EP1548773A1 - Arc extinguishing installation for a circuit breaker with a double break - Google Patents
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- EP1548773A1 EP1548773A1 EP03405921A EP03405921A EP1548773A1 EP 1548773 A1 EP1548773 A1 EP 1548773A1 EP 03405921 A EP03405921 A EP 03405921A EP 03405921 A EP03405921 A EP 03405921A EP 1548773 A1 EP1548773 A1 EP 1548773A1
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Definitions
- the present invention relates to the field of power switches for Low-voltage distribution networks. It relates to an arc quenching device for Circuit breaker with double break according to the preamble of patent claim 1.
- installation switch-in switches serve the fast and easy Reliable protection of low-voltage cables, motors, apparatus and systems against the consequences of overload and short-circuit currents. They exhibit in the Generally a thermal actuator with a bimetal and a electromagnetic release with a coil and a punch on and off preferably a contact arrangement with double interruption.
- a normal circuit breaker has a contact point, which consists of a fixed and a movable contact piece is formed.
- the contact point is in one so-called pre-chamber, to which a quenching chamber with a Arc splitter stack connects.
- the base points of the arc are of the fixed contact piece and the movable contact piece via arc guide rails passed to the arc splitter stack.
- the arc widens immediately after the contact opening, and the inlet velocity of the arc in the Arc splitter stack is dependent on the so-called own blowing, i. the by the arc itself generated magnetic blowing field, the pressure conditions in the Arc, the shaping of the guide rails and the choice of contact material.
- EP-A-0 212 661 is a current limiter for medium or high voltage applications described in which an arc between two arc guide rails runs away from a switch. Due to the special design of the low-inductive Guide rails, the resistance in the arc is significantly increased, so that a series-connected disconnector the circuit can be interrupted easily. To accelerate the arc movement, this is due to the turn-off current itself magnetic field generated by a magnetic core around one of the guide rails is appropriate.
- Object of the present invention is in a circuit breaker with Double break the acceleration of the two by a shutdown movement of a Switching contact generated arc to optimize targeted. This task is done by an arc quenching device with the features of claim 1 and a Circuit breaker with the features of claim 10 solved.
- advantageous Embodiments are evident from the dependent claims.
- the core of the invention is, by a suitable magnetic sheath the magnetic fields in the arc and thus on the arc acting and this driving in the direction of the splitter stacks Lorentz force strengthen.
- the arc moves faster, the contact erosion is reduces and the Abschalt advantageous horritively increased.
- the inventive separate magnetic sheath need the arc guide itself no Magnetic properties have more and therefore can non-magnetic, the arc movement favoring copper are produced.
- the magnetic jacket made of steel for example, is realized, by a one-piece, one-sided open molding with U-profile so on a bridge-side Arc running rail is slipped, that the arc space or the Antechamber is completed on three sides by the molding. That on the arc acting magnetic field of the current flowing in the arc run-off current, i. the so-called own blowing, is thereby reinforced.
- a Easy to manufacture a molded part and onto the arc runner during the assembly process Attach is provided.
- a blow loop inserted in a only during the Shutdown of the circuit breaker current-carrying and the two arc comprehensive arc extinguishing a blow loop inserted.
- the latter is arranged in sections parallel to an arc track and is of a Flowed through which points in the same direction as the turn-off in the adjacent arc guide rail.
- the U-shaped magnetic sheath comprises or preferably also surrounds this rail parallel Blassch securedabites.
- the blown loop is geometrically or material technically with equipped with current-limiting features. Since the blown loop in nominal operation, i. When the switch contact is closed, no current flows, this affects the self-impedance the switch is not and hinders due to their low initial or cold resistance of a few m ⁇ also the commutation of the arc to the corresponding Arc run rails not. After commutation of both arcs is also the blow loop flows through current, as a result increases their impedance and limited the turn-off current.
- the blow loop is formed so that Both arcs are favored to a similar extent, for example by a with respect to the extinguishing chamber partition symmetrical design of the blow loop or by two electrically connected in parallel, each associated with an arc Blassch secured.
- each arc or two atria assigned a separate magnetic sheath, which at the same time as magnetic Shielding of the arcing space opposite to that in the other arcing space dominating magnetic fields.
- the U-shaped magnetic shell is through a pre-chamber insulation made of Plexiglas, for example, from the actual arc chamber separated. This will cause the arc to roll over prevents metallic coat.
