EP1313117B1 - Lichtbogenlöschanordnung für ein elektronisches Schaltgerät - Google Patents

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EP1313117B1
EP1313117B1 EP02024168.3A EP02024168A EP1313117B1 EP 1313117 B1 EP1313117 B1 EP 1313117B1 EP 02024168 A EP02024168 A EP 02024168A EP 1313117 B1 EP1313117 B1 EP 1313117B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arc
plate
arrangement according
quenching
quenching arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02024168.3A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1313117A3 (de
EP1313117A2 (de
Inventor
Klaus Dipl.-Ing. Kling
Richard Dipl.-Ing. Kommert
Alexander Rab
Jürgen Dipl.-Ing. Hofmann
Patrick Claeys
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ABB AG Germany
Original Assignee
ABB AG Germany
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10242310A external-priority patent/DE10242310A1/de
Application filed by ABB AG Germany filed Critical ABB AG Germany
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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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/302Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts wherein arc-extinguishing gas is evolved from stationary parts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/02Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H01H71/025Constructional details of housings or casings not concerning the mounting or assembly of the different internal parts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00Protective 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
    • H01H73/02Details
    • H01H73/18Means for extinguishing or suppressing arc
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34Stationary 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 a Isolierstoffgeophuse, which is composed of a lower and a top in a plane parallel to its broad sides, and input and output terminals, between which there is a current path with at least one contact point, in the event of an overcurrent or a short-circuit current must be opened.
  • a in the contact point which may have either a fixed and a movable contact piece or two spaced-apart fixed contact pieces and a contact bridge with movable contact pieces, resulting arc in a Ausschalte für is supplied to an arc splitter stack in which the arc is deleted.
  • a contact point wherein the movable contact piece is arranged on a contact lever;
  • motor protection switches are two fixed contact pieces, which are bridged by means of a contact bridge.
  • the arc splitter stack has a plurality of arc quenching plates, which are held by means of an insulating paper at a distance from each other; Due to the individual arc quenching plates, the arc is transformed into small individual arcs divided, whereby an increased arc voltage is generated, which counteracts the mains voltage and provides for a current limit. The higher the number of sheets, the greater the arc voltage can be.
  • the coating material is a gaseous material
  • the gas pressure inside the splitter stack can be increased, which also increases the arc voltage, because there is a gas atmosphere between the coated arc quench plates, which can serve to increase the arc voltage present there.
  • the FR 2 584 230 shows an arc extinguishing arrangement without arc guide rails, in which the arc is formed directly in the area within the quenching plates.
  • the EP 0 051 756 shows an arc extinguishing arrangement in which a splitter stack is surrounded by a sheath, and in which the lateral legs of the enclosure may be formed as a plate, the Einlistergstellen Schl, however, is closed to the contact point
  • the FR 2 348 559 A shows an arc extinguishing arrangement with an arc splitter, which is covered with an insulating layer, wherein the occupancy can also be effected by a plate.
  • the DE 32 47 681 A1 shows an arc extinguishing arrangement in which the splitter stack with insulating material may be wholly or partially coated.
  • the US Pat. No. 3,706,868 shows an arc extinguishing arrangement without guide rails, and with quenching plates and an insulating plate whose openings are not open to the contact point.
  • the object of the invention is to further improve the arc extinguishing arrangement of the type mentioned.
  • the conditions within the arc splitter stack can be better controlled or the individual parameters can be tuned to one another more favorably.
  • an optimized gas pressure can be generated within the arc splitter stack, so that the arc voltage between the quenching plates is increased, but without the arc is passed through too high gas pressure back to the contact point.
  • the stable burning of the arc within the arc splitter stack is better controllable, the arc voltage is increased, thereby limiting the prospective short-circuit current better and safer.
  • the outgassing is optimal for purposes of arc extinguishing.
  • the inlet locating area may have rectilinear boundary edges; but he could also expand V-shaped to the contact point.
  • the extended region of the inner recess may have an approximately rectangular or possibly also an approximately circular inner contour.
  • the inner recess has a keyhole shape.
  • the at least one plate is mounted so that it limits the arc splitter stack on one side.
  • a further embodiment of the invention provides that the at least one plate of insulating material is completely or partially formed on the inside of at least a portion of the insulating material of the electrical switching device.
