EP1313117A2 - Lichtbogenlöschanordnung für ein elektronisches Schaltgerät - Google Patents

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EP1313117A2
EP1313117A2 EP02024168A EP02024168A EP1313117A2 EP 1313117 A2 EP1313117 A2 EP 1313117A2 EP 02024168 A EP02024168 A EP 02024168A EP 02024168 A EP02024168 A EP 02024168A EP 1313117 A2 EP1313117 A2 EP 1313117A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arc
plate
arrangement according
extinguishing
quenching
Prior art date
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Application number
EP02024168A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1313117A3 (de
EP1313117B1 (de
Inventor
Klaus Dipl.-Ing. Kling
Richard Dipl.-Ing. Kommert
Alexander Rab
Jürgen Dipl.-Ing. Hofmann
Patrick Claeys
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
Original Assignee
ABB Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10242310A external-priority patent/DE10242310A1/de
Application filed by ABB Patent GmbH filed Critical ABB Patent GmbH
Publication of EP1313117A2 publication Critical patent/EP1313117A2/de
Publication of EP1313117A3 publication Critical patent/EP1313117A3/de
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Publication of EP1313117B1 publication Critical patent/EP1313117B1/de
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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
    • H01H9/302—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H01H71/025—Constructional details of housings or casings not concerning the mounting or assembly of the different internal parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/18—Means for extinguishing or suppressing arc
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an arc extinguishing arrangement for an electrical switching device according to the preamble of claim 1.
  • An electrical switching device comprises an insulating housing, which consists of a lower and an upper part is joined in a plane parallel to its broad sides, and Input and output connections, between which there is at least one current path a contact point, which is in the event of an overcurrent or a short-circuit current must be opened.
  • a contact point which is in the event of an overcurrent or a short-circuit current must be opened.
  • One in the contact point which is either a fixed one and a movable contact piece or two fixed spaced apart
  • a contact point is preferably found in circuit breakers, the movable one Contact piece is arranged on a contact lever; preferably with motor protection switches there are two fixed contact pieces, which are connected using a contact bridge are bridged.
  • At one contact point there is only an arc quenching plate package provided, whereas two such packages at the double contact point are provided.
  • the arc quenching plate package has several arc quenching plates on which are kept at a distance from one another by means of insulating paper; by virtue of of the individual arc quenching plates, the arc is converted into small individual arcs divided, which creates an increased arc voltage, that of the mains voltage counteracts and which ensures a current limitation. The higher the number of Sheet, the greater the arc voltage can be.
  • the gas pressure can be within of the quenching plate package can be increased, which also increases the arc voltage is increased because there is a gas atmosphere between the arc extinguishers with coating exists, which can serve to increase the existing arc voltage enlarge.
  • the object of the invention is the arc extinguishing arrangement of the aforementioned Kind of improving even further.
  • the outer periphery can protrude the outer circumference of the arc extinguishing plates and the one inner recess having.
  • the inner recess have an inlet constriction area and an extended area, of which the Inlet area is open to the contact point.
  • the conditions are within the arc quenching stack easier to control or the individual parameters can be coordinated more cheaply.
  • An optimized gas pressure is generated within the arc quenching plate package be so that the arc voltage between the individual quenching plates increases without the arc returning to the contact point due to excessive gas pressure to be led. This ensures the stable burning of the arc within the arc quenching plate package more controllable, the arc voltage is increased and this limits the prospective short-circuit current better and safer.
  • the material can be, for example, the plastic PA 6 or the plastic PA (6-6) are used, the outgassing of which is optimal for the purpose of arc extinguishing is.
  • the inlet constriction area can be rectilinear Have boundary edges; but it could also be V-shaped to the contact point expand towards.
  • the expanded area of the inner recess can be approximately rectangular or possibly also have an approximately circular inner contour.
  • the inner recess has a keyhole shape.
  • the at least one plate is like this attached that it limits the arc quenching plate package on one side.
  • Another embodiment of the invention provides that the at least one Plate of insulating material completely or partially on the inside of at least one Part of the insulating housing of the electrical switching device is molded.
  • a standard arc quenching plate package is used can be used in the housing so that the inside molded on the housing plate limits the arc quenching plate package on one side.
  • the arc quenching plate package itself does not have to be changed because the plate made of insulating material is molded as part of the housing on the inside and is also made of the same material as the housing.
  • the plate provides that the plate is along one parallel to its long sides and is divided into two halves between these dividing axes, each one half is integrally formed on the inside of one of the two insulating housing parts.
  • the two plate parts When assembling the insulating housing, add from the upper and lower part the two plate parts then seamlessly along the division axis to the complete Plate together.
  • the two plate parts fit together in such a way that from the joining of their outer contours, the inner contour of the inner recess forms in the plate.
