EP0624889B1 - Elektrischer Schalter - Google Patents

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EP0624889B1
EP0624889B1 EP94106939A EP94106939A EP0624889B1 EP 0624889 B1 EP0624889 B1 EP 0624889B1 EP 94106939 A EP94106939 A EP 94106939A EP 94106939 A EP94106939 A EP 94106939A EP 0624889 B1 EP0624889 B1 EP 0624889B1
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EP
European Patent Office
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arc
antechamber
guide rail
connecting conductor
space
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EP94106939A
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Klaus Eppe
Peter Huber
Richard Kommert
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ABB Patent GmbH
Original Assignee
ABB Patent GmbH
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Publication date
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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
    • H01H9/46—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns
    • 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
    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet

Definitions

  • a normal circuit breaker has a contact point which is formed from a fixed and a movable contact piece, the latter being attached to a rotatable contact lever.
  • the contact point is located in a so-called pre-chamber space, which is followed by an arc quenching plate package, to which the base points of the arc are guided by the fixed contact piece and the movable contact piece via arc guide rails.
  • prechamber plates are arranged which consist of insulating material and which contribute to the fact that the arc is conducted into the quenching chamber, ie into the arc quenching plate packet.
  • the arc widens immediately after the contact opening and the speed at which the arc enters the arc quenching plate package is dependent on what is known as self-blowing, ie by the magnetic blowing field generated by the arc, by the dynamics and the pressure conditions on the arc.
  • the shape of the guide rails naturally also has an influence.
  • the arc running speed is determined by the mechanical process of unlatching the switch, as mentioned, the geometric arrangement of the guide rails and also by the choice of the contact material.
  • An electrical switch of the type mentioned is known from US 4,387,281. It describes an electrical switch which has a contact point provided with a fixed contact piece and a movable contact piece arranged on a pivotable contact lever; a first arc guide rail connects to the fixed contact piece; the movable contact piece is assigned a second arc guide rail in its switched-off position; at their free ends, the arc guide rails take an arc quenching plate packet between them. Seen on the movable contact piece in the arc running direction in front of the contact piece, a connecting conductor connects, which runs partially parallel to the second arc guide rail and outside the prechamber plates and then transversely to the arc quenching plates to a connecting terminal.
  • the object of the invention is to provide a switch in which the arc running into the quenching chamber is further improved.
  • one of the two prechamber plates not only serves to steer the arc in a certain direction and to increase the speed of the arc, but also to ensure that the connecting conductor between the fixed contact piece and the connecting terminal can run partially parallel to the other arc guide rail, the parallel section of the connecting conductor and the other arc runner is isolated by the prechamber plate. Due to this assignment of the connecting conductor to the arc guide rail and to the prechamber space, an electromagnetic field is generated in the event of a short-circuit current, which serves as a blow loop and accelerates the arc to the arc-quenching plate package. This blow loop practically forces the arc in the direction of the arc quenching plate package and drives it into the quenching chamber at high speed.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention can be that one of the two prechamber plates is formed from gas-emitting material. While in the arrangement according to US 4,387,281 part of the connecting conductor is arranged in front of the contact point, in the present invention the connecting conductor runs laterally to the contact point and thus in the area in which the arc runs before it is led into the arc quenching chamber. This gives the arc an additional acceleration in the arc quenching chamber.
  • the electrical switch of which FIG. 1 only shows a region comprising the contact point, has a pivotable contact lever 10, the end 11 of which on the right in the drawing has a movable contact piece 12 which is only visible in FIG. 3.
  • This contact piece 12 interacts with a fixed contact piece 13 (see FIG. 3) which is fastened on the side of a contact carrier web 14 which is not visible in FIG.
  • a flag 15 in the plane of the contact lever movement which serves as the first arc guide plate or rail and ends in a widened section 16 which is the size of an unspecified one Arc Extinguishing Sheet Package corresponds.
  • a second arc guide rail 25 which has a curved region 26 which runs parallel to the section 22 and which ends in a widened plate 27 which is aligned exactly parallel to the section 16. Between the plate 27 and the section 16, the above-mentioned arc quenching plate package is then inserted.
  • the one arc base point runs from the web 14 towards the section 15, whereas the other arc base point commutates from the movable contact piece 12 onto the arc guide rail 25 and via the curved section 26 to the plate 27 and thus the Arc enters the arc quenching plate package.
  • FIG. 1 Below the arrangement shown in FIG. 1 there is a first prechamber plate 27a and above the arc guide rail 25, above the movable contact lever 16 and the contact point 12/13, but below the connecting conductor 18 or the intermediate piece 17a running perpendicular to the sections 18 and 21 there is a second prechamber plate 28 which, at the edge which runs approximately parallel to the arc guide rail 25, has a wall 29 which is arranged perpendicular to the prechamber plate 28 and which projects beyond the prechamber plate 28 in the direction of the arc guide rail or in the direction of the plate 27.
  • the wall 29, which is cross-hatched in FIG. 3 is located outside the arc guide rail 25 and within the partial area piece 22, that is, between these two and isolates the partial area 22 from the arc guide rail 25.
  • FIG. 3 shows the course of the connecting conductor 18 and the section 17a, which is shown in dashed lines since it lies above the plane of the drawing.
  • a current flowing in the event of a short circuit then runs in the direction of arrow I from the flag 23 over the partial area 22, the connecting conductor 18 with the partial piece 17a into the arc guide rail 15, over the arc 30 to the arc guide rail 26 and there in the same direction as in the partial area 22 to the coil of an electromagnetic release, which is not shown in Figure 3.
  • the special arrangement of the two regions 26 and 22, which run in parallel, and the partial region 17a provide a driving force for the arc towards the arc-quenching plate stack in the direction of the arrow P (see FIG. 3).

