EP0614208B1 - Lichtbogenlöschanordnung, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter und Schütze - Google Patents

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EP0614208B1
EP0614208B1 EP94102534A EP94102534A EP0614208B1 EP 0614208 B1 EP0614208 B1 EP 0614208B1 EP 94102534 A EP94102534 A EP 94102534A EP 94102534 A EP94102534 A EP 94102534A EP 0614208 B1 EP0614208 B1 EP 0614208B1
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EP
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arc
contact
contact lever
lever
quenching
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EP0614208A2 (de
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Klaus-Peter Eppe
Peter Huber
Richard Kommert
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ABB Patent GmbH
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ABB Patent GmbH
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    • 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
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/346—Details concerning the arc formation chamber

Definitions

  • the invention relates to an arc extinguishing arrangement for an electrical switching device, in particular for a circuit breaker and contactor according to the preamble of claim 1 (DE-A-1 021 054).
  • Arc extinguishing arrangements have become known, in particular in the case of circuit breakers, in which an arc drawn between a movable and a fixed contact piece is extinguished when the circuit is switched off.
  • the contact pieces are each assigned an arc guide rail, to which the respective base points of the arc arrive and which guide the arc into an arc-quenching plate packet in which the arc is extinguished.
  • the space in front of the arc quenching plate package, which is referred to as the prechamber, is covered on both sides with plates made of insulating material to direct the arc.
  • the movement of the arc is caused by the assignment of the contact pieces and the current paths to one another, through which an electric field is generated, which drives the arc into the arc chamber;
  • the dynamics and the pressure conditions generated by the arc as well as the shape of the guide rails and the assignment of the prechamber to the arc extinguishing plates are also important.
  • suction plates can also be used to accelerate the arc in the direction of the arc quenching plate package.
  • a switching chamber for electrical switching devices in which a locking plate seen in the direction of arc is arranged in front of the contact point, the current flow through the contact lever, the movable and the fixed contact piece and a power supply to the fixed contact piece Forms a U-shaped blow loop that drives the arc into the quenching chamber along the arc horns that follow the contact point.
  • the plate is spring loaded and runs behind the movable contact lever and seals the extinguishing chamber space to the front, i.e. towards the pivot point of the rotary lever.
  • the object of the invention is to provide an arc extinguishing arrangement of the type mentioned at the outset, as is known from DE-A 10 21 054, in which the movement of the arc in the arc extinguishing sheet packet is accelerated even at the start of the switching operation.
  • the locking plate is located in front of the contact point and in front of the contact lever and the contact lever itself is used as an arc guide rail between the end at which the movable contact piece is formed and a section which extends in the opposite direction.
  • the barrier web which is located in front of the arc extinguishing arrangement, acts like a type of pressure repulsion web, with which the arc is steered out of the contact point at a very high speed in the direction of the arc extinguishing sheet package. Due to the barrier, the arc running speed is significantly increased, which also this is due to the fact that the gases generated by the arc cannot flow out to the front, i.e. against the direction of travel.
  • the locking plate or the locking web is preferably oriented such that it extends approximately perpendicular to the contact lever when it is in the switched-on position.
  • the arc extinguishing arrangement according to FIG. 1 has a pivotable contact lever 10, at the free end of which a movable contact piece 11 is fastened, whereas the other free end is rotatably supported on an axis (not shown in detail), so that the contact lever is turned counterclockwise during a switching operation ( pivoted in the drawing).
  • the movable contact interacts with a fixed contact 12 which is fastened to a power supply path 13 which is bent in a U-shape, forming one leg, whereas the other leg 14 runs parallel to arc-extinguishing plates 15.
  • the section that forms the base of the U-shape and connects the two legs 13 and 14 to one another, serves together with the leg 14 as an arc guide rail.
  • a leg 18 of a second arc guide rail which is bent in an L-shape and the other leg 19 of which extends parallel to the leg 14 and parallel to the arc-quenching plates 15, so that the arc-quenching plates 15 are accommodated between the two legs 14 and 19 are.
  • the leg 17 of the arc guide rail 18 has a cutout 20 in which the contact lever 10 extends through the leg 17 and in which it can also be moved.
  • FIG. 2 shows a variant of the embodiment according to FIG. 1.