- the insulation can outgassing properties have, i. Remove arc-extinguishing gases.
- the pre-chamber insulation has a in the arc region protruding bulge to reduce the prechamber volume.
- the Reduced volume will cause a pressure loss of the gases in the arc area counteracted and the arc prevented from broadening. especially the Feet of the arc remain compact and thereby heat the Arc guide rails, which is conducive to movement of the arc.
- the bulge preferably has a V-shaped profile which extends in the direction of Extinguishing chamber opens and follows approximately the contour of the guide rails. This will ensured that the two arc base points move at the same speed and the Arc itself before entering the quenching chamber beyond its maximum, through the Distance of arc guide rails given length expands. So all are Splitter plates equally involved in the division and extinction of the arc.
- Fig.1 shows in oblique view a section of a single or multi-pole Circuit breaker with two series-connected switching contacts per pole.
- a first Terminal 10 leads through the coil of a short-circuit current release 100 and a first connection conductor 11 to a first fixed contact 21. This is in closed Switch position (not shown) in electrical contact with a first bridge contact 31 of a movable fork-shaped contact bridge 3.
- a second bridge contact 32 of Contact bridge 3 is in closed switch position in contact with a second Fixed contact 22, which via a second connecting conductor 12 on to a not shown overcurrent release and leads to a second terminal. Both each formed by a fixed and bridge contact switching points is always a first or second pre-chamber 41,42 assigned.
- the inventive magnetic Sheath 91 with U-shaped cross-section which consists of a magnetically effective Material such as iron or steel preferably as a one-piece shielding plate is arranged so that it is the arc space, which between the first arc guide rails 51,61, laterally closes.
- a back 911 of the Jacket is located along the first bridge-side arc guide rail 61, while the side surfaces 912 of the shell towards the first connection side Arc guide rail 51 extend.
- the magnetic jacket 91 bundles this Arc magnetic field and drives the arc in addition in the direction of Chutes.
- each of the two prechambers 41, 42 is a separate one magnetic jacket 91.92 assigned. This will change the arc area between the both arc guide rails 51, 61; 52.61 magnetic with respect to the outside space and in particular with respect to the other prechamber 42; 41 shielded.
- Fig.1 between the first bridge-side running rail 61 and the second bridge-side Running rail 62, a first blower loop 81 is provided. In the event of triggering flows Abschaltstrom from the first to the second arc through this first blower loop 81.
- the blower loop 81 is preferably equipped with turn-off current limiting properties.
- a current-limiting behavior can be achieved, for example, by the selection of materials, all conductors with an electrical resistance in question, which increases with increasing current, and including in particular the known as PTC resistor (positive temperature coefficient) metallic alloys based on Ni, Co, Fe, such as NiCr, NiMn, NiFe, NiCrMn, NiCo, NiCoFe, CoFe, CrAlFe, or ceramic materials.
- PTC thermistor is based on a polymer composite whose polymer matrix is filled with a mixture of carbon, a metal such as Ni, and a boride, silicide, oxide or carbide such as TiC 2 , TiB 2 , MoSi 2 , V 2 O 3 . It is important that the initial or cold resistance is not too high and the commutation of the arcs on the bridge-side rails 61,62 and the concomitant training of the arc extinguishing circuit is not hindered.
- Fig.3 a section through the first pre-chamber 41 is shown, whereby from the first magnetic cladding 91 only the cut surface of his back 911 is visible.
- the arc running properties are strongly dependent on the contour of the arc guide rails 51.61 dependent. Due to the apparent narrowing between the upper and lower Guide rail over a large part of the antechamber, the arc is optimal accelerated. Since in the widening of the guide rails 51, 61 the magnetic suction effect is already effective by the quenching plates 71 of magnetic material, is a Stability of the arc on the arc guide rails prevented and a instantaneous entry of the same possible.
- Prechamber insulation 411 Between the guide rails 51,61 and the magnetic jacket 91 is a Prechamber insulation 411, which has substantially the same cross section as the cladding 91 and this isolated from the arc region.
- a prechamber insulation as Injection molded part is suitably introduced before the assembly of the shell in this or slipped over the guardrails.
- a bulge 412 within the prechamber insulation directs the ionized gases on the guide rails, which are heated by the gases and let the arc base point run.
