EP0350825B1 - Elektrisches Schaltgerät - Google Patents

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EP0350825B1
EP0350825B1 EP89112549A EP89112549A EP0350825B1 EP 0350825 B1 EP0350825 B1 EP 0350825B1 EP 89112549 A EP89112549 A EP 89112549A EP 89112549 A EP89112549 A EP 89112549A EP 0350825 B1 EP0350825 B1 EP 0350825B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current path
arc
contact point
main
arc extinguishing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP89112549A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0350825A3 (de
EP0350825A2 (de
Inventor
Erhard Runtsch
Klaus Greefe
Dietmar Dymke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB AG Germany
ABB AB
Original Assignee
Asea Brown Boveri AG Germany
Asea Brown Boveri AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asea Brown Boveri AG Germany, Asea Brown Boveri AB filed Critical Asea Brown Boveri AG Germany
Publication of EP0350825A2 publication Critical patent/EP0350825A2/de
Publication of EP0350825A3 publication Critical patent/EP0350825A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0350825B1 publication Critical patent/EP0350825B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01H9/46—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns
    • H01H9/465—Shunt circuit closed by transferring the arc onto an auxiliary electrode
    • 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
    • H01H9/42—Impedances connected with contacts

Definitions

  • the invention relates to electrical switching devices, in particular automatic switches, such as. B. automatic circuit breakers, with a main current path between an access and an outgoing terminal, with at least one main contact point in the main current path, which can be acted upon by a magnetic and / or thermal release and cooperates with an arc extinguishing device, and with a secondary current path associated with the main current path with a contact point , which serves as a current limiting device.
  • automatic switches such as. B. automatic circuit breakers
  • a proven measure is to have the switching arc that arises when the contact arrangement is actuated commutated into an arc extinguishing device and to extinguish it there as quickly as possible.
  • the arc has a current-limiting effect.
  • the solution to the problem is characterized in that the secondary current path is connected to the main current path via the arc quenching device and is de-energized in undisturbed operation and is only switched on by a switching arc of the open main contact point, which commutates in the arc quenching device.
  • the secondary current path is designed to have a low resistance to the main current path, its electrical internal resistance being at most 1/10 of the resistance of the main current path.
  • the current limiting device in the secondary current path is formed by a contact arrangement which opens dynamically as a result of the current flow.
  • a preferred arrangement of the current limiting device provides that it is arranged between the access terminal and the arc quenching device in the bypass path.
  • the switching device it is provided to arrange the current limiting device between the arc quenching device and the outgoing terminal.
  • a further preferred embodiment of the invention in particular in the case of electrical switching devices for high rated switching powers, provides for the main contact point to be in the form of a double contact point, a first and a second main contact point being connected in series with one another and each interacting with an arc quenching device.
  • the current limiting device in the secondary current path is in turn arranged either between the access terminal and the arc quenching device of the first main contact point or the arc quenching device of the second main contact point and the outgoing terminal.
  • a major advantage of the embodiment according to the invention described above is that the secondary current path is only switched on when the main current path is interrupted by opening the main contact point.
  • the switching arc that arises when the main contact point is opened commutates into the arc quenching device, which in turn gives the secondary current path a conductive connection to the main current path and commutates the current into the secondary current path.
  • the arc quenching device is preferably formed from individual stacked arc quenching plates, between which individual arcs ignite. The voltage drop at the individual arcs leads to a current limitation in addition to that of the current limiting device in the secondary current path.
  • FIG. 1 shows the basic circuit diagram of an electrical switching device 10, which has a main current path 12 with a magnetic release 14, a thermal release 16 and a main contact point 18.
  • the main current path 12 starts from an access terminal 20 and ends at an outgoing terminal 21.
  • the main contact point 18 has a movable contact piece 17 and a fixed contact piece 19 which is connected to an arc guide rail 23 belonging to an arc extinguishing device 22.
  • the arc quenching device 22 is formed from individual stacked arc quenching plates 24 which are delimited to the main contact point by the arc guide rail 23 and on the opposite side by a second arc guide rail 25.
  • the second arc guide rail 25 is part of a secondary current path 26 which leads from the access terminal 20 and which has a current limiting device 28 between the second arc guide rail 25 and the access terminal.
  • the current limiting device 28 is provided as a dynamically opening contact arrangement, in which, as a result of an electrodynamic lifting force resulting from a current conducted in the secondary current path 26, the movable contact piece (not shown here) of the dynamically opening contact arrangement of the current limiting device 28 lifts so far that the desired current limitation is caused by the switching arc that arises results.
  • the magnetic triggers 14 and thermal triggers 16 arranged in the main current path 12 are accordingly also currentless.
  • the recordable switching power for the short-circuit case described here is determined by the arc voltage which is generated in the current limiting device 28 and the arc extinguishing device 22.
  • FIG. 2 shows an electrical switching device 30 which has a main current path 32 with a magnetic release 34, a thermal release 36 and a main contact point 38.
  • the main current path 32 starts from an access terminal 40 and leads to an outgoing terminal 41.
  • the access terminal 40 connects directly to the main contact point 38, which is also a movable contact piece 37 and has a fixed contact piece 39.
