EP1615246A1 - Lichtbogenlöscheinrichtung für Schutzschalter - Google Patents

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Publication number
EP1615246A1
EP1615246A1 EP04405414A EP04405414A EP1615246A1 EP 1615246 A1 EP1615246 A1 EP 1615246A1 EP 04405414 A EP04405414 A EP 04405414A EP 04405414 A EP04405414 A EP 04405414A EP 1615246 A1 EP1615246 A1 EP 1615246A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arc
contact piece
nose
movable contact
quenching device
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.)
Withdrawn
Application number
EP04405414A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Schneider
Siegfried Mayer
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 Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Schweiz AG filed Critical ABB Schweiz AG
Priority to EP04405414A priority Critical patent/EP1615246A1/de
Publication of EP1615246A1 publication Critical patent/EP1615246A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/46—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/40—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet

Definitions

  • the present invention relates to the field of circuit breakers for low voltage distribution networks. It relates to an arc quenching device for circuit breaker according to the preamble of claim 1 and a circuit breaker with such a quenching device.
  • circuit breakers designed as circuit-breakers are used for the rapid and reliable protection of low-voltage lines, motors, equipment and systems against the consequences of overload and short-circuit currents. They usually each have a thermal release with a bimetal and an electromagnetic release with a coil and a shock absorber and a contact arrangement, which generally has one or two switching points.
  • Each switching point contained in the circuit breaker is formed by a fixed and a movable contact piece and is located in an antechamber, to which an arc extinguishing chamber connects with a splitter stack.
  • the base points of the switching arc are led by the two contact pieces on the arc guide rails to the quenching chamber and cooled and extinguished the arc in the splitter stack.
  • the arc expands immediately after the contact opening.
  • the inlet velocity of the arc into the splitter stack is dependent on the so-called own blowing, ie the generated by the arc itself magnetic blowing field, the pressure conditions in the arc, the shape of the guide rails and the choice of contact material.
  • Arc quenching devices of the aforementioned type are described in EP 444 283 A1, EP 649 155 A1 and EP 1 220 260 A1.
  • the extinguishing devices described have only one (EP 444 283 A1) or two series-connected switching points (EP 649 155 A1, EP 1 220 260 A1) depending on the breaking capacity.
  • By suitably trained (EP 444 283 A1) and interconnected arc tracks (EP 1 220 260 A1) a switching arc formed when switching off between contacts of the switching point quickly into a splitter stack or be formed when switching off between opening contact pieces of the two switching arcing switching arcs quickly driven into splitter stacks and deleted there. Breaking capacity and life of these arc extinguishing equipment are therefore high.
  • Magnetic field-amplifying means such as blowing loops (EP 649 155 A1), can additionally increase the breaking capacity and life of the previously known extinguishing devices.
  • the object is based, an arc quenching device of the type mentioned for a To provide circuit breaker with at least one switching point, which is characterized by a long service life at high Abschalt even even.
  • a nose is formed in a arranged in a pre-chamber portion of a first arc runner with a extending in the direction of movement of a movable contact piece of the switching point and a continuous current contact of a fixed contact piece of the switching point facing back.
  • the movable contact piece contains a Lichthomhom whose free end with closed switching point has a relation to the length of the nose bridge small distance to the nose and can be guided when switching off while maintaining the small distance along the bridge of the nose. This ensures that the opening arc of the first switching point on continuous power contacts foot switching arc is quickly and safely led away from the continuous current contacts. A strong burn of the continuous current contacts is thus avoided.
  • the arc quenching device and equipped with such a device extinguishing circuit breaker have a long service life resp. can be loaded while maintaining a long service life with higher currents than before.
  • the tip and possibly also the back of the nose and / or the arc horn should be designed to be arc-resistant.
  • the distance between the tip of the nose and the free end of the arcing horn should be almost equal to the distance between the two continuous current contacts when the switching point is open.
  • the applied voltage range of typically 100 to 500 V, a distance of about 4 to 5 millimeters is sufficient.
  • magnetic field-enhancing material and / or a blown loop are additionally recommended, which are arranged in the prechamber.
  • These magnetic field enhancing Means drive the switching arc very quickly into arc-quenching laminated cores, which additionally reduces the material erosion of the arc bus bars.
  • the magnetic field-amplifying material is expediently designed in the manner of a jacket, and this material closes off an arc space arranged between the first and the second arc runner from the side.
