EP0309386B1 - Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Isolierstoffgehäuse und Lichtbogenlöschkammern - Google Patents

Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem Isolierstoffgehäuse und Lichtbogenlöschkammern Download PDF

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EP0309386B1
EP0309386B1 EP88730207A EP88730207A EP0309386B1 EP 0309386 B1 EP0309386 B1 EP 0309386B1 EP 88730207 A EP88730207 A EP 88730207A EP 88730207 A EP88730207 A EP 88730207A EP 0309386 B1 EP0309386 B1 EP 0309386B1
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EP
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housing
walls
chambers
quench
quenching
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EP88730207A
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Martin Dipl.-Ing. Böttcher
Karl-Heinz Ing. Manthe (Grad)
Bernhard Dr.-Ing. Pfeiffer
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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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
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    • 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 arc quenching chamber each having quenching plates, in which all quenching chambers are arranged in a single quenching chamber housing having gas-emitting walls and the quenching plates are fastened to the walls of the quenching chambers, which are provided with through openings for movable contact levers .
  • An arcing chamber housing of this type is known from DE-C-893 826. It is a so-called spark protection cap that is attached above the switch contacts.
  • the quenching chambers assigned to the poles are each formed by two parallel walls, between which the quenching plates are located.
  • circuit breakers of the so-called compact design d. H. such circuit breakers, the housing of which is made of an insulating material, on the other hand, it is common that the quenching plates are inserted directly into recesses in the insulating material housing of the circuit breaker.
  • the arcing chambers are thus formed by wall parts of the insulating material housing.
  • This type of circuit breaker with integrated arc quenching chambers can be found, for example, in US Pat. No. 4,540,961.
  • the invention has for its object to make the known design of multi-pole arc quenching chamber for multi-pole circuit breakers with small, ie preferably less than 100 A rated current applicable and in this way to achieve improved space utilization, which for a given volume of the circuit breaker to a higher Switching power leads.
  • this object is achieved in that the walls of the arcing chambers, starting from the openings for the movable contact levers, form wedge-shaped widening wall surfaces, and in that an accommodating recess is provided in an insulating material housing of the circuit breaker for receiving the arcing chamber housing, the post-like, in the course of partition walls of a lower housing part of the insulating housing arranged wall parts.
  • a reflective effect which drives the discharge away from the passage openings in the direction of the opposite chamber outlet, has an effect on the arc discharge from the widened widened wall surfaces.
  • the arcing chamber housing is able to cope with the stress associated with this process in that a supportive effect is produced by the receptacle in the adapted recess of the insulating material housing of the circuit breaker.
  • the arcing chamber housing corresponds to the width of the insulating material housing of the circuit breaker and locally forms its outer walls. Furthermore, to simplify the circuit breaker, the arcing chamber housing can at the same time contain the connection spaces belonging to each arcing chamber.
  • FIG. 1 shows part of a lower housing part of a low-voltage circuit breaker in a compact design in a top view, an arcing chamber housing being shown in section.
  • FIG. 2 shows the arcing chamber housing according to FIG. 1 in an end view.
  • Line II denotes the Section plane of the arcing chamber housing in FIG. 1.
  • FIGS. 3 and 4 schematically show a side view and a top view of a further embodiment with an arcing chamber housing which also contains connection spaces.
  • 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 quenching chambers 2, 3 and 4 on the front side of the lower housing part 1, connection spaces 5, 6 and 7 are upstream, in which there are clamping devices for 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 in the lower housing part 1.
  • This recess is formed by the outer walls 32 and by 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 such 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 is 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 limbs 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 or 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, the circuit breaker with the quenching plates and the blowout shields 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 followed 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 part of the housing, 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)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit je einer Löschbleche aufweisenden Lichtbogenlöschkammer für jeden Pol, bei der alle Löschkammern in einem einzigen, gasabgebende Wandungen aufweisenden Löschkammergehäuse angeordnet und die Löschbleche an den Wandungen der Löschkammern befestigt sind, die mit Durchtrittsöffnungen für bewegbare Kontakthebel versehen sind.
  • Ein Löschkammergehäuse dieser Art ist durch die DE-C-893 826 bekannt geworden. Es handelt sich dabei um eine sog. Funkenschutzkappe, die oberhalb der Schaltkontakte angebracht wird. Die den Polen zugeordneten Löschkammern werden durch jeweils zwei parallele Wandungen gebildet, zwischen denen sich die Löschbleche befinden. Bei Leistungsschaltern der sog. Kompaktbauart, d. h. solchen Leistungsschaltern, deren Gehäuse aus einem Isolierstoff besteht, ist es demgegenüber üblich, daß die Löschbleche unmittelbar in Ausnehmungen des Isolierstoffgehäuses des Leistungsschalters eingelegt sind. Die Löschkammern werden somit von Wandteilen des Isolierstoffgehäuses gebildet. Diese Bauart von Leistungsschaltern mit integrierten Lichtbogenlöschkammern ist beispielsweise der US-A-4 540 961 zu entnehmen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die an sich bekannte Bauweise mehrpoliger Lichtbogenlöschkammern für mehrpolige Leistungsschalter mit kleiner, d. h. vorzugsweise unter 100 A liegenden Nennstrom anwendbar zu machen und auf diese Weise eine verbesserte Raumausnutzung zu erreichen, die bei einem gegebenen Volumen des Leistungsschalters zu einer höheren Schaltleistung führt.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wandungen der Löschkammern ausgehend von den Durchtrittsöffnungen für die bewegbaren Kontakthebel sich etwa keilförmig erweiternde Wandflächen Bilden und daß zur Aufnahme des Löschkammergehäuses in einem Isolierstoffgehäuse des Leistungsschalters eine angepaßte Ausnehmung vorgesehen ist, die pfostenartige, im Zuge von Trennwänden eines Gehäuseunterteiles des Isolierstoffgehäuses angeordnete Wandteile aufweist.
  • Von den sich keilförmig erweiternd ausgebildeten Wandflächen geht auf die Lichtbogenentladung eine reflektierende Wirkung aus, welche die Entladung von den Durchtrittsöffnungen weg in Richtung auf den gegenüberliegenden Kammerauslaß antreibt. Der mit diesem Vorgang verbundenen Beanspruchung ist das Löschkammergehäuse dadurch gewachsen, daß durch die Aufnahme in der angepaßten Ausnehmung des Isolierstoffgehäuses des Leistungsschalters eine abstützende Wirkung ausgeht.
  • Eine weitere Verbesserung der Raumausnutzung ist dadurch möglich, daß das Löschkammergehäuse der Breite des Isolierstoffgehäuses des Leistungsschalters entspricht und örtlich dessen Außenwände bildet. Ferner kann zur Vereinfachung des Leistungsschalters das Löschkammergehäuse zugleich die zu jeder Löschkammer gehörenden Anschlußräume enthalten.
  • 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 bezeichnet 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 Lichtbogenlöschkammern 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 ist, um diese Wirkung noch zu steigern, aus einem Werkstoff hergestellt, 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 Ausblasschilden 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 (3)

