EP0309386A1 - Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Isolierstoffgehäuse und Lichtbogenlöschkammern - Google Patents

Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Isolierstoffgehäuse und Lichtbogenlöschkammern Download PDF

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EP0309386A1
EP0309386A1 EP88730207A EP88730207A EP0309386A1 EP 0309386 A1 EP0309386 A1 EP 0309386A1 EP 88730207 A EP88730207 A EP 88730207A EP 88730207 A EP88730207 A EP 88730207A EP 0309386 A1 EP0309386 A1 EP 0309386A1
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EP
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quenching
circuit breaker
housing
chambers
walls
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Martin Dipl.-Ing. Böttcher
Karl-Heinz Ing. Manthe (Grad)
Bernhard Dr.-Ing. Pfeiffer
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • 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
    • H01H9/0072—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00 particular to three-phase switches
    • 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
    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings

Definitions

  • the invention relates to a multi-pole low-voltage circuit breaker with an insulating housing and an arc quenching chamber each having quenching plates for each pole.
  • a circuit breaker is known for example from US-A-4,540,961.
  • the quenching plates belonging to a quenching chamber form a block which is held together by insulating parts and which can be inserted into the quenching chamber.
  • An example of the arrangement of the insulating parts can be found in US-A-4 247 746. It is also known to use such insulating materials for the cohesion of the quenching plates, which are decomposed under the influence of the heat of a switching arc under gas formation and thereby promote the extinguishing of the arc.
  • the known design of the arc quenching chamber can in principle be used for circuit breakers which are dimensioned for quite different nominal currents.
  • the invention is based, for multi-pole circuit breakers with small, d. H. preferably to indicate a new design of the light extinguishing chambers which is below 100 A rated current, which leads to an improved use of space and thereby increases the switching capacity for a given volume of the circuit breaker.
  • this object is achieved in that all quenching chambers are arranged in a single quenching chamber housing which is divided by partitions and connected to the insulating material housing of the circuit breaker, and in that the quenching plates are fastened to the walls of the quenching chambers.
  • these walls can be provided with recesses for receiving the quenching plates. Since the extinguishing chamber housing can be manufactured as a single part, the insertion of the extinguishing plates presents no difficulties.
  • gas-emitting materials in the construction of arc quenching chambers.
  • the walls of the quenching chambers, starting from the passage openings for the movable contact levers, are designed to widen in a wedge-shaped manner and that the walls consist of a gas-emitting material under the influence of the temperature of the arc.
  • This design has a reflective effect on the arc discharge, which drives the discharge away from the passage openings in the direction of the opposite chamber outlet.
  • connection of the insulating material housing of the circuit breaker with the arcing chamber housing can be achieved in that the insulating material housing has a recess adapted to the arcing chamber housing.
  • a connection by suitable additional elements can also be considered.
  • the arcing chamber housing can also be dimensioned such that it corresponds to the width of the insulating material housing and locally forms its outer walls.
  • FIG. 1 shows a broken lower housing part 1 of a low-voltage circuit breaker in a compact design.
  • the lower housing part 1 is provided for a three-pole circuit breaker and accordingly has three arc quenching chambers 2, 3 and 4.
  • the arc extinguishing chambers 2, 3 and 4 on the front side of the lower housing part 1 terminal rooms 5, 6 and 7 are upstream, in which there are clamping devices for the conductors to be connected.
  • a busbar 10, 11 and 12 is shown as the basis of such a clamping device.
  • connection rooms 5, 6 and 7 of the arc quenching chambers 2, 3 and 4 there are further housing chambers 13, 14 and 15 which serve to accommodate the switching mechanism (not shown) and a switching shaft, as is generally known.
  • a movable contact lever 16 is partially shown, which extends through a passage opening 17 of the arc extinguishing chamber 2 and projects into it.
  • the contact lever 16 interacts with a stationary counter-contact 20, which is conductively connected to the clamping device located in the connection space 5.
  • openings 21 are provided on the bottom of the arcing chamber housing.
  • the arc quenching chamber contains two quenching plates 23.
  • the quenching plates are omitted in the adjacent arc quenching chambers 3 and 4.
  • the quenching plates 23 are provided with a wedge-shaped cutout 24 which is rounded at the closed end, thereby forming legs 25 which laterally enclose the end of the contact lever 16 and the mating contact 20 interacting therewith.
  • the arc quenching chambers 2, 3 and 4 are contained in their own quenching chamber housing 30, which in turn is inserted into a suitable recess 31 of the lower housing part 1.
  • This recess is formed by the outer walls 32 and post-like wall parts 33 and 34, which are arranged in the course of partitions 35 of the lower housing part 1.
  • Partitions 36 of the arcing chamber housing 30 are with strip-like projections 37 provided, which engage in corresponding grooves 40 of the wall parts 34 of the lower housing part 1.
  • a special feature of the arc quenching chambers 2, 3 and 4 shown in FIG. 1 is the wedge-shaped shape near the passage openings 17.
  • the wall surfaces 41 which are at an angle to the longitudinal direction of the contact levers 16 reflect pressure waves emanating from the switching arc in such a way that an accelerated spreading of the arc discharge in the direction of the Extinguishing plates 23 uses and thus the switching performance is increased by improved extinguishing effect.
  • the quenching chamber housing 30 can be made of a material which emits a gas under the influence of the heat of the switching arcs. However, it may be sufficient to provide or coat the arcing chamber housing 30 with such a gas-emitting material only in the region of the wall surfaces 41.
  • the extinguishing plates 23 are inserted in grooves 42 of the outer walls 43 and the partition walls 36 of the extinguishing chamber housing 30.
  • the quenching plates 23 are fixed in their longitudinal direction in that the ends of the legs 25 of the quenching plates abut against a shoulder surface 44 of the quenching chamber housing 30, which is formed between the inclined wall surfaces 41 and the outer walls 43 and the partition walls 36.
  • the extinguishing plates 23 are fixed on their opposite side by a perforated blowout plate 45, which is provided in grooves 46 of the outer walls 43 and the intermediate walls 36 of the extinguishing chamber housing 30.
  • a blowout shield 45 is shown in FIG. 2 in the area of the middle arcing chamber 3.
  • the quenching chamber housing 30 Before the quenching chamber housing 30 is installed in a circuit breaker, this is fitted with the quenching plates and the blowout plates 45 Mistake. Then this unit is inserted into the lower housing part 1, so that the quenching chambers for all poles of the switching device are installed in a single operation. The same procedure can also be used if the switching device has a smaller or larger number of poles, in which the arcing chamber housing is dimensioned accordingly for two or four arcing chambers. By placing an associated upper housing part, the arcing chamber housing is then enclosed on all sides and thus fastened on or in the insulating material housing.
  • the outer walls of a lower housing part 50 in the area of arcing chambers 51 can be formed directly by the outer walls 52 of an arcing chamber housing 53.
  • the outside wall thickness of the quenching chamber housing 53 such that in the example according to FIGS. 1 and 2 it corresponds to the common thickness of the outer walls 43 of the quenching chamber housing 30 and the outer walls of the lower housing part 1.
  • the connection spaces 54 are also contained in the arcing chamber housing 53.