  • arc quenching device in a arranged in a second prechamber portion of a third arc track nor a second nose formed with a moving in the direction of movement of a second movable contact piece and a continuous current contact of a second fixed Contact piece facing back.
  • the second movable contact piece includes an arcing horn, the free end of the closed second switching point has a relation to the length of the nose bridge small distance to the second nose and can be guided when switching off while maintaining the small distance along the bridge of the nose. This ensures that two when opening the two switching points first on permanent power contacts fussende switching arcs are quickly and safely led away from the continuous current contacts.
  • FIG. 1 shows the observer facing half of an arc quenching device for a circuit breaker with two switching points. Obviously, this half comprises a marked with the reference numeral 1 of these two switching points, an antechamber 41 and an extinguishing chamber 71. The remote from the viewer half with the second switching point is constructed substantially identical.
  • the switching point 1 is formed by a fixed contact piece 21 with a permanent current contact 211 and a movable contact piece 31 with a continuous current contact 311 and an arc-resistant arcing horn 312.
  • a material for the continuous current contacts 211, 311 are electrically good conductive and at the same time relatively burn-resistant copper and / or Silver alloys, such as Ag / Ni 90/10 or a silver graphite used.
  • the movable contact piece 31 is pivotable about a non-illustrated axis when switched off, that the free end of the arcing horn 312 in the direction of arrow passes through a circular arc 313.
  • the pre-chamber 1 contains two arc runners 51 and 61.
  • the arc runner 51 is electrically conductively connected to the fixed contact piece 21.
  • the arc running rail 61 is designed such that it takes over from the movable contact piece 31 and its arc horn 312 a foot of a switching arc, which forms when switched off and first on the permanent current contact 211 of the fixed contact piece 21 and the permanent current contact 311 of the movable contact piece 31 feet.
  • a nose 511 is formed with a direction of the arrow and the continuous current contact 211 facing back 512 and a tip 513th
  • An extinguishing chamber 71 adjoins the antechamber 41 and has an arc extinguishing package 73 arranged between the two arc running rails 51 and 61.
  • the free end of the arcing horn 312 has a small distance to the nose 511. This distance is small relative to the length of the nose bridge 512 and is typically in the range of 0.1 to 0.5 millimeters with a nose bridge length of typically about 1 millimeter.
  • the movable contact piece 31 is rotated counterclockwise and separate the two continuous current contacts 211 and 311. An educated here switching arc initially based on the two continuous current contacts. Since the distance between the two continuous current contacts grows rapidly in the course of the turn-off operation, this distance quickly exceeds the small distance between the nose 511 and the arc horn 312.
  • the nose bridge 512 has a comparatively long length with respect to the distance between the nose archorn and the arc horn 312 along the nose bridge
  • Circular arc 313 is performed over a relatively large distance with a constant short distance to the nose 511, is ensured with steadily increasing distance between the two permanent power contacts and accordingly increasing arc resistance that the switching arc shortly after the contact separation of the two continuous current contacts 211 and 311 containing current path in one the nose 511 and the arcing horn 312 commutated current path. It is thus ensured that the switching arc is led away quickly and with great certainty from the continuous current contacts 211, 311.
  • the contact erosion on the continuous current contacts is thus significantly reduced and greatly reduces the Kunststoffabbrand balancing devisnachfederung. Lifetime and breaking capacity of arc quenching device resp. a circuit breaker containing this arc quenching device are so considerably increased.
  • the switching arc temporarily reaches the tip 513 of the nose.
  • the arcing horn 312 reaches the arc guide rail 61 and now the second base point of the arc of movable contact piece 31 can commute away in the guide rail system where it is driven by magnetic intrinsic and Fremdbeblasung in the quenching chamber 71 and extinguished at the arc splitter stack 73.
  • a re-ignition is ensured when the switching point 1 is open, the distance between the nose tip 513 and arcing horn 312 is almost equal to the distance between the two continuous current contacts 211, 311. This distance is typically about 5 millimeters.
  • FIG. 2 it can be seen how the arc quenching device according to Figure 1 is arranged in an active part of a single or multi-pole circuit breaker. From this figure, the second switching point designated by the reference numeral 2 is also apparent, which is formed by a fixed contact piece 22 and a movable contact piece 32 with a non-apparent Treasurestromtitle and an arcing horn 322.