  • the locking plate 21 and the contact lever 10 with the movable contact piece 11 can be seen.
  • the stationary, fixed contact 12 is fastened to a current-conducting guide rail 25, which forms a first leg 26, which together with a second leg 27, which extends perpendicular to the first leg 26, forms an L-shape.
  • the arc quenching plates 15 are located parallel to the second leg 27 and a straight arc guiding rail 28 runs parallel to the arc quenching plates and runs approximately perpendicular to the contact lever 10 and parallel to the locking plate 21.
  • the contact lever 10 passes through the guide rail 28 in the same way as the contact lever 10 the leg 17.
  • the recess 20 is also present here, but not shown for reasons of simplification.
  • FIG. 3 shows a further embodiment in which the arc extinguishing plates 15 again run parallel to the contact lever 10, although the contact lever in the switched-on position limits the arc extinguishing plates 15 on one side.
  • the movable contact piece 11 interacts with the fixed contact piece 12, which is fastened to a power supply rail 30 which forms a leg 32 of a Z-shaped arc guide rail 31.
  • the other leg 33 is connected to the leg 32 via a connecting web 34 connected to the leg 32 and extending at an obtuse angle alpha.
  • the arc running direction is also Z-shaped.
  • a contact carrier rail 40 is arranged parallel to the contact lever 10 with the movable contact piece 11, to which the fixed contact piece 12 is fastened.
  • the rail 40 is removed from the contact lever by the thickness of the two contact pieces 11 and 12, and there are no arc-quenching plates between the contact lever and the rail 40.
  • the locking plate 21 is located in front of the contact pieces 11 and 12 in the same way as in the other embodiments.
  • the one arc base point runs from the fixed contact piece on the arc guide rail 13, 16, 14; 26, 27; 31, 32, 33; 40 towards an extinguishing device, whereas the other base point first runs on the contact lever 10 before it commutates on the guide rail 18 or 28 in the embodiments according to FIGS. 1 and 2.
  • the base point remains on the contact lever 10 and arrives with the contact lever 10 as an arc guide rail to the quenching plates 15 (FIG. 3) or to another quenching device which is not shown in FIG. 4.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschanordnung für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter und Schütze gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 (DE-A-1 021 054).
  • Es sind Lichtbogenlöschanordnungen insbesondere bei Leitungsschutzschaltern bekannt geworden, in denen ein zwischen einem bewegbaren und einem feststehenden Kontaktstück bei einer Ausschaltung gezogener Lichtbogen gelöscht wird. Dabei ist den Kontaktstücken jeweils eine Lichtbogenleitschiene zugeordnet, auf die die jeweiligen Fußpunkte des Lichtbogens gelangen und die den Lichtbogen in ein Lichtbogenlöschblechpaket führen, in welchem der Lichtbogen gelöscht wird. Der Raum vor dem Lichtbogenlöschblechpaket, der als Vorkammer bezeichnet ist, ist zur Lenkung des Lichtbogens beidseitig mit Platten aus Isolierstoff abgedeckt. Die Bewegung des Lichtbogens wird bewirkt durch die Zuordnung der Kontaktstücke sowie der Strompfade zueinander, durch die ein elektrisches Feld erzeugt wird, welches den Lichtbogen in die Lichtbogenkammer treibt; von Bedeutung sind weiterhin die Dynamik und die durch den Lichtbogen erzeugten Druckverhältnisse sowie die Formgebung der Leitschienen und die Zuordnung der Vorkammer zu den Lichtbogenlöschblechen. Bei bestimmten Leitungsschutzschaltern können auch Saugbleche verwendet werden, mit denen der Lichtbogen in Richtung Lichtbogenlöschblechpaket beschleunigt wird. Diese gesamten Parameter bestimmen die Löschwirkung des Schaltgerätes.
  • Aus der DE 28 16 352 C2 ist ein elektrisches Schaltgerät bekannt geworden, bei dem vor der Kontaktstelle eine Platte angeordnet ist, die ein Zurückströmen der Lichtbogenlöschgase in den Bereich vor die Kontaktstelle, also in den Bereich des Schaltschlosses verhindern soll. Dadurch, daß der Kontakthebel durch die Sperrplatte hindurchgreift, ist ein Schlitz gebildet, durch den die Lichtbogenlöschgase gleichwohl nach vorne austreten können.