- the bulge 412 reduces the Distance perpendicular to the sectional plane of Figure 3 between the side surfaces of the insulation, i.e. the clear width of the arc chamber, by 30 to 50%.
- the bulge according to 3 has the shape of an elongated elevation, which is V-like in the direction of the Löschblechwovene 71 opens.
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- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
- Breakers (AREA)
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Leistungsschalter für
Niederspannungsverteilungsnetze. Sie betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung für
Schutzschalter mit Doppelunterbrechung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to the field of power switches for
Low-voltage distribution networks. It relates to an arc quenching device for
Circuit breaker with double break according to the preamble of
In Niederspannungsverteilnetzen dienen Installationseinbauschalter dem raschen und zuverlässigen Schutz von unter Niederspannung stehenden Leitungen, Motoren, Apparaten und Anlagen vor den Folgen von Überlast und Kurzschlussströmen. Sie weisen im Allgemeinen einen thermischen Auslöser mit einem Bimetall und einen elektromagnetischen Auslöser mit einer Spule und einem Schlaganker auf sowie vorzugsweise eine Kontaktanordnung mit Doppelunterbrechung.In low-voltage distribution networks, installation switch-in switches serve the fast and easy Reliable protection of low-voltage cables, motors, apparatus and systems against the consequences of overload and short-circuit currents. They exhibit in the Generally a thermal actuator with a bimetal and a electromagnetic release with a coil and a punch on and off preferably a contact arrangement with double interruption.
Bei derartigen Schaltgeräten ist für die Lebensdauer und Schaltleistung von entscheidender Bedeutung, dass der beim Öffnen der Kontakte entstehende Lichtbogen nicht auf den Kontaktstücken verharrt, sondern möglichst schnell in einen Löschkammerbereich geführt wird, wo eine Kühlung und Löschung des Lichtbogens erfolgt. Jedes Verharren des Lichtbogens auf den Kontaktstücken, auch im Millisekundenbereich, führt zu erhöhtem Abbrand und Abnutzung der Kontaktstücke.In such switching devices is for the life and switching capacity of crucial importance that the opening of the contacts resulting arc not stuck to the contact pieces, but as quickly as possible in one Extinguishing chamber area is guided, where a cooling and extinguishing of the arc he follows. Any persistence of the arc on the contact pieces, also in the Millisecond range, leads to increased burnup and wear of the contact pieces.
Ein normaler Leitungsschutzschalter besitzt eine Kontaktstelle, die aus einem festen und einem bewegbaren Kontaktstück gebildet ist. Die Kontaktstelle befindet sich in einer sogenannten Vorkammer, an welche eine Löschkammer mit einem Lichtbogenlöschblechpaket anschliesst. Die Fusspunkte des Lichtbogens werden von dem festen Kontaktstück und dem beweglichen Kontaktstück über Lichtbogenleitschienen zu dem Lichtbogenlöschblechpaket geleitet. Der Lichtbogen weitet sich dabei unmittelbar nach der Kontaktöffnung auf, und die Einlaufgeschwindigkeit des Lichtbogens in das Lichtbogenlöschblechpaket ist abhängig von der sogenannten Eigenblasung, d.h. dem durch den Lichtbogen selbst erzeugten magnetischen Blasfeld, den Druckverhältnissen im Lichtbogen, der Formgebung der Leitschienen und der Wahl des Kontaktmaterials.A normal circuit breaker has a contact point, which consists of a fixed and a movable contact piece is formed. The contact point is in one so-called pre-chamber, to which a quenching chamber with a Arc splitter stack connects. The base points of the arc are of the fixed contact piece and the movable contact piece via arc guide rails passed to the arc splitter stack. The arc widens immediately after the contact opening, and the inlet velocity of the arc in the Arc splitter stack is dependent on the so-called own blowing, i. the by the arc itself generated magnetic blowing field, the pressure conditions in the Arc, the shaping of the guide rails and the choice of contact material.