  • the arrangement known from FIG. 1 in contrast to the arrangement known from FIG.
  • the fixed contact piece 39 is not connected in a galvanically conductive manner to an associated arc extinguishing device 42, but rather is adjacent to an associated arc guide rail 43, so that when the main contact point 38 is opened, the lifting contact piece 37 and the fixed contact piece open 39 resulting switching arc is first commutated on the arc guide rail 43 and from there into the arc extinguishing device 42 formed from individual arc extinguishing plates 44.
  • the side opposite the first arc guide rail 43 is delimited by a second arc guide rail 45, which is part of a bypass flow path 46, which is also provided by the access terminal 40 goes off and forms a first branch 461.
  • a second branch 462 of the secondary current path 46 which has a current limiting device 48 and is connected to the outgoer terminal 41, connects to the first arc guide rail 43 and thus forms a current path via the arc quenching device 42, which is currentless in the undisturbed intended operation.
  • the power loss of the switch is kept low in nominal operation, and nevertheless a high switching capacity is achieved in the event of a short circuit.
  • FIG. 3 shows a switching device 50 which has a main current path 52 with a magnetic release 54 and a thermal release 56.
  • the magnetic release 54 as well as the thermal release 56 are operatively connected to a downstream main contact point 58, which is also arranged in the main current path 52 but is equipped as a double contact point with a first main contact point 581 and a second main contact point 582.
  • the main current path 52 leads from an access terminal 60 to an outgoing terminal 61.
  • the two contact points 581, 582 belonging to the main contact point 58 each work together with an arc-quenching device 621, 622, which are formed from individual arc-quenching plates 64, which are each delimited by upper arc-guiding rails 631, 632 and lower arc-guiding rails 651, 652.
  • the upper arc guide rails 631, 632 are each conductively connected to a fixed contact piece 591, 592 of the associated main contact points 581, 582, which in turn are connected in series with one another via a connecting conductor 523.
  • the lower arc guide rails 651, 652 each belong to a secondary current path 66, which is formed from a first section 661 and a second section 662.
  • a current limiting device 68 In the first section 661 of the secondary current path 66, which extends from the access terminal 60, there is a current limiting device 68, which is also provided as a dynamically opening contact arrangement.
  • the secondary current path 66 leads from the current limiting device 68 directly to the lower arc guide rail 651 of the arc extinguishing device 621 of the first main contact point 581.
  • the second lower arc guide rail 652, which belongs to the arc extinguishing device 622 of the second main contact point 582, is connected to the second section 662 of the secondary current path 66, which leads to the Output terminal 61 leads.
  • An insulating partition 583 is used for the electrical insulation of the two arc extinguishing devices 621 and 622, which separates the two quenching plate assemblies 64 from one another.
  • the arc extinguishing device 621 of the first main contact point 581 is connected to the arc extinguishing device 622 of the second main contact point 582 via the connecting conductor 523, the switching arc ignited when the second main contact point 582 is opened also commutating from the lifting movable contact piece 572 into the arc extinguishing device 622.
  • the secondary current path 66 with its two subsections 661, 662 is live, while the main current path 52 with its two subsections 521, 522 is currentless.
  • the power loss is low due to the circuit arrangement shown in nominal operation, but a high switching capacity is nevertheless achieved in the event of a short circuit.
  • FIG. 4 shows a switching device 70 which has a main current path 72, consisting of the sections 721 and 722, with a magnetic release 74 and a thermal release 76.
  • the magnetic release 74 as well as the thermal release 76 are operatively connected to a main contact point 78 which is likewise arranged in the main current path 72 and which is equipped as a double contact point with a first main contact point 781 and a second main contact point 782.
  • the main current path 72 leads from an access terminal 80 to an outgoing terminal 81.
  • the two contact points 781, 782 belonging to the main contact point 78 each work together with an arc-quenching device 821, 822, which are formed from individual arc-quenching plates 84, which are each delimited by upper arc-guiding rails 831, 832 and lower arc-guiding rails 851, 852.
  • the upper arc guide rails 831, 832 are conductively connected via the sections 863 and 864 of the secondary current path 86 and the current limiting device 88.
  • the lower guide rails 851, 852 are connected via the sections 861 and 862 of the secondary current path 86 to the access terminal 80 and the partial section 722 of the main current path.
  • the connection of the sections 721 and 722 is established via the movable contact bridge 77, the sections 771, 772 of which are connected to the fixed contact pieces 791 and 792, respectively.
  • An insulating partition 783 is used for the electrical insulation of the two arc extinguishing devices 821 and 822, which separates the two quenching plate packs 84 from one another.
  • the secondary current path 86 with its subsections 861, 862, 863, 864 and the subsection 722 of the main current path 72 is live, while the subsection 721 is without current.
  • the contact arrangement 28 shown in FIG. 5 corresponds to the current limiting device 28 shown in the figure as a "black box". It has an electrical connection device 90 on the access side, to which an electrically conductive holding device 92 is attached, which serves as a bearing base for an axis 94. A movable contact 96 is mounted on this axis 94, the electrical connection to the holding device 92 being made via a wire 96.
