß der Lichtbogen rasch abgekühlt und zum Erlöschen gebracht werden kann.
  • Obwohl die plattenartigen einander gegenüberliegenden Elektroden 142 in 108 verwendet werden, können ebensogut auch die L-förmigen gegenüberliegenden Elektroden 142 verwendet werden, die derart angeordnet sind, daß sie einem Schenkelbereich der Endfläche des bewegbaren Elements auf der Seite der Lichtbogenlöschplatten zugewandt sind, um auf diese Weise einen Transfer der Lichtbogenstelle auf die Endfläche des L-förmigen bewegbaren Elements auf der Seite der Lichtbogenlöschplatten zu veranlassen.
  • Ausführungsbeispiel 51
  • Während der Lichtbogen bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel 50 durch die Verwendung der gegenüberliegenden Elektrode mit den Lichtbogenlöschplatten in Kontakt gebracht wird, kann auch die zentrale Position M2 der Aussparungsbereiche der hufeisenförmigen Lichtbogenlöschplatten 119 näher bei dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements angeordnet werden als die Endflächenposition M1 des den zylindrischen Raum 118 umgebenden zylindrischen isolierenden Materials 108 gegenüber von dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements, so daß der Lichtbogen ohne Notwendigkeit zum Verwenden der gegenüberliegenden Elektrode mit den Lichtbogenlöschplatten 119 in Kontakt gebracht werden kann.
  • Die Position M2 des genannten Aussparungsbereichs sollte sich jedoch zwischen der in strichpunktierter Linie dargestellten Ortskurve des Kopfbereichs des bewegbaren Elements und der vorstehend genannten Position M1 befinden, da die Lichtbogenlöschplatten 119 die Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 101 behindern, wenn die Position M2 der Aussparungsbereiche die vorstehend genannte strichpunktierte Linie schneidet.
  • Auch in 111 ist das zylindrische isolierende Material 108 von dem hufeisenförmigen Kern 143 von der dem Rotationszentrum gegenüberliegenden Seite des beweg baren Elements umgeben. Durch diesen Kern 143 werden der Lichtbogen eines Überlastungsstroms mit relativ niedrigem Strom und der Lichtbogen mit geringem Strom unmittelbar vor der Stromunterbrechung bei dem Kurzschluß-Stromunterbrechungsvorgang gegen die dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements gegenüberliegende Innenwand des zylindrischen Raums 118 gedrückt, so daß diese durch die Lichtbogenlöschplatten 119 sowie auch den von der Innenwand des zylindrischen Raums 118 erzeugten Dampf abgekühlt werden, so daß die Unterbrechung sichergestellt werden kann.
  • Ausführungsbeispiel 52
  • Das 52. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun in Verbindung mit 112 beschrieben. In 112 ist im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel 34 das ortsfeste Element 105 direkt mit dem Anschlußbereich 115 verbunden, und das bewegbare Element 101 ist durch den Gleitkontakt 110 über den Anschluß 116 mit dem Relaisbereich elektrisch verbunden. Ferner weist das in 113 dargestellte ortsfeste Element 105 die Konfiguration des ortsfesten Elements auf, wie diese in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 6-20547 offenbart ist, die einen elektrischen Pfad 145c aufweist, um einen Strom im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu dem horizontalen Bereich des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position fließen zu lassen. Das ortsfeste Element 105 ist mit einem isolierenden Material 146 beschichtet, das mit Ausnahme des Bereichs um den ortsfesten Kontakt 106 herum zumindest in dem Bereich, der von dem bewegbaren Kontakt 102 in der offenen Position aus zu "sehen" ist, in integraler Weise durch Formen gebildet ist.
  • Während der ortsfeste Leiter 107 und der Leiter 121 bei dem Ausführungsbeispiel 34 als elektrischer Pfad zum Ermöglichen eines Stromflusses im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position angeordnet sind, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nur der elektrische Pfad 145c vorgesehen. Obwohl das durch den elektrischen Pfad 145b erzeugte Magnetfeld auch zu der elektromagnetischen Kontakttrennkraft für das bewegbare Element 101 beiträgt, ist die Kontakttrenngeschwindigkeit niedriger als im Vergleich mit der des Ausführungsbeispiels 34. Da jedoch die Leiterlänge im Inneren der Lichtbogenlöschkammer kürzer ausgebildet werden kann, lassen sich die Kosten reduzieren, die Konstruktion vereinfachen, und die Montage verbessern. Auch die Isolierdistanz läßt sich in einfacher Weise aufrechterhalten.
  • Ausführungsbeispiel 53
  • Das 53. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 114 und 115 veranschaulicht. 114 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des ortsfesten Elements 105 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, bei dem ein Teil des vertikalen elektrischen Pfades 145b des ortsfesten Elements 105 der 113 durch den horizontalen elektrischen Pfad 145c' und den vertikalen elektrischen Pfad 145d ersetzt ist. 115 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung des ortsfesten Elements 105, des zylindrischen isolierenden Materials 108 und des isolierenden Materials 146 zum Beschichten des ortsfesten Elements, das in integraler Weise mit dem zylindrischen isolierenden Material 108 durch Formen gebildet ist, wobei die Stromrichtung durch einen Pfeil veranschaulicht ist.
  • Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind der horizontale Bereich 104 des bewegbaren Arms und der elektrische Pfad 145c' des ortsfesten Elements 101 aufgrund der in 114 dargestellten Konfiguration des ortsfesten Elements sehr nahe beieinander angeordnet, so daß die elektromagnetische Kontakttrennkraft bei der Unterbrechung eines Fehlerstroms größer ist als bei dem in 113 dargestellten Ausführungsbeispiel.
  • Ausführungsbeispiel 54
  • Das 54. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 116 dargestellt. Weiterhin ist die Konfiguration des in dieser Zeichnung dargestellten ortsfesten Elements in 117 veranschaulicht. Bei dem in 117 dargestellten ortsfesten Element ist der elektrische Pfad 145c vorgesehen, um einen Stromfluß im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu dem horizontalen Bereich 104 des bewegbaren Arms in der geschlossenen Position zu ermöglichen. Die Ströme in den elektrischen Pfaden 145e und 145f erzeugen jedoch ein elektromagnetisches Feld in der Richtung, in der die Trennung des bewegbaren Elements 101 verhindert ist.
  • Zum Minimieren des Einflusses dieses Magnetfelds, das die Kontakttrennung verhindert, ist das ortsfeste Element mit dem Schlitz 147 versehen, und die elektrischen Pfade 145e und 145f sind an Stellen angeordnet, die von der die Ortskurve des bewegbaren Arms 101 beinhaltenden Ebene seitlich versetzt sind. Bei einer derartigen Anordnung ist die Kontakttrenngeschwindigkeit langsamer als bei dem in 113 dargestellten Ausführungsbeispiel, und die Strombegrenzungsfähigkeit ist vermindert, doch die Herstellung des ortsfesten Elements 105 ist einfach und die Materialkosten können reduziert werden, so daß ein kostengünstiger Unterbrecher mit einer Strombegrenzungsfunktion verwirklicht werden kann. Ein ähnlicher Effekt läßt sich auch unter Verwendung der Konfiguration des ortsfesten Elements erzielen, wie sie in 118 dargestellt ist.
  • Ausführungsbeispiel 55
  • 119 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung einer dreipoligen Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem 55. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Bereich des Gehäuses 230 entfernt ist, um die innere Konstruktion zu veranschaulichen. Die dreipolige Strombegrenzungsvorrichtung kann in einer Reihenschaltung mit dem Stromunterbrecher verwendet werden, um dadurch einen dreipoligen Strombegrenzungsschalter zu bilden.
  • 120 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung der Leiteranordnung, des zylindrischen isolierenden Materials 208 und der isolierenden Abdeckung 209 für einen Pol der dreipoligen Strombegrenzungsvorrichtung der 119 in der geschlossenen Position, wobei das zylindrische isolierende Material 208 und die isolierende Abdeckung 209 zur Veranschaulichung der Komponenten des Leiterbereichs teilweise entfernt sind.
  • In 119 bezeichnen das Bezugszeichen 201 das bewegbare Element, 208 ein zylindrisches isolierendes Material, das ein Kontaktpaar in der geschlossenen Position umgibt, 209 eine isolierende Abdeckung, 210 einen Gleitkontakt, 211 eine Kontaktdruckfeder des bewegbaren Elements, bei der es sich um eine Druckbeaufschlagungseinrichtung zum Aufbringen des Kontaktdrucks auf das Kontaktpaar handelt, 212 einen Federhalter, 213 eine Drehachse des bewegbaren Elements 201, 214 einen Verbindungsleiter, 215a, 215b, 215c und 216a Anschlußbereiche, 219 Lichtbogenlöschplatten, 226 eine Ausströmöffnung und 230 ein Gehäuse aus isolierendem Material.
  • In 120 bezeichnet das Bezugszeichen 201 das im wesentlichen L-förmige bewegbare Element, das einen bewegbaren Kontakt 202, einen vertikalen Bereich 203 des bewegbaren Arms, an dem der bewegbare Kontakt 202 angebracht ist, sowie einen horizontalen Bereich 204 des bewegbaren Arms aufweist, der im wesentlichen senkrecht zu dem vertikalen Bereich 203 des bewegbaren Arms ist. Das bewegbare Element 201 bildet ein Kontaktpaar zusammen mit einem ortsfesten Element 205, das aus einem ortsfesten Kontakt 206 und einem ortsfesten Leiter 207 gebildet ist, wobei das bewegbare Element 201 in Richtung auf das ortsfeste Element 205 durch eine mit dem bewegbaren Kontakt in Kontakt stehende Feder 211 vorgespannt ist, bei der es sich um eine Druckbeaufschlagungseinrichtung zum Aufbringen eines Kontaktdrucks handelt. Weiterhin ist das bewegbare Element 201 um die Drehachse 213 des bewegbaren Elements herum drehbar abgestützt und mit einem Anschlußbereich 215a durch einen Gleitkontakt 210 und den Verbindungsleiter 214 elektrisch verbunden.
  • Dagegen ist das ortsfeste Element 205 mit Ausnahme des ortsfesten Kontakts 206 und des Verbindungsbereichs mit dem Anschlußbereich 216a mit dem zylindrischen isolierenden Material 208 und der isolierenden Abdeckung 209 bedeckt. Pfeile in der Zeichnung veranschaulichen den elektrischen Pfad während der Stromführungsperiode, wobei die Anordnung derart ist, daß der Strom in dem horizontalen Bereich 204 des bewegbaren Arms und der Strom in dem ortsfesten Leiter 207 im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zueinander sind. Das Kontaktpaar ist derart ausgebildet, daß sich diese in der geschlossenen Position im wesentlichen senkrecht zu einer den Anschlußbereich 215a und den Anschlußbereich 216a verbindenden Linie schneiden.
  • Es folgt nun eine Beschreibung hinsichtlich der Lichtbogen-Spannungsanstiegsbedingungen unter einem hohen Druck und bei einem Lichtbogen mit hohem Strom bei einem relativ kurzen Spalt, der bei dem Strombegrenzungsvorgang in dem Stromunterbrecher mit der Strombegrenzungsfunktion vom Lichtbogentyp erzeugt wird. Die Meßresultate der Lichtbogenspannungsänderungen, wenn ein Atmosphärendruck P des Lichtbogens von mehreren Zentimetern oder weniger bei kurzem Spalt und hohem Strom bei der in 121 dargestellten experimentellen Vorrichtung geändert wird, sind in 122 veranschaulicht.
