EP0009156B1 - Leitungsschutzschalter mit zusätzlicher Blasschleife - Google Patents

Leitungsschutzschalter mit zusätzlicher Blasschleife Download PDF

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EP0009156B1
EP0009156B1 EP79103236A EP79103236A EP0009156B1 EP 0009156 B1 EP0009156 B1 EP 0009156B1 EP 79103236 A EP79103236 A EP 79103236A EP 79103236 A EP79103236 A EP 79103236A EP 0009156 B1 EP0009156 B1 EP 0009156B1
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arc
guide rail
arc guide
out loop
blow
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EP79103236A
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Werner Ing.Grad. Ostermann
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/18—Means for extinguishing or suppressing arc
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/14—Electrothermal mechanisms
    • H01H71/16—Electrothermal mechanisms with bimetal element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker with a contact loop forming a blow loop and an arc chamber which is equipped with parallel quenching plates arranged at an angle to the blow loop and with arc guide rails, one of which flanks the quenching plate stack on one side and in front of the quenching plates in the running area of the Arc parallel to it, a conductor piece belonging to an additional blow loop is provided.
  • an additional blow coil is connected to an arc baffle, which is only switched on when the arc is jumped from a movable contact piece onto the arc baffle into the circuit.
  • the blow coil lies to the side of the contact pieces and requires a special space for their accommodation, which is unfavorable for the switch dimensions.
  • An additional blow coil is also provided in a switch described in DE-B-1182323, which is connected to a catch electrode.
  • This blow coil forms a resistance which is switched on when the contact opens and only becomes fully effective in its blowing action when an arc formed between the catching electrode and the stationary contact piece is extinguished and only burns between the catching electrode and the movable contact piece.
  • the resistance of the blowing coil must be matched to the two partial arcs that arise.
  • the blow coil in order to be effective for the first arc, the blow coil must be designed to be relatively complex.
  • the invention is based on the object of designing the circuit breaker mentioned at the outset in such a way that, using the elements and spaces present in the switch and reducing the dimensions of the housing in the event of high short-circuit currents, rapid arcing into the extinguishing plates of the switch is ensured.
  • this object is achieved in that the additional blowing loop is accommodated in a free space behind the one arc guide rail in a circuit which is switched off during normal operation, and in that the part of the arc guide rail which is used for the arc discharge and which projects toward the contact arrangement projects into the region of the open position of the movable contact piece , so that the additional blowing loop is only switched on when the arc jumps from the movable contact piece to the arc guide rail.
  • the additional blow loop is expediently formed by a rearward extension of the one arc guide rail.
  • the rear extension can be formed by the guide rail itself, but it can also consist of a welded or otherwise attached conductor piece made of a different material.
  • a bimetallic strip which is in the circuit during normal operation and serves for thermal tripping with the additional blowing loop is switched off with approximately the same impedance when the arc is skipped from the movable contact piece to the arc guide rail from the circuit.
  • the arrangement according to the invention is very advantageous in that the blow loop is only switched on in the circuit when there is a short-circuit shutdown and therefore does not involve any stress.
  • the skipping of the arc from the movable contact piece to the arc guide rail is facilitated by switching off the bimetallic strip, which has approximately the same impedance as the blowing loop.
  • the arc therefore has approximately the same potential conditions on the arc guide rail and is therefore slightly inclined to gain a foothold on the rail.
  • the short-circuit cut-off does not place unnecessary stress on the bimetallic strip, so that any misalignments that may occur due to high currents are avoided.
  • the illustration shows schematically the arc extinguishing device and the tripping elements of a circuit breaker.
  • an arc chamber 1 indicated by dashed lines, there are quenching plates 2, a contact arrangement 3, 4 and arc guide rails 5, 6 parallel to the chamber bottom wall.
  • the arc guide rail ne 6, on which the fixed contact piece 3 is attached, is on the one hand connected to a magnetic release coil 7, which in turn is connected at its other end to a connecting terminal 8.
  • the other end of the arc guide rail 6 leads to a leg 17 of the iron yoke of the trigger coil 7 which is arranged parallel to the uppermost one of the quenching plates 2.
  • the arc guide rail 5 flanks the lower quenching plate of the stack with an extension 5a and forms a triangular blow loop with a rear extension 5b which is the longest side 5'b parallel to the part of the arc guide rail 5 used for the arc discharge.
  • the arc guide rail 5 is arranged obliquely in front of the quenching plates, so that a free space 9 is formed behind it, in which the blow loop 5b is located.