  • the assembly offers the advantage that a standard arc splitter stack can be used, which is inserted into the housing so that the integrally formed on the inside of the housing plate, the arc splitter stack bounded on one side.
  • the arc splitter package itself need not be changed, because the plate of insulating material is formed as part of the housing on the inside.
  • a particularly advantageous embodiment of this inventive attachment of the plate provides that the plate is divided along a parallel to their longitudinal sides and extending therebetween dividing axis in two halves, wherein each half is formed on the inside of one of the two Isolierstoffgeophusemaschine.
  • the two plate parts When joining the Isolierstoffgeophuses from the upper and lower part, the two plate parts then join together along the pitch axis seamlessly to the complete plate.
  • the two plate parts fit together in particular so that from the juxtaposition of their outer contours, the inner contour of the inner recess is formed in the plate.
  • the particular advantage of the invention is then that the switching capacity is improved and increased or the turn-off is stabilized;
  • the air and creepage distances can be increased in an arrangement with an arc extinguishing chamber between the contact pieces serving as a guide rail extension.
  • the invention can be used in all switching devices in which a resulting in a switching operation arc is extinguished with a quenching device or used to stabilize the arc at a certain point.
  • the Fig. 1 shows a circuit breaker 10, in which the invention is applied by way of example.
  • a switching mechanism 11 shown only schematically, which is coupled on the one hand with a switch knob 12 and on the other hand with a movable contact lever 13 to which a movable contact piece 14 is attached.
  • the circuit breaker 10 further comprises an electromagnetic release 15 whose armature 16 spends the contact lever 13 in the open position in the event of a short circuit.
  • the plunger 16 is connected to the switching mechanism 11, via a lever 17, so that after opening the contact lever 13, the switching mechanism 11 keeps the contact lever permanently open.
  • a bimetallic strip 18 which serves as a thermal release and the via a slide 19 acts on the switch lock, so that in this way the contact lever 13 is opened permanently.
  • the movable contact piece 14 cooperates with a fixed contact piece 20 and at a Ausschalemaschine, so with a movement of the contact lever 13 in a clockwise direction, formed between the movable contact piece 14 and the fixed contact piece 20, an arc 21, the Lichtbogenleitbleche .schienen 22 and a Horn 23 is supplied to an arc splitter stack 24.
  • the arc guide rail 22 is associated with the movable contact piece 14, the arc horn 23 the fixed contact piece.
  • the arc splitter stack 24 is in the FIGS. 2 to 4 shown in more detail. It has a plurality of arc quenching plates 25, according to the embodiment Fig. 3 a total of 11, which, like out Fig. 2 can be seen, having a substantially rectangular shape, wherein at the contact point 14, 20 assigning narrow side edge 26, an approximately V-shaped cutout 27 is provided, the parallel edges 28 and 29, which open into the narrow side edge 26, and v-shaped has facing edges 30 and 31. The tip of the V-shape of the cutout 27 has a nose 32 which faces away from the contact point.
  • the arc splitter stack 24 is covered by an insulating paper 33.
  • each arc quenching plate has a recess 36, 37 which is slightly larger 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 so for fixing the Arc quenching plates 25 serve.
  • a plate 41 is made of insulating material, the peripheral contour 42 corresponds to the peripheral contour of the quenching plates 25; it has an internal recess 44 having an inlet locating area 45 and an enlarged area 46, the inlet locating area 45 opens V-shaped to the contact point.
  • the V-shape of the V-shape of the recess 27 is adapted.
  • the plate 41 is made of a gassing plastic, namely Ultramid (A3 Sk) or PA (6-6).
  • the Fig. 5 shows a plate 50 having a rectangular outer contour 51 with two parallel longitudinal sides 52 and 53 and transversely extending narrow side edges 54 and 55 and an inner recess 56th
  • the inner recess 56 has an inlet locating portion 57 open to the contact point 14, 20 and an enlarged portion 58.
  • the inlet frame portion 57 has parallel inner edges parallel to the longitudinal edges 52 and 53; the inner contour of the extended area 58 is rectangular.
  • the Einlä ingstellen Scheme 56 and the extended portion 58 includes, it should be indicated by the closed thin lines that these areas may have other shapes.