  • a connecting terminal 10 leads via the coil of a short-circuit current release 100 and a connecting conductor 11 to the fixed contact piece 21.
  • a connection terminal, not shown, leads via an also not shown overcurrent release and a connecting conductor 12 to the fixed contact piece 22.
  • the movable contact pieces 31 and 32 are in a movable fork-shaped Contact bridge 3 arranged.
  • the second switching point 2 is an antechamber 42 with two Arc runners 52 and 62 and an arc extinguishing chamber 72 assigned.
  • the chambers 41 and 71 of the switching point 1 are separated from the combs 42 and 72 of the switching point 2 by a not shown in Figure 2, but from Fig.1 apparent partition 4.
  • the arc runners 52 and 62 of the second switch 2 are with respect to the partition 4 mirror-symmetrical to the arc runners 51 and 61 formed and arranged.
  • In the arc runner 62 is formed according to the nose 511 and arranged nose 521 is formed.
  • magnetic field-amplifying means such as a blower loop 81 connected between the two arc runners 61 and 62 and a jacket-like material 91 or 92, laterally terminate an arc chamber arranged between the arc runners 51 and 61 and 52 and 62, respectively ,

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Die Lichtbogenlöscheinrichtung ist für einen mindestens eine Schaltstelle (1) aufweisenden Schutzschalter eines Niederspannungsverteilnetzes bestimmt. Sie enthält ein feststehendes (21) und ein bewegliches Kontaktstück (31), eine Vorkammer (41) mit zwei Lichtbogenlaufschienen (51, 61) und eine an die Vorkammer (41) anschliessende Lichtbogenlöschkammer (71).
In einen in einer Vorkammer angeordneten Abschnitt einer der beiden Lichtbogenlaufschienen ist eine Nase (511) eingeformt mit einem in Bewegungsrichtung des beweglichen Kontaktstücks (31) erstreckten und einem Dauerstromkontakt (211) des feststehenden Kontaktstücks (21) zugewandten Rücken (512). Darüber hinaus enthält das bewegliche Kontaktstück (31) ein Lichtbogenhorn (312), dessen freies Ende bei geschlossener Schaltstelle (1) einen gegenüber der Länge des Nasenrückens (512) geringen Abstand zur Nase (511) aufweist und beim Ausschalten unter Beibehalten des geringen Abstands entlang dem Nasenrücken (512) führbar ist.
Beim Öffnen der Schaltstelle (1) wird ein hierbei sich bildender Schaltlichtbogen rasch und sicher vom Dauerstromkontakt (211) weggeführt. Kontaktabbrand und Kontaktnachfederungsverlust werden vermieden und Ausschaltleistung und Lebensdauer der Löscheinrichtung und des damit ausgerüsteten Schutzschalters erhöht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schutzschalter für Niederspannungsverteilnetze. Sie betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung für Schutzschalter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen Schutzschalter mit einer solchen Löscheinrichtung.
  • In Niederspannungsverteilnetzen dienen als Installationseinbauschalter ausgeführte Schutzschalter dem raschen und zuverlässigen Schutz von unter Niederspannung stehenden Leitungen, Motoren, Apparaten und Anlagen vor den Folgen von Überlast und Kurzschlussströmen. Sie weisen jeweils zumeist einen thermischen Auslöser mit einem Bimetall und einen elektromagnetischen Auslöser mit einer Spule und einem Schlaganker auf sowie eine Kontaktanordnung, welche im allgemeinen eine oder zwei Schaltstellen aufweist.
  • Für die Lebensdauer und die Abschaltleistung solcher Schalter ist es von entscheidender Bedeutung, dass ein beim Öffnen der Kontaktanordnung entstehende Lichtbogen möglichst schnell in eine Lichtbogenlöschkammer geführt wird, in der eine rasche Kühlung und Löschung des Lichtbogens erfolgt. Jedes Verharren des Lichtbogens in der Kontaktanordnung und/oder auf Lichtbogenleitschienen, die zur Löschkammer führen, selbst im Millisekundenbereich, erhöht den Abbrand und die Abnutzung der Kontaktanordnung und der Leitschienen.
