EP0350823A2 - Niederspannungsschaltgerät - Google Patents

Abstract

Bekannte Niederspannungsschaltgeräte besitzen eine Lichtbogenkammer, die beidseitig von lichtbogenfesten Vorkammerplatten, insbesondere aus Keramik, begrenzt ist. In einem neuartigen Niederspannungsschaltgerät sind Vorkammerplatten (10) aus gelochten ferromagnetischen Metallplatten als Kern vorgesehen, welche mit einem gasabgebenden Isoliermaterial umspritzt sind. Die neuartigen Vorkammerplatten finden insbesondere Verwendung bei Leitungsschutzschaltern.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Niederspannungsschaltgerät, insbesondere einen Leitungsschutzschalter, mit einer Kontaktstelle, die in einer Lichtbogenkammer mit Vorkam­merplatten welche beiderseits die Lichtbogenkammer seitlich begrenzen, angeordnet ist.
• Niederspannungsschaltgeräte besitzen vielfach Lichtbo­genkammern, in welchen die Kontaktstelle angeordnet ist, in welcher beim Abheben des beweglichen Kontaktstücks vom festen Kontaktstück ein Lichtbogen gezündet wird, der in seinem Fußpunkt jeweils zu einer Beschädigung der Kontaktstücke durch Aufschmelzen des Kontaktmaterials führt. Gleichzeitig fließt bei anstehendem Lichtbogen der Strom weiter bis der Lichtbogen erlöscht. Um dies besser zu erreichen, wurden die Lichtbogenkammern mit sog. Vorkammerplatten, zumindest an den Kammerseiten, begrenzt, um auf diese Weise einen Kanaleffekt für den Lichtbogen und damit sein rasches Einlaufen in die an­grenzende Löschkammer zu erreichen.
• Aus der DE-OS 27 04 160 ist ein elektrisches Schaltgerät bekannt geworden, in welchem die Lichtbogenkammer beid­seitig von lichtbogenfesten Begrenzungsplatten, insbe­sondere aus Keramik, begrenzt ist. Diese konstruktive Maßnahme erweist sich als vorteilhaft, um so zu verhin­dern, daß der Lichtbogen bzw. die Lichtbogengase seit­lich aus dem Lichtbogenraum herauswandern und dadurch eine Beschädigung des Gehäuses hervorrufen. Um letzteres zu verhindern und gleichzeitig den Lichtobogeneinlauf in die Löschkammer zu beschleunigen, ist gemäß der DE-OS 27 04 160 vorgesehen, daß wenigstens eine der dem Lichtbogenraum zugewandten Flächen einer der Begren­zungsplatten mit einem die Lichtbogenlöschung begünsti­genden Gas abgebenden Material versehen ist. Das Gas hat hierbei die Aufgabe, den mit hoher Temperatur brennenden Lichtbogen zu kühlen und so sein Erlöschen herebeizufüh­ren.
• Bei höheren Stromstärken allerdings erweist sich die Wirkung des aus einer Vorkammerplatte austretenden Löschgases als nicht ausreichend, so daß zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind, um den Lichtbogen in der gewünschten Weise möglichst schnell von der Kontakstel­le weg die Löscheinrichtung zu führen.
• Ausgehend vom vorstehend genannten Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung für ein Niederspannungs­schaltgerät der eingangs genannten Art die Vorkammer­platten dahingehend au verbessern, daß ein rasches Ver­lagern des Schaltlichtbogens von der Kontaktstelle in die Löschkammer erreichbar ist.
• Die Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch ge­kennzeichnet, daß die Vorkammerplatten jeweils einen Kern aus ferromagnetischem Material aufweisen, daß die Vorkammerplatten mit ihre Plattenstärke durchgreifenden Öffnungen versehen sind, welche ein Lochraster bilden und deren Größe entsprechend der Beziehung