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Ein normaler Leitungsschutzschalter besitzt eine Kontaktstelle, die aus einem festen und einem bewegbaren Kontaktstück gebildet ist, welch letzteres an einem drehbaren Kontakthebel angebracht ist. Die Kontaktstelle befindet sich in einem sog. Vorkammerraum, an den sich ein Lichtbogenlöschblechpaket anschließt, zu dem die Fußpunkte des Lichtbogens von dem festen Kontaktstück und dem beweglichen Kontaktstück über Lichtbogenleitschienen geleitet werden. Beidseitig zu dem Vorkammerraum sind Vorkammerplatten angeordnet, die aus Isoliermaterial bestehen und die dazu beitragen, daß der Lichtbogen in die Löschkammer, d. h. in das Lichtbogenlöschblechpaket, geleitet wird. Der Lichtbogen weitet sich dabei unmittelbar nach der Kontaktöffnung auf und die Geschwindigkeit des Einlaufens des Lichtbogens in das Lichtbogenlöschblechpaket ist abhängig von der sog. Eigenblasung, d. h. dem durch den Lichtbogen selbst erzeugten magnetischen Blasfeld, durch die Dynamik sowie die Druckverhältnisse am Lichtbogen. Die Formgebung der Leitschienen hat selbstverständlich auch noch Einfluß. Die Lichtbogenlaufgeschwindigkeit wird dabei durch den mechanischen Ablauf der Entklinkung des Schalters, wie erwähnt, die geometrische Anordnung der Leitschienen und auch durch die Wahl des Kontaktmaterials bestimmt.
  • Ein elektrischer Schalter der eingangs genannten Art ist aus der US 4 387 281 bekannt geworden. Darin ist ein elektrischer Schalter beschrieben, der eine mit einem festen Kontaktstück und einem an einem schwenkbaren Kontakthebel angeordneten beweglichen Kontaktstück versehene Kontaktstelle aufweist; an dem festen Kontaktstück schließt eine erste Lichtbogenleitschiene an; dem beweglichen Kontaktstück ist in dessen Ausschaltstellung eine zweite Lichtbogenleitschiene zugeordnet; die Lichtbogenleitschienen nehmen an ihren freien Enden ein Lichtbogenlöschblechpaket zwischen sich. An dem beweglichen Kontaktstück in Lichtbogenlaufrichtung vor dem Kontaktstück gesehen schließt ein Verbindungsleiter an, der teilweise parallel zu der zweiten Lichtbogenleitschiene und außerhalb der Vorkammerplatten und dann quer zu den Lichtbogenlöschblechen zu einer Anschlußklemme verläuft.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter zu schaffen, bei dem der Lichtbogenlauf in die Löschkammer weiter verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.
  • Erfindungsgemäß dient eine der beiden Vorkammerplatten nicht nur zur Lenkung des Lichtbogens in eine bestimmte Richtung sowie zur Erhöhung der Lichtbogenlaufgeschwindigkeit, sondern auch dazu, daß der Verbindungsleiter zwischen dem festen Kontaktstück und der Anschlußklemme teilweise parallel zur anderen Lichtbogenleitschiene verlaufen kann, wobei das parallele Teilstück des Verbindungsleiters und die andere Lichtbogenlaufschiene durch die Vorkammerplatte isoliert ist. Aufgrund dieser Zuordnung des Verbindungsleiters zu der Lichtbogenleitschiene und zum Vorkammerraum wird ein elektromagnetisches Feld bei einem Kurzschlußstrom erzeugt, welches als Blasschleife dient und den Lichtbogen hin zum Lichtbogenlöschblechpaket beschleunigt. Durch diese Blasschleife wird der Lichtbogen praktisch in die Richtung zum Lichtbogenlöschblechpaket gezwungen und mit hoher Geschwindigkeit in die Löschkammer getrieben.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dahin gehen, daß eine der beiden Vorkammerplatten aus gasabgebendem Material gebildet ist. Während bei der Anordnung nach der US 4 387 281 ein Teil des Verbindungsleiters vor der Kontaktstelle angeordnet ist, verläuft bei der vorliegenden Erfindung der Verbindungsleiter seitlich zur Kontaktstelle und damit in dem Bereich, in dem der Lichtbogen läuft, bevor er in die Lichtbogenlöschkammer hineingeleitet wird. Dadurch erhält man eine zusätzliche Beschleunigung des Lichtbogens in die Lichtbogenlöschkammer.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine perspektivische Ansicht der Lichtbogenleitschienen mit der Kontaktstelle, ohne Vorkammerplatten,
    Figur 2
    eine Ansicht gemäß Pfeilrichtung II-II, mit eingezeichneten Vorkammerplatten,
    Figur 3
    eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie III-III,