  • the side 5'b of the blow loop is separated from the actual arc guide rail by insulation 10.
  • the sides 5 "b of the blow loop lie in the edge region of the free space 9, ie on the bottom surface and one side surface of the arc chamber 1.
  • the arc guide rail 5 ends with the part used for the arc running in the area of the open position of a pivoting contact lever 16 carrying the movable contact piece 4 and goes An end 5c protruding from the arc chamber is used to fasten a bimetallic strip 11, which in turn has a free end connected to the swivel contact lever 16 via a flexible line 12.
  • a connecting terminal 14 connected supply line 15.
  • the current runs from the connecting terminal 14 via the feed line 15, the bimetallic strip 11 and the flexible line 12 to the swivel contact lever 16 and from there via the contact arrangement 3, 4 to the trip coil 7 and finally from there to the connecting terminal 8
  • the swivel contact lever 16 changes into the switching position 16 'shown in dashed lines, the arc drawn between its contact piece 4 and the stationary contact piece 3 jumping over from the swivel contact lever to the arc guide rail 5 after reaching the open position (arc position a).
  • the bimetallic strip 11 is switched off from the circuit and the blow loop 5b is switched into the circuit.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitungsschutzschalter mit einer eine Blasschleife bildenden Kontaktanordnung und einer Lichtbogenkammer, die mit zur Blasschleife im Winkel angeordneten parallelen Löschblechen ausgerüstet ist sowie mit Lichtbogenleitschienen, von denen die eine den Löschblechstapel auf der einen Seite flankiert und vor den Löschblechen im Laufbereich des Lichtbogens parallel zu ihr ein zu einer zusätzlichen Blasschleife gehörendes Leiterstück vorgesehen ist.
  • Eine derartige Konstruktion ist aus der Zeitschrift «der elektromeister + deutsches elektrohandwerk/de» 1977, Seite 1271 bis 1274 bekannt. Hierbei umschliesst allerdings die zusätzliche Blasschleife die gesamte Lichtbogenkammer, so dass dadurch der Innenwiderstand des Schalters erhöht wird. Die bei Nennbetrieb ständig vom Strom durchflossene Blasschleife verursacht somit eine höhere Erwärmung des Schalters, was sich besonders ungünstig bei höheren Nennstromstärken auswirkt.
  • Bei einem Schalter nach der US-A-2769066 ist ebenfalls hinter einem Lichtbogenleitblech eine zusätzliche Blasschleife angeordnet. Diese Blasschleife, die auch ständig im Stromkreis des Schalters liegt, befindet sich allerdings nur in dem Freiraum hinter dem Lichtbogenleitblech. Sie hat somit einen geringeren Innenwiderstand als die des vorerwähnten Schalters, ist aber nicht nur wegen der ständigen Stromdurchsetzung nachteilig, sondern auch deshalb, weil sie nur mit einem verhältnismässig kleinen Leiterstück dicht hinter der Lichtbogenleitschiene liegt und somit nur eine ungenügende Wirkung auf den Lichtbogenfusspunkt ausübt.
  • Bei einem Überstromschnellschalter nach der DE-C-465431 ist eine zusätzliche Blasspule an ein Lichtbogenleitblech angeschlossen, die erst beim Überspringen des Lichtbogens von einem beweglichen Kontaktstück auf das Lichtbogenleitblech in den Stromkreis eingeschaltet wird. Die Blasspule liegt hierbei allerdings seitlich von den Kontaktstücken und benötigt für ihre Unterbringung einen besonderen Raum, der für die Schalterabmessungen ungünstig ist.
  • Auch bei einem in der DE-B-1182323 beschriebenen Schalter ist eine zusätzliche Blasspule vorgesehen, die mit einer Fangelektrode in Verbindung steht. Diese Blasspule bildet einen bei Kontaktöffnung eingeschalteten Widerstand und wird in ihrer Blaswirkung erst voll wirksam, wenn ein zwischen Fangelektrode und ortsfestem Kontaktstück gebildeter Lichtbogen zum Erlöschen gebracht ist und nur noch zwischen der Fangelektrode und dem beweglichen Kontaktstück brennt. Abgesehen von der geringeren Anfangsblaswirkung ist hierbei auch nachteilig, dass die Blasspule in ihrem Widerstandswert auf die beiden entstehenden Teillichtbögen abgestimmt sein muss. Ausserdem muss die Blasspule, um auch für den ersten Lichtbogen wirksam zu sein, verhältnismässig aufwendig ausgelegt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs erwähnten Leitungsschutzschalter so auszugestalten, dass unter Ausnutzung der im Schalter vorhandenen Elemente und Räume bei Verkleinerung der Gehäuseabmessungen bei hohen Kurzschlussströmen ein schneller Lichtbogeneinlauf in die Löschbleche des Schalters gewährleistet ist.
  • Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die zusätzliche Blasschleife in einem Freiraum hinter der einen Lichtbogenleitschiene in einem im normalen Betrieb abgeschalteten Stromkreis untergebracht ist und dass ferner der der Kontaktanordnung zugekehrte für den Lichtbogenablauf genutzte Teil der Lichtbogenleitschiene in den Bereich der Öffnungsstellung des beweglichen Kontaktstückes ragt, so dass die Zuschaltung der zusätzlichen Blasschleife erst beim Überspringen des Lichtbogens vom beweglichen Kontaktstück auf die Lichtbogenleitschiene erfolgt. Zweckmässigerweise ist die zusätzliche Blasschleife durch eine rückwärtige Verlängerung der einen Lichtbogenleitschiene gebildet. Die rückwärtige Verlängerung kann durch die Leitschiene selbst gebildet sein, sie kann aber auch aus einem angeschweissten oder anderweitig befestigten Leiterstück aus anderem Material bestehen. Nach einem Weiterbildungsgedanken der Erfindung wird ein bei normalem Betrieb im Stromkreis liegender zur thermischen Auslösung dienender mit der zusäzlichen Blasschleife etwa impedanzgleicher Bimetallstreifen beim Überspringen des Lichtbogens vom beweglichen Kontaktstück auf die Lichtbogenleitschiene aus dem Stromkreis ausgeschaltet.
  • Die erfindungsgemässe Anordnung ist insofern sehr vorteilhaft, da die Blasschleife nur bei einer Kurzschlussabschaltung in den Stromkreis eingeschaltet wird und somit keine Belastung mit sich bringt. Das Überspringen des Lichtbogens von dem beweglichen Kontaktstück zu der Lichtbogenleitschiene wird dadurch erleichtert, dass beim Überspringen der mit der Blasscheife etwa impedanzgleiche Bimetallstreifen ausgeschaltet wird. Der Lichtbogen findet an der Lichtbogenleitschiene somit etwa gleiche Potentialverhältnisse vor und ist daher leicht geneigt, auf der Schiene Fuss zu fassen. Ausserdem wird durch die Kurzschlussabschaltung der Bimetallstreifen nicht unnötig belastet, so dass durch hohe Stromstärken evtl. auftretende Dejustierungen vermieden werden.
  • Anhand der Zeichnung sei die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • Die Darstellung zeigt schematisch die Lichtbogenlöscheinrichtung und die Auslöseelemente eines Leitungsschutzschalters. In einer gestrichelt angedeuteten Lichtbogenkammer 1 befinden sich parallel zur Kammerbodenwand Löschbleche 2, eine Kontaktanordnung 3, 4 und Lichtbogenleitschienen 5, 6. Die Lichtbogenleitschiene 6, auf der das ortsfeste Kontaktstück 3 angebracht ist, steht einerseits mit einer magnetischen Auslösespule 7 in Verbindung, die ihrerseits mit ihrem anderen Ende an eine Anschlussklemme 8 angeschlossen ist. Das andere Ende der Lichtbogenleitschiene 6 führt zu einem parallel zu dem obersten der Löschbleche 2 angeordneten Schenkel 17 des Eisenrückschlusses der Auslösespule 7. Die Lichtbogenleitschiene 5 flankiert mit einer Verlängerung 5a das untere Löschblech des Stapels und bildet mit einer rückwärtigen Verlängerung 5b eine dreieckförmige Blasschleife, von der die längste Seite 5'b parallel zu dem für den Lichtbogenablauf genutzten Teil der Lichtbogenleitschiene 5 liegt. Die Lichtbogenleitschiene 5 ist schräg vor den Löschblechen angeordnet, so dass hinter ihr ein Freiraum 9 gebildet ist, in dem sich die Blasschleife 5b befindet. Die Seite 5'b der Blasschleife ist durch eine Isolierung 10 von der eigentlichen Lichtbogenleitschiene getrennt. Die Seiten 5"b der Blasschleife liegen im Randbereich des Freiraumes 9, d. h. an der Bodenfläche und einer Seitenfläche der Lichtbogenkammer 1. Die Lichtbogenleitschiene 5 endet mit dem für den Lichtbogenlauf genutzten Teil im Bereich der Öffnungsstellung eines das bewegliche Kontaktstück 4 tragenden Schwenkkontakthebels 16 und geht dahinter in die Blasschleife 5b über. Ein aus der Lichtbogenkammer herausragendes Ende 5c dient zur Befestigung eines Bimetallstreifens 11, der seinerseits mit seinem freien Ende über eine flexible Leitung 12 mit dem Schwenkkontakthebel 16 in Verbindung steht. Zu der Befestigungsstelle 13 des Bimetallstreifens führt auch eine mit einer Anschlussklemme 14 in Verbindung stehende Zuleitung 15.