  • Bei der in 121 dargestellten experimentellen Vorrichtung wird der Lichtbogen zwischen dem einander gegenüberliegenden Paar stabförmiger Elektroden erzeugt, so daß die Distanz zwischen den Elektroden gleich der Lichtbogenlänge L ist. Wie aus 122(a) ersichtlich ist, wird bei relativ niedrigem Lichtbogen-Stromwert die Lichtbogenspannung in dem Maß höher, in dem der Lichtbogen-Atmosphärendruck P bei den verschiedenen Lichtbogenlängen L am meisten zunimmt. Wie andererseits in 122(b) dargestellt ist, wird dann, wenn der Lichtbogenstromwert relativ hoch ist, die Lichtbogenspannung mit Ausnahme des Falls, in dem die Lichtbogenlänge L relativ lang ist, selbst bei steigendem Lichtbogen-Atmosphärendruck P nicht nennenswert verändert.
  • Das Verhältnis R der Lichtbogenspannung V (P = hoch), wenn der in 122 dargestellte Atmosphärendruck P hoch ist, und der Lichtbogenspannung V (P = niedrig), wenn der Atmosphärendruck P niedrig ist, erhält man in einer Weise, wie dies in der graphischen Darstellung der 123 veranschaulicht ist. Wie aus 123 ersichtlich ist, wird die Lichtbogen-Spannungsanstiegsrate R bei einem relativ niedrigen Lichtbogenstromwert mit zunehmender Lichtbogenlänge höher. Dagegen wird die Lichtbogen-Spannungsanstiegsrate R bei relativ hohem Lichtbogen-Stromwert nicht nennenswert höher, bis die Lichtbogenlänge gleich oder höher als ein bestimmter Wert wird. Aus dem Vorstehenden ist erkennbar, daß bei dem Lichtbogen mit hohem Strom und kurzem Spalt die Bedingung für einen wirksamen Anstieg der Lichtbogenspannung unter Erhöhung des Lichtbogen-Atmosphärendrucks gleichzeitig die Bedingungen erfüllt sein müssen, daß (a) der Lichtbogenstrom relativ gering ist und (b) die Lichtbogenlänge groß ist.
  • Bei einem Defekt, wie zum Beispiel einem Kurzschluß, steigt der Schaltungsstrom unmittelbar nach dem Auftreten des Fehlers rasch an. Um den Fehlerstrom durch Erhöhen der Lichtbogenspannung bei einem hohen Atmosphärendruck unter Erfüllung der beiden vorstehend genannten Bedingungen zu begrenzen, ist es somit notwendig, daß (1) die einen hohen Druck aufweisende Atmosphäre zumindest unmittelbar nach der Entstehung des Lichtbogens (unmittelbar nach der Entstehung des Fehlers) erzeugt wird und daß (2) die Lichtbogenlänge verlängert wird, während der Lichtbogenstrom noch relativ gering ist (unmittelbar nach der Entstehung des Fehlers).
  • Nach dem Anstieg des Fehlerstroms wird die Strombegrenzungseigenschaft nicht sehr verbessert. Außerdem trägt die einen hohen Druck aufweisende Atmosphäre nach dem Anstieg des Fehlerstroms nicht sehr viel zum Verbessern der Strombegrenzungsfähigkeit bei und führt außerdem zu Schäden an dem Gehäuse oder dergleichen.
  • Wenn bei der in 119 und 120 dargestellten Strombegrenzungsvorrichtung der fließende Strom aufgrund der Erzeugung eines Kurzschlußdefekts oder dergleichen rasch ansteigt, veranlassen eine elektromagnetische abstoßende Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration an der Kontakt-Kontaktierungsfläche und eine elektromagnetisch abstoßende Kraft F2 aufgrund eines Stroms in dem vorstehend erläuterten horizontalen Bereich 204 des bewegbaren Arms und eines dazu im wesentlichen parallelen und entgegengesetzten Stroms in dem ortsfesten Leiter ein Trennen der Kontakte entgegen dem durch die Feder 211 aufgebrachten Kontaktierungsdruck, so daß über die Kontakte hinweg ein Lichtbogen A erzeugt wird.
  • Dieser Zustand ist in 124 veranschaulicht. Bei der Lichtbogenerzeugung wird die elektromagnetische abstoßende Kraft F1 aufgrund der Stromkonzentration an der Kontakt-Kontaktierungsfläche geringer, doch die elektromagnetische Kraft F2 aufgrund des Stroms in dem horizontalen Bereich 204 des bewegbaren Arms sowie des dazu im wesentlichen parallelen und entgegengesetzten Stroms in dem ortsfesten Leiter 207 veranlaßt weiterhin die Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 201 in Kontakttrennrichtung.
  • Wie in 124 gezeigt ist, wird ferner bei der Entstehung eines Lichtbogens eine große Menge Dampf von der inneren Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 208 erzeugt, und in dem von dem zylindrischen isolierenden Material 208 umgebenen zylindrischen Raum wird eine einen hohen Druck aufweisende Atmosphäre erzeugt. Aufgrund dieser Erzeugung von hohem Druck in dem zylindrischen Raum 218 wird das bewegbare Element 201 aufgrund der Druckdifferenz einer Kontakttrennkraft Fp ausgesetzt.
  • Die Kontakttrennkraft Fp aufgrund der Druckdifferenz und die vorstehend beschriebene elektromagnetische Kraft F2 veranlassen eine Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 201 mit hoher Geschwindigkeit, um dadurch die Kontakte rasch zu trennen. Diese rasche Kontakttrennung führt zu einem schnellen Verlängern der Lichtbogenlänge in der unter hohem Druck sehenden Atmosphäre, so daß die Lichtbogenspannung scharf ansteigt und der Fehlerstrom seinen Spitzenwert erreicht.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die einen hohen Druck aufweisende Atmosphäre und die das zylindrische isolierende Material 208 verwendende Einrichtung zum Trennen der Kontakte mit hoher Geschwindigkeit in Kombination verwendet, wobei eine solche kombinierte Verwendung zum Erzielen einer höheren Strombegrenzungsfähigkeit erforderlich ist. 125 veranschaulicht die Wirkung des zylindrischen isolierenden Materials, wenn (a) die die Kontakte mit hoher Geschwindigkeit trennende Einrichtung nicht verwendet wird und (b) die die Kontakte mit hoher Geschwindigkeit trennende Einrichtung verwendet wird. In dieser Zeichnung bezeichnet ts einen Zeitpunkt, zu dem der Fehler entsteht, t0 bezeichnet einen Zeitpunkt, zu dem die Kontakte getrennt werden, V0 bezeichnet einen Spannungsabfall zwischen den Kontakten, und eine gestrichelte Linie stellt eine Wellenform der Source-Spannung dar.
  • 125(a) veranschaulicht den Fall, in dem keine die Kontakte mit hoher Geschwindigkeit trennende Einrichtung verwendet wird und eine Stromspitze Ip1 sowie eine Stromspitze Ip2 zu einem Zeitpunkt t1 (mit dem zylindrischen isolierenden Material) bzw. zu einem Zeitpunkt t2 (ohne das zylindrische isolierende Material) erreicht werden, bei dem die Lichtbogenspannung die Source-Spannung einholt. Wenn keine die Kontakte mit hoher Geschwindigkeit trennende Einrichtung verwendet wird, ist der Anstieg der Lichtbogenlänge im Vergleich zu dem Anstieg des Fehlerstroms langsam, so daß die vorstehend genannten Bedingungen, daß die Lichtbogenlänge kurz ist und die Lichtbogenspannung erhöht wird, selbst dann nur schwer zu erfüllen sind, wenn durch das zylindrische isolierende Material eine einen hohen Druck aufweisende Atmosphäre erzeugt wird. Daher ist in 125(a) das Ausmaß der Verbesserung der Stromspitze Ip, d.h. ΔIp = Ip2 – Ip1 selbst bei Verwendung des zylindrischen isolierenden Materials gering.
  • Dagegen wird in 125(b), bei der die die Kontakte mit hoher Geschwindigkeit trennende Einrichtung verwendet wird, die Lichtbogenlänge ausreichend lang, bevor der Fehlerstrom hoch wird, so daß die vorstehend genannten Bedingungen zum Steigern der Lichtbogenspannung in einer einen hohen Druck aufweisenden Atmosphäre erfüllt werden können. Es ist erkennbar, daß das Ausmaß der Verbesserung der Stromspitze Ip, d.h. ΔIp' = Ip2' – Ip1', wobei eine Stromspitze Ip1' und eine Stromspitze Ip2' zu einem Zeitpunkt t1' (mit dem zylindrischen isolierenden Material) bzw. einem Zeitpunkt t2' (ohne das zylindrische Material) erreicht werden, zu dem die Lichtbogenspannung die Source-Spannung einholt, im Vergleich zu dem Ausmaß der Verbesserung ΔIp der Stromspitze Ip ohne Verwendung der die Kontakte mit hoher Geschwindigkeit trennenden Einrichtung dramatisch gesteigert ist.
  • Es ist darauf hinzuweisen, daß bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das zylindrische isolierende Material 208 den ortsfesten Kontakt 206 umgebend angeordnet ist, um den Lichtbogen-Atmosphärendruck unmittelbar nach dem Trennen des bewegbaren Elements hoch zu machen. Die Anordnung, bei der die Wärme des zwischen den getrennten Kontakten erzeugten Lichtbogens zum Erzeugen eines großen Volumens an Dampf von dem um den ortsfesten Kontakt herum angeordneten isolierenden Material verwendet wird, ist zum Beispiel in 16 und 17 der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 7-22061 offenbart.
  • Bei diesem Beispiel des Standes der Technik hat jedoch das um den ortsfesten Kontakt herum angeordnete isolierende Material eine Konfiguration, bei der das bewegbare Element in der seitlichen Richtung sandwichartig angeordnet wird, so daß der von dem isolierenden Material erzeugte Dampf in der geschlossenen Position unmittelbar zu der Kopfseite des bewegbaren Elements und zu der Seite des Rotationszentrums des bewegbaren Elements ausströmt, so daß es unmöglich ist, daß die Lichtbogenatmosphäre einen ausreichend hohen Druck erreicht.
  • Zum abrupten Erhöhen der Lichtbogenspannung ist es notwendig, den Lichtbogen im Anfangsstadium des Kontaktöffnungsvorgangs in einen durch den ortsfesten Kontakt, den bewegbaren Kontakt und das zylindrische isolierende Material gebildeten zylindrischen Raum zu begrenzen, und für eine signifikante Verbesserung bei der Lichtbogenspannungs-Anstiegsrate ist es unverzichtbar, daß das den ortsfesten Kontakt umgebende isolierende Material in einer zylindrischen Konfiguration vorliegt.