    Figur 4
    eine der Vorkammerplatten in perspektivischer Ansicht und
    Figur 5
    eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie V-V.
  • Der elektrische Schalter, von dem die Figur 1 lediglich einen die Kontaktstelle umfassenden Bereich zeigt, besitzt einen schwenkbaren Kontakthebel 10, dessen in der Zeichnung rechts liegendes Ende 11 ein lediglich in der Figur 3 sichtbares bewegliches Kontaktstück 12 aufweist. Dieses Kontaktstück 12 wirkt mit einem festen Kontaktstück 13 zusammen (siehe Figur 3), welches auf der in Figur 1 nicht sichtbaren Seite eines Kontaktträgersteges 14 befestigt ist. An dem Kontaktträgersteg 14 schließt sich senkrecht dazu von der Fläche, auf der das feste Kontaktstück 13 befestigt ist, wegweisend, in der Ebene der Kontakthebelbewegung eine Fahne 15 an, die als erstes Lichtbogenleitblech oder -schiene dient und in einem verbreiterten Abschnitt 16 endet, der der Größe eines nicht näher dargestellten Lichtbogenlöschblechpaketes entspricht. An der Kante 17 des Kontaktträgersteges 14, die in Figur 1 oben gezeichnet ist, schließt sich ein in der Ebene des Kontaktträgersteges 14 liegender Bereich 17a eines Verbindungsleiters 18 an, dessen größter Teil senkrecht zu diesem Bereich und senkrecht zu dem Steg 14 verläuft und dabei in dieser Ebene zwei Abknickungen 19 und 20 aufweist. Der Verbindungsleiter 18 führt weiter in einen senkrecht dazu verlaufenden Abschnitt 21; dieser Abschnitt 21 verläuft parallel zum Abschnitt 17a und an dem freien Ende des Abschnittes 21 schließt ein etwa parallel zu dem Kontaktträgersteg 14 verlaufender Teilbereich 22 an, der leicht gekrümmt ausgebildet ist und an seinem Ende eine dazu abgewinkelte Fahne 23 aufweist, an der eine Anschlußklemme (nicht gezeigt) angebracht ist.
  • Ebenfalls etwa parallel zu dem Kontakthebel 10 verläuft eine zweite Lichtbogenleitschiene 25, die einen zum Abschnitt 22 parallel verlaufenden, gekrümmten Bereich 26 aufweist, der in einer verbreiterten Platte 27 endet, die genau parallel zu dem Abschnitt 16 ausgerichtet ist. Zwischen der Platte 27 und dem Abschnitt 16 wird dann das oben erwähnte Lichtbogenlöschblechpaket eingesetzt.
  • Wenn nun ein Lichtbogen zwischen den Kontaktstellen entsteht, dann läuft der eine Lichtbogenfußpunkt von dem Steg 14 hin zu dem Abschnitt 15, wogegen der andere Lichtbogenfußpunkt von dem beweglichen Kontaktstück 12 auf die Lichtbogenleitschiene 25 kommutiert und über das gekrümmte Teilstück 26 zur Platte 27 und damit der Lichtbogen in das Lichtbogenlöschblechpaket gelangt.
  • Unterhalb der in Figur 1 dargestellten Anordnung befindet sich eine erste Vorkammerplatte 27a und oberhalb der Lichtbogenleitschiene 25, oberhalb des beweglichen Kontakthebels 16 und der Kontaktstelle 12/13, aber unterhalb des Verbindungsleiters 18 bzw. des senkrecht zu den Abschnitten 18 und 21 verlaufenden Zwischenstückes 17a befindet sich eine zweite Vorkammerplatte 28, die an der Kante, die etwa parallel zu der Lichtbogenleitschiene 25 verläuft, eine senkrecht zur Vorkammerplatte 28 angeordnete Wandung 29 aufweist, die die Vorkammerplatte 28 in Richtung der Lichtbogenleitschiene bzw. in Richtung der Platte 27 überragt. Die Wandung 29, die in der Figur 3 kreuzförmig schraffiert ist, befindet sich dabei außerhalb der Lichtbogenleitschiene 25 und innerhalb des Teilbereichstückes 22, mithin also zwischen diesen beiden und isoliert den Teilbereich 22 von der Lichtbogenleitschiene 25. Die Figur 3 zeigt den Verlauf des Verbindungsleiters 18 und dem Teilstück 17a, der, da oberhalb der Zeichenebene liegend, gestrichelt dargestellt ist.
  • Ein in einem Kurzschlußfall fließender Strom verläuft dann in Pfeilrichtung I von der Fahne 23 über den Teilbereich 22, den Verbindungsleiter 18 mit dem Teilstück 17a hin in die Lichtbogenleitschiene 15, über den Lichtbogen 30 zur Lichtbogenleitschiene 26 und dort in gleicher Richtung wie in dem Teilbereich 22 zur Spule eines elektromagnetischen Auslösers, der in der Figur 3 nicht dargestellt ist. Durch die besondere Anordnung der beiden parallel verlaufenden Bereiche 26 und 22 sowie den Teilbereich 17a erhält man eine Antriebskraft für den Lichtbogen hin zum Lichtbogenlöschblechpaket in Pfeilrichtung P (siehe Figur 3).