  1. Mehrpoliger Niederspannungs-Leistungsschalter mit je einer Löschbleche (23) aufweisenden Lichtbogenlöschkammer (2, 3, 4) für jeden Pol, bei der alle Löschkammern (2, 3, 4) in einem einzigen, unter dem Einfluß der Wärme des Lichtbogens gasabgebende Wandungen (36, 43) aufweisenden Löschkammergehäuse (30) angeordnet und die Löschbleche (23) an den Wandungen (36, 43) der Löschkammern (2, 3, 4) befestigt sind, die mit Durchtrittsöffnungen (17) für bewegbare Kontakthebel (16) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (36, 43) der Löschkammern (2, 3, 4) ausgehend von den Durchtrittsöffnungen (17) für die bewegbaren Kontakthebel (16) sich etwa keilförmig erweiternde Wandflächen (41) bilden und daß zur Aufnahme des Löschkammergehäuses (30) in einem Gehäuseunterteil des Isolierstoffgehäuses des Leistungsschalters eine angepaßte Ausnehmung vorgesehen ist, die pfostenartige, im Zuge von Trennwänden (35) des Gehäuseunterteiles (1) des Isolierstoffgehäuses angeordnete Wandteile (33, 34) aufweist.
  2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschkammergehäuse (53) der Breite des Gehäuseunterteils (50) des Leistungsschalters entspricht und örtlich dessen Außenwände bildet.
  3. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschkammergehäuse (53) zugleich die zu jeder Löschkammer (51) 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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