Aus der EP-A 649 155 ist ein gattungsgemässer Schutzschalter mit Doppelunterbrechung bekannt, bei welchem in den Lichtbogenlöschkreis eine zusätzliche elektromagnetische Blasschlaufe zur Beschleunigung des Lichtbogenlaufs vorgesehen ist. Diese nur beim Abschaltvorgang stromdurchflossene Blasschlaufe ist symmetrisch zu einer Trennwand, welche zwei Löschkammern trennt, und geometrisch parallel zu den Lichtbogenleitschienen ausgebildet. Durch eine parallele Stromführung in der Blasschlaufe und den benachbarten Leitschienen wird die elektromagnetische Kraft auf den Lichtbogen verstärkt und seine Bewegung beschleunigt, daraus resultiert letztendlich eine höhere Schaltleistung.From EP-A 649 155 a generic circuit breaker with Double interruption known in which in the arc extinguishing an additional Electromagnetic blower loop is provided to accelerate the arc run. This blowing loop, which is only current during the switch-off process, is symmetrical to a partition that separates two extinguishing chambers and geometrically parallel to the Arc guide rails formed. By a parallel current flow in the blower loop and the adjacent guide rails becomes the electromagnetic force on the arc intensified and accelerated his movement, ultimately results in a higher Switching capacity.
In der EP-A 0 212 661 ist ein Strombegrenzer für Mittel- oder Hochspannungsanwendungen beschrieben, bei welchem ein Lichtbogen zwischen zwei Lichtbogenleitschienen von einer Schaltstelle wegläuft. Durch die spezielle Ausgestaltung der niederinduktiven Leitschienen wird der Wiederstand im Löschkreis signifikant vergrössert, so dass durch einen in Serie geschalteten Trenner der Löschkreis problemlos unterbrochen werden kann. Zur Beschleunigung der Lichtbogenbewegung wird das durch den Abschaltstrom selbst erzeugte Magnetfeld verstärkt, indem ein magnetischer Kern um eine der Leitschienen angebracht ist.In EP-A-0 212 661 is a current limiter for medium or high voltage applications described in which an arc between two arc guide rails runs away from a switch. Due to the special design of the low-inductive Guide rails, the resistance in the arc is significantly increased, so that a series-connected disconnector the circuit can be interrupted easily. To accelerate the arc movement, this is due to the turn-off current itself magnetic field generated by a magnetic core around one of the guide rails is appropriate.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Schutzschalter mit
Doppelunterbrechung die Beschleunigung der beiden durch eine Abschaltbewegung eines
Schaltkontaktes erzeugten Lichtbogen gezielt zu optimieren. Diese Aufgabe wird durch
eine Lichtbogenlöscheinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen
Schutzschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.Object of the present invention is in a circuit breaker with
Double break the acceleration of the two by a shutdown movement of a
Switching contact generated arc to optimize targeted. This task is done by
an arc quenching device with the features of
Kern der Erfindung ist es, durch einen geeigneten magnetischen Mantel die magnetischen Felder im Bereich des Lichtbogens und damit die auf den Lichtbogen wirkende und diesen in Richtung der Löschblechpakete treibende Lorentzkraft zu verstärken. Dadurch bewegt sich der Lichtbogen schneller, der Kontaktabbrand wird verringert und die Abschaltleistung ultimativ erhöht. Durch den erfindungsgemässen separaten magnetischen Mantel brauchen die Lichtbogenleitschienen selbst keine magnetischen Eigenschaften mehr aufzuweisen und können demzufolge aus nichtmagnetischem, die Lichtbogenbewegung begünstigendem Kupfer hergestellt werden.The core of the invention is, by a suitable magnetic sheath the magnetic fields in the arc and thus on the arc acting and this driving in the direction of the splitter stacks Lorentz force strengthen. As a result, the arc moves faster, the contact erosion is reduces and the Abschaltleistung ultimatively increased. By the inventive separate magnetic sheath need the arc guide itself no Magnetic properties have more and therefore can non-magnetic, the arc movement favoring copper are produced.