  • the particular advantage of the invention is that the switching capacity is improved and increased or the switch-off behavior is stabilized; beyond that the clearances and creepage distances in an arrangement with an arc quenching chamber between the contact pieces with an extension serving as a guardrail become.
  • the invention can be used in all switching devices in which one at a Switching action arcing arcing is extinguished with a quenching device or to stabilize the arc at a certain point.
  • FIG. 1 shows a circuit breaker 10 in which the invention is applied by way of example is.
  • a circuit breaker 10 Within the circuit breaker 10 is only a schematic Switch lock 11 shown, the one hand with a switch toggle 12 and the other is coupled to a movable contact lever 13 on which a movable Contact piece 14 is attached.
  • the circuit breaker 10 further includes an electromagnetic release 15, the armature 16 in the event of a short circuit spends the contact lever 13 in the open position.
  • the plunger anchor 16 is also included the key switch 11 connected, via a lever 17, so that after opening of the contact lever 13, the key switch 11 keeps the contact lever open.
  • the movable contact piece 14 interacts with a fixed contact piece 20 and when switching off, i.e. when the contact lever moves 13 clockwise, arises between the movable contact piece 14 and the fixed contact piece 20 an arc 21, the arc guide plates or rails 22 and a horn 23 is supplied to an arc-quenching plate packet 24.
  • the Arc guide 22 is assigned to the movable contact piece 14, the arc horn 23 the fixed contact piece.
  • the arc quenching plate packet 24 is shown in more detail in FIGS. 2 to 4. It owns several arc extinguishing plates 25, 11 in the embodiment according to FIG. 3, which, as can be seen from FIG. 2, have a substantially rectangular shape, an approximately V-shaped on the narrow side edge 26 facing the contact point 14, 20 Cutout 27 is provided, the parallel edges 28 and 29 open into the narrow side edge 26, and edges pointing towards one another in a V-shape 30 and 31.
  • the tip of the V-shape of the cutout 27 has a nose 32, which points away from the contact point.
  • the arc extinguisher pack 24 is from one Insulating paper 33 includes.
  • each arc extinguishing sheet has a depression 36, 37 that is slight is greater than the thickness of the insulating paper 33 and lugs 38 and 39, which engage in corresponding openings 40 on the insulating paper 33 and thus for fixation the arc quenching plates 25 serve.
  • the circumferential contour 42 of the circumferential contour of the quenching plates 25th corresponds; it has an inner recess 44 which has an inlet constriction area 45 and has an expanded area 46, the inlet throat area 45 opens in a V-shape towards the contact point.
  • the V-shape is the V-shape Recess 27 adjusted.
  • the plate 41 is made of plastic, preferably a gassing plastic, namely Ultramid (A3 Sk) or PA (6-6).
  • FIG. 5 shows a plate 50 with a rectangular outer contour 51 with two parallel ones Long sides 52 and 53 and narrow side edges 54 running transversely thereto and 55 and an inner recess 56.
  • the inner recess 56 has an inlet constriction area 57, which is open to the contact point 14, 20, and an expanded Area 58.
  • Inlet frame area 57 has parallel inner edges that run parallel to the longitudinal edges 52 and 53; the inner contour of the extended area 58 is rectangular.
  • the Inlet bottleneck area 56 and extended area 58 includes, through the closed Thin lines are meant to indicate that these areas are others Can have shapes.
  • Fig. 6 shows a sectional view along the section line VI-VI of Fig. 5, with two side by side lying arc extinguishing plates 25 '25 ", between which the plate 50 is arranged.
  • the arc 21 burns through the enlarged area 58 and acts on the material of the plate 50 so that it outgasses and a change in Atmosphere generated in the arc quenching chamber or a change in gas pressure.
  • FIG. 9 shows a perspective top view of the inside of a part of the insulating material housing 10a.
  • the receptacles for the different ones Components of the installation switching device which have already been described above, in Form of recesses and bulges of different geometries provided.
  • the spaces between the ribs correspond to the thickness of the quenching plates of the quenching plate package, so that when inserting a quenching plate package into the receiving space 100, the quenching plates of the quenching plate stack between the ribs 106 find and guided there and are kept.
  • the receiving space 100 is delimited by a half 150a formed on the inside of the housing part of an insulating Plate 150.
  • the upper outer contour line 150b of plate half 150a is shaped so that when the outer contour line is mirrored, this and its mirror image become the inner contour line the recess 58, 46 of an insulating plate 50, 41 according to FIG.
  • the mirror axis is an imaginary line 149 that is parallel to the projection line of the inner contour line 150b on the broad side of the housing part 10a and through the section furthest from the inside of the housing part 150c of the contour line 150b runs.