  • 126 veranschaulicht den Zustand, in dem das bewegbare Element 201 aus der in 224 gezeigten Position weiter rotationsmäßig bewegt ist und seine maximale Kontakttrennposition erreicht hat. In diesem Zustand ist der bewegbare Kontakt 202 außerhalb des zylindrischen Raums 218 angeordnet, und es wird eine ausreichend hohe Lichtbogenspannung erzeugt. Wie ferner durch Pfeile in 126 gezeigt ist, absorbiert die Strömung des Dampfes von dem isolierenden Material (durch weiße Pfeile dargestellt) entlang der Axialrichtung der Lichtbogensäule von dem zylindrischen Raum 218 die Wärme des Lichtbogens, um diesen abzukühlen, so daß der Lichtbogenwiderstand höher wird und sich der Fehlerstrom rasch zum Nullpunkt bewegt.
  • Wie in 119 gezeigt ist, kann durch Ausbilden der Ausströmöffnung 226 in der Gehäusewand auf der Seite der Trennrichtung des bewegbaren Elements (Seite des Öffnungsbereichs des zylindrischen isolierenden Materials 208) die Strömungsgeschwindigkeit des durch die weißen Pfeile in 126 dargestellten Dampfes des isolierenden Materials hoch gemacht werden, so daß der Elektrodenmetalldampf um den bewegbaren Kontakt 202 herum einfach weggeblasen werden kann. Dies erlaubt eine ausreichende Wiederherstellung der Isolierung zum Unterbrechen des zwischen den Elektroden aufgetretenen Stroms, so daß sich eine zuverlässige Strombegrenzungsvorrichtung erzielen läßt, die Strom auch dann in zuverlässiger Weise unterbrechen kann, wenn ein Schutzschalter mit einer geringen Unterbrechungskapazität zusammen damit in einer Reihenverbindung verwendet wird.
  • Durch Bewegen des bewegbaren Kontakts 202 in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs nach der Stromspitze, wie dies vorstehend erläutert worden ist, aus dem zylindrischen Raum 218 heraus kann ferner die Dampferzeugung aus dem zylindrischen isolierenden Material 208, die nicht in effektiver Weise zu einem Anstieg der Lichtbogenspannung beiträgt, begrenzt werden und dadurch ein unnötiger Anstieg des Innendrucks verhindert werden.
  • Im Unterschied zu dem herkömmlichen Beispiel, das in 149 veranschaulicht ist und bei dem zwei Paare von Kontakten vorgesehen sind, kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine hohe Strombegrenzungsfähigkeit durch ein Paar Kontakte erzielt werden, so daß eine Strombegrenzungsvorrichtung mit verbesserter Strombegrenzungseigenschaft mit niedriger Impedanz erzielt werden kann und die Anwendung von dieser bei einer Schaltung vereinfacht wird, bei der eine hohe Stromführungskapazität erforderlich ist.
  • Auch wenn die Strombegrenzungsvorrichtung direkt mit dem Stromunterbrecher verbunden ist, wie bei dem in 150 dargestellten herkömmlichen Beispiel, ist es in offensichtlicher Weise bevorzugt, daß die Breite W der Strombegrenzungsvorrichtung gleich oder kleiner ist als die Breite W des Stromunterbrechers, um die einfache Unterbringung in dem Stromverteilungskasten zu ermöglichen. Bei der herkömmlichen Anordnung, bei der zwei Paare von Kontaktpaaren Seite an Seite angeordnet sind, kann die Dicke der Gehäuseseitenwand parallel zu der Ebene, in der sich das bewegbare Element rotationsmäßig bewegt, in Anbetracht der Einschränkung dieser Breite W nicht dick ausgebildet werden, so daß das Gehäuse dünne Wände aus einem teuren isolierenden Material mit hoher Festigkeit aufweist.
  • Dagegen wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nur ein Paar von Kontakten zum Erzielen einer hohen Strombegrenzungsfähigkeit verwendet, so daß die Dicke der Gehäuseseitenwand auch dann groß sein kann, wenn die vorstehend geschilderte Einschränkung hinsichtlich der Breite W vorhanden ist, so daß das Gehäuse aus einem kostengünstigen Material hergestellt werden kann. Da andererseits der Anstieg des Gehäuseinnendrucks bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unterdrückt ist, läßt sich die Dicke der Gehäusewand klein ausbilden, und es kann eine Leiteranordnung verwendet werden, bei der zwei Paare von Kontakten in Reihe geschaltet sind.
  • Ausführungsbeispiel 56
  • Das 56. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit 127 beschrieben. 127 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der inne ren Konstruktion der Strombegrenzungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels 56, wobei die Darstellung der Feder oder dergleichen weggelassen ist. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 119 dargestellten lediglich darin, daß die Anschlußbereiche 215 und 216 um eine Höhe H' in höheren Positionen angeordnet sind als eine Befestigungsfläche (Boden) 296 des Gehäuses 230.
  • Zum Gewährleisten des parallel angeordneten elektrischen Pfadbereichs in bezug auf den Arm des bewegbaren Elements 201 und das ortsfeste Element 205 sowie zur Verbindung mit den Anschlußbereichen 215 und 216 ist daher bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der untere Bereich des ortsfesten Leiters 207 U-förmig gebogen und mit dem Anschlußbereich 216 verbunden, wobei im Hinblick auf das bewegbare Element 201 der flexible Leiter 272 U-förmig gebogen ist und mit dem Anschlußbereich 215 verbunden ist.
  • Wenn eine Strombegrenzungsvorrichtung direkt mit einem Schutzschalter verbunden werden soll, muß der Anschlußbereich der Strombegrenzungsvorrichtung um eine Höhe H' in einer höheren Position angeordnet sein als die Befestigungsfläche. Ferner versteht es sich, daß bei Berücksichtigung einer einfachen Unterbringung in einem Verteilerkasten die Höhe H der Strombegrenzungsvorrichtung wünschenswerterweise gleich oder kleiner ist als die Höhe des Schutzschalters.
  • Bei einer derartigen Einschränkung hinsichtlich der äußeren Konfiguration ist es zum Schaffen einer ausreichenden Länge eines im wesentlichen parallelen und in der entgegengesetzten Richtung verlaufenden elektrischen Pfades (der im folgenden als abstoßender elektrischer Pfad bezeichnet wird) notwendig, daß in der in 127 dargestellten Weise der ortsfeste Leiter 207 im wesentlichen U-förmig gebogen ist, daß der elektrische Pfad auf der Seite des ortsfesten Elements auf der Seite der Befestigungsfläche 91 nach hinten umgebogen ist und daß die Drehachse 213 des bewegbaren Elements in bezug auf die Höhe der Anschlußbereiche 215 und 216 in einer niedrigen Position auf der Seite der Befestigungsfläche 296 angeordnet ist.
  • Mit der vorstehenden Konstruktion kann eine zum Erzielen einer Strombegrenzungsfähigkeit erforderliche Länge des abstoßenden elektrischen Pfades auch dann geschaffen werden, wenn die vorstehend beschriebene Einschränkung hinsichtlich der äußeren Konfiguration vorhanden ist. In 127 hat jedoch das Magnetfeld, das durch die durch die weißen Pfeile dargestellte Stromkomponente erzeugt wird, die Wirkung, daß das mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Trennen des bewegbaren Elements verhin dert wird, so daß dann, wenn der abstoßende elektrische Pfad die gleiche Länge hat wie bei dem 22. Ausführungsbeispiel, die Kontakttrenngeschwindigkeit im Vergleich zu dem 22. Ausführungsbeispiel vermindert ist. Daher wird die Kontakttrenngeschwindigkeit bei dem nachfolgenden 24. Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel 55 unter der Einschränkung der Höhe H und der Anschlußbereich-Höhe H' weiter erhöht.
  • Ausführungsbeispiel 57
  • Das 57. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 128 veranschaulicht. 128 zeigt eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der inneren Konstruktion der Strombegrenzungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei die Feder oder dergleichen in der Darstellung weggelassen sind. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel 56 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das bewegbare Element 201 durch den flexiblen Leiter 272 mit der fernen Seite oder dem Anschlußbereich 216 verbunden, der hinter dem ortsfesten Element 205 angeordnet ist, und das ortsfeste Element 205 ist durch den langgestreckten ortsfesten Leiter 207 mit der fernen Seite oder dem Anschlußbereich 215 elektrisch verbunden, der hinter dem bewegbaren Element 201 angeordnet ist.
  • Der ortsfeste Leiter 207, der den ortsfesten Kontakt 206 und den Anschlußbereich 205 elektrisch miteinander verbindet, ist aus den elektrischen Pfaden 207a, 207b und 207c gebildet. 207a ist der elektrische Pfad zum Bilden des abstoßenden elektrischen Pfades, 207b ist der elektrische Pfad, der an dem einen Ende mit dem elektrischen Pfad 207a verbunden ist und senkrecht zu dem bewegbaren Arm des bewegbaren Elements 201 in der geschlossenen Position unter dem bewegbaren Element 201 angeordnet ist, und 207c ist der elektrische Pfad, der das andere Ende des elektrischen Pfades 207b mit dem Anschlußbereich 215 verbindet.
  • Der abstoßende elektrische Pfadbereich des Kontaktpaares in dem Schließzustand ist im wesentlichen senkrecht zu der die Anschlußbereiche 215 und 216 verbindenden Linie angeordnet, und eine Vielzahl von hufeisenförmigen Lichtbogenlöschplatten 219 sind in einer Position gegenüber dem Kopfbereich des bewegbaren Elements vorgesehen. Außerdem ist der ortsfeste Leiter an der Seite des Endbereichs, an der der ortsfeste Kontakt 206 des Kontaktelements 205 angebracht ist, nach oben verlängert, und der verlängerte Leiter 238 ist mit einem Lichtbogenläufer bzw. Lichtbogenführungs körper 234 versehen, der von der isolierenden Abdeckung 209a in Richtung zu den Lichtbogenlöschplatten 219 freiliegt.
  • Bei der vorstehend beschriebenen elektrischen Pfadanordnung wirkt das gesamte Magnetfeld, das durch den durch den ortsfesten Leiter 207 fließenden Strom erzeugt wird, in Richtung einer Trennung des bewegbaren Elements 201, so daß sich das bewegbare Element 201 bei einer Kurzschlußunterbrechung mit einer höheren Geschwindigkeit trennt. Durch die kombinierte Verwendung der vorstehend beschriebenen elektrischen Pfadanordnung zusammen mit dem zylindrischen isolierenden Material 208, bei dem es sich um die Einrichtung zum Erzeugen einer einen hohen Druck aufweisenden Atmosphäre handelt, kann somit die Steigerung der Lichtbogenspannung in signifikanter Weise verbessert werden und dadurch die Strombegrenzungsfähigkeit noch weiter gesteigert werden.
  • Da der Lichtbogen bei der Kurzschlußunterbrechung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in dem zylindrischen isolierenden Material 208 erzeugt wird, ist die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts 206 auf den Bereich innerhalb des Innendurchmessers des zylindrischen isolierenden Materials 208 begrenzt, so daß die Stromdichte erhöht wird. Dies führt zu hohem Verschleiß an dem ortsfesten Kontakt 206 sowie dazu, daß die Anzahl der ausführbaren Strombegrenzungsvorgänge begrenzt ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel 57 ist in der vorstehend beschriebenen Weise der Lichtbogenläufer 234, zu dem der Lichtbogen A übertragen wird, über dem ortsfesten Kontakt 206 angeordnet, so daß die Richtung des Lichtbogenstrahls auf der Seite des bewegbaren Kontakts 202 in der zweiten Hälfte des Strombegrenzungsvorgangs in der in 129 dargestellten Weise, in der die Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 201 ein Bewegen des bewegbaren Kontakts 202 nach außerhalb des zylindrischen Raums 218 veranlaßt, von dem ortsfesten Kontakt 206 in Richtung auf die Lichtbogenlöschplatten 219 verändert wird.