  • the movable contact 96 forms with a fixed contact 97, which is located on a conductor piece 100 between its subsections 101 and 102 is an electrical connection, wherein the contact force is generated by a spring 104.
  • the section 101 of the conductor 100 runs parallel and at a short distance from the movable contact 96, so that there is an electrodynamic repulsion of the movable contact 96 as soon as the holding force of the spring 104 is exceeded at a certain current.
  • the section 102 of the conductor 100 forms the guide rail for an arc quenching chamber 110 which is constructed from the quenching plates 112.
  • the electrical connection device 106 is located on the conductor 100.
  • the arc voltage generated here supports the short-circuit current limitation of the arc quenching chambers shown in FIGS. 1 to 4 (22, 42, 621, 622, 821, 822). If the repulsive force falls below the spring force due to the falling current, the movable contact 96 closes again.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft elektrische Schaltgeräte, insbesondere Selbstschalter, wie z. B. Sicherungsautomaten, mit einem Hauptstrompfad zwischen einer Zugangs- und einer Abgangsklemme, mit wenigstens einer Hauptkontaktstelle im Hauptstrompfad, die von einem Magnet- und/oder Thermoauslöser beaufschlagbar ist und mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung zusammenarbeitet, sowie mit einem, dem Hauptstrompfad zugeordneten Nebenstrompfad mit einer Kontaktstelle, die als Strombegrenzungseinrichtung dient.
  • Elektrische Schaltgeräte, insbesondere Selbstschalter, wie Sicherungsautomaten oder Motorschutzschalter, werden hinsichtlich ihrer Kontaktanordnung auf die Beanspruchung durch einen Maximalstrom ausgelegt. Ein solcher Maximalstrom ist im allgemeinenen ein mit der Schaltnennleistung des Schaltgerätes in Zusammenhang stehender voraussichtlicher Kurzschlußstrom, der vom Schaltgerät noch sicher beherrschbar sein muß. Demgemäß wird die Dimensionierung der Schalterbauteile im wesentlichen durch die hieraus resultierende Belastung bestimmt, wobei insbesondere die thermische Belastung durch den Schaltlichtbogen zu beachten ist.
  • Eine bewährte Maßnahme, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 30 30 429 bekannt geworden ist, besteht darin, den bei Betätigung der Kontaktanordnung entstehenden Schaltlichtbogen in eine Lichtbogenlöscheinrichtung kommutieren zu lassen und dort möglichst schnell zum Erlöschen zu bringen. Dabei wirkt der Lichtbogen strombegrenzend.
  • Zur Unterstützung der Lichtbogenbewegung in die Löscheinrichtung können weitere Maßnahmen, wie magnetische Blasfelder, die von Magnetspulen oder Leiterschleifen herrühren und den Lichtbogen beaufschlagen, vorgesehen sein.
  • Um das Kurzschlußschaltvermögen eines Motorschutzschalters oder eines Leistungsschalters zu verbessern ist es üblich, dynamisch öffnende Kontaktanordnungen in Reihe vor diese Schalter zu installieren, was den Nachteil einer erhöhten Verlustleistung im Nennbetrieb beinhaltet.
  • Ausgehend vom zuvor erläuterten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein Schaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Verlustleistung im ungestörten Betrieb möglichst gering ist, aber trotzdem eine Erhöhung des Kurzschlußschaltvermögens zu erreichen. Dabei soll durch einfache Gestaltung unter weitgehender Verwendung herkömmlicher Schalterbauteile auf kostengünstige Herstellbarkeit geachtet werden.
  • Die Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstrompfad über die Lichtbogenlöscheinrichtung mit dem Hauptstrompfad verbunden und im ungestörten Betrieb stromlos ist und erst durch einen Schaltlichtbogen der geöffneten Hauptkontaktstelle, der in die Lichtbogenlöscheinrichtung kommutiert, eingeschaltet ist.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Nebenstrompfad gegenüber dem Hauptstrompfad niederohmig ausgelegt ist, wobei sein elektrischer Innenwiderstand höchstens 1/10 des Widerstandes des Hauptstrompfades beträgt.
  • Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß die Strombegrenzungseinrichtung im Nebenstrompfad durch eine infolge Stromdurchfluß dynamisch öffnende Kontaktanordnung gebildet ist.
  • Eine bevorzugte Anordnung der Strombegrenzungseinrichtung sieht vor, daß diese zwischen der Zugangsklemme und der Lichtbogenlöscheinrichtung im Nebenstrompfad angeordnet ist.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltgerätes ist vorgesehen, die Strombegrenzungseinrichtung zwischen der Lichtbogenlöscheinrichtung und der Abgangsklemme anzuordnen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung insbesondere bei elektrischen Schaltgeräten für hohe Nennschaltleistungen sieht vor, die Hauptkontaktstelle als Doppelkontaktstelle auszubilden, wobei eine erste und eine zweite Hauptkontaktstelle miteinander in Reihe geschaltet sind und jeweils mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung zusammenwirken.