Bevorzugt wird der beispielsweise aus Stahl gefertigte magnetische Mantel realisiert, indem ein einstückiges, einseitig offenes Formteil mit U-Profil so über eine brückenseitige Lichtbogenlaufschiene gestülpt wird, dass der Lichtbogenraum beziehungsweise die Vorkammer auf drei Seiten durch das Formteil abgeschlossen ist. Das auf den Lichtbogen wirkende Magnetfeld des in der Lichtbogenlaufschiene fliessenden Abschaltstroms, d.h. die sogenannte Eigenblasung, wird dadurch verstärkt. Zudem lässt sich ein derartiges Formteil einfach herstellen und beim Montageprozess auf die Lichtbogenlaufschiene aufstecken.Preferably, the magnetic jacket made of steel, for example, is realized, by a one-piece, one-sided open molding with U-profile so on a bridge-side Arc running rail is slipped, that the arc space or the Antechamber is completed on three sides by the molding. That on the arc acting magnetic field of the current flowing in the arc run-off current, i. the so-called own blowing, is thereby reinforced. In addition, such a Easy to manufacture a molded part and onto the arc runner during the assembly process Attach.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in einen nur während dem Abschaltvorgang des Schutzschalters stromdurchflossenen und die beiden Lichtbogen umfassenden Lichtbogenlöschkreis eine Blasschlaufe eingefügt. Letztere ist abschnittsweise parallel zu einer Lichtbogenlaufschiene angeordnet und wird von einem Strom durchflossen, welcher in dieselbe Richtung zeigt wie der Abschaltstrom in der benachbarten Lichtbogenleitschiene. Dadurch werden die magnetischen Blaswirkungen der beiden Ströme auf den Lichtbogen kumuliert. Der U-förmige magnetische Mantel umfasst beziehungsweise umgibt dabei bevorzugt auch diesen laufschienenparallelen Blasschlaufenabschnitt.In a preferred embodiment of the invention is in a only during the Shutdown of the circuit breaker current-carrying and the two arc comprehensive arc extinguishing a blow loop inserted. The latter is arranged in sections parallel to an arc track and is of a Flowed through which points in the same direction as the turn-off in the adjacent arc guide rail. As a result, the magnetic blowing effects of two currents are accumulated on the arc. The U-shaped magnetic sheath comprises or preferably also surrounds this rail parallel Blasschlaufenabschnitt.
Bevorzugt wird die Blasschlaufe geometrisch oder materialtechnisch mit strombegrenzenden Eigenschaften ausgestattet. Da die Blasschlaufe im Nennbetrieb, d.h. bei geschlossenem Schaltkontakt, keinen Strom führt, beeinflusst dies die Eigenimpedanz des Schalters nicht und behindert infolge ihres geringen Anfangs- oder Kaltwiderstandes von einigen mΩ auch die Kommutierung des Lichtbogens auf die entsprechenden Lichtbogenlaufschienen nicht. Nach erfolgter Kommutierung beider Lichtbögen ist auch die Blasschlaufe stromdurchflossen, in der Folge nimmt deren Impedanz zu und begrenzt den Abschaltstrom.Preferably, the blown loop is geometrically or material technically with equipped with current-limiting features. Since the blown loop in nominal operation, i. When the switch contact is closed, no current flows, this affects the self-impedance the switch is not and hinders due to their low initial or cold resistance of a few mΩ also the commutation of the arc to the corresponding Arc run rails not. After commutation of both arcs is also the blow loop flows through current, as a result increases their impedance and limited the turn-off current.
Bei Schaltern mit Doppelunterbrechung wird die Blasschlaufe so ausgebildet, dass beide Lichtbogen in ähnlichem Masse begünstigt werden, beispielsweise durch eine bezüglich der Löschkammertrennwand symmetrische Ausgestaltung der Blasschlaufe oder durch zwei elektrisch parallelgeschaltete, jeweils einem Lichtbogen zugeordnete Blasschlaufen. Auf jeden Fall ist jedem Lichtbogen beziehungsweise beiden Vorkammern ein eigener magnetischer Mantel zugeordnet, welcher gleichzeitig als magnetische Abschirmung des Lichtbogenraums gegenüber den im anderen Lichtbogenraum vorherrschenden Magnetfeldern dient.For switches with double break the blow loop is formed so that Both arcs are favored to a similar extent, for example by a with respect to the extinguishing chamber partition symmetrical design of the blow loop or by two electrically connected in parallel, each associated with an arc Blasschlaufen. In any case, each arc or two atria assigned a separate magnetic sheath, which at the same time as magnetic Shielding of the arcing space opposite to that in the other arcing space dominating magnetic fields.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der U-förmige magnetische Mantel durch eine Vorkammerisolation aus beispielsweise Plexiglas vom eigentlichen Lichtbogenraum getrennt. Dadurch wird ein Überschlagen des Lichtbogens auf den möglicherweise metallischen Mantel verhindert. Zudem kann die Isolation ausgasende Eigenschaften haben, d.h. lichtbogenlöschende Gase aussondern.In a preferred embodiment, the U-shaped magnetic shell is through a pre-chamber insulation made of Plexiglas, for example, from the actual arc chamber separated. This will cause the arc to roll over prevents metallic coat. In addition, the insulation can outgassing properties have, i. Remove arc-extinguishing gases.