  • FIG. 11 shows in cross-section the assignment of an arc-quenching plate stack 124 the insulating plate 141 molded onto the inside of the insulating material housing 124 in FIG. 11 corresponds to the arc quenching stack 24 built in Fig. 3. Identical parts are 100 in FIG. 11 with respect to FIG. 3 provided with increased reference numbers.
  • the plate 141 in Fig. 10 consists of two Halves 141a and 141b, which are arranged in mirror image to the axis 149. Each of the both halves 141a and 141b is on one of the inner sides 10a, 10b of the insulating material housing formed.
  • the peripheral contour 142 of the assembly of the insulating material resulting insulating plate 141 corresponds to the circumferential contour of the quenching plates 125; it has an inner recess1 44 which has an inlet constriction area 145 and includes an expanded area 146, the inlet throat area 145 opens in a V-shape towards the contact point.
  • the V shape is the V shape the recess 27 in Fig. 2 adapted.
  • the plate 141 like the plate 41, is made of plastic, preferably a gas Plastic, namely PA 6 or PA (6-6).
  • the plate 141 in the same operation as the insulating housing and together with it in one Pieces are made and then consists of the same material as the insulating housing.
  • FIG. 12 shows a plate 150, the outer and inner contours of which are similar to those plate 50 in Fig. 5; however, the plate 150 is made up of two mirror images Halves 150a and 150b formed, which touch each other on the mirror axis 149, each of the two halves 150a and 150b on the inside of one of the two insulating housing parts 10a, 10b is formed.
  • the contour parts, side parts and inner recesses of plate 150 in FIG. 12 otherwise correspond to that of plate 50 in FIG. 5, the respective ones Reference numerals are 100 from those in FIG. 5 elevated.
  • FIG. 13 corresponds to FIG. 6 and shows a sectional view along the section line XIII-XIII of Fig. 12, with two adjacent arc quenching plates 125 ' 125 "between which the plate 150 is arranged.
  • the arc 121 burns through it and acts on the material of the plate 150, so that this outgasses and a change in the atmosphere in the arc quenching chamber or a change in the gas pressure generated.
  • FIG. 7 shows an equivalent circuit diagram of an arc quenching chamber with u s (t) as the driving voltage, u- b (t) as the arc voltage and i ks (t) as the short-circuit current.
  • the designations I ks and r ks designate the inductance and the resistance, respectively.
  • FIG. 8 shows a representation of the voltage u and the current i over time t.
  • the dashed line u s is the mains voltage and u b is the arc voltage. It can be seen that after the contact point has been opened and the arc has entered the quenching chamber, the arc voltage oscillates in the region 60 until, after the arc has been extinguished (see further below), it returns to the line voltage u s curve.
  • the arc voltage u b rises steeply in the region 61 in order to then pass into the region 60; this time period is referred to as the so-called arc voltage rise time.
  • the current ip is limited, specifically according to the line i ks .
  • the maximum value of the current i ks is the forward current that the switch still lets through after the short-circuit event occurs.
  • the forward current i d is limited by means of the plates 41 and 50.
  • the plate or plates can on the guardrail or on the fixed contact piece subsequent rail serving as a horn.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Es wird eine Lichtbogenlöschanordnung für ein elektrisches Schaltgerät beschrieben, die einer Löschkammer, in der bei einer Schalthandlung zwischen einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück ein Lichtbogen erzeugt wird, und mehrere Lichtbogenlöschbleche aufweisendes Lichtbogenlöschblechpaket umfasst, in das der Lichtbogen über Leitschienen hineingeführt wird. Im Lichtbogenlöschblechpaket (24) ist wenigstens eine Platte (41, 50) aus isolierendem Material angeordnet, deren Außenumfang den Außenumfang der Lichtbogenlöschbleche (25) nicht überragt und die eine Innenausnehmung (44, 56) aufweist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschanordnung für ein elektrisches Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein elektrisches Schaltgerät umfaßt ein Isolierstoffgehäuse, das aus einem Unter- und einem Oberteil in einer Ebene parallel zu seinen Breitseiten zusammengefügt ist, sowie Eingangs- und Ausgangsanschlüsse, zwischen denen sich ein Strompfad mit wenigstens einer Kontaktstelle befindet, die im Fall eines Überstromes oder eines Kurzschlußstromes geöffnet werden muß. Ein in der Kontaktstelle, die entweder ein feststehendes und ein bewegliches Kontaktstück oder zwei in Abstand zueinander angeordnete feste Kontaktstücke und eine Kontaktbrücke mit beweglichen Kontaktstücken aufweisen kann, entstehender Lichtbogen bei einer Ausschalthandlung wird einem Lichtbogenlöschblechpaket zugeführt, in dem der Lichtbogen gelöscht wird.