  • Entsprechend der Erfindung ist dabei vorgesehen, die Strombegrenzungseinrichtung im Nebenstrompfad wiederum entweder zwischen der Zugangsklemme und der Lichtbogenlöscheinrichtung der ersten Hauptkontaktstelle oder der Lichtbogenlöscheinrichtung der zweiten Hauptkontaktstelle und der Abgangsklemme anzuordnen.
  • Abhängig von den räumlichen Gegebenheiten des erfindungsgemäßen Schaltgerätes kann es allerdings auch vorteilhaft sein, die Strombegrenzungseinrichtung im Nebenstrompfad zwischen den beiden Lichtbogenlöscheinrichtungen vorzusehen.
  • Ein wesentlicher Vorteil der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, daß der Nebenstrompfad erst dann eingeschaltet ist, wenn der Hauptstrompfad durch Öffnung der Hauptkontaktstelle unterbrochen ist. Der beim Öffnen der Hauptkontaktstelle entstehende Schaltlichtbogen kommutiert dabei in die Lichtbogenlöscheinrichtung, wodurch wiederum der Nebenstrompfad eine leitende Verbindung mit dem Hauptstrompfad erhält und der Strom in den Nebenstrompfad kommutiert. Die Lichtbogenlöscheinrichtung ist dabei bevorzugt aus einzelnen übereinandergestapelten Lichtbogenlöschblechen gebildet, zwischen denen Einzellichtbögen zünden. Der Spannungsfall an den Einzellichtbögen führt hierbei zu einer Strombegrenzung zusätzlich zu der der Strombegrenzungseinrichtung im Nebenstrompfad.
  • Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltung und besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    Prinzipschaltbild eines Schaltgerätes mit Strombegrenzungseinrichtung im Nebenstrompfad zwischen Zugangsklemme und Lichtbogenlöscheinrichtung,
    Figur 2
    Prinzipschaltbild eines Schaltgerätes mit Strombegrenzungseinrichtung zwischen Lichtbogenlöscheinrichtung und Abgangsklemme,
    Figur 3
    Prinzipschaltbild eines Schaltgerätes mit Doppelunterbrechung und Strombegrenzungseinrichtung zwischen Zugangsklemme und Lichtbogenlöscheinrichtung der ersten Hauptkontaktstelle,
    Figur 4
    Prinzipschaltbild eines Schaltgerätes mit Doppelunterbrechung und Strombegrenzungseinrichtung zwischen den Lichtbogenlöscheinrichtungen der Hauptkontakte,
    Figur 5
    Aufbau einer Strombegrenzungseinrichtung.
  • In Figur 1 ist das Prinzipschaltbild eines elektrischen Schaltgerätes 10 wiedergegeben, das einen Hauptstrompfad 12 mit einem Magnetauslöser 14, einem Thermoauslöser 16 und einer Hauptkontaktstelle 18 aufweist. Der Hauptstrompfad 12 geht aus von einer Zugangsklemme 20 und endet an einer Abgangsklemme 21. Die Hauptkontaktstelle 18 besitzt ein bewegliches Kontaktstück 17 und ein festes Kontaktstück 19, welches mit einer zu einer Lichtbogenlöscheinrichtung 22 gehörenden Lichtbogenleitschiene 23 verbunden ist. Die Lichtbogenlöscheinrichtung 22 ist aus einzelnen übereinandergestapelten Lichtbogenlöschblechen 24 gebildet, die zur Hauptkontaktstelle hin von der Lichtbogenleitschiene 23 und auf der gegenüberliegenden Seite von einer zweiten Lichtbogenleitschiene 25 begrenzt sind.
  • Die zweite Lichtbogenleitschiene 25 ist Teil eines von der Zugangsklemme 20 abgehenden Nebenstrompfades 26, der zwischen der zweiten Lichtbogenleitschiene 25 und der Zugangsklemme eine Strombegrenzungseinrichtung 28 aufweist.
  • Die Strombegrenzungseinrichtung 28 ist dabei als dynamisch öffnende Kontaktanordnung vorgesehen, bei der infolge eines in den Nebenstrompfad 26 geleiteten Stromes entstehende elektrodynamische Abhebekräfte das hier nicht näher gezeigte bewegliche Kontaktstück der dynamisch öffnenden Kontaktanordnung der Strombegrenzungseinrichtung 28 soweit abhebt, daß durch den dabei entstehenden Schaltlichtbogen die gewünschte Strombegrenzung resultiert.
  • Bei dem in Figur 1 dargestellten Schaltungszustand des Schaltgerätes 10 findet der Stromfluß nur über den Hauptstrompfad 12 statt, da die Hauptkontaktstelle 18 geschlossen ist. Der Nebenstrompfad 26 ist demgemäß stromlos. Dieser Schaltungszustand entspricht dem ungestörten, bestimmungsgemäßen Betrieb, d. h. dem Normalbetrieb des Schaltgerätes 10.