Bevorzugt verfügt die Vorkammerisolation über eine in den Lichtbogenbereich hineinragende Ausbuchtung zur Reduktion des Vorkammervolumens. Durch das verringerte Volumen wird einem Druckverlust der Gase im Lichtbogenbereich entgegengewirkt und der Lichtbogen an einer Verbreiterung gehindert. Insbesondere die Fusspunkte des Lichtbogens bleiben kompakt und erwärmen dadurch die Lichtbogenleitschienen, was einer Bewegung des Lichtbogens förderlich ist.Preferably, the pre-chamber insulation has a in the arc region protruding bulge to reduce the prechamber volume. By the Reduced volume will cause a pressure loss of the gases in the arc area counteracted and the arc prevented from broadening. especially the Feet of the arc remain compact and thereby heat the Arc guide rails, which is conducive to movement of the arc.
Die Ausbuchtung hat bevorzugt ein V-förmiges Profil, welches sich in Richtung der Löschkammer öffnet und ungefähr der Kontur der Leitschienen folgt. Dadurch wird sichergestellt, dass die beiden Lichtbogenfusspunkte sich gleich schnell bewegen und der Lichtbogen sich vor dem Einlauf in die Löschkammer über seine maximale, durch den Abstand der Lichtbogenleitschienen vorgegebene Länge ausdehnt. Somit sind alle Löschbleche gleichermassen an der Aufteilung und Löschung des Lichtbogens beteiligt.The bulge preferably has a V-shaped profile which extends in the direction of Extinguishing chamber opens and follows approximately the contour of the guide rails. This will ensured that the two arc base points move at the same speed and the Arc itself before entering the quenching chamber beyond its maximum, through the Distance of arc guide rails given length expands. So all are Splitter plates equally involved in the division and extinction of the arc.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang
mit den Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in perspektivischer Darstellung
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst. Grundsätzlich sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. The reference numerals used in the drawings are in the list of reference numerals summarized. Basically, the same parts with the same reference numerals Mistake.
Fig.1 zeigt in Schräguntersicht ein Ausschnitt aus einem ein- oder mehrpoligen
Schutzschalter mit zwei in Serie geschalteten Schaltkontakten je Pol. Eine erste
Anschlussklemme 10 führt über die Spule eines Kurzschlussstromauslösers 100 und einen
ersten Verbindungsleiter 11 zu einem ersten Festkontakt 21. Dieser ist in geschlossener
Schalterstellung (nicht gezeigt) in elektrischem Kontakt mit einem ersten Brückenkontakt
31 einer beweglichen gabelförmigen Kontaktbrücke 3. Ein zweiter Brückenkontakt 32 der
Kontaktbrücke 3 ist in geschlossener Schalterstellung in Kontakt mit einem zweiten
Festkontakt 22, welcher über einen zweiten Verbindungsleiter 12 weiter zu einem nicht
dargestellten Überstromauslöser und zu einer zweiten Anschlussklemme führt. Beiden
durch je einen Fest- und Brückenkontakt gebildeten Schaltstellen ist jeweils eine erste
beziehungsweise zweite Vorkammer 41,42 zugeordnet.Fig.1 shows in oblique view a section of a single or multi-pole
Circuit breaker with two series-connected switching contacts per pole. A
Wird im Kurzschluss- oder Überstromfall durch den Kurzschlussstromauslöser 10 oder
den Überstromauslöser die Kontaktbrücke 3 von den Festkontakten 21,22 wegbewegt,
bilden sich zwischen den Festkontakten 21,22 und den Brückenkontakten 31,32 zwei
gegensinnig vom Abschaltstrom durchflossene Lichtbogen aus, deren brückenseitige
Fusspunkte in der Folge von den Brückenkontakten 31,32 auf brückenseitige
Lichtbogenlaufschienen 61,62 kommutieren oder "springen". Durch die Form der (in der
Anordnung nach Fig.2 "unteren ") brückenseitigen Lichtbogenlaufschienen 61,62 sowie
der mit den Festkontakten 21,22 verbundenen (in der Anordnung nach Fig.1 "oberen")
anschlussseitigen Lichtbogenlaufschienen 51,52 begünstigt, wandert ein erster Lichtbogen
zwischen der ersten anschlussseitigen Lichtbogenlaufschiene 51 und der ersten
brückenseitigen Lichtbogenlaufschiene 61 in Richtung eines ersten
Lichtbogenlöschblechpaketes 71, während sich ein zweiter Lichtbogen zwischen der
zweiten anschlussseitigen Lichtbogenlaufschiene 52 und der zweiten brückenseitigen
Lichtbogenlaufschiene 62 zu einem zweiten Lichtbogenlöschblechpaket 72 hinbewegt.