  • Der Strom verläuft bei geschlossenen Schaltstücken entlang der eingezeichneten Pfeile von der Anschlussklemme 14 über die Zuleitung 15, den Bimetallstreifen 11 und die flexible Leitung 12 zu dem Schwenkkontakthebel 16 und von dort über die Kontaktanordnung 3, 4 zur Auslösespule 7 und schliesslich von dort zur Anschlussklemme 8. Beim Auftreten eines Kurzschlusses geht der Schwenkkontakthebel 16 in die gestrichelt dargestellte Schaltstellung 16' über, wobei der zwischen seinem Kontaktstück 4 und dem ortsfesten Kontaktstück 3 gezogene Lichtbogen nach Erreichen der Öffnungsstellung von dem Schwenkkontakthebel zu der Lichtbogenleitschiene 5 überspringt (Lichtbogenposition a). Durch das Überspringen des Lichbogens wird der Bimetallstreifen 11 aus dem Stromkreis ausgeschaltet und dafür die Blasschleife 5b in den Stromkreis eingeschaltet. Der Strom verläuft jetzt von der Anschlussklemme 14 über die Blasschleife 5b, die Lichtbogenleitschiene 5, über den Lichtbogen zur Lichtbogenleitschiene 6 und von dort über die Auslösespule 7 wieder zur Anschlussklemme 8. Durch die Blaswirkung der Stromzuführungsleitungen und der zusätzlichen Blasschleife 5b wird der Lichtbogen über die Positionen b und c in den Löschblechstapel hineingetrieben und dort zum Erlöschen gebracht.

Claims (5)

1. Leitungsschutzschalter mit einer eine Blasschleife bildenden Kontaktanordnung (3, 4) und einer Lichtbogenkammer, die mit zur Blasschleife im Winkel angeordneten parallelen Löschblechen ausgerüstet ist sowie mit Lichtbogenleitschienen (5, 6), von denen die eine (5) den Löschblechstapel auf der einen Seite flankiert und vor den Löschblechen im Laufbereich des Lichtbogens parallel zu ihr ein zu einer zusätzlichen Blasschleife gehörendes Leiterstück (Seite 5'b) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Blasschleife in einem Freiraum (9) hinter der einen Lichtbogenleitschiene (5) in einem im normalen Betrieb abgeschalteten Stromkreis untergebracht ist und dass ferner der der Kontaktanordnung (3, 4) zugekehrte für den Lichtbogenablauf benutzte Teil der Lichtbogenleitschiene (5) in den Bereich der Öffnungsstellung des beweglichen Kontaktstückes (4) ragt, so dass die Zuschaltung der zusätzlichen Blasschleife erst beim Überspringen des Lichtbogens vom beweglichen Kontaktstück (4) auf die Lichtbogenleitschiene (5) erfolgt.
2. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Blasschleife durch eine rückwärtige Verlängerung (5b) der einen Lichtbogenleitschiene (5) gebildet ist.
3. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei normalem Betrieb im Stromkreis liegender zur thermischen Auslösung dienender, mit der zusätzlichen Blasschleife etwa impedanzgleicher Bimetallstreifen (11) beim Überspringen des Lichtbogens vom beweglichen Kontaktstück (4) auf die Lichtbogenleitschiene (5) aus dem Stromkreis ausgeschaltet wird.
4. Leitungsschutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Blasschleife durch Abwinklungen der rückwärtigen Verlängerung der Lichtbogenleitschiene (5) dreieckförmig ausgebildet ist, wobei die Hypotenuse die zur Lichtbogenleitschiene (5) parallele Seite bildet, während die beiden Katheten in den Randbereichen des Freiraumes (9) hinter der Lichtbogenleitschiene (5) angeordnet sind.
EP79103236A 1978-09-21 1979-09-01 Leitungsschutzschalter mit zusätzlicher Blasschleife Expired EP0009156B1 (de)

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DE2841004 1978-09-21

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EP0009156A1 EP0009156A1 (de) 1980-04-02
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