Bevorzugt bei Leitungsschutzschaltern findet sich eine Kontaktstelle, wobei das bewegliche Kontaktstück an einem Kontakthebel angeordnet ist; vorzugsweise bei Motorschutzschaltern finden sich zwei feststehende Kontaktstücke, die mittels einer Kontaktbrücke überbrückt sind. Bei der einen Kontaktstelle ist lediglich ein Lichtbogenlöschblechpaket vorgesehen, wogegen bei der Doppelkontaktstelle zwei derartige Pakete vorgesehen sind. Das Lichtbogenlöschblechpaket weist mehrere Lichtbogenlöschbleche auf, die mittels eines Isolierpapiers auf Abstand zueinander gehalten sind; aufgrund der einzelnen Lichtbogenlöschbleche wird der Lichtbogen in kleine Einzellichtbögen unterteilt, wodurch eine erhöhte Lichtbogenspannung entsteht, die der Netzspannung entgegenwirkt und die für eine Strombegrenzung sorgt. Je höher die Anzahl der Bleche ist, desto größer kann die Lichtbogenspannung sein. Voraussetzung dafür ist aber, das der Lichtbogen stabil in der Lichtbogenlöschblechkammer bleibt. Bei Verwendung mehrerer Bleche ist die Gefahr groß, daß sich Lichtbogenteile seitlich oder hinten bzw. auch vor den Blechen kurzschließen und so eine kleinere Lichtbogenspannung bewirken, wobei die Lichtbogenspannung stark oszilliert. Weiterhin besteht die Gefahr, daß der Lichtbogen nicht stabil in der Lichtbogenlöschblechkammer brennt, vielmehr eine Neigung zum Herauslaufen aus der Deionkammer haben kann, so daß die mittlere Lichtbogenspannung sich verringert und wieder oszilliert.
Zur Verbesserung des stabilen Brennens des Lichtbogens innerhalb des Lichtbogenlöschblechpaketes ist es bekannt geworden, wenigstens ein Löschblech mittels einer geeigneten Kunststoffschicht zu beschichten. Dadurch wird der Lichtbogenfußpunkt nach dem Einlauf in die Deionkammer in dieser stabilisiert.
Wenn das Beschichtungsmaterial ein gasendes Material ist, kann der Gasdruck innerhalb des Löschblechpaketes erhöht werden, wodurch auch die Lichtbogenspannung erhöht wird, weil zwischen den Lichtbogenlöschblechen mit Beschichtung eine Gasatmosphäre besteht, die dazu dienen kann, die dort vorhandene Lichtbogenspannung zu vergrößern.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Lichtbogenlöschanordnung der eingangs genannten Art noch weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Danach befindet sich in bevorzugter Weise innerhalb oder außerhalb des Lichtbogenlöschblechpaketes wenigstens eine Platte aus isolierendem Material, deren Außenumfang den Außenumfang der Lichtbogenlöschbleche überragen kann und die eine Innenausnehmung aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Innenausnehmung einen Einlaßengstellenbereich und einen erweiterten Bereich aufweisen, von denen der Einlaßengstellenbereich zur Kontaktstelle hin offen ist.
Mit dieser Anordnung sind die Verhältnisse innerhalb des Lichtbogenlöschblechpaketes besser kontrollierbar bzw. die einzelnen Parameter günstiger aufeinander abstimmbar. Darüber hinaus kann durch geeignete Dicke der Platte und durch geeigneter Materialauswahl ein optimierter Gasdruck innerhalb des Lichtbogenlöschblechpaketes erzeugt werden, so daß die Lichtbogenspannung zwischen den einzelnen Löschblechen erhöht wird, ohne daß aber der Lichtbogen durch zu hohen Gasdruck zurück zur Kontaktstelle geführt wird. Damit wird das stabile Brennen des Lichtbogens innerhalb des Lichtbogenlöschblechpaketes besser kontrollierbar, die Lichtbogenspannung wird erhöht und dadurch der prospektive Kurzschlussstrom besser und sicherer begrenzt.
Als Material können beispielsweise der Kunststoff PA 6 oder auch der Kunststoff PA (6-6) verwendet werden, deren Ausgasung für Zwecke der Lichtbogenlöschung optimal ist.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung kann der Einlaßengstellenbereich geradlinige Begrenzungskanten aufweisen; er könnte sich aber auch V-förmig zur Kontaktstelle hin erweitern.
Der erweiterte Bereich der Innenausnehmung kann eine etwa rechteckige oder gegebenenfalls auch eine etwa kreisförmige Innenkontur aufweisen.
