EP0974152B1 - Lichtbogenkammersystem - Google Patents

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EP0974152B1
EP0974152B1 EP98920509A EP98920509A EP0974152B1 EP 0974152 B1 EP0974152 B1 EP 0974152B1 EP 98920509 A EP98920509 A EP 98920509A EP 98920509 A EP98920509 A EP 98920509A EP 0974152 B1 EP0974152 B1 EP 0974152B1
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EP
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arc chamber
arc
chamber system
side parts
chamber
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EP98920509A
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English (en)
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Thomas Pniok
Claus-Peter Schulze
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AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
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AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
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    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/59Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
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    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/345Mounting of arc chutes

Definitions

  • the invention relates to an arc chamber system, that are used especially in DC switches can, according to the preamble of claim 1, e.g. from the EP-A-0 225 207 is known.
  • the invention is based on the object Arc chamber system to create that simple and way to a desired switching capacity and a desired one Working voltage can be adjusted.
  • This task is performed by an arc chamber system with the features specified in claim 1 to particularly advantageous Way solved.
  • the arc chamber system comprises the elements of the chamber body and arc chamber module. Doing so will depend on the one you want Working voltage a corresponding number of arc chamber modules inserted into a chamber body. Enough the size of the chamber body for the working voltage to be taken into account of the network, a plurality of Chamber bodies are connected in series, so that always the required number of arc chamber modules used can be.
  • the chamber bodies are designed in such a way that they have both narrow and wider arc chamber modules be able to record.
  • the Arc chamber modules depending on the switching capacity to be managed have a width that is N times two adjacent Grooves corresponds to, where N is an integer positive number is.
  • Figure 1 shows a perspective view of a chamber body and two different arcing chamber modules.
  • FIGS 2 to 6 show different possible combinations for different switching capacities and different Working voltages.
  • 1 denotes a chamber body.
  • the reference number 2 denotes one on the inside of a wall of the chamber body arranged groove.
  • the inside of the chamber body is a plurality equally spaced grooves provided, the grooves in Edge area half the groove width of the rest on the inside have grooves provided.
  • FIG. 1 there is a small arcing chamber module 4 and a large arcing chamber module 5 are shown. Both Arc chamber modules 4, 5 have two side parts 9, between which a plurality of quenching plates 8 and above arranged insulating parts 7 is provided.
  • the chamber body 1, the side parts 9, the arc chamber modules 4, 5 and the insulating parts 7 consist of electrical insulating thermally stable material, which has a high heat capacity has to absorb the energy of the arc well to be able to extinguish the arc.
  • the chamber body 1 can have a height of 40 cm, a width of 20 cm, and have a depth of 40 cm. With these proportions are both arcing chamber modules 4, 5 for one Working voltage of 500 V provided.
  • the large arcing chamber module 5 is for double the performance like the small one Arc chamber module 4 is provided.
  • the one with the arc chamber system Currents occurring according to the invention can are in the range of 100 kA.
  • the quenching plates 8 and the insulating parts 7 are between the Side parts 9 arranged such that the side parts 9 on rear and front end opposite to the quenching plates 8 and project the insulating parts 7.
  • the resulting protruding elements 6 form guide elements that inserted into the corresponding grooves 2 of the chamber body 1 can be to the arc chamber modules 4, 5 in the Fix chamber body 1.
  • the number of grooves is in the chamber body 1 and the width of the arc chamber modules 4, 5 chosen such that there are either four small arcing chamber modules 4, two large arcing chamber modules 5 or two small arcing chamber modules 4 and one large arcing chamber module 5 have it inserted into an arc chamber.
  • the width of the chamber body 1 can be chosen larger be so that there is a larger number of grooves 2 in the chamber body can arrange, or the arc chamber modules can be bigger or smaller. Even a bigger one can Arc chamber module 5 are provided, which is not extends only over three grooves, but over four or more grooves and therefore suitable for a larger switching capacity is.
  • FIGS. 2, 3 and 4 An arc chamber system is shown in FIGS. 2, 3 and 4 a single chamber body 1 shown.