  • the Fig. 4 shows a shape; the two edges of the terminal area 57 can likewise extend in a straight V-shape, and the inner contour of the widened area 58 could also have a circular arc shape approximately.
  • the Fig. 6 shows a sectional view along the section line VI-VI of Fig. 5 , with two adjacent arc quenching plates 25 '25 ", between which the plate 50 is disposed, through the widened region 58 the arc 21 burns and acts on the material of the plate 50, causing it to outgas and change the atmosphere in the arc quenching chamber or a change in the gas pressure generated.
  • the Fig. 9 shows a perspective view of the inside of a portion of the insulating housing 10a.
  • the receiving means for the various components of the service switching device which have already been described above, provided in the form of recesses and bulges of different geometries.
  • the receiving space 100 for the splitter stack It is a substantially rectangular recess in the inside of the housing part.
  • protruding ribs 106 are integrally formed from the inside, wherein the spaces between the ribs of the thickness of the quenching plates of the splitter stack correspond, so that when inserting a splitter stack in the receiving space 100, the quenching plates of the splitter stack between the ribs 106 recording and out there and are held.
  • a longitudinal side 101 of the receiving space 100 is bounded by an integrally formed on the inside of the housing part half 150a of an insulating plate 150.
  • the upper outer contour line 150b of the plate half 150a is shaped so that when mirroring the outer contour line, this and its mirror image to the inner contour line of the recess 58, 46 of an insulating plate 50, 41 according to 4 and 5 or the recess 158, 146 of an insulating plate 150, 141 (see Fig. 10 to 13 ).
  • the mirror axis is an imaginary line 149 which extends parallel to the projection line of the inner contour line 150b on the broad side of the housing part 10a and by the furthest from the inside of the housing part portion 150c of the contour line 150b.
  • Fig. 11 shows in cross-section the assignment of an arc splitter plate package 124 to the integrally formed on the Isolierstoffgekoruseinnenseite insulating plate 141.
  • the arc splitter plate 124 in Fig. 11 is in accordance with the arc splitter stack 24 in Fig. 3 built up. Equivalent parts are in Fig. 11 with opposite Fig. 3 provided by 100 increased reference numerals.
  • the plate 141 in Fig. 10 consists of two halves 141 a and 141 b, which are arranged in mirror image to the axis 149. Each of the two halves 141 a and 141 b is integrally formed on one of the inner sides 10 a, 10 b of the insulating material.
  • the peripheral contour 142 of the so when assembling the insulating housing resulting insulating plate 141 corresponds to the peripheral contour of the quenching plates 125; it has an internal recess 1 44 which has an inlet locating area 145 and an enlarged area 146, the inlet locating area 145 opening in a V-shape to the point of contact.
  • the V-shape of the V-shape of the recess 27 in Fig. 2 customized.
  • the plate 141 is like the plate 41 of a gassing plastic, namely PA 6 or PA (6-6).
  • the Fig. 12 shows a plate 150, whose outer and inner contours are similar to those of the plate 50 in Fig. 5 ; however, the plate 150 is formed of two mirror-image equal halves 150a and 150b which contact each other at the mirror axis 149, each of the two halves 150a and 150b being formed on the inside of one of the two insulating housing parts 10a, 10b.
  • the contour parts, side parts and recesses of the plate 150 in Fig. 12 otherwise correspond to those of the plate 50 in FIG Fig. 5 , the respective reference numerals are opposite to those Fig. 5 increased by 100 each.
  • the Fig. 13 equals 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, through the widened region 158, the arc 121 burns and acts on the material of the plate 150, so that this ausastast and a change in the atmosphere in the arc quenching chamber or produces a change in the gas pressure.
  • the Fig. 7 shows an equivalent circuit of an arc extinguishing chamber with u s (t) as the driving voltage, u- b (t) as the arc voltage and i ks (t) as a short-circuit current.
  • I ks and r ks denote inductance and resistance, respectively.
  • the Fig. 8 shows a representation of the voltage u and the current i over the time t.
  • the dashed line u s is the mains voltage and u b is the arc voltage. It can be seen that after opening of the contact point and inlet of the arc in the quenching chamber, the arc voltage oscillates in the range 60 until it re-enters the curve of the mains voltage u s after deletion of the arc (see below).