  

  vorgesehen ist und daß die mit Löchern versehenen Kerne der Vorkammerplatten mit einem gasabgebenden Isolierma­terial umspritzt sind und so die Vorkammerplatte bilden.
• Unter Umfangsfläche wird in diesem Zusammenhang die Flä­che verstanden, die zylinderförmig von den Rändern der Öffnung begrenzt ist und vom Umfang der Öffnung und von der Wanddicke der Platte bestimmt ist.
• Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestal­tung der Vorkammerplatten besteht darin, daß einerseits die ferromagnetische Wirkung des Plattenmaterials, die zu einer Einschnürung des Schaltlichtbogens führt, her­angezogen wird und andererseits durch Einbringung eines Lochrasters in die Vorkammerplatten deren Oberfläche, welche mit gasabgebenden Isoliermaterial bedeckt ist, erheblich vergrößerbar ist, so daß bei äußerlich gleich­bleibendem Bauvolumen des Niederspannungsschaltgerätes bzw. der darin enthaltenden Lichtbogenkammer ein be­trächtlich stärkerer Lichtbogen als in vergleichbaren bekannten Lichtbogenkammern beherrschbar ist, da eine deutlich erhöhte Kühlleistung infolge einer größeren Menge an aus dem Isoliermaterial austretenden Kühlgas wegen der vergrößerten Oberfläche der erfindungsgemäßen Vorkammerplatte resultiert. Die angegebene Beziehung bezüglich der Größe der Löcher ist zunächst unabhängig von der Lochgeometrie, da es nur darauf ankommt, daß die das jeweilige Loch begrenzende Fläche, d. h. Umfang · Plattendicke, größer ist als der Querschnitt der in die Vorkammerplatte eingebrachten Öffnung.
• Die geometrische Form der Öffnung ist zunächst nicht näher definiert, so daß grundsätzlich jede gewünschte Öffnungskontur möglich ist. Allerdings ist aus elektri­schen Gründen, insbesondere um Fußpunktbildung für Lichtbögen sicher auszuschließen, die Gestaltung der Öffnung in Kreisform vorzuziehen.
• In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­hen, daß die Vorkammerplatten aus Reineisen bestehen. In besonderen Fällen, kann stattdessen aber auch Nickel, d. h. Reinnickel oder eine Nickellegierung, vorgesehen sein.
• Für das Isoliermaterial, mit welchem die aus Metall ge­fertigten Plattenrohlinge umspritzt werden, ist solches Material vorgesehen, welches unter Einwirkung der vom Lichtobogen ausgehenden hohen Temperatur größtmögliche Gasentwicklung zeigt, um hierdurch eine rasche Löschung des Lichtbogens zu erreichen. Insbesondere kommen hier­für Duroplaste, z. B. Polyoxide oder Polyamide in Be­tracht.
• Für die Gestaltung des bereits erwähnten Lochrasters ist vorgesehen, daß jede Öffnung zu den benachbarten Öffnun­gen einen Mindestabstand entsprechend ihrem Durchmesser aufweist.
• Ferner ist vorgesehen, daß die Öffnungen, die dem Rand der Vorkammerplatte benachbart sind, einen Randabstand von wenigstens ebenfalls einem Öffnungsdurchmesser auf­weisen.
• Darüberhinaus kann es vorteilhaft sein, die Öffnungen versetzt zueinander anzuordnen, d. h., daß ihre Mittel­punkte gegenüber denen der unmittelbar benachbarten Öff­nungen versetzt sind.
• Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Lochkammer­platte gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Lochkammerplatten besteht darin, daß aufgrund der all­seitigen Beschichtung der Ausgangsplatte mit Isolierma­terial keine feste Zuordnung zum Einbauort resultiert, d. h., die Vorkammerplatte kann ohne Nachteil für das Lichtbogenlöschverhalten wahlweise auf beiden Seiten der Lichtbogenkammer angeordnet sein.
• Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­findung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­beispieles sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestal­tungen und besondere Vorteile der Erfindung näher erläu­tert und beschrieben werden.
• Es zeigen:
• Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorkammerplatte in per­spektivischer Darstellung.
• Figur 2 die Kontur eines Leitungsschutzschalters mit einer Kontaktstelle und Vorkammerplatten
• In der Figur 1 ist eine Vorkammerplatte 10 in perspekti­vischer Darstellung gezeigt, welche eine der Lichtbogen­kammer angepaßte rechteckförmige Kontur, d. h. mit zwei zueinander parallelen Längsseiten 12, 14 sowie zwei hierzu senkrecht angeordneten zueinander parallelen Querseiten 16, 18. Zwischen der oberen Längsseite 14 und der vorderen Querseite 16 ist eine Anschrägung 15 einge­formt entsprechend der Lichtkammerkontur.
• Ferner besitzt die Vorkammerplatte 10 Öffnungen 20, wel­che in einem zu den genannten Außenseiten 12, 14, 16, 18 verlaufenden Lochraster 22 angeordnet sind.
• Die Öffnungen 20 sind auf der von den Seiten 12, 14, 15, 16, 18 begrenzten ebenen Fläche der Vorkammerplatte 10, welche eine Plattendicke s aufweist, angeordnet und durchgreifen diese vollständig.
• Die Öffnungen 20 sind als kreisrunde Bohrungen vorgese­hen, deren Größe so dimensioniert ist, daß sich unter Einbeziehung der Plattendicke eine größere Fläche ergibt als bei der ebenen Fläche. Zur Bestimmung der erforder­lichen Größe der Öffnungen 20 gilt folgende Formel