  • Jede im Schutzschalter enthaltene Schaltstelle ist von einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktstück gebildet und befindet sich in einer Vorkammer, an welche eine Lichtbogenlöschkammer mit einem Löschblechpaket anschliesst. Die Fusspunkte des Schaltlichtbogens werden von den beiden Kontaktstücken über die Lichtbogenleitschienen zur Löschkammer geleitet und der Lichtbogen im Löschblechpaket gekühlt und gelöscht. Der Lichtbogen weitet sich dabei unmittelbar nach der Kontaktöffnung auf. Die Einlaufgeschwindigkeit des Lichtbogens in das Löschblechpaket 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.
    • STAND DER TECHNIK
  • Lichtbogenlöscheinrichtungen der vorgenannten Art sind beschrieben in EP 444 283 A1, EP 649 155 A1 und EP 1 220 260 A1. Die beschriebenen Löscheinrichtungen weisen je nach Abschaltleistung lediglich eine (EP 444 283 A1) oder aber zwei in Serie gelegte Schaltstellen (EP 649 155 A1, EP 1 220 260 A1) auf. Durch geeignet ausgebildete (EP 444 283 A1) und verschaltete Lichtbogenlaufschienen (EP 1 220 260 A1) wird ein beim Ausschalten zwischen sich öffnenden Kontaktstücken der Schaltstelle gebildeter Schaltlichtbogen rasch in ein Löschblechpaket bzw. werden zwei beim Ausschalten zwischen sich öffnenden Kontaktstücken der beiden Schaltstellen gebildete Schaltlichtbögen rasch in Löschblechpakete getrieben und dort gelöscht. Abschaltleistung und Lebensdauer dieser Lichtbogenlöscheinrichtungen sind dementsprechend hoch. Durch magnetfeldverstärkende Mittel, wie Blasschlaufen (EP 649 155 A1), können Abschaltleistung und Lebensdauer der vorbekannten Löscheinrichtungen zusätzlich erhöht werden.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtbogenlöscheinrichtung der eingangs genannten Art für einen Schutzschalter mit mindestens einer Schaltstelle zu schaffen, welche sich bei hoher Abschaltleistung durch eine grosse Lebensdauer auszeichnet.
  • Bei der Lichtbogenlöscheinrichtung nach der Erfindung ist in einen in einer Vorkammer angeordneten Abschnitt einer ersten Lichtbogenlaufschiene eine Nase eingeformt mit einem in Bewegungsrichtung eines beweglichen Kontaktstücks der Schaltstelle erstreckten und einem Dauerstromkontakt eines feststehenden Kontaktstücks der Schaltstelle zugewandten Rücken. Darüber hinaus enthält das bewegliche Kontaktstück ein Lichtbogenhom, dessen freies Ende bei geschlossener Schaltstelle einen gegenüber der Länge des Nasenrückens geringen Abstand zur Nase aufweist und beim Ausschalten unter Beibehalten des geringen Abstands entlang dem Nasenrücken führbar ist. Hierdurch wird erreicht, dass der beim Öffnen der Schaltstelle zunächst auf Dauerstromkontakten fussende Schaltlichtbogen rasch und sicher von den Dauerstromkontakten weggeführt wird. Ein starker Abbrand der Dauerstromkontakte wird so vermieden. Entsprechend verringert sich auch ein durch fehlendes Kontaktmaterial hervorgerufener, unerwünschter Kontaktnachfederungsverlust. Daher weisen die Lichtbogenlöscheinrichtung und ein mit einer solchen Löscheinrichtung ausgerüsteter Schutzschalter eine hohe Lebensdauer aus resp. können unter Beibehalt einer grossen Lebensdauer mit höheren Strömen belastet werden als bisher.
  • Für eine Erhöhung der Lebensdauer sollten lichtbogenführende Teile, wie insbesondere die Spitze und gegebenenfalls auch der Rücken der Nase und/oder das Lichtbogenhorn lichtbogenfest ausgebildet sein.
  • Um eine ausreichende Spannungsfestigkeit der Lichtbogenlöschkammer zu erzielen, sollte bei geöffneter Schaltstelle der Abstand zwischen Nasenspitze und freiem Ende des Lichtbogenhorns nahezu gleich dem Abstand zwischen den beiden Dauerstromkontakten sein. In dem zur Anwendung kommenden Spannnungsbereich von typischerweise 100 bis 500 V reicht ein Abstand von ca. 4 bis 5 Millimeter aus.