  • Aus der DE-A 10 21 054 ist eine Schaltkammer für elektrische Schaltgeräte bekannt geworden, bei der eine Sperrplatte in Lichtbogenlaufrichtung gesehen vor der Kontaktstelle angeordnet ist, wobei der Stromfluß durch den Kontakthebel, das bewegliche und das feste Kontaktstück sowie einer Stromzuführung zum festen Kontaktstück eine U-förmige Blasschleife bildet, die den Lichtbogen entlang von an die Kontaktstelle anschließenden Lichtbogenhörnern in die Löschkammer treibt. Die Platte ist federnd beaufschlagt und läuft dem beweglichen Kontakthebel hinterher und dichtet den Löschkammerraum nach vorne, also zum Drehpunkt des Drehhebels hin ab.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtbogenlöschanordnung der eingangs genannten Art, wie sie aus der DE-A 10 21 054 bekannt geworden ist, zu schaffen, bei der die Bewegung des Lichtbogens in das Lichtbogenlöschblechpaket auch zu Beginn der Schalthandlung beschleunigt ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.
  • Erfindungsgemäß also befindet sich die Sperrplatte vor der Kontaktstelle und vor dem Kontakthebel und der Kontakthebel selbst wird zwischen dem Ende, an dem das bewegliche Kontaktstück angeformt ist, und einem sich in entgegengesetzte Richtung erstreckenden Teilbereich als Lichtbogenleitschiene genutzt.
  • Der Sperrsteg, der sich vor der Lichtbogenlöschanordnung befindet, wirkt wie eine Art Druckabstoßsteg, mit dem der Lichtbogen mit sehr hoher Geschwindigkeit aus der Kontaktstelle heraus in die Richtung zum Lichtbogenlöschblechpaket gelenkt wird. Durch den Sperrsteg wird die Lichtbogenlaufgeschwindigkeit deutlich erhöht, was auch darauf zurückzuführen ist, daß die durch den Lichtbogen entstehende Gase nicht nach vorne, also entgegen der Laufrichtung abströmen können.
  • In bevorzugter Weise ist die Sperrplatte oder der Sperrsteg so ausgerichtet, daß er etwa senkrecht zum Kontakthebel verläuft, wenn sich dieser in Einschaltstellung befindet.
  • Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
  • Es zeigen:
    • Figuren 1 bis 4
    je eine Ausgestaltung einer Lichtbogenlöschanordnung, in schematischer Darstellung und
    Figur 5
    eine Seitenansicht gemäß Pfeilrichtung V der Figur 1.
  • Die Lichtbogenlöschanordnung gemäß Figur 1 besitzt einen schwenkbaren Kontakthebel 10, an dessen freiem Ende ein bewegbares Kontaktstück 11 befestigt ist, wogegen das andere freie Ende an einer nicht näher dargestellten Achse drehbar aufgelagert ist, so daß der Kontakthebel bei einer Schalthandlung entgegen dem Uhrzeigersinn nach unten (in der Zeichnung) verschwenkt. Der bewegliche Kontakt wirkt mit einem feststehenden Kontakt 12 zusammen, der an einer Stromzuführungsbahn 13 befestigt ist, die U-förmig gebogen ist, wobei sie den einen Schenkel bildet, wogegen der andere Schenkel 14 parallel zu Lichtbogenlöschblechen 15 verläuft. Der Abschnitt, der den Grund der U-Form bildet und die beiden Schenkel 13 und 14 miteinander verbindet, dient dabei zusammen mit dem Schenkel 14 als Lichtbogenleitschiene.
  • Senkrecht zu dem Kontakthebel 10 verläuft ein Schenkel 18 einer zweiten Lichtbogenleitschiene, die L-förmig gebogen ist und deren anderer Schenkel 19 parallel zu dem Schenkel 14 und parallel zu den Lichtbogenlöschblechen 15 verläuft, so daß die Lichtbogenlöschbleche 15 zwischen den beiden Schenkeln 14 und 19 aufgenommen sind.
  • Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, besitzt der Schenkel 17 der Lichtbogenleitschiene 18 eine Aussparung 20, in der der Kontakthebel 10 den Schenkel 17 durchgreift und in der er auch bewegbar ist.
  • Wenn zwischen den beiden Kontaktstücken 11 und 12 ein Lichtbogen entsteht, wird sich dieser Lichtbogen im wesentlichen in Pfeilrichtung P zu den Löschblechen 15 hin bewegen. Dabei läuft bei einer Ausschaltung der eine Fußpunkt des Lichtbogens entlang der Leitschiene 16, wogegen der andere Fußpunkt auf den Kontakthebel 10 kommutiert und von dort auf die Lichtbogenleitschiene 18. Dadurch bildet der Kontakthebel 10 einen Teil der Lichtbogenleitschiene, oder besser Lichtbogenleitschienenanordnung, die den am beweglichen Kontaktstück entstehenden Lichtbogenfußpunkt hin in das Lichtbogenlöschblechpaket treibt.
  • In Richtung der Bewegung des Lichtbogens gesehen, befindet sich vor den Kontaktstücken 11 und 12 eine Sperrplatte 21, die als Druckabstoßplatte dient und die verhindert, daß beim Ziehen des Lichtbogens entstehende Gase entgegen der Lichtbogenlaufrichtung P nach vorn abströmen können. Zwischen dem Schenkel 13, dem Kontakthebel 10 und der Sperrplatte 21 befindet sich unmittelbar nach der Öffnung der beiden Kontaktstücke 11 und 12 ein in Lichtbogenlaufrichtung P offener Raum, durch den die Gase abströmen und dadurch den Lichtbogen in die Lichtbogenlöschbleche treiben können. Dadurch wird eine erhebliche Beschleunigung in Richtung Lichtbogenlöschbleche 15 bewirkt.
  • Daß bei dieser Lichtbogenlöschanordnung noch weitere Maßnahmen, wie beispielsweise Vorkammerplatten vorgesehen sind, die den Raum 22 vor den Lichtbogenlöschblechen 15 seitlich abdecken, ist selbstverständlich. Von Bedeutung ist noch der zwischen dem Kontakthebel 10 und dem die Aussparung 20 seitlich begrenzenden Vorsprung 23 befindliche Spalt 24; dieser sollte gerade so groß gemacht werden, daß durch den Spalt 24 keine Gase abströmen können. Weiterhin soll der Spalt klein genug sein, um ein Kommutieren des Lichtbogens vom Kontakthebel 10 hin zum Schenkel 17 zu gewährleisten.
  • Die Figur 2 zeigt eine Variante der Ausführung nach Figur 1. Man erkennt die Sperrplatte 21 und den Kontakthebel 10 mit dem beweglichen Kontaktstück 11. Der ortsfeste, feststehende Kontakt 12 ist an einer Stromführungsleitschiene 25 befestigt, die einen ersten Schenkel 26 bildet, der zusammen mit einem zweiten Schenkel 27, der senkrecht zum ersten Schenkel 26 verläuft, eine L-Form bildet. Parallel zum zweiten Schenkel 27 befinden sich die Lichtbogenlöschbleche 15 und parallel zu den Lichtbogenlöschblechen verläuft eine geradlinig ausgebildete Lichtbogenleitschiene 28, die etwa senkrecht zu dem Kontakthebel 10 und parallel zu der Sperrplatte 21 verläuft. Der Kontakthebel 10 durchgreift die Leitschiene 28 in der gleichen Weise wie der Kontakthebel 10 den Schenkel 17. Die Aussparung 20 ist hier ebenfalls vorhanden, nicht aber aus Vereinfachungsgründen dargestellt.
  • Während der Lichtbogen aufgrund der Ausführung nach Figur 1 einen Weg von etwa 180° zurücklegt, ist die Lichtbogenlaufrichtung lediglich um einen Winkel von 90° gekrümmt, ansonsten ist das Vorsehen der Sperrplatte 21 identisch wie bei der Ausführung nach Figur 1.
  • Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Lichtbogenlöschbleche 15 wieder parallel zum Kontakthebel 10 verlaufen, wobei allerdings der Kontakthebel in Einschaltstellung die Lichtbogenlöschbleche 15 auf einer Seite begrenzt. Das bewegbare Kontaktstück 11 wirkt mit dem feststehenden Kontaktstück 12 zusammen, das an einer Stromzuführungsschiene 30 befestigt ist, die einen Schenkel 32 einer Z-förmigen Lichtbogenleitschiene 31 bildet. Der andere Schenkel 33 ist über einen mit dem Schenkel 32 verbundenen, unter einem stumpfen Winkel alpha verlaufenden Verbindungssteg 34 mit diesem verbunden. Die Lichtbogenlaufrichtung ist dadurch ebenfalls Z-förmig.
  • Bei der Ausführungsform nach Figur 4 ist parallel zum Kontakthebel 10 mit dem bewegbaren Kontaktstück 11 eine Kontaktträgerschiene 40 angeordnet, an dem das feststehende Kontaktstück 12 befestigt ist. Im eingeschalteten Zustand ist die Schiene 40 um die Dicke der beiden Kontaktstücke 11 und 12 vom Kontakthebel entfernt und Lichtbogenlöschbleche befinden sich zwischen dem Kontakthebel und der Schiene 40 nicht. Vor den Kontaktstücken 11 und 12 befindet sich in gleicher Weise wie bei den anderen Ausführungsformen die Sperrplatte 21.
  • Bei allen Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bis 4 läuft der eine Lichtbogenfußpunkt vom festen Kontaktstück an der Lichtbogenleitschiene 13, 16, 14; 26, 27; 31, 32, 33; 40 hin zu einer Löscheinrichtung, wogegen der andere Fußpunkt zunächst auf dem Kontakthebel 10 läuft, bevor er bei den Ausführungen nach den Figuren 1 und 2 auf die Leitschiene 18 bzw. 28 kommutiert. Bei den Ausführungen nach den Figuren 3 und 4 bleibt der Fußpunkt auf dem Kontakthebel 10 und gelangt mit dem Kontakthebel 10 als Lichtbogenleitschiene zu den Löschblechen 15 (Figur 3) oder zu einer anderen Löscheinrichtung, die in Figur 4 nicht dargestellt ist.

Claims (2)

  1. Lichtbogenlöschanordnung für einen elektrischen Schalter, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter oder ein Schütz, mit einer ein an einem schwenkbaren oder parallel zu sich zur Kontaktstellenöffnung verschiebbaren Kontakthebel (10) an dessen Ende angebrachtes bewegliches (11) und ein feststehendes Kontaktstück (12) aufweisenden, in einem Löschkammerraum befindlichen Kontaktstelle, an der bei einer Schalthandlung ein Lichtbogen entsteht, dessen Fußpunkte von den Kontaktstücken (11, 12) auf Lichtbogenleitschienen kommutieren, die den Lichtbogen einer Löscheinrichtung (15), vorzugsweise einem Lichtbogenlöschblechpaket, zuführen, wobei der Kontakthebel (10) einen Teilabschnitt der Lichtbogenleitschienen bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in Lichtbogenlaufrichtung (P) gesehen vor der Kontaktstelle (11, 12) und vor dem Kontakthebel (10) vor dessen kontaktstücknahem Ende eine Sperrplatte (21) vorgesehen ist, die den Löschkammerraum (22) im Bereich vor der Kontaktstelle (11, 12) nach vorn hin, also entgegen der Lichtbogenlaufrichtung (P), abdichtet, so daß eine Gasströmung in den Raum vor der Kontaktstelle verhindert ist, und daß ein zwischen dem beweglichen Kontaktstück (11) und dem kontaktstückfernen Ende befindlicher Kontakthebelabschnitt als Lichtbogenlaufschiene dient.
  2. Lichtbogenlöschanordnung nach Anspruch 1, mit einem schwenkbaren Kontakthebel, an dem das bewegliche Kontaktstück befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrplatte (21) senkrecht zum Kontakthebel (10) verläuft, wenn sich dieser in Einschaltstellung befindet.
EP94102534A 1993-02-27 1994-02-19 Lichtbogenlöschanordnung, insbesondere für einen Leitungsschutzschalter und Schütze Expired - Lifetime EP0614208B1 (de)

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EP0614208A2 EP0614208A2 (de) 1994-09-07
EP0614208A3 EP0614208A3 (de) 1995-07-26
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