  

  mit d = Lochdurchmesser und s = Plattendicke. Bei Auflö­sung dieser Ungleichung nach dem Durchdmesser ergibt sich, daß dieser kleiner sein muß als die vierfache Plattendicke.
• Ein weiterer Einflußfaktor, der in dieser formelhaften Beziehung nicht ausgedrückt ist, leitete sich ab von der Benetzungsfähigkeit des aufzuspritzenden Isoliermate­rials. Unter Einbeziehung dieses Aspektes ist es zweck­mäßig, die einzubringenden Öffnungen 20 mit ausreichend großem Durchmesser vorzusehen, so daß nach der Beschich­tung mit dem Isoliermaterial die Öffnungen nach wie vor bestehen und nicht vom Isoliermaterial zugesetzt sind.
• In Figur 2 ist die Einbaulage der aus Figur 1 bekannten Vorkammerplatten 10 in einem Leitungsschutzschalter 24 gezeigt, dessen äußere Gehäusekontur mittels gestrichel­ter Linie angedeutet ist.
• Wie auch im Stand der Technik sind die Vorkammerplatten 10 beiderseits einer Kontaktstelle 26 angeordnet, die von einem festen Kontaktstück 25 und einem beweglichen Kontaktstück 27 gebildet ist. Das feste Kontaktstück 25 setzt sich fort in einer Lichtbogenleitschiene 28, die zu einer aus Löschblechen 30 gebildeten Lichtbogenlö­scheinrichtung 32 geführt ist, welche unterhalb eines Magnetauslösers 34 angeordnet ist.
• Der weitere Aufbau des gezeigten Leitungsschutzschalters ist aus dem Stand der Technik bekannt, so daß hierauf nicht weiter eingegangen werden soll.

Claims (9)

1. Niederspannungsschaltgerät, insbesondere Lei­tungsschutzschalter, mit einer Kontaktstelle (26), die in einer Lichtbogenkammer mit Vorkammerplatten (10), welche beiderseits die Lichtobogenkammer seitlich begren­zen, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammerplatten (10) jeweils einen mit einem gasabge­benden Isoliermaterial umspritzten Kern aus ferromagne­tischem Material aufweisen, der mit ihrer Plattendicke (s) durchgreifenden Öffnungen (20) versehen ist, die ein Lochraster (22) bilden und deren Größe der Beziehung

folgt.

2. Niederspannungsschaltgerät nach Anspruch 1, da­durch gekennzeichnet, daß die Vorkammerplatten (10) ei­nen Kern aus Reineisen enthalten.

3. Niederspannungsschaltgerät nach Anspruch 1, da­durch gekennzeichnet, daß die Vorkammerplatten (10) ei­nen Kern aus Nickel oder Nickellegierung enthalten.

4. Niederspannungsschaltgerät nach Anspruch 1, da­durch gekennzeichnet, daß das zum Umspritzen der Kerne der Vorkammerplatten (10) vorgesehene Isoliermaterial unter Einwirkung hoher Temperatur, welche vom Lichtbogen ausgeht, Gas abgibt.

5. Niederspannungsschaltgerät nach Anspruch 1, da­durch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (20) kreisrunden Querschnitt aufweisen.

6. Niederspannungsschaltgerät nach einem der vorhe­rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Öffnungen (20) gebildete Lochraster (22) parallel zu den Außenkanten (12, 14, 16, 18) der Vorkammerplatte (10) angeordnet ist.

7. Niederspannungsschaltgerät nach einem der vorhe­rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Öff­nung (20) zu den benachbarten Öffnungen (20) einen Min­destabstand gleich ihrem Durchmesser aufweist.

8. Niederspannungsschaltgerät nach einem der vorhe­rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnun­gen (20), die den Außenkanten (12, 14, 16, 18) der Vor­kammerplatte (10) benachbart sind, einen Kantenabstand aufweisen, der wenigstens dem Durchmesser einer Öffnung (20) entspricht.

9. Niederspannungsschaltgerät nach einem der vorhe­rigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Öffnungen (20) zueinander versetzt angeordnet sind.

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