  • Für eine weitere Verbesserung von Abschaltleistung und Lebensdauer sind zusätzlich magnetfeldverstärkendes Material und/oder eine Blasschlaufe zu empfehlen, welche in der Vorkammer angeordnet sind. Diese magnetfeldverstärkenden Mittel treiben den Schaltlichtbogen besonders schnell in lichtbogenlöschende Blechpakete, wodurch zusätzlich der Materialabbrand der Lichtbogenschienen reduziert wird. Um das vom Abschaltstrom hervorgerufene Magnetfeld gezielt zu bündeln, ist zweckmässigerweise das magnetfeldverstärkende Material nach Art eines Mantels ausgeführt und schliesst dieses Material einen zwischen der ersten und der zweiten Lichtbogenlaufschiene angeordneten Lichtbogenraum seitlich ab. Ist die Innenseite des Mantels noch mit einem löschgaserzeugenden Isoliermaterial beschichtet, so wird hierdurch nicht nur eine gute Isolation der Lichtbogenlöscheinrichtung erreicht, sondern kann zugleich ein die Abschaltleistung zusätzlich verbesserndes Lichtbogenlöschgas erzeugt werden.
  • Bei einer zur Verwendung in einem Schutzschalter mit zwei in Serie geschalteten Schaltstellen vorgesehenen Lichtbogenlöscheinrichtung nach der Erfindung ist in einen in einer zweiten Vorkammer angeordneten Abschnitt einer dritten Lichtbogenlaufschiene noch eine zweite Nase eingeformt mit einem in Bewegungsrichtung eines zweiten beweglichen Kontaktstücks erstreckten und einem Dauerstromkontakt eines zweiten feststehenden Kontaktstücks zugewandten Rücken. Zudem enthält das zweite bewegliche Kontaktstück ein Lichtbogenhorn, dessen freies Ende bei geschlossener zweiter Schaltstelle einen gegenüber der Länge des Nasenrückens geringen Abstand zur zweiten Nase aufweist und beim Ausschalten unter Beibehalten des geringen Abstands entlang dem Nasenrücken führbar ist. Hierdurch wird erreicht, dass zwei beim Öffnen der beiden Schaltstellen zunächst auf Dauerstromkontakten fussende Schaltlichtbögen rasch und sicher von den Dauerstromkontakten weggeführt werden. Ein starker Abbrand der Dauerstromkontakte und unerwünschter Kontaktnachfederungsverlust infolge fehlenden Kontaktmaterials werden so vermieden. Auch eine solche Lichtbogenlöscheinrichtung und ein damit ausgerüsteter Schutzschalter weisen eine hohe Lebensdauer auf und können unter Beibehalt einer grossen Lebensdauer mit höheren Strömen belastet werden als bisher möglich.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Anhand von Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigt:
    • Fig.1
    eine unter einem kleinen Winkel schräg von unten geführte Aufsicht auf eine Ausführungsform einer Lichtbogenlöscheinrichtung nach der Erfindung, und
    Fig.2
    eine schräg von vom und schräg von unten geführte Aufsicht auf ein Aktivteil eines Schutzschalters mit zwei in Serie geschalteten Schaltstellen und mit einer durch magnetische Abschirmungen und Blasschlaufen ergänzten Lichtbogenlöscheinrichtung gemäss Fig.1.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • In beiden Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Teile. Fig.1 zeigt die dem Betrachter zugewandte Hälfte einer Lichtbogenlöscheinrichtung für einen Schutzschalter mit zwei Schaltstellen. Ersichtlich umfasst diese Hälfte eine mit dem Bezugszeichen 1 markierte dieser beiden Schaltstellen, eine Vorkammer 41 und eine Löschkammer 71. Die vom Betrachter abgewandte Hälfte mit der zweiten Schaltstelle ist im wesentlichen identisch aufgebaut.
  • Die Schaltstelle 1 ist gebildet von einem feststehenden Kontaktstück 21 mit einem Dauerstromkontakt 211 und einem beweglichen Kontaktstück 31 mit einem Dauerstromkontakt 311 und einem lichtbogenfesten Lichtbogenhorn 312. Als Material für die Dauerstromkontakte 211, 311 werden elektrisch gut leitende und zugleich vergleichsweise abbrandfeste Kupfer- und/oder Silberlegierungen, etwa Ag/Ni 90/10 oder ein Silbergraphit, verwendet. Das bewegliche Kontaktstück 31 ist beim Ausschalten derart um eine nicht gezeichnete Achse schwenkbar, dass das freie Ende des Lichtbogenhorns 312 in Pfeilrichtung einen Kreisbogen 313 durchläuft.