Landscapes

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

Abstract

Durch eine neue konstruktive Gestaltung soll die Montage der Lichtbogenlöscheinrichtungen erleichtert werden. Alle Lichtbogenlöschkammern eines Schaltgerätes werden in einem einzigen, durch Trennwände (36) unterteilten und an dem Isolierstoffgehäuse (1) eines Leistungsschalters befestigten Löschkammergehäuse (30) angeordnet. Die Löschbleche (23) sind unmittelbar an den Wandungen (36, 43) der Lichtbogenlöschkammern (2, 3, 4) befestigt. Niederspannungs-Leistungsschalter mit Isolierstoffgehäuse in kompakter Bauart.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Niederspannungs-­Leistungsschalter mit einem Isolierstoffgehäuse und je einer Löschbleche aufweisenden Lichtbogenlöschkammer für jeden Pol. Ein solcher Leistungsschalter ist beispielsweise durch die US-A-4 540 961 bekannt geworden. Die zu einer Löschkammer ge­hörenden Löschbleche bilden dabei einen Block, der durch Isolierteile zusammengehalten ist und der in die Löschkammer einsetzbar ist. Ein Beispiel für die Anordnung der Isolier­teile ist der US-A-4 247 746 zu entnehmen. Es ist auch bekannt, für den Zusammenhalt der Löschbleche solche Isolierwerkstoffe zu verwenden, die unter dem Einfluß der Wärme eines Schalt­lichtbogens unter Gasbildung zersetzt werden und dadurch die Löschung des Lichtbogens fördern.
  • Die bekannte Bauweise der Lichtbogenlöschkammern ist im Prinzip für Leistungsschalter anwendbar, die für recht unter­schiedliche Nennströme bemessen sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für mehrpolige Leistungsschalter mit kleiner, d. h. vorzugsweise unter 100 A liegendem Nennstrom eine neue Bauweise der Lichtobgenlöschkammern anzugeben, die zu einer verbesserten Raumausnutzung führt und dadurch bei einem gegebenen Volumen des Leistungsschalters dessen Schaltleistung erhöht.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß alle Löschkammern in einem einzigen, durch Trennwände unter­teilten und mit dem Isolierstoffgehäuse des Leistungsschalters verbundenen Löschkammergehäuse angeordnet sind und daß die Löschbleche an den Wandungen der Löschkammern befestigt sind. Hierdurch entfallen die bisherigen Halteteile für die Lösch­ bleche und die bisher erforderliche Maßtoleranz, die zum Ein­setzen der Löschblech-Blöcke in die Löschkammern erforderlich waren.
  • Zur Befestigung an den Wandungen der Löschkammern können diese Wandungen mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Löschbleche ver­sehen sein. Da das Löschkammergehäuse als Einzelteil gefertigt werden kann, bereitet das Einfügen der Löschbleche keine Schwierigkeiten.
  • Wie bereits erwähnt, ist es bekannt, gasabgebende Werkstoffe beim Bau von Lichtbogenlöschkammern einzusetzen. Im Rahmen der Erfindung kann hiervon in der Weise Gebrauch gemacht werden, daß die Wandungen der Löschkammern ausgehend von den Durch­trittsöffnungen für die bewegbaren Kontakthebel sich etwa keilförmig erweiternd ausgebildet sind und daß die Wandungen aus einem unter dem Einfluß der Temperatur des Lichtbogens gasabgebenden Material bestehen. Auf die Lichtbogenentladung geht durch diese Gestaltung eine reflektierende Wirkung aus, welche die Entladung von den Durchtrittsöffnungen weg in Richtung auf den gegenüberliegenden Kammerauslaß antreibt.
  • Die Verbindung des Isolierstoffgehäuses des Leistungsschalters mit dem Löschkammergehäuse kann dadurch erreicht werden, daß das Isolierstoffgehäuse eine dem Löschkammergehäuse angepaßte Ausnehmung aufweist. Ebenso kommt eine Verbindung durch geeig­nete zusätzliche Elemente in Betracht. Das Löschkammergehäuse kann so auch bemessen werden, daß es der Breite des Isolier­stoffgehäuses entspricht und örtlich dessen Außenwände bildet.