  • Auch wird der Lichtbogen aufgrund des Stroms, der durch die ortsfesten Leiter 207a, 207b und 207c sowie das bewegbare Element 201 fließt, einer elektromagnetischen Kraft in Richtung auf die Lichtbogenlöschplatten 219 ausgesetzt. Diese Lichtbogen-Antriebskräfte bewegen die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements 205 von dem ortsfesten Kontakt 206 zu dem Lichtbogenläufer 234. Auf diese Weise wird Verschleiß des ortsfesten Kontakts 206 und des zylindrischen isolierenden Materials 208 unterdrückt, so daß sich eine Strombegrenzungsvorrichtung ergibt, die wiederholt verwendet werden kann und eine verbesserte Lebensdauer aufweist.
  • Da ferner in der in 129 dargestellten Weise der Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten 219 in Kontakt gebracht wird und die Lichtbogenwärme durch die latente Verdampfungswärme der Lichtbogenlöschplatten 234 absorbiert wird und die Lichtbogentemperatur während des Transfers des Lichtbogens zu dem Lichtbogenläufer 234 abgekühlt wird, kann der Anstieg des Innendrucks in dem Gehäuse in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs vermindert werden. Die mechanische Festigkeit gegen Aufprallbelastung bei einem in einem Verschaltungsunterbrecher verwendeten Formmaterial ist im allgemeinen höher als die mechanische Festigkeit gegen statische Belastung. Daher führt die Reduzierung des Innendrucks des Gehäuses in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs zu dem Effekt, daß eine Rißbildung bei dem aus Formmaterial hergestellten Gehäuse verhindert ist.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann Verschleiß des ortsfesten Kontakts 206 vermindert werden, indem die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts 206 zu dem Lichtbogenläufer 234 transferiert wird, jedoch bewegt sich der Lichtbogen um den ortsfesten Kontakt 206 in dem Moment, in dem der Lichtbogen zu dem Lichtbogenläufer 234 transferiert wird, aus dem zylindrischen Raum 218 heraus, so daß die durch die unter hohem Druck stehende Atmosphäre des zylindrischen Raums 218 erhöhte Lichtbogenspannung geringer wird.
  • Diese Verringerung der Lichtbogenspannung tritt vor der Stromspitze auf, und die Stromspitze wird unter beträchtlicher Beeinträchtigung der Strombegrenzungsfähigkeit in signifikanter Weise erhöht. Auch wenn die Verringerung der Lichtbogenspannung nach der Stromspitze auftritt, geschieht es gelegentlich, daß die Anstiegsrate des Stroms in der zweiten Hälfte des Strombegrenzungsvorgangs vermindert wird, so daß die Unterbrechungszeit verlängert wird und die Durchgangsenergie erhöht wird. Dieses Problem wird durch das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel 58 gelöst.
  • Ausführungsbeispiel 58
  • Das 58. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 130 dargestellt. Bei dem in 130 dargestellten Ausführungsbeispiel 58 ist die zylindrische Abdeckung 209a um den Lichtbogenläufer 34 herum zylindrisch ausgebildet, um einen zylindrischen Raum 239 des Lichtbogenläufers zu bilden. Bei dieser Anordnung kommt es auch nach der Rotationsbewegung des bewegbaren Elements 201 und nach dem Austritt des bewegbaren Kontakts 202 aus dem zylindrischen Raum 218 nicht unmittelbar zu einem Transfer der Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts zu dem Lichtbogenläufer 234, so daß der Lichtbogen-Spannungsanstieg aufgrund der unter hohem Druck stehenden Atmosphäre in dem zylindrischen Raum 218 in effektiver Weise genutzt werden kann und dadurch die Stromspitze auf einen niedrigen Wert gedrückt werden kann.
  • Da der Lichtbogenläufer 234 auch dann in dem von der zylindrischen isolierenden Abdeckung 209a umgebenen zylindrischen Raum 218 des Lichtbogenläufers angeordnet ist, nachdem der Lichtbogen zu dem Lichtbogenläufer 234 transferiert worden ist, kommt es zu keiner Verminderung der Lichtbogenspannung, und die Unterbrechungszeit kann verkürzt werden, so daß wiederum eine Verringerung der Durchgangsenergie resultiert.
  • Ausführungsbeispiel 59
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung hat das bewegbare Element 201 einen im wesentlichen L-förmig ausgebildeten Kopfbereich, um den Lichtbogen im Anfangsstadium des Kontaktöffnungsvorgangs innerhalb des zylindrischen isolierenden Materials 208 zu erzeugen, wie dies zum Beispiel in 120 dargestellt ist. Daher ist es für die Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Elements 201 schwierig, sich von dem bewegbaren Kontakt 202 zu der Endfläche des bewegbaren Elements 201 auf der Seite der Lichtbogenlöschplatten zu bewegen, so daß die Richtung des Lichtbogenstrahls auf der Seite des bewegbaren Elements auch in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs nicht in Richtung auf die Lichtbogenlöschplatten gerichtet ist, so daß es schwierig ist, den Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten 219 in Kontakt zu bringen. Daher kann der Lichtbogen-Kühleffekt der Lichtbogenlöschplatten 219 nicht in effektiver Weise genutzt werden, und es ist möglich, daß der Gehäuseinnendruck in unnötiger Weise ansteigt, ohne daß dies dem Lichtbogen-Spannungsanstieg in der zweiten Hälfte des Strombegrenzungsvorgangs zuträglich ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel 59 der vorliegenden Erfindung, wie es in 131 dargestellt ist, ist daher eine Transferelektrode 237, die an dem einen Ende mit dem Verbindungsleiter 214 elektrisch verbunden ist und an dem anderen Ende in Richtung auf die Lichtbogenlöschplatten 219 verlängert ist sowie im wesentlichen auf dem gleichen elektrischen Potential wie das bewegbare Element 201 angeordnet ist, hinter dem bewegbaren Element 201 angeordnet, so daß die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts 202 zu der Transferelektrode 237 verlagert wird, um dadurch den Lichtbogen in Richtung zu den Lichtbogenlöschplatten 219 zu bewegen.
  • In ähnlicher Weise wie bei der Anordnung der Ausführungsbeispiele 57 und 58 ist die Anordnung auf der Seite des ortsfesten Elements 205 derart, daß die Lichtbogenstelle durch den Lichtbogenläufer zu der Seite der Lichtbogenlöschplatten 219 verlagert wird, so daß sichergestellt ist, daß der Lichtbogen durch die Lichtbogenlöschplatten 219 geteilt und abgekühlt wird. Auf diese Weise kann ein unnötiger Anstieg des Gehäuseinnendrucks in der zweiten Hälfte des Strombegrenzungsvorgangs verhindert werden.
  • Ausführungsbeispiel 60
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es bei der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Elements 201 schwierig, diese zu der Endfläche des bewegbaren Elements 201 auf der Seite der Lichtbogenlöschplatten hin zu bewegen, da der Kopfbereich des bewegbaren Elements eine im wesentlichen L-förmige Konfiguration hat. Daher konzentriert sich der Strom in der Nähe der Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Elements 201 auf den bewegbaren Kontakt 202, so daß die Wahrscheinlichkeit besteht, daß der bewegbare Kontakt 202 hohem Verschleiß ausgesetzt ist.
  • Wie in 132 gezeigt, ist daher die Anordnung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart, daß eine Transferelektrode 237a mit einem Schlitz 247 versehen ist, in dem der Kopfbereich des bewegbaren Elements 201 in der geöffneten Position aufgenommen ist, so daß sichergestellt ist, daß die Lichtbogenstelle auf der Seite des bewegbaren Kontakts in einer relativ frühen Periode während des Strombegrenzungsvorgangs im Vergleich zu der stabförmigen Transferelektrode 237 gemäß 131 zu der Transferelektrode 237a transferiert wird.
  • Der zu der Transferelektrode 237a transferierte Lichtbogen wird durch eine Anziehungsfunktion der Lichtbogenlöschplatten 219 und eine elektromagnetische Antriebskraft aufgrund der durch das ortsfeste Element 205 und die Transferelektrode 237a fließenden Ströme antriebsmäßig zu dem Kopfbereich der Transferelektrode 237a bewegt, so daß die Lichtbogenlänge rasch vergrößert wird und die Lichtbogenspannung zunimmt. Ein solcher Transfer des Lichtbogens von dem bewegbaren Element 201 zu der Transferelektrode 237a zu einem relativ frühen Zeitpunkt ermöglicht eine beträchtliche Reduzierung von Verschleiß an dem bewegbaren Kontakt 202 im Vergleich zu Ausführungsbeispiel 59, so daß die Lebensdauer der Strombegrenzungsvorrichtung verbessert ist.
  • Ausführungsbeispiel 61
  • Das 61. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 133 dargestellt. 133 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des Endbereichs des ortsfesten Elements 205 auf der Seite des ortsfesten Kontakts 206, des Kopfbereichs des bewegbaren Elements 201 sowie der Lichtbogenlöschplatten 219, wobei sich das bewegbare Element 201 in einer Position während der Trennung befindet.
  • Das in 133 dargestellte zylindrische isolierende Material 208 ist derart ausgebildet, daß es in Richtung auf das offene Ende des zylindrischen Raums 218 expandiert, und die Wand des zylindrischen isolierenden Materials auf der fernen Seite relativ zu dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements (der nicht gezeigten Drehachse 213) ist derart ausgebildet, daß sie nach Art einer Trompete weiter wird. Aufgrund dieser Konfiguration des zylindrischen isolierenden Materials 208 wird die Strömung des in dem zylindrischen Raum 218 erzeugten Dampfes mit hohem Druck in Richtung auf die Lichtbogenlöschplatten 219 gerichtet, wie dies in der Zeichnung durch einen Pfeil dargestellt ist, so daß der Lichtbogen zwischen den Kontakten durch diese Dampfströmung zu den Lichtbogenlöschplatten 219 verlängert wird.
  • Diese Funktionsweise, bei der der Lichtbogen durch die Dampfströmung zu den Lichtbogenlöschplatten 219 geführt wird, wird dadurch unterstützt, daß die Höhe der Wand des zylindrischen isolierenden Materials auf der von dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements entfernten Seite niedriger ausgebildet ist als die Wandhöhe auf der Seite in der Nähe des Rotationszentrums des bewegbaren Elements. Durch die Anordnung zum effektiven Nutzen des Lichtbogenkühleffekts durch die Lichtbogenlöschplatten 219 ist es somit möglich, den Innendruckanstieg in dem Gehäuse der Lichtbogenlöscheinheit durch die Lichtbogenwärme zu verhindern und die mechanische Festigkeit des Gehäuses zu verringern, so daß eine Reduzierung der Kosten möglich ist.