  • Erst bei Unterbrechung des Hauptstrompfades 12 durch Öffnen der Hauptkontaktstelle 18 wird durch den beim Abheben des beweglichen Kontaktstückes 17 vom festen Kontaktstück 19 entstehenden Schaltlichtbogen, der in die Lichtbogenlöscheinrichtung 22 kommutiert, der Nebenstrompfad 26 eingeschaltet. Hierdurch wird der Hauptstrompfad zwischen der Zugangsklemme 20 und dem beweglichen Kontaktstück 17 stromlos, da der Strom vom Hauptstrompfad 12 auf den Nebenstrompfad 26 kommutiert und über die Lichtbogenlöscheinrichtung bzw. die darin zwischen den Löschblechen 24 trennenden Einzellichtbögen mit dem festen Kontaktstück 19 elektrisch leitend verbunden ist, welches an die Abgangsklemme 21 anschließt.
  • Mit der Einschaltung des Nebenstrompfades 26 sind demgemäß auch die im Hauptstrompfad 12 angeordneten Magnetauslöser 14 und thermischer Auslöser 16 stromlos, d. h. die aufnehmbare Schaltleistung für den hier beschriebenen Kurzschlußfall wird durch die Lichtbogenspannung bestimmt, die in der Strombegrenzungseinrichtung 28 sowie der Lichtbogenlöscheinrichtung 22 erzeugt wird.
  • Figur 2 zeigt ein elektrisches Schaltgerät 30, das einen Hauptstrompfad 32 mit einem Magnetauslöser 34, einem thermischen Auslöser 36 und einer Hauptkontaktstelle 38 aufweist. Der Hauptstrompfad 32 geht aus von einer Zugangsklemme 40 und führt zu einer Abgangsklemme 41. Im Unterschied zu der in Figur 1 gezeigten Anordnung schließt bei dem in Figur 2 gezeigten elektrischen Schaltgerät 30 die Zugangsklemme 40 unmittelbar an die Hauptkontaktstelle 38 an, welche ebenfalls ein bewegliches Kontaktstück 37 und ein festes Kontaktstück 39 besitzt. Das feste Kontaktstück 39 ist jedoch im Unterschied der aus Figur 1 bekannten Anordnung nicht galvanisch leitend mit einer zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtung 42 verbunden sondern einer hierzu gehörigen Lichtbogenleitschiene 43 lediglich benachbart, so daß ein beim Öffnen der Hauptkontaktstelle 38 zwischen dem abhebenden beweglichen Kontaktstück 37 und dem festen Kontaktstück 39 entstehender Schaltlichtbogen zunächst auf die Lichtbogenleitschiene 43 kommutiert und von dort in die aus einzelnen Lichtbogenlöschblechen 44 gebildete Lichtbogenlöscheinrichtung 42. Die der ersten Lichtbogenleitschiene 43 gegenüberliegende Seite ist von einer zweiten Lichtbogenleitschiene 45 begrenzt, die Teil eines Nebenstromprades 46 ist, der ebenfalls von der Zugangsklemme 40 abgeht und hierbei einen ersten Zweig 461 bildet. Ein zweiter Zweig 462 des Nebenstrompfades 46, der eine Strombegrenzungseinrichtung 48 aufweist und mit der Abgangsklemme 41 verbunden ist, schließt an die erste Lichtbogenleitschiene 43 an und bildet so über die Lichtbogenlöscheinrichtung 42 einen Strompfad, der im ungestörten bestimmungsgemäßen Betrieb stromlos ist.
  • Erst im zuvor erläuterten Auslösefall, wenn beispielsweise ein Kurzschlußstrom zur Öffnung der Hauptkontaktstelle 38 führt, wird durch den dabei verursachten Schaltlichtbogen, der in die Lichtbogenlöscheinrichtung 42 kommutiert, der Nebenstrompfad 46 eingeschaltet, so daß der Strom von dem Hauptstrompfad 32 auf den Nebenstrompfad 46 kommutiert und die Auslöseglieder 34, 36 im Hauptstrompfad 32 stromlos sind.
  • Auch mit dieser beispielhaft gezeigten Schaltungsanordnung wird die Verlustleistung des Schalters im Nennbetrieb gering gehalten und trotzdem wird im Kurzschlußfall ein hohes Schaltvermögen erreicht.
  • In Figur 3 ist ein Schaltgerät 50 gezeigt, das einen Hauptstrompfad 52 mit einem Magnetauslöser 54 und einem thermischen Auslöser 56 aufweist. Der Magnetauslöser 54 wie auch der thermische Auslöser 56 stehen in Wirkverbindung mit einer ebenfalls im Hauptstrompfad 52 angeordneten aber nachgeschalteten Hauptkontaktstelle 58, die als Doppelkontaktstelle mit einer ersten Hauptkontaktstelle 581 und einer zweiten Hauptkontaktstelle 582 ausgerüstet ist. Auch hier führt der Hauptstrompfad 52 von einer Zugangsklemme 60 zu einer Abgangsklemme 61.