Beim Ausschalten werden somit die Lichtbögen durch die selbst erzeugten Magnetfelder
entlang den Lichtbogenlaufschienen in Löschkammern gedrängt, an den Löschblechen
gekühlt, in Teillichtbögen aufgeteilt und gelöscht.In the event of a short circuit or overcurrent caused by the short-circuit
In Fig.2 ist in einer anderen Perspektive ein Detail der ersten Vorkammer 41 dargestellt,
wobei der Löschblechstapel zwischen den verbreiterten Enden der beiden ersten
Lichtbogenleitschienen 51,61 weggelassen wurde. Der erfindungsgemässe magnetische
Mantel 91 mit U-förmigem Querschnitt, welcher aus einem magnetisch wirksamen
Material wie beispielsweise Eisen oder Stahl bevorzugt als einstückiges Schirmblech
hergestellt wird, ist so angeordnet, dass er den Lichtbogenraum, welcher zwischen den
ersten Lichtbogenleitschienen 51,61 definiert ist, seitlich abschliesst. Ein Rücken 911 des
Mantels befindet sich entlang der ersten brückenseitigen Lichtbogenleitschiene 61,
während die Seitenflächen 912 des Mantels sich in Richtung der ersten anschlussseitigen
Lichtbogenleitschiene 51 erstrecken. Der magnetische Mantel 91 bündelt das
Lichtbogenmagnetfeld und treibt den Lichtbogen zusätzlich in Richtung der
Löschkammern.2, a detail of the
Wie aus Fig.1 weiter ersichtlich, ist jeder der beiden Vorkammern 41,42 ein separater
magnetischer Mantel 91,92 zugeordnet. Dadurch wird der Lichtbogenbereich zwischen den
beiden Lichtbogenleitschienen 51,61; 52,61 magnetisch gegenüber dem Aussenraum und
insbesondere gegenüber der anderen Vorkammer 42; 41 abgeschirmt. Weiter ist in Fig.1
zwischen der ersten brückenseitigen Laufschiene 61 und der zweiten brückenseitigen
Laufschiene 62 eine erste Blasschlaufe 81 vorgesehen. Im Auslösefall fliesst der
Abschaltstrom vom ersten zum zweiten Lichtbogen durch diese erste Blasschlaufe 81. Sie
umfasst zumindest einen innerhalb des Mantels 91 liegenden Lorentzabschnitt, welcher
geometrisch parallel zur ersten brückenseitigen Lichtbogenlaufschiene 61 angeordnet ist
und in welchem die Stromflussrichtung dieselbe ist wie in der benachbarten
Lichtbogenlaufschiene 61. Dadurch wird die elektromagnetische Lorentzkraft auf den
ersten Lichtbogen, welche diesen in Richtung des ersten Löschblechpakets 71 bewegt,
verstärkt.As can also be seen from FIG. 1, each of the two
Die Blasschlaufe 81 ist bevorzugt mit abschaltstrombegrenzenden Eigenschaften
ausgestattet. Ein strombegrenzendes Verhalten kann beispielsweise durch die
Materialauswahl erreicht werden, dazu kommen sämtliche Leiter mit einem elektrischen
Widerstand in Frage, welcher mit zunehmender Stromstärke ansteigt, und darunter
insbesondere die als Kaltleiter oder PTC-Widerstand (positiv temperature coefficient)
bekannten metallischen Legierungen auf der Basis von Ni, Co, Fe, wie NiCr, NiMn, NiFe,
NiCrMn, NiCo, NiCoFe, CoFe, CrAlFe, oder keramischen Werkstoffe. Ein weiterer
derartiger Kaltleiter beruht auf einem Polymerkomposit, dessen Polymermatrix gefüllt ist
mit einem Gemisch aus Kohlenstoff, einem Metall wie beispielsweise Ni, sowie einem
Borid, Silizid, Oxid oder Karbid wie beispielsweise TiC2, TiB2, MoSi2, V2O3. Wichtig ist
dabei, dass der Anfangs- oder Kaltwiderstand nicht zu hoch ist und die Kommutierung der