  • Ausführungsbeispiel 62
  • Das 62. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 134 dargestellt. 134 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen isolierenden Materials 208 und des Endbereichs des ortsfesten Kontakts 205 auf der Seite des ortsfesten Kontakts, wobei das zylindrische isolierende Material 208 aus einem Isolator 208a sowie aus einem Isolator 208b um diesen herum gebildet ist. Bei dem Isolator 208a handelt es sich um ein Formteil aus einem Material, das eine große Menge Dampf in unmittelbarer Weise abgibt, wenn es dem Lichtbogen ausgesetzt ist, wie zum Beispiel ein Harzmaterial, das nur eine geringe Menge oder gar kein Verstärkungsmaterial, wie zum Beispiel Glasfasern enthält, während das isolierende Material 208b aus einem verstärkten Harzmaterial oder aus einem Keramikmaterial mit höherer mechanischer Festigkeit gebildet ist.
  • Bei dieser Konstruktion kann ein Material, das dem erhöhten Druck in dem zylindrischen Raum 218 mechanisch nicht standhalten kann, als Material zum Bilden der Zylinderinnenfläche verwendet werden, so daß ein Material zum Erzeugen einer großen Dampfmenge unabhängig von den mechanischen Eigenschaften als Material für das zylindrische isolierende Material 208 verwendet werden kann, so daß die Druckanstiegsgeschwindigkeit in dem zylindrischen Raum 218 im Anfangsstadium für einen scharfen Anstieg der Lichtbogenspannung gesteigert werden kann, so daß die Strombegrenzungsfähigkeit verbessert wird.
  • Ausführungsbeispiel 63
  • Das 63. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 135 dargestellt. 135 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen isolierenden Materials 208, des Endbereichs des ortsfesten Elements 205 auf der Seite des ortsfesten Kontakts 206 sowie des Kopfbereichs des bewegbaren Elements 201 auf der Seite des bewegbaren Kontakts 202, wobei in der Zeichnung eine bei der Kontakttrennbewegung durch den am weitesten von seinem Rotationszentrum entfernten Punkt des bewegbaren Elements 201 gezogene Ortskurve durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Die Oberflächenbereiche des zylindrischen isolierenden Materials 208, die den Kopfbereichen des bewegbaren Elements 201 gegenüberliegen, sind derart konfiguriert, daß ein konstanter Zwischenraum in bezug auf die gestrichelte Linie aufrechterhalten bleibt.
  • Im allgemeinen ist das Rotationszentrum des bewegbaren Elements 201 über der Kontakt-Kontaktierungsfläche angeordnet, so daß die Ortskurve des bewegbaren Elements 201 von der Position des ortsfesten Kontakts 206 in Richtung von dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements weg nach oben expandiert (auf die von dem ortsfesten Element ferne Seite). Wenn die den Kopfbereichen des bewegbaren Elements 201 gegenüberliegende Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 208 vertikal ausgebildet ist, muß diese Oberfläche somit fern von dem ortsfesten Kontakt 206 positioniert werden, so daß das Volumen des von dem zylindrischen isolierenden Material 208 umgebenen zylindrischen Raums 218 größer wird.
  • Dies führt häufig zu einer Verlängerung der Zeit, die zum Erzeugen einer ausreichend hohen Atmosphäre erforderlich ist. Daher ist die innere Oberfläche des zylindrischen isolierenden Materials 208 derart ausgebildet, daß sie sich entlang der Ortskurven der Kopfbereiche des bewegbaren Elements 201 erstreckt, so daß das von dem zylindrischen isolierenden Material 208 umgebene Volumen klein gemacht werden kann und die Druckerhöhungsgeschwindigkeit des Drucks in dem genannten Raum gesteigert werden kann, so daß die Lichtbogenspannung steil erhöht werden kann und die Strombegrenzungsfähigkeit verbessert werden kann.
  • Ausführungsbeispiel 64
  • Das 64. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 136 dargestellt. 136 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen isolierenden Materials 208, des Endbereichs des ortsfesten Elements 205 auf der Seite des ortsfesten Kontakts sowie des Kopfbereichs des bewegbaren Elements 201 auf der Seite des bewegbaren Kontakts, wobei der umgebende Bereich um den ortsfesten Kontakt 206 an dem Endbereich des ortsfesten Elements 205 von einem isolierenden Bereich 8c bedeckt ist, der sich in den zylindrischen Raum des zylindrischen isolierenden Raum 218 hinein erstreckt.
  • Der von dem zylindrischen isolierenden Material 208 umgebene zylindrische Raum 218 hat im allgemeinen eine größere Querschnittsfläche als die Kontaktierungsfläche des ortsfesten Kontakts, wenn man die Ortskurve oder die laterale Bewegung des bewegbaren Elements 201 zum Zeitpunkt des Öffnungs- und Schließvorgangs betrachtet. Wenn der vorstehend genannte isolierende Bereich 208c nicht vorhanden ist, liegt ein Bereich des ortsfesten Leiters 207 um den ortsfesten Kontakt 206 herum frei, wenn man den ortsfesten Kontakt 206 von der Seite des bewegbaren Elements 201 betrachtet.
  • Wenn ein Lichtbogen bei dem Unterbrechungsvorgang erzeugt wird, breitet sich die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Kontakts zu diesem freiliegenden Bereich aus. Wenn dagegen der isolierende Bereich 208c vorhanden ist, so ist die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements durch die Fläche des ortsfesten Kontakts 206 begrenzt, die kleiner ist als im Fall ohne des isolierenden Bereichs 208c, so daß sich eine höhere Lichtbogenspannung ergibt. Auch wird die Menge des erzeugten Dampfes um einen Betrag erhöht, der dem von dem isolierenden Bereich 208c erzeugten Dampf des isolierenden Materials entspricht, so daß die rasche Bildung einer Atmosphäre mit ausreichend hohem Druck ermöglicht wird und sich dadurch eine Verbesserung bei den Strombegrenzungseigenschaften ergibt.
  • Ausführungsbeispiel 65
  • Das 65. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 137 veranschaulicht. 137 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung zur Erläuterung des zylindrischen isolierenden Materials 208, des Endbereichs des ortsfesten Elements 205 auf der Seite des ortsfesten Kontakts 206 sowie des Kopfbereichs des bewegbaren Elements 201 auf der Seite des bewegbaren Kontakts 202, wobei die Wandhöhe der Wand aus dem den zylindrischen Raum 218 umgebenden zylindrischen isolierenden Material 208 auf der Seite gegenüber von dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements höher ausgebildet ist als die Wandhöhe der Wand auf der Seite des Rotationszentrums des bewegbaren Elements.
  • Der Lichtbogen, der zwischen den getrennten Kontakten zum Zeitpunkt einer Unterbrechung erzeugt wird, wird aufgrund des Stroms, der durch den ortsfesten Leiter 207 und den horizontalen Bereich 204 des bewegbaren Arms fließt, einer elektromagnetischen Antriebskraft in der entgegengesetzten Richtung zu dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements ausgesetzt. Daher wird der Lichtbogen innerhalb des zylindrischen Raums 218 in festen Kontakt mit der Wand gegenüber von dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements gebracht. Während es von Vorteil ist, das Trägheitsmoment klein zu machen, um das bewegbare Element 201 mit hoher Geschwindigkeit zu trennen, nimmt das Trägheitsmoment des bewegbaren Elements zu, wenn die Länge des vertikalen Bereichs des bewegbaren Arms, die von der Höhe des zylindrischen isolierenden Materials 208 abhängig ist, lang ist.
  • Durch niedrigeres Ausbilden der Wandhöhe des zylindrischen isolierenden Materials 208 an der dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements nahen Seite als in dem Bereich auf der von dem Rotationszentrum des bewegbaren Elements fernen Seite kann somit der vertikale Bereich 203 des bewegbaren Arms kurz ausgebildet werden, so daß das Trägheitsmoment vermindert wird und gleichzeitig eine ausreichende Menge an Dampf des zylindrischen isolierenden Materials erzeugt wird, um eine Atmosphäre mit einem ausreichend hohen Druck zu schaffen, so daß sich die Strombegrenzungseigenschaft noch weiter verbessern läßt.
  • Ausführungsbeispiel 66
  • Das 66. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit 138 beschrieben. 138 zeigt eine Perspektivansicht zur Erläuterung des bewegbaren Elements 201 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei das bewegbare Element 201 aus dem bewegbaren Kontakt 202, dem vertikalen Bereich 203 des bewegbaren Arms, dem horizontalen Bereich 204 des bewegbaren Arms, welcher die Bereiche 204c, 204d und 204e beinhaltet, sowie aus einem isolierenden Material 241 gebildet ist, das als Beschichtung auf den Oberflächen des bewegbaren Arms auf der Seite des ortsfesten Kontakts aufgebracht ist, wobei das bewegbare Element 201 im wesentlichen hakenförmig ausgebildet ist. Durch die hakenförmige Ausbildung des bewegbaren Elements 201 kann somit die Distanz zwischen dem ortsfesten Leiter in der geschlossenen Position und dem horizontalen Bereich 204e des bewegbaren Arms kürzer gemacht werden.
  • 139 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung des bewegbaren Elements 201, des ortsfesten Elements 205 und des zylindrischen isolierenden Materials 208 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wobei die Stromflüsse durch Pfeile veranschaulicht sind. Wie aus dieser Zeichnung ersichtlich ist, sind die einander gegenüberliegenden Ströme, die durch den ortsfesten Leiter 207 und den horizontalen Bereich 204e des bewegbaren Arms fließen, näher beieinander als in dem Fall des in 137 dargestellten L-förmigen bewegbaren Elements, so daß die elektromagnetische abstoßende Kraft erhöht wird und die Kontakttrenngeschwindigkeit verbessert wird.
  • Wie jedoch in 140 gezeigt, ist bei einem großen Rotationswinkel θ des bewegbaren Elements 201 aufgrund des hakenförmigen bewegbaren Elements 201 eine größere Möglichkeit gegeben, daß der Lichtbogen mit dem horizontalen Bereich des bewegbaren Arms in Kontakt gebracht wird und ein Nebenschluß des Stroms auftritt.
  • Wenn der Lichtbogen mit dem bewegbaren Arm in Kontakt gebracht wird, schmilzt der bewegbare Arm und wird dünner, so daß der bewegbare Arm nicht die mechanische Festigkeit aufrechterhalten kann, die zum Standhalten der Öffnungs- und Schließvorgänge der Kontakte erforderlich ist, und auch die Lichtbogenspannung während der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs abnimmt und dadurch die Strombegrenzungsfähigkeit beeinträchtigt wird.
  • Aus diesem Grund sollten die Oberflächen des bewegbaren Arms, die zumindest von dem ortsfesten Kontakt 208 in der geschlossenen Position zu "sehen" sind und sich auf der Seite der Drehachse des bewegbaren Elements befinden, mit einem isolierenden Materials 241 beschichtet sein. Der Nebenschluß mit einem solchen bewegbaren Arm kann auch bei dem im wesentlichen L-förmigen bewegbaren Element des vorangehenden Ausführungsbeispiels erzeugt werden, wenn der Rotationswinkel θ des bewegbaren Arms 201 erhöht wird, so daß die vorstehend genannte Isolierung des bewegbaren Arms erforderlich wird.
  • Ausführungsbeispiel 67
  • 141 veranschaulicht das 67. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Üblicherweise ist das Rotationszentrum des bewegbaren Elements 201 um eine Komponente herum vorgesehen, die zum drehbaren Abstützen und elektrischen Verbinden des bewegbaren Elements vorgesehen ist. Bei dem in 120 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gleitkontaktelement 210 vorgesehen. Auch wenn der Kontaktdruck durch die Torsionsfeder 211 aufgebracht wird, ist die Feder in der Nähe des Rotationszentrums des bewegbaren Elements angeordnet. Daher kann die Distanz zwischen dem ortsfesten Element 205 und der Drehachse 213 des bewegbaren Elements nicht kleiner ausgebildet werden als ein bestimmter Wert.