  • Die beiden zur Hauptkontaktstelle 58 gehörigen Kontaktstellen 581, 582 arbeiten jeweils mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung 621, 622 zusammen, die aus einzelnen Lichtbogenlöschblechen 64 gebildet sind, welche jeweils von oberen Lichtbogenleitschienen 631, 632 und unteren Lichtbogenleitschienen 651, 652 begrenzt sind. Die oberen Lichtbogenleitschienen 631, 632 sind mit jeweils mit einem festen Kontaktstück 591, 592 der zugeordneten Hauptkontaktstellen 581, 582 leitend verbunden, die ihrerseits wiederum über einen Verbindungsleiter 523 miteinander in Reihe geschaltet sind.
  • Die unteren Lichtbogenleitschienen 651, 652 gehören jeweils zu einem Nebenstrompfad 66, der aus einem ersten Abschnitt 661 und einem zweiten Abschnitt 662 gebildet ist. Im ersten Abschnitt 661 des Nebenstrompfades 66, der von der Zugangsklemme 60 abgeht, befindet sich eine Strombegrenzungseinrichtung 68, die ebenfalls als dynamisch öffnende Kontaktanordnung vorgesehen ist. Von der Strombegrenzungseinrichtung 68 führt der Nebenstrompfad 66 direkt zur unteren Lichtbogenleitschiene 651 der Lichtbogenlöscheinrichtung 621 der ersten Hauptkontaktstelle 581. Die zweite untere Lichtbogenleitschiene 652, die zur Lichtbogenlöscheinrichtung 622 der zweiten Hauptkontaktstelle 582 gehört, ist mit dem zweiten Abschnitt 662 des Nebenstrompfades 66 verbunden, der zur Abgangsklemme 61 führt. Zur elektrischen Isolierung der beiden Lichtbogenlöscheinrichtungen 621 und 622 dient eine Isoliertrennwand 583, die die beiden Löschblechpakete 64 gegeneinander abtrennt.
  • Im Kurzschlußfall, wenn die Hauptkontaktstelle 58 durch Ansprechen des Magnetauslösers 54 geöffnet ist, kommutiert der zwischen dem beweglichen Kontaktstück 571 der ersten Hauptkontaktstelle 581 und deren festen Kontaktstück 591 gezündete Lichtbogen in die zugeordnete Lichtbogenlöscheinrichtung 621, wodurch der Strom, von der Zugangsklemme 60 ausgehend, in den Nebenstrompfad 66 kommutiert. Über den Verbindungsleiter 523 ist die Lichtbogenlöscheinrichtung 621 der ersten Hauptkontaktstelle 581 mit der Lichtbogenlöscheinrichtung 622 der zweiten Hauptkontaktstelle 582 verbunden, wobei auch hier der beim Öffnen der zweiten Hauptkontaktstelle 582 gezündete Schaltlichtbogen vom abhebenden beweglichen Kontaktstück 572 in die Lichtbogenlöscheinrichtung 622 kommutiert. Auf diese Weise ist der Nebenstrompfad 66 mit seinen beiden Teilabschnitten 661, 662 stromführend, während der Hauptstrompfad 52 mit seinen beiden Teilabschnitten 521, 522 stromlos ist.
  • Auch hier gilt wiederum wie bei den zuvor erläuterten Beispielen, daß die Verlustleistung so durch die gezeigte Schaltungsanordnung im Nennbetrieb gering ist aber trotzdem im Kurzschlußfall ein hohes Schaltvermögen erreicht wird.
  • In Figur 4 ist ein Schaltgerät 70 gezeigt, das einen Hauptstrompfad 72, bestehend aus den Teilabschnitten 721 bzw. 722, mit einem Magnetauslöser 74 und einem thermischen Auslöser 76 aufweist. Der Magnetauslöser 74 wie auch der thermische Auslöser 76 stehen in Wirkverbindung mit einer ebenfalls im Hauptstrompfad 72 angeordneten Hauptkontaktstelle 78, die als Doppelkontaktstelle mit einer ersten Hauptkontaktstelle 781 und einer zweiten Hauptkontaktstelle 782 ausgerüstet ist. Auch hier führt der Hauptstrompfad 72 von einer Zugangsklemme 80 zu einer Abgangsklemme 81.
  • Die beiden zur Hauptkontaktstelle 78 gehörigen Kontaktstellen 781, 782 arbeiten jeweils mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung 821, 822 zusammen, die aus einzelnen Lichtbogenlöschblechen 84 gebildet sind, welche jeweils von oberen Lichtbogenleitschienen 831, 832 und unteren Lichtbogenleitschienen 851, 852 begrenzt sind. Die oberen Lichtbogenleitschienen 831, 832 sind über die Teilabschnitte 863 und 864 des Nebenstrompfades 86, sowie die Strombegrenzungseinrichtung 88 leitend verbunden. Die unteren Leitschienen 851, 852 sind über die Teilabschnitte 861 und 862 des Nebenstrompfades 86 mit der Zugangsklemme 80 bzw. dem Teilabschnitt 722 des Hauptstrompfades verbunden. Die Verbindung der Teilabschnitte 721 und 722 wird über die bewegliche Kontaktbrücke 77 hergestellt, deren Teilabschnitte 771, 772 mit den Festkontaktstücken 791 bzw. 792 in Verbindung stehen.