Lichtbögen auf die brückenseitigen Laufschienen 61,62 und die damit einhergehende
Ausbildung des Lichtbogenlöschkreises nicht behindert wird.The
In Fig.3 ist ein Schnitt durch die erste Vorkammer 41 gezeigt, wodurch vom ersten
magnetischen Mantel 91 nur die Schnittfläche seines Rückens 911 sichtbar ist. Allgemein
sind die Lichtbogenlaufeigenschaften stark von der Kontur der Lichtbogenleitschienen
51,61 abhängig. Durch die ersichtliche Verengung zwischen der oberen und unteren
Leitschiene über einen grossen Teil der Vorkammer wird der Lichtbogen optimal
beschleunigt. Da bei der Aufweitung der Leitschienen 51,61 die magnetische Sogwirkung
durch die Löschbleche 71 aus magnetischem Material bereits wirksam ist, wird ein
Verharren des Lichtbogens auf den Lichtbogenleitschienen verhindert und ein
unverzögertes Einlaufen desselben ermöglicht.In Fig.3 a section through the
Zwischen den Leitschienen 51,61 und dem magnetischen Mantel 91 befindet sich eine
Vorkammerisolation 411, welche im Wesentlichen denselben Querschnitt wie der Mantel
91 aufweist und diesen vom Lichtbogenbereich isoliert. Eine Vorkammerisolation als
Spritzgussteil wird geeigneterweise vor der Montage des Mantels in diesen eingeführt oder
über die Leitschienen gestülpt. Eine Ausbuchtung 412 innerhalb der Vorkammerisolation
leitet die ionisierten Gase auf die Leitschienen, welche durch die Gase erwärmt werden
und damit den Lichtbogenfusspunkt laufen lassen. Die Ausbuchtung 412 reduziert den
Abstand senkrecht zur Schnittebene der Fig.3 zwischen den Seitenflächen der Isolation,
d.h. die lichte Weite des Lichtbogenraumes, um 30 bis 50%. Die Ausbuchtung gemäss
Fig.3 hat die Form einer länglichen Erhebung, welche sich V-artig in Richtung auf die
Löschblechpakete 71 hin öffnet.Between the guide rails 51,61 and the
- 1010
- Erste AnschlussklemmeFirst connection terminal
- 100100
- KurzschlussstromauslöserShort circuit current release
- 1111
- Erster VerbindungsleiterFirst connection conductor
- 1212
- Zweiter VerbindungsleiterSecond connection conductor
- 2121
- Erster FestkontaktFirst fixed contact
- 2222
- Zweiter FestkontaktSecond fixed contact
- 33
- KontaktbrückeContact bridge
- 3131
- Erster BrückenkontaktFirst bridge contact
- 3232
- Zweiter Brückenkontakt Second bridge contact
- 4141
- Erste VorkammerFirst antechamber
- 411411
- Vorkammerisolationprechamber
- 412412
- Ausbuchtungbulge
- 4242
- Zweite VorkammerSecond antechamber
- 5151
- Erste anschlussseitige LichtbogenlaufschieneFirst connection-side arc runner
- 5252
- Zweite anschlussseitige LichtbogenlaufschieneSecond connection-side arc runner
- 6161
- Erste brückenseitige LichtbogenlaufschieneFirst bridge-side arc runner
- 6262
- Zweite brückenseitige LichtbogenlaufschieneSecond bridge-side arc runner
- 71, 7271, 72
- LichtbogenlöschblechpaketeArc splitter packages
- 8181
- Erste BlasschlaufeFirst blow loop
- 8282
- Zweite BlasschlaufeSecond blow loop
- 9191
- Erster magnetischer MantelFirst magnetic coat
- 911911
- Rückenmove
- 912912
- Seitenflächeside surface
- 9292
- Zweiter magnetischer MantelSecond magnetic coat
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