Man könnte auch sagen, daß die Innenausnehmung eine Schlüssellochform aufweist.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine Platte so angebracht, daß sie das Lichtbogenlöschblechpaket einseitig begrenzt.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungsform sieht vor, daß die wenigstens eine Platte aus isolierendem Material ganz oder teilweise an die Innenseite wenigstens eines Teiles des Isolierstoffgehäuses des elektrischen Schaltgerätes angeformt ist. Für die Montage bietet dies den Vorteil, daß ein Standard-Lichtbogenlöschblechpaket verwendet werden kann, das so in das Gehäuse eingesetzt wird, daß die an der Innenseite des Gehäuses angeformte Platte das Lichtbogenlöschblechpaket einseitig begrenzt. Das Lichtbogenlöschblechpaket selbst muss nicht verändert werden, denn die Platte aus isolierendem Material ist als Teil des Gehäuses an dessen Innenseite angeformt und besteht auch aus dem selben Material wie das Gehäuse.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit dieser erfindungsgemäßen Anbringung der Platte sieht vor, daß die Platte entlang einer parallel zu ihren Längsseiten und zwischen diesen verlaufenden Teilungsachse in zwei Hälften geteilt ist, wobei je eine Hälfte an der Innenseite eines der beiden Isolierstoffgehäuseteile angeformt ist. Beim Zusammenfügen des Isolierstoffgehäuses aus dem Ober- und Unterteil fügen sich die beiden Plattenteile dann längs der Teilungsachse nahtlos zu der vollständigen Platte zusammen. Die beiden Plattenteile fügen sich dabei insbesondere so zusammen, daß aus dem Aneinanderfügen ihrer Außenkonturen sich die Innenkontur der Innenausnehmung in der Platte bildet.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht dann darin, daß das Schaltvermögen verbessert und erhöht bzw. das Ausschaltverhalten stabilisiert wird; darüber hinaus können die Luft- und Kriechstrecken bei einer Anordnung mit einer Lichtbogenlöschkammer zwischen den Kontaktstücken mit als Leitschiene dienenden Verlängerung erhöht werden.
Die Erfindung kann bei allen Schaltgeräten verwendet werden, in denen ein bei einer Schalthandlung entstehender Lichtbogen mit einer Löscheinrichtung gelöscht wird oder zur Stabilisierung des Lichtbogens an einem bestimmten Punkt dient.
Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen
Fig. 1
eine Einsicht in ein elektrisches Schaltgerät,
Fig. 2
eine Aufsicht auf ein Lichtbogenlöschblech,
Fig. 3
eine Seitenansicht des Lichtbogenlöschpaketes, in den mehrere Löschbleche gemäß dem der Fig. 2 enthalten sind,
Fig. 4
eine erste Ausgestaltung einer Isolierplatte,
Fig. 5
eine zweite Ausführungsform der Isolierplatte,
Fig. 6
eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie VI- VI der Fig. 5,
Fig. 7
ein Ersatzschaltbild einer Lichtbogenlöschkammer,
Fig. 8
ein Diagramm, in dem Strom und Spannung über der Zeit aufgetragen sind,
Fig. 9
eine Einsicht in ein Teil des Isolierstoffgehäuses mit angeformter Hälfte der Isolierplatte,
Fig. 10
eine dritte Ausführungsform der Isolierplatte, angeformt an die Innenseiten des Isolierstoffgehäuses,
Fig. 11
eine Seitenansicht des Löschblechpaketes, in dem mehrere Löschbleche gemäß dem der Fig. 2 enthalten sind und das seitlich durch eine isolierende Platte begrenzt wird, die an den Innenseiten des Isolierstoffgehäuses angeformt ist,
Fig. 12
eine vierte Ausführungsform der Isolierplatte und
Fig. 13
eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie XIII - XIII der Fig. 12.
Die Fig. 1 zeigt einen Leitungsschutzschalter 10, in dem die Erfindung beispielhaft angewendet ist. Innerhalb des Leitungsschutzschalters 10 befindet sich ein nur schematisch dargestelltes Schaltschloss 11, das einerseits mit einem Schaltknebel 12 und andererseits mit einem beweglichen Kontakthebel 13 gekuppelt ist, an dem ein bewegliches Kontaktstück 14 befestigt ist. Der Leitungsschutzschalter 10 umfasst weiterhin einen elektromagnetischen Auslöser 15, dessen Anker 16 im Falle eines Kurzschlusses den Kontakthebel 13 in Öffnungsstellung verbringt. Weiterhin ist der Tauchanker 16 mit dem Schaltschloss 11 verbunden, und zwar über einen Hebel 17, so daß nach Öffnung des Kontakthebels 13 das Schaltschloss 11 den Kontakthebel bleibend offen hält.
Weiterhin befindet sich innerhalb des Schaltgerätes bzw. Leitungsschutzschalters 10 ein Thermobimetall 18, das als thermischer Auslöser dient und der über einen Schieber 19 auf das Schaltschloss einwirkt, so daß hierdurch der Kontakthebel 13 bleibend geöffnet wird.