  • Zur elektrischen Isolierung der beiden Lichtbogenlöscheinrichtunge 821 und 822 dient eine Isoliertrennwand 783, die die beiden Löschblechpakete 84 gegeneinander abtrennt.
  • Im Kurzschlußfall, wenn die Hauptkontaktstelle 78 durch Ansprechen des Magnetauslösers 74 geöffnet wird, kommutiert der zwischen dem Teilstück 771 der beweglichen Kontaktbrücke 77 und dem festen Kontaktstück 791 entstehende Lichtbogen in die zugeordnete Lichtbogenlöscheinrichtung 821, wodurch der Strom, von der Zugangsklemme 80 ausgehend, in den Teilabschnitt 861 des Nebenstrompfades 86 kommutiert. Über die Teilabschnitte 863, 864 sowie über die Strombegrenzungseinrichtung 88 ist die Verbindung zur Lichtbogenlöscheinrichtung 822 hergestellt, in die der beim Abheben des Teilstückes 772 der Kontaktbrücke 77 vom Festkontakt 792 entstehende Lichtbogen kommutiert.
  • Somit ist der Nebenstrompfad 86 mit seinen Teilabschnitten 861, 862, 863, 864 sowie der Teilabschnitt 722 des Hauptstrompfades 72 stromführend, während der Teilabschnitt 721 stromlos ist.
  • Die in Figur 5 dargestellte Kontaktanordnung 28 entspricht der in Figur als "black box" gezeigten Strombegrenzungseinrichtung 28. Sie besitzt zugangsseitig eine elektrische Anschlußvorrichtung 90, an die sich eine elektrisch leitende Haltevorrichtung 92 angliedert, welche als Lagerstützpunkt für eine Achse 94 dient. Auf dieser Achse 94 ist ein beweglicher Kontakt96 gelagert, wobei die elektrische Verbindung zur Haltevorrichtung 92 über eine Litze 96 erfolgt. Der bewegliche Kontakt 96 bildet mit einem Festkontakt 97, der sich auf einem Leiterstück 100 zwischen seinen Teilabschnitten 101 und 102 befindet, eine elektrische Verbindung, wobei die Kontaktkraft durch eine Feder 104 erzeugt wird. Das Teilstück 101 des Leiters 100 verläuft parallel und in geringem Abstand zum beweglichen Kontakt 96, so daß es zu einem elektrodynamischen Abstoßen des beweglichen Kontaktes 96 kommt, sobald die Haltekraft der Feder 104 bei einem bestimmten Strom überschritten wird.
  • Der Teilabschnitt 102 des Leiters 100 bildet die Leitschiene für eine Lichtbogenlöschkammer 110, die aus den Löschblechen 112 aufgebaut ist. Abgangsseitig befindet sich an dem Leiter 100 die elektrische Anschlußvorrichtung 106.
  • Der beim Abheben des beweglichen Kontaktes 96 vom Festkontakt 97 entstehende Lichtbogen läuft in die aus ca. 5 bis 6 Löschblechen bestehende Lichtbogenlöschkammer 110 ein. Die hier erzeugte Lichtbogenspannung unterstützt die Kurzschlußstrombegrenzung der in Figur 1 bis 4 dargestellten Lichtbogenlöschkammern (22, 42, 621, 622, 821, 822). Sinkt die abstoßende Kraft aufgrund des fallenden Stromes unter die Federkraft, fällt der bewegliche Kontakt 96 wieder zu.

Claims (15)

  1. Elektrisches Schaltgerät (10, 30, 50, 70), insbesondere Selbstschalter wie Leitungsschutzschalter oder Motorschutzschalter, mit einem Hauptstrompfad (12, 32, 52, 72) zwischen einer Zugangsklemme (20, 40, 60, 80) und einer Abgangsklemme (21, 41, 61, 81), mit wenigstens einer Hauptkontaktstelle (18, 38, 58, 78) im Hauptstrompfad (12, 32, 52, 72), die von einem Magnetauslöser (14, 34, 54, 75) und/oder Thermoauslöser (16, 36, 56, 76) beaufschlagbar ist und mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung (22, 42, 62, 82) zusammenarbeitet, sowie mit einem zum Hauptstrompfad (12, 32, 52, 72) parallel angeordnetem Nebenstrompfad (26, 46, 66, 86) mit einer Strombegrenzungseinrichtung (28, 48, 68, 88), der einen Teil des Hauptstrompfad (12, 32, 52, 72) zwischen der Zugangsklemme (20, 40, 60, 80) und der Abgangsklemme (21, 41, 61, 81) überbrückt, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstrompfad (26, 46, 66, 86) über die Lichtbogenlöscheinrichtung (22, 42, 62, 82) mit dem Hauptstrompfad (12, 32, 52, 72) verbunden ist und im ungestörten Betrieb stromlos ist und daß ein Schaltlichtbogen der geöffneten Hauptkontaktstelle (18, 38, 58, 78), der in die Lichtbogenlöscheinrichtung (22, 42, 62, 82) kommutiert, den Nebenstrompfad (26, 46, 66, 86) einschaltet.
  2. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstrompfad (26, 46, 66, 86) niederohmig ausgelegt ist gegenüber dem Hauptstrompfad (12, 32, 52, 72).