  • Durch Ausbilden der Konfiguration des bewegbaren Elements 201 im wesentlichen in einer S-Form, so daß ein zusätzlicher Biegungsbereich im Vergleich zu dem in 139 dargestellten, im wesentlichen hakenförmigen bewegbaren Element vorhanden ist, wie dies in 141 gezeigt ist, können somit der Gleitkontaktbereich, die Torsionsfeder oder dergleichen ohne Vergrößerung der Distanz zwischen dem horizontalen Bereich 204e des bewegbaren Elements und dem stationären Leiter 207 angebracht werden, so daß eine hohe elektromagnetische Kraft selbst dann erzielt werden kann, wenn die Drehachse 213 weiter entfernt ist als der ortsfeste Leiter 207.
  • Ausführungsbeispiel 68
  • 142 veranschaulicht das 68. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung sind das im wesentlichen L-förmige bewegbare Element 201 in der geschlossenen Position und das ortsfeste Element 205 dargestellt, bei dem ein Bereich des ortsfesten Leiters 207 gegenüber dem horizontalen Bereich 204 des bewegbaren Arms derart gebogen ist, daß er sich nahe bei dem horizontalen Bereich 204 des bewegbaren Arms befindet. Durch Positionieren des ortsfesten Leiters nahe bei dem bewegbaren Arms 204 erhält man einen ähnlichen Effekt wie bei dem Ausführungsbeispiel 67.
  • Darüber hinaus ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das bewegbare Element 201 im wesentlichen L-förmig, so daß das Trägheitsmoment kleiner sein kann als bei dem im wesentlichen hakenförmigen bewegbaren Element oder dem im wesentlichen S-förmigen bewegbaren Element, die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel 66 oder 67 dargestellt sind, so daß ein schnellerer Kontaktöffnungsvorgang ermöglicht wird.
  • Ausführungsbeispiel 69
  • Während in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel 55 eine Strombegrenzungsvorrichtung mit einem Paar von Kontakten beschrieben worden ist, kann die Strombegrenzungsfähigkeit durch eine Leiteranordnung noch weiter verbessert werden, bei der zwei Paare von Kontakten verwendet werden, wie diese in den 152 und 153 dargestellt sind, bei denen die Endbereiche von beiden bewegbaren Elementen im wesentlichen L-förmig sind und bei denen das zylindrische isolierende Material, wie es in 120 gezeigt ist, um die beiden ortsfesten Kontakte herum angeordnet ist, um zwei Lichtbögen in Reihe in dem zylindrischen Raum bei dem Strombegrenzungsvorgang zu erzeugen. Da dies die Wirkung beim Schützen des mit der Schaltung in Reihe geschalteten elektromagnetischen Schalters verbessert, kann die Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Verschweißen des elektromagnetischen Schalters erhöht werden und die Kosten für das Stromverteilungssystem insgesamt können reduziert werden.
  • Durch Verbinden der im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen 55 bis 69 dargestellten und beschriebenen Strombegrenzungsvorrichtung in Längsrichtung des Stromunterbrechers mit einer Funktion zum Unterbrechen eines geringen, abge schnürten Stroms durch diese Strombegrenzungsvorrichtung, läßt sich ein Stromunterbrecher mit einer guten Strombegrenzungsfähigkeit erzielen. Durch Ausbilden der Breitenabmessung und der Höhenabmessung der Strombegrenzungsvorrichtung mit der gleichen oder einer kleineren Abmessung als bei dem bereits beschriebenen Stromunterbrecher gemäß dem herkömmlichen Beispiel, wie es in den 150 und 151 dargestellt ist, ist die Möglichkeit zum einfachen Unterbringen der Vorrichtungen in dem Verteilerkasten verbessert.
  • Ausführungsbeispiel 70
  • Das 70. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den 143 bis 145 dargestellt. 143 entspricht im wesentlichen dem in 38 dargestellten Ausführungsbeispiel, und zwar mit Ausnahme der Konfiguration des zylindrischen isolierenden Materials 225 und des Lichtbogenläufers 279, die sich entlang des ortsfesten Elements 205 erstrecken. Die Querschnittsform des zylindrischen isolierenden Materials 25 der 143 ist derart ausgebildet, daß sie im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel 16 in Richtung auf den Anschlußbereich 215 expandiert. Ferner ist an dem Endbereich des ortsfesten Elements 205 nahe bei dem ortsfesten Kontakt der Lichtbogenläufer 279 vorgesehen, der sich zu dem Anschlußbereich 215 erstreckt.
  • Wenn die Zylinderquerschnittsfläche des zylindrischen isolierenden Materials 225 im wesentlichen gleich zu der des ortsfesten Kontakts 206 ausgebildet ist, wie dies bei dem in 38 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, so ist der Druckanstieg in dem zylindrischen Raum bei der Erzeugung des Lichtbogens über die Kontakte zum Zeitpunkt einer Kurzschluß-Stromunterbrechung hoch, so daß die Lichtbogenspannung scharf ansteigt und eine bessere Strombegrenzungsfähigkeit erzielt wird. Diese bessere Strombegrenzungsfähigkeit reduziert die Durchgangsenergie durch den Unterbrecher, so daß Verschleiß der Kontakte und der Lichtbogenlöschplatten reduziert ist.
  • Bei einer Schaltung mit einer relativ hohen Schaltungsspannung ist jedoch die Strombegrenzungsfunktion aufgrund der Lichtbogenspannung gelegentlich nicht deutlich ausgeprägt. In einem derartigen Fall kann die Durchgangsenergie durch den Unterbrecher nicht durch die Lichtbogenspannung unterdrückt werden, so daß der Verschleiß der Kontakte und der Lichtbogenlöschplatten zunimmt und es gelegentlich unmöglich wird, ein erneutes Fließen des Stroms zu ermöglichen und den Unterbrechungsvorgang zu wiederholen. Insbesondere bei Verwendung eines zylindrischen isolierenden Materials mit relativ geringere Querschnittsfläche, wie bei dem in 38 dargestellten Ausführungsbeispiel, bleibt die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements stets an dem ortsfesten Kontakt in der einen hohen Druck aufweisenden Atmosphäre, so daß der Verschleiß des ortsfesten Kontakts dramatisch ansteigt, wenn der Fehlerstrom nicht ausreichend abgeschnürt wird.
  • Wenn die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements immer bei dem ortsfesten Element verbleibt, kommt es auch bei dem ortsfesten Element zu signifikantem Verschleiß, selbst wenn ein relativ geringer Strom häufig unterbrochen wird, wie zum Beispiel bei einer Nennstromunterbrechung oder dergleichen, so daß die Ladungsschaltungsdauer des Stromunterbrechers gelegentlich begrenzt wird.
  • Daher ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der zylindrische Raum des zylindrischen isolierenden Materials 25 zu dem Anschlußbereich 215 und dem Lichtbogenläufer 279 expandiert, an dem die Lichtbogenstelle an dem ortsfesten Kontakt 206 vorgesehen ist. Bei einer derartigen Anordnung, wie sie in 144 gezeigt ist, wird der unmittelbar nach dem Kontakttrennvorgang erzeugte Lichtbogen rasch zwangsweise zu dem Anschlußbereich 215 verlagert, und zwar durch die elektromagnetische Antriebskraft aufgrund des Stroms in den elektrischen Pfaden 286b und 286c sowie die Kraft aufgrund der von der zylindrischen Wandoberfläche des zylindrischen isolierenden Materials auf der Seite des Rotationszentrums 213 des bewegbaren Elements erzeugten Dampfstroms, wie dies in der Zeichnung durch einen schwarzen Pfeil dargestellt ist, so daß Beschädigung und Verschleiß des ortsfesten Kontakts 206 minimiert werden können.
  • Auch wenn die Kontakttrennungsdistanz auf ein bestimmtes Ausmaß vergrößert wird, wird die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements zu dem Kopfbereich des Lichtbogenläufers 279 verlagert, wie dies in 145 gezeigt ist, so daß es einfach wird, den Lichtbogen mit den hufeisenförmigen und aus Eisen hergestellten Lichtbogenlöschplatten 219 in Kontakt zu bringen. Somit kann die Lichtbogentemperatur vermindert werden, und das Ansteigen des Gehäuseinnendrucks kann unterdrückt werden.
  • Auch wenn die Kriechdistanz aufgrund einer Verkohlung oder Beeinträchtigung der zylindrischen Wandoberfläche des zylindrischen isolierenden Materials durch das häufige Schalten eines relativ geringen Stroms vermindert ist, wird der Lichtbogen ausreichend tief in die Lichtbogenlöschplatten hinein gezogen, so daß der Strom aufgrund der Lichtbogenlöschfunktion der Lichtbogenlöschplatten unterbrochen werden kann und dadurch die Zuverlässigkeit der Unterbrechung verbessert werden kann.
  • Während das in den 143 bis 145 dargestellte ortsfeste Element im wesentlichen J-förmig ist, kann ein Lichtbogenläufer zusätzlich an dem Endbereich des in den 33, 40 und 48 dargestellten ortsfesten Elements auf der Seite des stationären Kontakts vorgesehen werden und mit dem zylindrischen isolierenden Material kombiniert werden, das sich in Richtung auf die Seite des Lichtbogenläufers ausbreitet, so daß ein ähnlicher Effekt erzielt werden kann.
  • Im spezielleren ist in den 40, 44 und 48, bei denen der elektrische Pfad 86d für das Fließen eines Stroms mit einer Stromkomponente entgegengesetzt zu dem Lichtbogen auf der Seite des Rotationszentrums des bewegbaren Elements in der Nähe des ortsfesten Kontakts vorgesehen ist, die auf den Lichtbogen aufgrund des Stroms in dem elektrischen Pfad 86d wirkende elektromagnetische Antriebskraft hoch, und der Lichtbogen wird zu einem frühen Zeitpunkt nach der Kontakttrennung zu dem Lichtbogenläufer transferiert, so daß ein größerer Effekt hinsichtlich der Verbesserung des Kontaktverschleißes erzielt wird.
  • Durch Vergrößern der zylindrischen Querschnittsfläche, wie in diesem Fall, wird der Innendruckanstieg in dem zylindrischen Raum verzögert, und die Anstiegsgeschwindigkeit der Lichtbogenspannung unmittelbar nach dem Kontakttrennvorgang wird im Vergleich zu dem Fall des zylindrischen isolierenden Materials mit einer relativ kleinen Zylinderquerschnittsfläche, wie es in 38 gezeigt ist, vermindert. Im Vergleich zu der herkömmlichen Technik, bei der die Isolatoren beidseits des herkömmlichen bewegbaren Elements vorgesehen sind, um den kühlenden Dampf von den Isolatoren zum Steigern der Lichtbogenspannung zu nutzen, wird der Innendruck in dem zylindrischen Raum höher als vorher, und die Lichtbogenspannungs-Anstiegsgeschwindigkeit wird schneller, da der Lichtbogen die Zylinderwandoberfläche auf der Seite des Rotationszentrums des bewegbaren Elements im Anfangsstadium des Kontaktöffnungsvorgangs kontaktiert und da der Lichtbogen gegen die Zylinderwandfläche auf der Seite des Anschlußbereichs 215 gedrängt wird.