  • the chamber body 1 according to Figure 2 is with two large arc chamber modules 5, and the chamber body 1 shown in FIG. 4 is with four small arcing chamber modules 4.
  • the Indian FIG. 3 shows the chamber body 1 with two small arcing chamber modules 4 and a large arcing chamber module 5 stocked.
  • the arc chamber systems shown in FIGS. 5 and 6 have two or three chamber bodies 1, each in series are switched.
  • FIGS. 5 and 6 Each of the chamber bodies shown in FIGS. 5 and 6 equipped with two large arcing chamber modules.
  • single arc chamber module for a working voltage of 500 V or an arc voltage of 800 V is provided.
  • the Arc chamber system shown in Figure 2 is suitable thus for a working voltage of 1000 V, which in FIG. 3 shown arc chamber system for a working voltage of 1500 V, the arc chamber systems shown in Figures 4 and 5 for a working voltage of 2000 V, and that in Arcing chamber system shown in Figure 6 for a working voltage from 3000 V.
  • the arc chamber system shown in FIG. 4 has only small arc chamber modules and is therefore only suitable for a lower switching capacity. Point against it the arc chamber systems shown in Figures 2, 5 and 6 only large arcing chamber modules on and are therefore suitable for a higher switching capacity.
  • the arc chamber system shown in FIG. 3 has both small and large arcing chamber modules 4, 5, and is therefore suitable for a switching capacity that exceeds the low switching capacity.
  • the invention is not based on the exemplary embodiments shown limited.
  • Common to all the arc chamber systems shown but the provision of a uniform chamber body, with different assembly kits can be, with the series connection of several Arc chambers the arc chamber system to the working voltage and adjust the required switching capacity leaves.
  • Each arc chamber can be independent of the dimensions of the chamber body and the width of the baffle plate with a different number of arc chamber modules be equipped, with the addition of several Arc chambers increase the working voltage accordingly leaves.
  • the arc chamber system also modify its switching capacity. It leaves there is a working voltage of, for example, 2000 V. in the embodiment of Figure 4 as well as in the Achieve the embodiment of Figure 5, but at the switching power lower the embodiment of Figure 4 than in the embodiment of Figure 5.
  • the Arc chamber system shown can thus be a variety of different working voltages and a variety of different switching capacities.
  • arc chamber system shown is by no means limited to use with a DC switch, but can also be used with an AC switch comparable form apply.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtbogenkammersystem, das insbesondere bei Gleichstromschaltern Anwendung finden kann, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es z.B. aus der EP-A-0 225 207 bekannt ist.
Im Gegensatz zu Wechselstromnetzen tritt bei Gleichstrom kein natürlicher Stromnulldurchgang ein. Lichtbogenkammern in Gleichstromschaltern erzeugen eine Lichtbogenspannung, die größer als die Arbeitsspannung ist, den Strom somit zu Null zwingt und die im Netz gespeicherte Energie vernichtet. Die Erfindung basiert auf dem System der Löschblechkammern, in denen der Lichtbogen in viele Teillichtbögen unterteilt wird, die aufgrund der Summe vieler Anoden-, Kathoden- und Säulenspannungsabfälle entsteht. Die Lichtbogenspannung liegt dabei deutlich oberhalb der Arbeitsspannung. Bei einer Arbeitsspannung von 500 V ist mit dem Auftreten einer Lichtbogenspannung von 800 V zu rechnen. Durch die vorhandene Isolationsfestigkeit des Netzes muß die Lichtbogenspannung allerdings auf einen maximalen Wert begrenzt werden. Für unterschiedliche Arbeitsspannungen werden somit unterschiedliche Lichtbogenkammern benötigt.
Bisher wurden bei Gleichstromschnellschaltern für unterschiedliche Arbeitsspannungen und unterschiedliche Schaltvermögen baulich stark differierende Lichtbogenkammern verwendet. Dies bedingt einen hohen konstruktiven Aufwand sowie entsprechend hohe Herstellungskosten.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Lichtbogenkammersystem zu schaffen, das sich auf einfache Art und Weise an eine gewünschte Schaltleistung und eine gewünschte Arbeitsspannung anpassen läßt.