  3. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Innenwiderstand des Nebenstrompfades (26, 46, 66, 86) höchstens 1/10 des Widerstandes des Hauptstrompfades (12, 32, 52, 72) beträgt.
  4. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungseinrichtung (28, 48, 68, 88) im Nebenstrompfad (26, 46, 66) als Unterbrechungsstelle mit einer bei Stromdurchfluß dynamisch öffnenden Kontaktanordnung ausgebildet ist, deren Schaltlichtbogen eine Strombegrenzung hervorruft.
  5. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungseinrichtung (28) im Nebenstrompfad (26) zwischen der Zugangsklemme (28) und der Lichtbogenlöscheinrichtung (22) angeordnet ist.
  6. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungseinrichtung (28) mit einer Lichtbogenleitschiene (25) verbunden ist, die zur Lichtbogenlöscheinrichtung (22) gehört und einer mit dem festen Kontaktstück (19) der Hauptkontaktstelle (18) verbundenen ersten Lichtbogenleitschiene (23) gegenüberliegt.
  7. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungseinrichtung (48) zwischen der mit ihr in Reihe geschalteten Lichtbogenlöscheinrichtung (42) und der Abgangsklemme (41) im Nebenstrompfad (46) angeordnet ist.
  8. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungseinrichtung (48) mit einer oberen Lichtbogenleitschiene (43) der Lichtbogenlöscheinrichtung (42) verbunden ist, auf welche ein von der Hauptkontaktstelle (38) herrührender Schaltlichtbogen kommutiert, und über in der Lichtbogenlöscheinrichtung (42) brennende Einzellichtbögen verbunden ist mit einer unteren Lichtbogenleitschiene (45), die ihrerseits mit der Zugangsklemme (40) verbunden ist.
  9. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Hauptstrompfad (52) angeordnete Hauptkontaktstell (58) als Doppelkontaktstelle ausgebildet ist mit zwei voneinander getrennten Lichtbogenlöscheinrichtungen (621, 622), über welche eine Verbindung mit dem eine Strombegrenzungseinrichtung (68) aufweisenden Nebenstrompfad (66) herstellbar ist.
  10. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungseinrichtung (68) in einem ersten Teilabschnitt (661) des Nebenstrompfades (66) angeordnet ist, der von der Zugangsklemme (60) zur Lichtbogenlöscheinrichtung (621) der ersten Kontaktstelle (581) der Hauptkontaktstelle (58) geführt ist, wobei zur Verbindung mit der zweiten Kontaktstelle (582) der Hauptkontaktstelle (58) ein Verbindungsleiter (523) vorgesehen ist, der sowohl die Festkontaktstücke (591, 592) der beiden Kontaktstelle (581, 582) der Hauptkontaktstelle (58) als auch die damit verbundenen oberen Leitschienen (631, 632) der zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtungen (621, 622) verbindet und daß ein zweiter Teilabschnitt (662) des Nebenstrompfades (66) mit der unteren Lichtbogenleitschiene (652) der der zweiten Kontaktstelle (582) zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtung (622) verbunden ist.
  11. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Hauptstrompfad (72) angeordnete Hauptkontaktstelle (78) als Doppelkontaktstelle ausgebildet ist mit zwei voneinander getrennten Lichtbogenlöscheinrichtungen (821, 822), die über die Teilabschnitte (863, 864) des Nebenstrompfades (86) und die Strombegrenzungseinrichtung (88) leitend verbunden sind.
  12. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungseinrichtung (88) sich im Nebenstompfad (86) befindet, dessen erster Teilabschnitt (861) die Zugangsklemme (80) mit der unteren Leitschiene (851) der der ersten Kontaktstelle (781) zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtung (821) verbindet, daß die Verbindung ihrer oberen Leitschiene (831) mit der oberen Leitschiene (832) der der zweiten Kontaktstelle (782) zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtung (822) über die Teilabschnitte (863, 864) des Nebenstrompfades (86) sowie über die Strombegrenzungseinrichtung (88) vorgesehen ist und daß ein zweiter Teilabschnitt (862) des Nebenstrompfades (86) mit der unteren Lichtbogenleitschiene (852) der der zweiten Kontaktstelle (782) zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtung (822) verbunden ist.
  13. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die der Hauptkontaktstelle (58, 78) zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtungen (621, 622, 821, 822) durch eine Isoliertrennwand (583, 783) gegeneinander isoliert sind.
  14. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungseinrichtung (28, 48, 78, 98) als lichtbogenfeste Kontaktanordnung ausgebildet ist, deren bewegliches Kontaktstück (96) gegen die Kraft einer Schließfeder (104) beim Stromdurchfluß entsprechender Stärke dynamisch öffnet, wobei der entstehende Lichtbogen in eine zugeordnete Lichtbogenlöschkammer (110) einläuft.
  15. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Kontaktstück (97) der Strombegrenzungseinrichtung (28) von einer Leiterschleife (100) gebildet ist, die zumindest teilweise parallel zum beweglichen Kontaktstück (96) geführt ist.
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