  • Für Schaltgeräte in der Bauform von Schützen ist es bekannt, mehrpolige Löschkammeraufsätze oder Löschkammerblöcke vorzu­sehen (DE-C-893 826). Diese Bauart von Schaltgeräten weist allerdings anders gestaltete Strombahnen auf, als sie kompakte Leistungsschalter mit Isolierstoffgehäuse besitzen. Schütze weisen einen kompakten Geräteteil auf, der eine elektromag­ netische Antriebsvorrichtung für zwei in Reihe liegende Unter­brechungsstellen enthält. Die Anschlußvorrichtungen dieser Strombahnen befinden sich gleichfalls an dem Geräteteil und werden durch eine mehrpolige Löschkammereinheit abgedeckt, die somit wie eine Kappe auf dem Geräteteil ruht. Eine solche Bauweise ist für Leistungsschalter der vorstehend betrachteten Bauform nicht anwendbar, weil sich bei diesen die Löschkammern innerhalb des Isolierstoffgehäuses zwischen dem Schaltmechanis­mus und den an der Stirnseite des Isolierstoffgehäuses ange­ordneten Anschlußvorrichtungen befinden.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
    • Die Figur 1 zeigt einen Teil eines Gehäuseunterteiles eines Niederspannungs-Leistungschalters in kompakter Bauart in der Draufsicht, wobei ein Löschkammergehäuse geschnitten gezeigt ist.
    • In der Figur 2 ist das Löschkammergehäuse gemäß der Figur 1 in einer Stirnansicht dargestellt. Die Linie I-I bzeichnet die Schnittebene des Löschkammergehäuses in Fig. 1.
    • Die Figuren 3 und 4 zeigen schematisch in einer Seitenansicht und in einer der Draufsicht eine weitere Ausführungsform mit einem Löschkammergehäuse, das auch Anschlußräume enthält.
  • In der Figur 1 ist abgebrochen ein Gehäuseunterteil 1 eines Niederspannungs-Leistungsschalters in kompakter Bauart gezeigt. Das Gehäuseunterteil 1 ist für einen dreipoligen Leistungs­schalter vorgesehen und weist dementsprechend drei Lichtbogen­löschkammern 2, 3 und 4 auf. Hinsichtlich der allgemeinen Bauform von Leistungsschaltern der hier betrachteten Art wird auf die eingangs erwähnte US-A-4 540 961 verwiesen, so daß von einer Darstellung des gesamten Schaltgerätes abgesehen werden kann. Es sei jedoch erwähnt, daß den Lichtbogenlösch­ kammern 2, 3 und 4 an der Stirnseite des Gehäuseunterteiles 1 Anschlußräume 5, 6 und 7 vorgelagert sind, in denen sich Klemmvorrichtungen für anzuschließende Leiter befinden. In der Figur 1 ist lediglich eine Stromschiene 10, 11 und 12 als Basis einer solchen Klemmvorrichtung gezeigt. Auf der den Anschlußräumen 5, 6 und 7 gegenüberliegenden Seite der Lichtbogenlöschkammern 2, 3 und 4 befinden sich weitere Ge­häusekammern 13, 14 und 15, die zur Aufnahme des nicht dar­gestellten Schaltmechanismus und einer Schaltwelle dienen, wie dies allgemein bekannt ist. Jedoch ist im Bereich der Lichtbogenlöschkammer 2 und der Gehäusekammer 13 ein beweg­barer Kontakthebel 16 teilweise gezeigt, der sich durch eine Durchtrittsöffnung 17 der Lichtbogenlöschkammer 2 erstreckt und diese hineinragt. Dort wirkt der Kontakthebel 16 mit einem ortsfesten Gegenkontakt 20 zusammen, der mit der in dem An­schlußraum 5 befindlichen Klemmvorrichtung leitend in Ver­bindung steht. Für den Zutritt des Gegenkontaktes 20 in die Löschkammern 2, 3 und 4 sind am Boden des Löschkammergehäuses 30 Öffnungen 21 vorgesehen. Weitere ortsfeste Gegenkontakte 20 sind in den Lichtbogenlöschkammern 3 und 4 gezeigt. Ferner ist erkennbar, daß die Lichtbogenlöschkammer 2 Löschbleche 23 ent­hält. Zur Erleichterung der Übersicht sind in den benachbarten Lichtbogenlöschkammern 3 und 4 die Löschbleche fortgelassen. In bekannter Weise sind die Löschbleche 23 mit einem keilförmigen und am geschlossenen Ende abgerundeten Ausschnitt 24 versehen, wodurch Schenkel 25 gebildet werden, welche das Ende des Kon­takthebels 16 und den damit zusammenwirkenden Gegenkontakt 20 seitlich umschließen.