Das bewegliche Kontaktstück 14 wirkt mit einem feststehenden Kontaktstück 20 zusammen und bei einer Ausschalthandlung, also bei einer Bewegung des Kontakthebels 13 im Uhrzeigersinn, entsteht zwischen dem beweglichen Kontaktstück 14 und dem feststehenden Kontaktstück 20 ein Lichtbogen 21, der über Lichtbogenleitbleche bzw.schienen 22 und ein Horn 23 einem Lichtbogenlöschblechpaket 24 zugeführt wird. Die Lichtbogenleitschiene 22 ist dem beweglichen Kontaktstück 14 zugeordnet, das Lichtbogenhorn 23 dem feststehenden Kontaktstück.
Das Lichtbogenlöschblechpaket 24 ist in den Figuren 2 bis 4 näher dargestellt. Es besitzt mehrere Lichtbogenlöschbleche 25, in der Ausführung nach Fig. 3 insgesamt 11, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, eine im wesentlichen rechteckige Form aufweisen, wobei an der der Kontaktstelle 14, 20 zuweisenden Schmalseitenkante 26 ein etwa V-förmiger Ausschnitt 27 vorgesehen ist, der parallel verlaufende Kanten 28 und 29, die in die Schmalseitenkante 26 einmünden, sowie v-förmig aufeinander zuweisende Kanten 30 und 31 aufweist. Die Spitze der V-Form des Ausschnittes 27 besitzt eine Nase 32, die von der Kontaktstelle wegweist. Das Lichtbogenlöschblechpaket 24 ist von einem Isolierpapier 33 umfasst. An den parallel zur Lichtbogenlaufrichtung verlaufenden Kanten 34 und 35 besitzt jedes Lichtbogenlöschblech eine Einsenkung 36, 37, die geringfügig größer ist als die Dicke des Isolierpapiers 33 und Nasen 38 und 39 aufweist, die in entsprechende Öffnungen 40 am Isolierpapier 33 eingreifen und so zur Fixierung der Lichtbogenlöschbleche 25 dienen.
Bis dahin ist das Lichtbogenlöschblechpaket handelsüblich und Stand der Technik.
In das Lichtbogenlöschblechpaket eingegliedert und entweder zusätzlich zu den Löschblechen oder an Stelle eines der Löschbleche 25 ist eine Platte 41 aus isolierendem Material eingebracht, deren Umfangskontur 42 der Umfangskontur der Löschbleche 25 entspricht; sie besitzt eine Innenausnehmung 44, die einen Einlaßengstellenbereich 45 und einen erweiterten Bereich 46 aufweist bzw. umfasst, wobei der Einlaßengstellenbereich 45 sich V-förmig zur Kontaktstelle hin öffnet. Dabei ist die V-Form der V-Form der Aussparung 27 angepasst.
Die Platte 41 besteht aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem gasenden Kunststoff, nämlich Ultramid (A3 Sk) oder PA (6-6).
Die Fig. 5 zeigt eine Platte 50 mit einer rechteckförmigen Außenkontur 51 mit zwei parallelen Längsseiten 52 und 53 sowie quer dazu verlaufende Schmalseitenkanten 54 und 55 und einer Innenausnehmung 56.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 besitzt die Innenausnehmung 56 einen Einlaßengstellenbereich 57, der zur Kontaktstelle 14, 20 offen ist, sowie einen erweiterten Bereich 58. Der Einlassengestellenbereich 57 besitzt hierbei parallele Innenkanten, die parallel zu den Längskanten 52 und 53 verlaufen; die Innenkontur des erweiterten Bereiches 58 ist dabei rechteckförmig. Mit den dünnen geschlossenen Linien 59 wird der Einlaßengstellenbereich 56 und der erweiterte Bereich 58 umfasst, wobei durch die geschlossenen dünnen Linien angedeutet werden soll, daß diese Bereiche auch andere Formen aufweisen können. Die Fig. 4 beispielsweise zeigt eine Form; die beiden Kanten des Endstellenbereiches 57 können sich ebenfalls geradlinig V-förmig erweitern, und die Innenkontur des erweiterten Bereiches 58 könnte auch etwa eine Kreisbogenform aufweisen.
Die Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie VI- VI der Fig. 5, mit zwei nebeneinander liegenden Lichtbogenlöschblechen 25' 25", zwischen denen die Platte 50 angeordnet ist. Durch den erweiterten Bereich 58 hindurch brennt der Lichtbogen 21 und wirkt auf das Material der Platte 50, so daß dieses ausgast und eine Änderung der Atmosphäre in der Lichtbogenlöschkammer bzw. eine Änderung des Gasdruckes erzeugt.
Anhand der Figuren 9 bis 13 soll eine Ausführungsvariante beschrieben werden, bei der wenigstens ein Teil der isolierenden Platte an die Innenseite des Isolierstoffgehäuses des Schaltgerätes angeformt ist.