  • Wie ferner in 143 dargestellt ist, sind die beiden Kontaktpaare in dem Gehäusehauptkörper 36 der Lichtbogenlöscheinheit und der Gehäuseabdeckung 237 der Lichtbogenlöscheinheit (nicht gezeigt) positioniert, so daß der Druck, der durch den in dem zylindrischen Raum 226 erzeugten Lichtbogen erhöht wird, nicht unmittelbar nach außen freigesetzt wird, so daß es zu einem Anstieg bei dem Innendruck des Gehäuses 36 und 37 kommt. Indem das zylindrische isolierende Material aus einem isolierenden Material mit einer relativ niedrigen Zersetzungstemperatur, wie zum Beispiel Harz, gebildet ist, um eine ausreichende Menge an Dampf von dem zylindrischen isolierenden Material zu erzeugen, kann somit ein ausreichender Druckanstieg zum Erhöhen der Lichtbogenspannung und zum Verbessern der Strombegrenzungsfähigkeit erzielt werden.
  • Ausführungsbeispiel 71
  • Das 71. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 146 veranschaulicht. Dieses Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel 70 ähnlich, mit Ausnahme der in 146 dargestellten Lichtbogenlöschplatten 19a. 146 veranschaulicht den Zustand um das Kontaktpaar, wenn die Kontakttrenndistanz während des Fehlerstrom-Unterbrechungsvorgangs auf ein gewisses Ausmaß erhöht wird. Wie in 146 gezeigt ist, wird in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs nach der Stromspitze, bei der die Kontakttrenndistanz in einem gewissen Ausmaß erhöht ist, die Lichtbogenstelle auf der Seite des ortsfesten Elements zu dem Kopfbereich des Lichtbogenläufers 279 transferiert.
  • Durch Anordnen der Lichtbogenlöschplatten 219a in dem zylindrischen Raum auf der Seite des Anschlußbereichs 215 wird dabei der Lichtbogen mit den Lichtbogenlöschplatten in dem zylindrischen Raum in Kontakt gebracht, so daß die Lichtbogentemperatur geringer wird und der Anstieg des Gehäuseinnendrucks unterdrückt wird. Die für das Gehäuse erforderliche mechanische Festigkeit läßt sich somit niedrig halten, so daß sich ein kostengünstiges Gehäuse erzielen läßt.
  • Wie vorstehend beschrieben, läßt sich gemäß der vorliegenden Erfindung eine kostengünstige Strombegrenzungsvorrichtung mit einer besseren Strombegrenzungsfunktion mit einer einzigen Lichtbogenlöscheinrichtung schaffen, wobei die Strombegrenzungseigenschaften verbessert werden können, die Impedanz niedrig gemacht werden kann und die Abmessungen in Richtung des Öffnens und des Schließens des Kontakts klein sein kann.
  • Ferner kann eine Strombegrenzungsvorrichtung mit einer Strombegrenzungsfunktion geschaffen werden, bei der der Gehäuseinnendruck, der nicht in effektiver Weise zu der Verbesserung der Strombegrenzungsfähigkeit beiträgt, bei dem Unterbrechungs vorgang unterdrückt werden kann und die erforderliche Festigkeit für das Gehäuse vermindert werden kann.
  • Weiterhin ist die elektrische Pfadanordnung des bewegbaren Elements und des ortsfesten Elements derart, daß eine elektromagnetische abstoßende Kraft unabhängig von den vertikalen Positionen der an den gegenüberliegenden Seitenflächen des Gehäuses angeordneten Anschlußbereiche erzeugt wird und dadurch ein Kontakttrennvorgang mit hoher Geschwindigkeit realisiert werden kann.
  • Darüber hinaus läßt sich eine äußerst zuverlässige Strombegrenzungsvorrichtung erzielen, bei der Kontaktverschleiß durch die Ausbildung des Lichtbogenläufers bzw. Lichtbogenführungskörpers oder die Transferelektrode vermindert werden kann, wobei die Strombegrenzungsvorrichtung ferner einem wiederholten Gebrauch standhält.
  • Darüber hinaus kann ein Strombegrenzungs-Unterbrecher, der in integraler Weise mit einem Stromunterbrecher verbunden ist, in einfacher Weise gebildet werden, indem man die Höhenposition der Anschlußbereiche an den beiden Seiten des Gehäuses in der gleichen Weise wie bei dem Anschlußbereich des Schaltungsunterbrechers vorsieht und man die Anschlüsse direkt miteinander verbindet.
  • Darüber hinaus kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine kostengünstige Strombegrenzungsvorrichtung geschaffen werden, die eine bessere Strombegrenzungsfunktion unter Verwendung einer einzigen Lichtbogenlöscheinrichtung aufweist, wobei die Strombegrenzungsfähigkeit verbessert werden kann, die Impedanz klein gemacht werden kann und auch die Abmessung in Richtung eines Öffnens und Schließens der Kontakte klein ausgeführt werden kann.
  • Ferner läßt sich eine äußerst zuverlässige Strombegrenzungsvorrichtung schaffen, bei der die Öffnungs- und Schließbewegung des bewegbaren Elements nicht durch das zylindrische isolierende Material beeinträchtigt wird und die eine bessere Strombegrenzungsfähigkeit aufweist und hinsichtlich des Öffnungs- und Schließvorgangs zuverlässig ist.
  • Auch wenn die Höhe der isolierenden Wand auf der Seite des Rotationszentrums des bewegbaren Elements niedriger ausgebildet ist, damit das zylindrische isolierende Material nicht das Schließen des bewegbaren Elements verhindert, kann eine Atmo sphäre mit hohem Druck erzeugt werden, die zum Erhöhen der Lichtbogenspannung ausreichend ist, so daß sich eine bessere Strombegrenzungsfähigkeit erzielen läßt.
  • Ferner wird der Lichtbogen in einfacher Weise mit den Lichtbogenlöschplatten in Kontakt gebracht und kann der Strom in zuverlässiger Weise unterbrochen werden, so daß sich ein Unterbrecher mit einer äußerst zuverlässigen Strombegrenzungsfunktion erzielen läßt.
  • Weiterhin kann auch eine sehr hohe elektromagnetische Kontakttrennkraft erzielt werden, und auch die Kontakttrenngeschwindigkeit ist signifikant verbessert, so daß ein Stromunterbrecher mit einer Strombegrenzungsfunktion mit besserer Strombegrenzungsfähigkeit erzielt werden kann.
  • Darüber hinaus kann ein äußerst zuverlässiger Unterbrecher mit einer Strombegrenzungsfunktion geschaffen werden, bei dem der Strom in zuverlässiger Weise unterbrochen werden kann und ein erneutes Zünden aufgrund eines Isolierungsdurchbruchs nur schwer auftreten kann.
  • Weiterhin kann ein äußerst zuverlässiger Stromunterbrecher mit einer Strombegrenzungsfunktion geschaffen werden, bei dem die Lichtbogenstelle auf der Seite des stationären Kontakts in der zweiten Hälfte des Unterbrechungsvorgangs zu dem Kopfbereich des Lichtbogenläufers transferiert wird, der aus dem den ortsfesten Kontakt zylindrisch umgebenden isolierenden Material freiliegt, so daß sich der Lichtbogen in einfacher Weise mit den Lichtbogenlöschplatten in Kontakt bringen läßt und dadurch ein sicheres Abkühlen und Unterbrechen gewährleistet ist, so daß eine zuverlässige Unterbrechung des Stroms stattfindet.
  • Ferner kann ein äußerst zuverlässiger Stromunterbrecher mit einer Strombegrenzungsfunktion erzielt werden, bei dem eine mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Gasströmung aufgrund des in dem Druckspeicherraum zum Zeitpunkt des Lichtbogenlöschvorgangs gespeicherten Drucks erzeugt wird und in Richtung auf die Gasausströmöffnung fließt, so daß das elektrisch äußerst leitfähige heiße Gas, wie zum Beispiel Metalldampf, zwischen den Kontakten weggeblasen wird und die Isolierung zwischen den Elektroden rasch wiederhergestellt wird, so daß der Strom in zuverlässiger Weise unterbrochen wird und ein erneutes Zünden aufgrund eines Isolierungsdurchbruchs nur schwer auftreten kann.
  • Auch kommt es zu keinem Schmelzen des bewegbaren Arms aufgrund des Lichtbogens während des Stromunterbrechungsvorgangs, so daß eine Verringerung der mechanischen Festigkeit des bewegbaren Elements verhindert werden kann.
  • Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Anordnung derart, daß der bewegbare Kontakt in der geschlossenen Position und der ortsfeste Kontakt innerhalb des durch das zylindrische isolierende Material gebildeten zylindrischen Raums angeordnet sind und der bewegbare Kontakt in der geöffneten Position aus dem zylindrischen Raum heraus austritt, so daß der Atmosphärendruck im Anfangsstadium der Lichtbogenerzeugung erhöht werden kann, die Unterbrechungsleistung mit einer einfachen Konstruktion unter Verwendung einer geringen Anzahl von Komponenten verbessert werden kann und ein unnötiger Anstieg des Gehäuseinnendrucks verhindert werden kann.
  • Ferner kann durch Ändern der Formgebung und des Materials des zylindrischen Raums aus dem zylindrischen isolierenden Material sichergestellt werden, daß der Lichtbogen zu den Lichtbogenlöschplatten geführt wird, so daß der Lichtbogenkühleffekt in effektiver Weise genutzt werden kann und die Erzeugung des Dampfs durch den Lichtbogen in einfacher Weise die Anstiegsgeschwindigkeit des Drucks in dem zylindrischen Raum erhöhen kann, so daß die Lichtbogenspannung rasch erhöht wird und dadurch verhindert wird, daß der Gehäuseinnendruck hoch wird.
  • Darüber hinaus ist die elektrische Pfadanordnung des bewegbaren Elements und des ortsfesten Elements derart, daß eine elektromagnetische abstoßende Kraft unabhängig von den Höhenpositionen der an den beiden Seitenflächen des Gehäuses angeordneten Anschlußbereiche erzeugt wird, so daß ein Kontakttrennvorgang mit hoher Geschwindigkeit verwirklicht werden kann.
  • Auch kann eine zuverlässige Strombegrenzungsvorrichtung, bei der Kontaktverschleiß vermindert ist, und die wiederholt verwendet werden kann, aufgrund der Ausbildung des Lichtbogenläufers und der Transferelektrode geschaffen werden.
  • Weiterhin kann ein Strombegrenzungsunterbrecher, der in integraler Weise mit einem Schaltungsunterbrecher verbunden ist, in einfacher Weise gebildet werden, indem die Höhenposition der Anschlußbereiche beidseits des Gehäuses in der gleichen Weise wie bei dem Anschlußbereich des Schaltungsunterbrechers vorgesehen wird und die Anschlüsse direkt miteinander verbunden werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Strombegrenzungsvorrichtung und der diese verwendende Stromunterbrecher mit einer Strombegrenzungsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung sind als Vorrichtung zum Schutz einer Schaltung gegen einen hohen Fehlerstrom, wie zum Beispiel einen Kurzschlußstrom, von Nutzen.