  • Die Lichtbogenlöschkammern 2, 3 und 4 sind in einem eigenen Löschkammergehäuse 30 enthalten, welches seinerseits in eine passende Ausnehmung 31 des Gehäuseunterteiles 1 eingesetzt ist. Diese Ausnehmung wird von den Außenwänden 32 sowie von pfosten­artigen Wandteilen 33 und 34 gebildet, die im Zuge von Trenn­wänden 35 des Gehäuseunterteiles 1 angeordnet sind. Trennwände 36 des Löschkammergehäuses 30 sind mit leistenartigen Vorsprüngen 37 versehen, die in entsprechende Nuten 40 der Wandteile 34 des Gehäuseunterteiles 1 eingreifen. Hierdurch werden die elek­trischen Kriechwege zwischen den benachbarten Löschkammern 2 und 3 bzw. 3 und 4 in angemessener Weise vergrößert.
  • Eine Besonderheit der in der Figur 1 gezeigten Lichtbogen­löschkammern 2, 3 und 4 ist die keilförmige Gestalt nahe den Durchtrittsöffnungen 17. Die schräg zur Längsrichtung der Kontakthebel 16 stehenden Wandflächen 41 reflektieren von dem Schaltlichtbogen ausgehende Druckwellen derart, daß eine be­schleunigte Ausbreitung der Lichtbogenentladung in Richtung der Löschbleche 23 einsetzt und damit durch verbesserte Lösch­wirkung die Schaltleistung gesteigert wird. Das Löschkammer­gehäuse 30 kann, um diese Wirkung noch zu steigern, aus einem Werkstoff hergestellt sein, der unter dem Einfluß der Wärme der Schaltlichtbögen ein Gas abgibt. Es kann jedoch aus­reichend sein, das Löschkammergehäuse 30 nur im Bereich der Wandungsflächen 41 mit einem solchen gasabgebenden Werkstoff zu versehen bzw. zu beschichten.
  • Die Löschbleche 23 sind gemäß der Figur 2 in Nuten 42 der Außenwände 43 und der Trennwände 36 des Löschkammergehäuses 30 eingesetzt. Die Festlegung der Löschbleche 23 in ihrer Längs­richtung erfolgt dadurch, daß die Enden der Schenkel 25 der Löschbleche gegen je eine Absatzfläche 44 des Löschkammerge­häuses 30 anstoßen, die zwischen den schrägen Wandungsflächen 41 und den Außenwänden 43 bzw. den Trennwänden 36 gebildet ist. Ferner werden die Löschbleche 23 an ihrer gegenüberliegenden Seite durch ein gelochtes Ausblasschild 45 festgelegt, welches in Nuten 46 der Außenwände 43 und der Zwischenwände 36 des Löschkammergehäuses 30 vorgesehen sind. Ein Ausblasschild 45 ist in der Figur 2 im Bereich der mittleren Löschkammer 3 gezeigt.
  • Vor dem Einbau des Löschkammergehäuses 30 in einen Leistungsschal­ter wird dieses mit den Löschblechen und den Ausblasschildern 45 versehen. Dann wird diese Einheit in das Gehäuseunterteil 1 ein­gesetzt, so daß durch eine einzige Handhabung die Löschkammern für alle Pole des Schaltgerätes montiert sind. In der gleichen Weise kann auch vorgegangen werden, wenn das Schaltgerät eine geringere oder größere Polzahl aufweist, in dem das Löschkammer­gehäuse dementsprechend für zwei oder vier Löschkammern bemessen wird. Durch das Aufsetzen eines zugehörigen Gehäuseoberteiles ist dann das Löschkammergehäuse allseitig umschlossen und damit an bzw. in dem Isolierstoffgehäuse befestigt.
  • Abweichend von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispieles können, wie dies die Figuren 3 und 4 schematisch zeigen, die Außenwände eines Gehäuseunterteiles 50 im Bereich von Lösch­kammern 51 unmittelbar durch die Außenwände 52 eines Löschkammer­gehäuses 53 gebildet sein. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Wandstärke des Löschkammergehäuses 53 außen so zu wählen, daß sie in dem Beispiel gemäß den Figuren 1 und 2 der gemeinsamen Stärke der Außenwände 43 des Löschkammergehäuses 30 und der Außen­wände des Gehäuseunterteiles 1 entspricht. Wie die Figuren 3 und 4 ferner zeigen, sind die Anschlußräume 54 ebenfalls in dem Lösch­kammergehäuse 53 enthalten.