Die Fig. 9 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf die Innenseite eines Teils des Isolierstoffgehäuses 10a. Auf der Innenseite sind die Aufnahmemittel für die verschiedenen Bestandteile des Installationsschaltgerätes, die oben bereits beschrieben wurden, in Form von Ausnehmungen und Ausbuchtungen unterschiedlichster Geometrien vorgesehen. Hier soll genauer lediglich auf den Aufnahmeraum 100 für das Löschblechpaket hingewiesen werden. Es handelt sich um eine im wesentlichen rechteckige Ausnehmung in der Innenseite des Gehäuseteils. An einer Schmalseite 105 sind aus der Innenseite hervorstehende Rippen 106 angeformt, wobei die Zwischenräume zwischen den Rippen der Dicke der Löschbleche des Löschblechpaketes entsprechen, so daß bei Einsetzen eines Löschblechpaketes in den Aufnahmeraum 100 die Löschbleche des Löschblechpaketes zwischen den Rippen 106 Aufnahme finden und dort geführt und gehalten sind. An einer Längsseite 101 wird der Aufnahmeraum 100 begrenzt von einer an der Innenseite des Gehäuseteils angeformten Hälfte 150a einer isolierenden Platte 150. Die obere Außenkonturlinie 150b der Plattenhälfte 150a ist dabei so geformt, daß bei Spiegelung der Außenkonturlinie sich diese und ihr Spiegelbild zur Innenkonturlinie der Ausnehmung 58, 46 einer isolierenden Platte 50, 41 gemäß Fig. 4 und 5 bzw. der Ausnehmung 158, 146 einer isolierenden Platte 150, 141 (siehe Fig. 10 bis 13) ergänzen würden. Die Spiegelachse ist dabei eine gedachte Linie 149, die parallel zur Projektionslinie der Innenkonturlinie 150b auf die Breitseite des Gehäuseteils 10a und durch den am weitesten von der Innenseite des Gehäuseteils entfernten Abschnitt 150c der Konturlinie 150b verläuft.
Fig. 11 zeigt im Querschnitt die Zuordnung eines Lichtbogenlöschblechpaketes 124 zu der an die Isolierstoffgehäuseinnenseite angeformten Isolierplatte 141. Das Lichtbogenlöschblechpaket 124 in Fig. 11 ist entsprechend dem Lichtbogenlöschblechpaket 24 in Fig. 3 aufgebaut. Gleichwirkende Teile sind in Fig. 11 mit gegenüber Fig. 3 um 100 erhöhte Bezugsziffern versehen.
Das gilt auch für die Fig. 10, die eine der Fig. 4 entsprechende mögliche Ausgestaltungsform für die isolierende Platte zeigt. Die Platte 141 in Fig. 10 besteht aus zwei Hälften 141a und 141b, die spiegelbildlich zu der Achse 149 angeordnet sind. Jede der beiden Hälften 141a und 141b ist an einer der Innenseiten 10a, 10b des Isolierstoffgehäuses angeformt. Die Umfangskontur 142 der so beim Zusammenfügen des Isolierstoffgehäuses entstehenden Isolierplatte 141 entspricht der Umfangskontur der Löschbleche 125; sie besitzt eine Innenausnehmung1 44, die einen Einlaßengstellenbereich 145 und einen erweiterten Bereich 146 aufweist bzw. umfasst, wobei der Einlaßengstellenbereich 145 sich v-förmig zur Kontaktstelle hin öffnet. Dabei ist die V-Form der V-Form der Aussparung 27 in Fig. 2 angepasst.
Die Platte 141 besteht wie die Platte 41 aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem gasenden Kunststoff, nämlich PA 6 oder PA (6-6). Insbesondere kann die Platte 141 im selben Arbeitsgang wie das Isolierstoffgehäuse und mit diesem zusammen in einem Stück gefertigt werden und besteht dann aus demselben Material wie das Isolierstoffgehäuse.
Die Fig. 12 zeigt eine Platte 150, deren Außen- und Innenkonturen ähnlich sind zu denen der Platte 50 in Fig. 5; allerdings ist die Platte 150 aus zwei spiegelbildlich gleichen Hälften 150a und 150b gebildet, die sich an der Spiegelachse 149 berühren, wobei jede der beiden Hälften 150a und 150b an der Innenseite einer der beiden Isolierstoffgehäuseteile 10a, 10b angeformt ist. Die Konturteile, Seitenteile und Innenausnehmungen der Platte 150 in Fig. 12 entsprechen ansonsten denen der Platte 50 in Fig. 5, die jeweiligen Bezugszeichenziffern sind gegenüber denjenigen aus Fig. 5 um jeweils 100 erhöht.