Claims (10)

  1. Strombegrenzungsvorrichtung, die folgendes aufweist: – ein erstes und ein zweites Kontaktelement (1, 5), die jeweils einen Endbereich haben, um ein Paar von Kontaktpaaren zu bilden; – eine Einrichtung zum Aufbringen eines Kontaktdrucks auf die Kontaktpaare; und – wobei mindestens eines der Kontaktelemente von dem ersten und dem zweiten Kontaktelement (1, 5) an dem anderen Endbereich drehbar abgestützt ist; – wobei ein elektrischer Pfad gebildet ist, durch den hindurch Ströme in im wesentlichen entgegengesetzten Richtungen durch das erste und das zweite Kontaktelement (1, 5) fließen; dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schließzustand ein zylindrischer Isolator (25) die Kontakte zylindrisch umgibt und im Kontaktschließzustand die einen Endbereiche, die Kontakte des ersten und des zweiten Kontaktelements (1, 5) haben, in einem von dem zylindrischen Isolator (25) gebildeten zylindrischen Raum (26) positioniert sind; und daß im Kontaktöffnungszustand der Kontakt von mindestens einem der drehbar abgestützten Kontaktelemente (1, 5) außerhalb des von dem zylindrischen Isolator (25) gebildeten zylindrischen Raums (26) positioniert ist, wobei der einen zylindrischen Raum (26) bildende zylindrische Isolator (25) separat von dem ersten und dem zweiten Kontaktelement (1, 5) gebildet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die folgendes aufweist: – ein bewegbares Element (1), das einen bewegbaren Kontakt (2) und einen bewegbaren Arm (3, 4) hat und um eine Drehachse (13) des bewegbaren Elements herum drehbar ist; – ein ortsfestes Element (5), das einen ortsfesten Kontakt (6), der mit dem bewegbaren Kontakt (2) ein Kontaktpaar bildet, und einen dem bewegbaren Arm im wesentlichen gegenüberliegenden ortsfesten Leiter (12) hat; – einen zylindrischen Isolator (25), der im Schließzustand das Kontaktpaar zylindrisch umgibt; – eine Kontaktdruckfeder, die auf das Kontaktpaar einen Kontaktdruck aufbringt; – wobei der bewegbare Arm (3, 4), der einen horizontaler Bereich (4) des bewegbaren Arms und einen vertikalen Bereich (3) des bewegbaren Arms hat, im we sentlichen eine L-Form bildet und im Kontaktschließzustand der horizontale Bereich (4) des bewegbaren Arms so positioniert ist, daß ein Stromfluß im wesentlichen parallel zu dem ortsfesten Leiter (12) und in entgegengesetzter Richtung dazu stattfindet; und – wobei ein Kopfbereich des bewegbaren Elements, der den bewegbaren Kontakt (2) hat, und ein Kopfbereich des ortsfesten Elements, der den ortsfesten Kontakt (6) hat, in dem von dem zylindrischen Isolator (25) gebildeten zylindrischen Raum (26) positioniert sind und im Kontaktöffnungszustand der bewegbare Kontakt außerhalb des zylindrischen Raums (26) positioniert ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Leiter im wesentlichen zu einer U-Form gebogen ist, wobei das eine Ende davon mit dem Anschlußbereich an der der Drehachse (13) des bewegbaren Elements fernen Seite verbunden ist und das andere Ende der U-Form an seiner inneren Seite einen ortsfesten Kontakt (6) hat, um den ortsfesten Kontakt (6) in bezug auf das bewegbare Element (1) zu bilden; wobei eines der ortsfesten Elemente, an dem der ortsfeste Kontakt angeordnet ist, den ortsfesten Leiter (12) bildet, der im Schließzustand dem horizontalen Bereich (4) des bewegbaren Arms im wesentlichen gegenüberliegt, wobei das ortsfeste Element (5) mit einem Schlitz (87) versehen ist, um das Öffnen und Schließen des bewegbaren Elements (1) in einer Position zu gestatten, welche die Rotationsbahn des bewegbaren Elements kreuzt; und wobei der Bereich, der nicht der ortsfeste Kontakt (6) des ortsfesten Elements (5) ist, dem beweglichen Kontakt im Kontaktöffnungszustand direkt gegenüberliegt und von einem Isoliermaterial bedeckt ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, – wobei in dem ortsfesten Element (105), das aus einem Leiter besteht, der mit dem Anschlußbereich an der der Drehachse (113) des bewegbaren Elements fernen Seite verbunden ist, ein ortsfester Leiter (107) gebildet ist, der den ortsfesten Kontakt (106) hat, der mit dem bewegbaren Kontakt das Kontaktpaar bildet und dem horizontalen Bereich des bewegbaren Arms des bewegbaren Elements (101) gegenüberliegt und durch den ein elektrischer Strom entgegengesetzt zu dem Strom durch den bewegbaren Arm (103, 104) fließt, und – wobei ein Magnetkern (133) an dem elektrischen Pfad angeordnet ist, der sich zu beiden Seiten des ortsfesten Leiters (107) befindet und einen Strom von dem Anschlußbereich in den ortsfesten Leiter (107) einleitet.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, die folgendes aufweist: – ein bewegbares Element (1), das einen bewegbaren Kontakt (2) und einen bewegbaren Arm (3, 4) hat und um eine Drehachse (13) des bewegbaren Elements herum drehbar ist; – ein abstoßendes Element (7), das einen abstoßenden Kontakt (8), der mit dem bewegbaren Kontakt (2) ein Kontaktpaar bildet, und einen abstoßenden Arm (9, 10) hat, der dem bewegbaren Arm im wesentlichen gegenüberliegt und um eine Drehachse (23) des abstoßenden Elements herum drehbar ist; – einen zylindrischen Isolator (25), der im Schließzustand das Kontaktpaar zylindrisch umgibt; – eine Kontaktdruckfeder, die auf das Kontaktpaar einen Kontaktdruck aufbringt; und – einen Druckspeicherraum (27), der an seinem Hauptöffnungsbereich mit dem von dem zylindrischen Isolator (25) gebildeten zylindrischen Raum (26) in Verbindung steht und in dem sich das abstoßende Element befindet; – wobei der abstoßende Arm, der einen horizontalen Bereich (10) des abstoßenden Arms und einen vertikalen Bereich (9) des abstoßenden Arms hat, im wesentlichen eine L-Form bildet und im Kontaktschließzustand der horizontale Bereich (10) des abstoßenden Arms so positioniert ist, daß ein Stromfluß im wesentlichen parallel zu dem einen Bereich des bewegbaren Arms und in entgegengesetzter Richtung dazu stattfindet; und – wobei ein Kopfbereich des bewegbaren Elements, der den bewegbaren Kontakt (2) hat, und ein Kopfbereich des abstoßenden Elements, der den abstoßenden Kontakt (8) hat, in dem von dem zylindrischen Isolator (25) gebildeten zylindrischen (26) Raum positioniert sind und im Kontaktöffnungszustand der Kopfbereich des bewegbaren Kontaktelements außerhalb des zylindrischen Raums (26) positioniert ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, die folgendes aufweist: – ein bewegbares Element (1), das in einem elektrisch isolierenden Gehäuse (36, 37) enthalten ist und einen bewegbaren Kontakt (2) und einen bewegbaren Arm (3, 4) mit im wesentlichen L-Form hat und um eine Drehachse (13) des bewegbaren Elements herum drehbar ist; – ein ortsfestes Element (5), das einen ortsfesten Kontakt (6), der mit dem bewegbaren Kontakt ein Kontaktpaar bildet, und einen elektrischen Pfad im wesentlichen parallel zu einem Bereich des bewegbaren Arms hat und es ermöglicht, daß beim Schließen der Kontakte ein elektrischer Strom in der zu dem bewegbaren Arm entgegengesetzten Richtung fließt; – einen zylindrischen Isolator (25), der im Schließzustand das Kontaktpaar zylindrisch umgibt; – eine Vorspanneinrichtung zum Aufbringen von Kontaktdruck auf das Kontaktpaar; – eine Lichtbogenlöschplatte (31), die an einer dem Kopf des bewegbaren Elements gegenüberliegenden Position angeordnet ist; und – einen Anschlußbereich, der an der entgegengesetzten Seite des Isoliergehäuses (36, 37) angeordnet und mit dem bewegbaren Element (1) und dem ortsfesten Element (5) verbunden ist; – wobei das ortsfeste Element (5) im wesentlichen senkrecht zu einer Linie vorgesehen ist, die beide Anschlußbereiche verbindet; und – wobei im Kontaktschließzustand das Kontaktpaar in dem zylindrischen Raum (26) positioniert ist und im Kontaktöffnungszustand der bewegbare Kontakt außerhalb des zylindrischen Raums (26) positioniert ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Kontaktelement (5) ein ortsfestes Element (5) ist, das einen ortsfesten Kontakt (6), der mit dem bewegbaren Kontakt ein Kontaktpaar bildet, und einen ortsfesten Leiter (12) hat, der dem bewegbaren Arm im wesentlichen gegenüberliegt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der ortsfeste Leiter (12), der das ortsfeste Element (5) bildet, und ein Bereich des Leiters zum Zuführen des Stroms zu dem bewegbaren Element parallel zueinander und nahe beieinander angeordnet sind, so daß die elektrischen Ströme, die während der Stromleitung durch beide obengenannten Leiter fließen, in der Stromflußrichtung zusammentreffen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das bewegbare Element (1), das ortsfeste Element (5) und der zylindrische Isolator (25), der im Schließzustand das Kontaktpaar zylindrisch umgibt, in einem Gehäuse (36, 37) untergebracht sind, wobei das Gehäuse eine Ausströmöffnung (38) hat, die in der Fläche des Gehäuses gebildet ist, die, von dem bewegbaren Kontakt (2) aus gesehen, der Drehachse (13) des bewegbaren Elements gegenüberliegt, und wobei die Ausströmöffnung (38) einen Querschnitt hat, der gleich dem oder kleiner als die Hälfte des Querschnitts des Gehäuses einschließlich der Ausströmöffnung (38) ist, und im Kontaktöffnungszustand an einer Position nahe dem bewegbaren Element positioniert ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, – wobei das erste Kontaktelement ein bewegbares Element (1) ist, das in einem elektrisch isolierenden Gehäuse (36, 37) enthalten ist und einen bewegbaren Kontakt (2) und einen bewegbaren Arm mit im wesentlichen L-Form hat und um die Drehachse (13) des bewegbaren Elements herum drehbar ist; – wobei das zweite Kontaktelement ein ortsfestes Element (5) ist, das einen ortsfesten Kontakt (6), der mit dem bewegbaren Kontakt ein Kontaktpaar bildet, und einen elektrischen Pfad im wesentlichen parallel zu einem Bereich des bewegbaren Arms hat und es ermöglicht, daß beim Schließen der Kontakte ein elektrischer Strom in der zu dem bewegbaren Arm entgegengesetzten Richtung fließt; – wobei die Vorrichtung ferner folgendes aufweist: eine Lichtbogenlöschplatte (31), die an einer dem Kopf des bewegbaren Elements (1) gegenüberliegenden Position angeordnet ist; und einen Anschlußbereich, der an der entgegengesetzten Seite des Isoliergehäuses angeordnet und mit dem bewegbaren Element und dem ortsfesten Element verbunden ist.
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