Claims (6)

1. Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Isolierstoffgehäuse (1) und je einer Löschbleche (23) auf­weisenden Lichtbogenlöschkammer (2, 3, 4) für jeden Pol, dadurch gekennzeichnet, daß alle Löschkammern (2, 3, 4) in einem einzigen, durch Trennwände (36) unterteilten und mit dem Isolierstoffgehäuse (1) des Leistungsschalters verbundenen Löschkammergehäuse (30) ange­ordnet sind und daß die Löschbleche (23) den Wandungen (36, 43) der Löschkammern (2, 3, 4) befestigt sind.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (36, 43) der Löschkammern (2, 3, 4) des Löschkammergehäuses (30) Ausnehmungen (42) zur Aufnahme der Löschbleche (23) aufweisen.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (41) der Löschkammern (2, 3, 4) ausgehend von den Durchtrittsöffnungen (17) für die bewegbaren Kontakthebel (16) sich etwa keilförmig erweiternd angeordnet sind und daß die Wandungen (41) aus einem unter dem Einfluß der Temperatur des Lichtbogens gasabgebenden Material bestehen.
4. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstoffgehäuse (1) eine dem Löschkammergehäuse (30) angepaßte Ausnehmung (31) aufweist.
5. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschkammergehäuse (50) der Breite des Isolierstoffgehäuses (51) entspricht und ört­lich dessen Außenwände bildet.
6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschkammergehäuse (50) zugleich die zu jeder Löschkammer gehörenden Anschlußräume (52) enthält.
EP88730207A 1987-09-23 1988-09-07 Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Isolierstoffgehäuse und Lichtbogenlöschkammern Expired - Lifetime EP0309386B1 (de)

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