Diese Aufgabe wird durch ein Lichtbogenkammersystem mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen auf besonders vorteilhafte Art und Weise gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Lichtbogenkammersystem umfaßt die Elemente Kammerkörper und Lichtbogenkammermodul. Dabei werden je nach der gewünschten Arbeitsspannung eine entsprechende Anzahl von Lichtbogenkammermodulen in einen Kammerkörper eingesetzt. Reicht dabei die Größe des Kammerkörpers für die zu berücksichtigende Arbeitsspannung des Netzes nicht aus, kann eine Mehrzahl von Kammerkörpern in Reihe geschaltet werden, so daß stets die erforderliche Anzahl von Lichtbogenkammermodulen eingesetzt werden kann.
Darüber hinaus findet eine Anpassung an die zu bewältigende Schaltleistung durch die Auswahl entsprechender Lichtbogenkammermodule statt. Die Kammerkörper sind derart ausgestaltet, daß sie sowohl schmale als auch breitere Lichtbogenkammermodule aufnehmen können. Zu diesem Zweck ist in dem Kammerkörper an zwei gegenüberliegenden Innenseiten eine Mehrzahl von gleich beabstandeten Nuten vorgesehen, wobei die Lichtbogenkammermodule je nach zu bewältigender Schaltleistung eine Breite aufweisen, die dem N-fachen zweier benachbarter Nuten entspricht, wobei N eine ganze positive Zahl ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kammerkörpers sowie zweier unterschiedlicher Lichtbogenkammermodule.
Die Figuren 2 bis 6 zeigen unterschiedliche Kombinationsmöglichkeiten für verschiedene Schaltleistungen und verschiedene Arbeitsspannungen.
In der Figur 1 ist mit 1 ein Kammerkörper bezeichnet. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine auf der Innenseite einer Wand des Kammerkörpers angeordnete Nut. Entlang zweier gegenüberliegender Innenseiten des Kammerkörpers ist eine Mehrzahl gleich beabstandeter Nuten vorgesehen, wobei die Nuten im Randbereich die halbe Nutenbreite der übrigen an den Innenseiten angebrachten Nuten aufweisen.
Im unteren Teil des Kammerkörpers 1 sind im Randbereich der Außenflächen zweier gegenüberliegender Wandteile Lichtbogensonden 3 angeordnet, mittels derer der Lichtbogen an die Kammerkörper herangeführt wird. Auch die einzelnen Lichtbogenkammermodule sind über (nicht gezeigte) Lichtbogensonden miteinander verbunden.
Des weiteren sind in Figur 1 ein kleines Lichtbogenkammermodul 4 und ein großes Lichtbogenkammermodul 5 gezeigt. Beide Lichtbogenkammermodule 4, 5 weisen zwei Seitenteile 9 auf, zwischen denen eine Vielzahl von Löschblechen 8 und darüber angeordneten Isolierteilen 7 vorgesehen ist.
Der Kammerkörper 1, die Seitenteile 9, die Lichtbogenkammermodule 4, 5 und die Isolierteile 7 bestehen aus elektrisch isolierendem thermisch stabilen Material, das eine hohe Wärmekapazität aufweist, um die Energie des Lichtbogens gut aufnehmen zu können und damit den Lichtbogen zu löschen.
Der Kammerkörper 1 kann eine Höhe von 40 cm, eine Breite von 20 cm, und eine Tiefe von 40 cm aufweisen. Bei diesen Größenverhältnissen sind beide Lichtbogenkammermodule 4, 5 für eine Arbeitsspannung von 500 V vorgesehen. Das große Lichtbogenkammermodul 5 ist für die doppelte Leistung wie das kleine Lichtbogenkammermodul 4 vorgesehen. Die bei dem Lichtbogenkammersystem gemäß der Erfindung auftretenden Ströme können im Bereich von 100 kA liegen.