  • a short circuit occurs, with the prospective short circuit current being ip.
  • the arc voltage u b rises sharply in the region 61, and then passes into the region 60; This period of time is referred to as so-called arc voltage rise time.
  • the current ip is limited according to the line i ks .
  • the maximum value of the current i ks is the forward current, which the switch still lets in after the occurrence of the short circuit.
  • the forward current i d is limited.
  • the plate or plates may be latched to the guide rail or to the solid contact piece subsequent serving as a horn rail.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

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 Lichtbogertföschblechkammer 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.
  • Die FR 2 584 230 zeigt eine Lichtbogenlöschanordnung ohne Lichtbogenleitschienen, bei der der Lichtbogen direkt in dem Bereich innerhalb der Löschbleche entsteht.
  • Die EP 0 051 756 zeigt eine Lichtbogenlöschanordnung, bei der ein Löschblechpaket von einer Umhüllung umgeben ist, und bei der die seitlichen Schenkel der Umhüllung als Platte ausgebildet sein können, deren Einlassengstellenbereich allerdings zur Kontaktstelle hin geschlossen ist
  • Die FR 2 348 559 A zeigt eine Lichtbogenlöschanordnung mit einem Lichtbogenlöschblech, das mit einer isolierenden Schicht belegt ist, wobei die Belegung auch durch eine Platte erfolgen kann.
  • Die DE 32 47 681 A1 zeigt eine Lichtbogenlöschanordnung, bei der die Löschblechpakete mit Isolierstoff ganz oder teilweise beschichtet sein können.
  • Die US 3 706 868 A zeigt eine Lichtbogenlöschanordnung ohne Leitschienen, und mit Löschblechen und einer isolierenden Platte, deren Öffnungen nicht zu der Kontaktstelle hin geöffnet sind.
  • 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.
  • 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.
  • 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 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 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 einem gasenden Kunststoff, nämlich PA 6 oder PA (6-6).
  • 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 (10)

  1. Lichtbogenlöschanordnung für ein elektrisches Schaltgerät (10), wobei das elektrische Schaltgerät (10) ein Isolierstoffgehäuse aufweist, das aus einem Unter- und einem Olaerteil in einer Ebene parallel zu seinen Breitseiten zusammengefügt ist, wobei die Lichtbogenlöschanordnung umfasst:
    - ein feststehendes Kontaktstück (20),
    - ein bewegliches Kontaktstück (14),
    - eine Löschkammer, in der bei einer Schalthandlung zwischen dem feststehenden(20) und dem beweglichen Kontaktstück (14) ein Lichtbogen erzeugt wird,
    - ein Lichtbogenlöschblechpaket (24), das mehrere Lichtbogenlöschbleche (25) aufweist,
    - Leitschienen (22), die den Lichtbogen in das Lichtbogenlöschblechpaket (24) hineinführen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Lichtbogenlöschblechpaket (24) anstelle eines der Löschbleche wenigstens eine Platte (41,50) aus gasendem, isolierendem Material angeordnet ist, deren Außenumfang dem Außenumfang der Lichtbogenlöschbleche (25) entspricht, und die eine Innenausnehmung (44, 56) aufweist, wobei 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) hin offen ist.
  2. Lichtbogenlöschanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassengstellenbereich (57) geradlinige Begrenzungskanten aufweist.
  3. Lichtbogenlöschanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassengstellenbereich (45) sich V-förmig zur Kontaktstelle hin erweitert.
  4. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erweiterte Bereich (58) eine etwa rechteckige Innenkontur aufweist.
  5. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erweiterte Bereich (46) eine etwa kreisförmige Innenkontur aufweist.
  6. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenausnehmung eine Schlüsseilochform aufweist.
  7. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens weitere Platte (41, 50) das Lichtbogenlöschblechpaket (24) einseitig begrenzt.
  8. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Platte (41, 50) ganz oder zumindest in Teilen an die Innenseite wenigstens eines Teiles des isolierstoffgehäuses des elektrischen Schaltgerätes angeformt ist.
  9. Lichtbogenlöschanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Platte (41, 50) 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 (41, 50) zusammenfügen.
  10. Lichtbogenlöschanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gasende, isolierende Material PA 6 oder PA (6-6), ist.
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