Claims (3)

  1. Elektrischer Schalter mit einer in einem Vorkammerraum untergebrachten Kontaktstelle (12, 13) mit einem festen Kontaktstück (13) und einem damit zusammenwirkenden, an einem schwenkbaren Kontakthebel (10) angebrachten beweglichen Kontaktstück (12), mit einer am festen Kontaktstück (13) anschließenden ersten Lichtbogenleitschiene (16) und einer zweiten Lichtbogenleitschiene (27), auf die der eine Fußpunkt eines sich bei einer Schalthandlung ausbildenden Lichtbogens (30) überspringt, welche Leitschienen (16, 27) an ihrem Ende eine Lichtbogenlöschkammer, beispielsweise ein Lichtbogenlöschblechpaket, zwischen sich nehmen, mit Kammerplatten (27a), die beidseitig zu dem Vorkammerraum angeordnet sind und diesen beidseitig begrenzen, und mit einem zwischen dem festen Kontaktstück (13) und einer der Anschlußklemmen teilweise parallel zur zweiten Lichtbogenleitschiene verlaufender Verbindungsleiter (18, 17a, 22), dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsleiter (17, 17a, 22) den Vorkammerraum überdeckt und daß eine der zwischen dem Verbindungsleiter (18) und dem Vorkammerraum angeordneten Kammerplatten (28) mit einem senkrecht dazu verlaufenden Wandansatz (29) zwischen der zweiten Lichtbogenleitschiene (27) und dem parallel dazu verlaufenden Teilstück (22) des Verbindungsleiter (18, 17a, 22) angeordnet ist.
  2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Vorkammerplatten, vorzugsweise diejenige mit dem Wandteil (29), aus gasabgebendem isoliermaterial gebildet ist.
  3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammerplatte (28) auf ihrer der Vorkammer abgewandten Seite Nuten zur Aufnahme des Verbindungsleiters (18) außerhalb der Vorkammer aufweist.
EP94106939A 1993-05-10 1994-05-04 Elektrischer Schalter Expired - Lifetime EP0624889B1 (de)

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