Die Fig. 13 entspricht der Fig. 6 und zeigt eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie XIII-XIII der Fig. 12, mit zwei nebeneinander liegenden Lichtbogenlöschblechen 125' 125", zwischen denen die Platte150 angeordnet ist. Durch den erweiterten Bereich 158 hindurch brennt der Lichtbogen 121 und wirkt auf das Material der Platte 150, so daß dieses ausgast und eine Änderung der Atmosphäre in der Lichtbogenlöschkammer bzw. eine Änderung des Gasdruckes erzeugt.
Die Fig. 7 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Lichtbogenlöschkammer mit us (t) als treibende Spannung, u- b (t) als Lichtbogenspannung sowie iks (t) als Kurzschlussstrom. Die Bezeichnungen Iks und rks bezeichnen die Induktivität bzw. den Widerstand.
Die Fig. 8 zeigt eine Darstellung der Spannung u und des Stromes i über der Zeit t. Dabei ist die strichlierte Linie us die Netzspannung und ub die Lichtbogenspannung. Man erkennt, daß nach Öffnung der Kontaktstelle und Einlauf des Lichtbogens in die Löschkammer die Lichtbogenspannung im Bereich 60 oszilliert, bis sie nach Löschung des Lichtbogens (siehe weiter unten) wieder in die Kurve der Netzspannung us einläuft.
Bei t = 0 entstehe ein Kurzschluss, wobei der prospektive Kurzschlussstrom ip ist. Nach einem Schaltverzug t = t 0 und einer sogenannten Verharrzeit t = tv steigt die Lichtbogenspannung ub im Bereich 61 steil an, um dann in den Bereich 60 überzugehen; diese Zeitdauer wird als sogenannte Lichtbogenspannungsanstiegszeit bezeichnet. Und etwa zu dem Zeitpunkt t = t 0 + tv + ta wird der Strom ip begrenzt, und zwar gemäß der Linie iks. Der Maximalwert des Stromes iks ist der Durchlassstrom, den der Schalter nach Eintritt des Kurschlussfalles noch durchlässt.
Mittels der Platten 41 bzw. 50 wird der Durchlassstrom id begrenzt.
Die Platte bzw. Platten können an der Leitschiene oder an der dem Festkontaktstück anschließenden als Horn dienenden Schiene festgerastet sein.

Claims (12)

  1. Lichtbogenlöschanordnung für ein elektrisches Schaltgerät, welches ein Isolierstoffgehäuse aufweist, das aus einem Unter- und einem Oberteil in einer Ebene parallel zu seinen Breitseiten zusammengefügt ist, mit einer Löschkammer, in der bei einer Schalthandlung zwischen einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück ein Lichtbogen erzeugt wird, und mit einem mehrere Lichtbogenlöschbleche aufweisenden Lichtbogenlöschblechpaket, in das der Lichtbogen über Leitschienen hineingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Lichtbogenlöschblechpaket (24) wenigstens eine Platte (41, 50) aus isolierendem Material angeordnet ist, deren Außenumfang dem Außenumfang der Lichtbogenlöschbleche (25) in etwa entspricht, und die eine Innenausnehmung (44, 56) aufweist.
  2. Lichtbogenlöschanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenausnehmung (44, 56) einen Einlaßengstellenbereich (45, 57) und einen erweiterten Bereich (46, 58) aufweist, von denen der Einlaßengstellenbereich (45, 57) zur Kontaktstelle (14, 20) offen ist.
  3. Lichtbogenlöschanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßengstellenbereich (57) geradlinige Begrenzungskanten aufweist.
  4. Lichtbogenlöschanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßengstellenbereich (45) sich V-förmig zur Kontaktstelle hin erweitert.
  5. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Bereich (58) eine etwa rechteckige Innenkontur aufweist.
  6. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Bereich (46) eine etwa kreisförmige Innenkontur aufweist.
  7. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenausnehmung eine Schlüssellochform aufweist.
  8. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Platte das Lichtbogenlöschblechpaket (24) einseitig begrenzt.
  9. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Platte ganz oder zumindest in Teilen an die Innenseite wenigstens eines Teiles des Isolierstoffgehäuses des elektrischen Schaltgerätes angeformt ist.
  10. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Platte entlang einer parallel zu ihren Längsseiten und zwischen diesen verlaufenden Teilungsachse in zwei Hälften geteilt ist, wobei je eine der beiden Hälften an der Innenseite eines der beiden Isolierstoffgehäuseteile angeformt ist, so daß die beiden Hälften nach Zusammenfügen des Isolierstoffgehäuses aus dem Unter- und Oberteil sich längs der Teilungsachse zu der wenigstens einen Platte zusammenfügen.
  11. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Material ein gasender Kunststoff, vorzugsweise PA 6 oder PA (6-6), ist.
  12. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Platte aus demselben Material besteht wie das Isolierstoffgehäuse.
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