Die Löschbleche 8 bzw. die Isolierteile 7 sind zwischen den Seitenteilen 9 derart angeordnet, daß die Seitenteile 9 am hinteren und vorderen Ende gegenüber den Löschblechen 8 bzw. den Isolierteilen 7 vorspringen. Die hierdurch entstehenden vorspringenden Elemente 6 bilden dabei Führungselemente, die in die entsprechenden Nuten 2 des Kammerkörpers 1 eingeschoben werden können, um die Lichtbogenkammermodule 4, 5 in dem Kammerkörper 1 zu fixieren.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Nuten in dem Kammerkörper 1 und die Breite der Lichtbogenkammermodule 4, 5 derart gewählt, daß sich entweder vier kleine Lichtbogenkammermodule 4, zwei große Lichtbogenkammermodule 5 oder zwei kleine Lichtbogenkammermodule 4 und ein großes Lichtbogenkammermodul 5 in eine Lichtbogenkammer einschieben lassen. Die Erfindung ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel begrenzt. Die Breite des Kammerkörpers 1 kann größer gewählt sein, so daß sich eine größere Anzahl von Nuten 2 in dem Kammerkörper anordnen läßt, oder die Lichtbogenkammermodule können größer oder kleiner sein. Auch kann ein noch größeres Lichtbogenkammermodul 5 bereitgestellt werden, das sich nicht nur über drei Nuten, sondern über vier oder mehr Nuten erstreckt und somit für eine größere Schaltleistung geeignet ist.
In den Figuren 2, 3 und 4 ist ein Lichtbogenkammersystem mit einem einzigen Kammerkörper 1 gezeigt. Der Kammerkörper 1 gemäß Figur 2 ist dabei mit zwei großen Lichtbogenkammermodulen 5, und der in der Figur 4 gezeigte Kammerkörper 1 ist mit vier kleinen Lichtbogenkammermodulen 4 bestückt. Der in der Figur 3 gezeigte Kammerkörper 1 ist mit zwei kleinen Lichtbogenkammermodulen 4 und einem großen Lichtbogenkammermodul 5 bestückt.
Die in den Figuren 5 und 6 gezeigten Lichtbogenkammersysteme weisen zwei bzw. drei Kammerkörper 1 auf, die jeweils in Reihe geschaltet sind.
Dabei ist jeder der in Figur 5 und 6 gezeigten Kammerkörper mit zwei großen Lichtbogenkammermodulen bestückt.
Wie oben ausgeführt, ist bei den angegebenen Abmessungen ein einzelnes Lichtbogenkammermodul für eine Arbeitsspannung von 500 V bzw. eine Lichtbogenspannung von 800 V vorgesehen. Das in der Figur 2 gezeigte Lichtbogenkammersystem eignet sich somit für eine Arbeitsspannung von 1000 V, das in der Figur 3 gezeigte Lichtbogenkammersystem für eine Arbeitsspannung von 1500 V, die in den Figuren 4 und 5 gezeigten Lichtbogenkammersysteme für eine Arbeitsspannung von 2000 V, und das in der Figur 6 gezeigte Lichtbogenkammersystem für eine Arbeitsspannung von 3000 V.
Das in der Figur 4 gezeigte Lichtbogenkammersystem weist ausschließlich kleine Lichtbogenkammermodule auf und ist daher nur für eine kleinere Schaltleistung geeignet. Dagegen weisen die in den Figuren 2, 5 und 6 gezeigten Lichtbogenkammersysteme ausschließlich große Lichtbogenkammermodule auf und sind somit für eine höhere Schaltleistung geeignet.
Das in der Figur 3 gezeigte Lichtbogenkammersystem weist sowohl kleine als auch große Lichtbogenkammermodule 4, 5 auf, und ist somit für eine Schaltleistung geeignet, die über der niedrigen Schaltleistung liegt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Gemeinsam ist allen gezeigten Lichtbogenkammersystemen aber das Vorsehen eines einheitlichen Kammerkörpers, der mit unterschiedlichen Bestückungssätzen versehen werden kann, wobei sich durch die Reihenschaltung mehrerer Lichtbogenkammern das Lichtbogenkammersystem an die Arbeitsspannung und die erforderliche Schaltleistung anpassen läßt. Jede Lichtbogenkammer kann dabei unabhängig von der Dimensionierung des Kammerkörpers und der Löschblechbreiten mit einer unterschiedlichen Anzahl von Lichtbogenkammermodulen bestückt werden, wobei sich durch die Addition mehrerer Lichtbogenkammern die Arbeitsspannung entsprechend erhöhen läßt.
Da das Schaltvermögen unter anderem durch das Energieaufnahmevermögen des gesamten Lichtbogenkammersystems und damit der Wärmekapazität der gesamten Kammermasse des Lichtbogenkammersystems bestimmt wird, läßt sich das Lichtbogenkammersystem auch bezüglich seiner Schaltleistung modifizieren. Dabei läßt sich eine Arbeitsspannung von beispielsweise 2000 V sowohl bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 als auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 erzielen, wobei jedoch bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 die Schaltleistung niedriger als bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist. Das gezeigte Lichtbogenkammersystem läßt sich somit an eine Vielzahl von unterschiedlichen Arbeitsspannungen und eine Vielzahl von unterschiedlichen Schaltleistungen anpassen.
Darüber hinaus ist das gezeigte Lichtbogenkammersystem keineswegs auf die Anwendung bei einem Gleichstromschalter beschränkt, sondern kann auch bei einem Wechselstromschalter in vergleichbarer Form Anwendung finden.

Claims (11)

  1. Lichtbogenkammersystem mit
    einem Kammerkörper (1) und einer Mehrzahl von Lichtbogenkammermodulen (4, 5), die jeweils zwei gegenüberliegende Seitenteile (9) aufweisen, zwischen denen jeweils eine Vielzahl von Löschblechen (8) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem kammer körper (1) an den Innenseiten zweier gegenüberliegender Seitenwände (10) eine Vielzahl von Nuten (2) angeordnet sind, und
    daß der Abstand zwischen zwei Seitenteilen der Lichtbogenkammermodule dem Abstand zwischen zwei oder mehreren Nuten an den Innenseiten des Kammerkörpers entspricht und
    daß die Lichtbogenkammermodule mit den Seitenteilen in die entsprechenden Nuten der Seitenwände eingesetzt werden.
  2. Lichtbogenkammersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten parallel und gleich beabstandet sind.
  3. Lichtbogenkammersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nuten in den Randbereichen der Wände halb so groß wie die Breite der von den Randbereichen der Wände weiter beabstandeten Nuten ist.
  4. Lichtbogenkammersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich zweier gegenüberliegender Seiten eines Kammerkörpers jeweils eine Lichtbogensonde (3) vorgesehen ist.
  5. Lichtbogenkammersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Lichtbogenkammermodul eine Mehrzahl von Löschblechen (8) umfaßt, die zwischen zwei isolierenden Seitenteilen (9) parallel zueinander angeordnet sind.
  6. Lichtbogenkammersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Lichtbogenkammermodul eine Mehrzahl von Isolierteilen (7) umfaßt, die zwischen den zwei isolierenden Seitenteilen und benachbart zu den Löschblechen angeordnet sind.
  7. Lichtbogenkammersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile der Lichtbogenkammermodule derart bemessen sind, daß sie über die Löschbleche und Isolierteile in Form eines Führungselements (6) vorstehen, wobei die Stärke der Seitenteile der Breite der Nuten in den Randbereichen bzw. der halben Breite der von den Randbereichen weiter beabstandeten Nuten entspricht.
  8. Lichtbogenkammersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile der Lichtbogenkammermodule und die Seitenwände des Kammerkörpers aus elektrisch isolierendem thermisch stabilen Material bestehen, das eine hohe Wärmekapazität aufweist.
  9. Lichtbogenkammersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei Seitenteilen dem N-fachen Abstand zwischen zwei benachbarten Nuten entspricht, wobei N eine ganze positive Zahl ist.
  10. Lichtbogenkammersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei Seitenteilen und damit die Breiten der Löschbleche und Isolierteile entsprechend der gewünschten Schaltleistung gewählt wird.
  11. Lichtbogenkammersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Lichtbogenkammermodule entsprechend der zu erwartenden Arbeitsspannung gewählt wird.
EP98920509A 1997-04-11 1998-04-09 Lichtbogenkammersystem Expired - Lifetime EP0974152B1 (de)

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EP0974152A1 EP0974152A1 (de) 2000-01-26
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