  • Die Vorkammer 1 enthält zwei Lichtbogenlaufschienen 51 und 61. Die Lichtbogenlaufschiene 51 ist mit dem feststehenden Kontaktstück 21 elektrisch leitend verbunden. Die Lichtbogenlaufschiene 61 ist derart ausgebildet, dass sie vom beweglichen Kontaktstück 31 bzw. dessen Lichtbogenhorn 312 einen Fusspunkt eines Schaltlichtbogens übernimmt, der sich beim Ausschalten bildet und zunächst auf dem Dauerstromkontakt 211 des feststehenden Kontaktstücks 21 und dem Dauerstromkontakt 311 des beweglichen Kontaktstücks 31 fusst. In einem in der Vorkammer 41 angeordneten Abschnitt der Lichtbogenlaufschiene 51 ist eine Nase 511 eingeformt mit einem in Pfeilrichtung erstreckten und dem Dauerstromkontakt 211 zugewandten Rücken 512 und mit einer Spitze 513.
  • Eine Löschkammer 71 schliesst sich an die Vorkammer 41 an und weist ein zwischen den beiden Lichtbogenlaufschienen 51 und 61 angeordnetes Lichtbogenlöschpaket 73 auf.
    • Die Wirkung dieser Lichtbogenlöscheinrichtung ist die folgende:
  • Bei geschlossener Schaltstelle 1 weist das freie Ende des Lichtbogenhorns 312 einen kleinen Abstand zur Nase 511 auf. Dieser Abstand ist gering gegenüber der Länge des Nasenrückens 512 und liegt typischerweise im Bereich von 0,1 bis 0,5 Millimeter bei einer Länge des Nasenrückens von typischerweise ca. 1 Millimeter. Beim Ausschalten wird das bewegliche Kontaktstück 31 im Gegenuhrzeigersinn gedreht und trennen sich die beiden Dauerstromkontakte 211 und 311. Ein hierbei gebildeter Schaltlichtbogen fusst zunächst auf den beiden Dauerstromkontakten. Da der Abstand zwischen beiden Dauerstromkontakten im Zuge des Ausschaltvorgangs schnell wächst, übertrifft dieser Abstand rasch den kleinen Abstand zwischen Nase 511 und Lichtbogenhorn 312. Dadurch, dass der Nasenrücken 512 gegenüber dem Abstand Nase ― Lichtbogenhorn eine vergleichsweise grosse Länge aufweist und das Lichtbogenhorn 312 entlang dem Kreisbogen 313 über eine relativ grosse Strecke mit konstant geringem Abstand zur Nase 511 geführt wird, ist bei stetig wachsendem Abstand zwischen den beiden Dauerstromkontakten und dementsprechend wachsendem Lichtbogenwiderstand sichergestellt, dass der Schaltlichtbogen kurz nach der Kontakttrennung von dem die beiden Dauerstromkontakte 211 und 311 enthaltenden Strompfad in einen die Nase 511 und das Lichtbogenhorn 312 enthaltenden Strompfad kommutiert. Es ist so gewährleistet, dass der Schaltlichtbogen rasch und mit grosser Sicherheit von den Dauerstromkontakten 211, 311 weggeführt wird. Der Kontaktabbrand an den Dauerstromkontakten wird so erheblich reduziert und eine den Kontaktabbrand ausgleichende Kontaktnachfederung stark herabgesetzt. Lebensdauer und Ausschaltleistung von Lichtbogenlöscheinrichtung resp. eines diese Lichtbogenlöscheinrichtung enthaltenden Schutzschalters werden so erheblich erhöht.
  • Sobald das Lichtbogenhorn 312 sich im Zuge der Ausschaltbewegung von der Nase 511 entfernt, fusst der Schaltlichtbogen vorübergehend an der Spitze 513 der Nase. Um den Materialabbrand der Nasenspitze 513 und gegebenenfalls auch des Nasenrückens 512 gering zu halten, ist es vorteilhaft diese Teile wie auch das Lichtbogenhorn 312 abbrandfest auszubilden. Schliesslich erreicht das Lichtbogenhorn 312 die Lichtbogenleitschiene 61 und kann nun auch der zweite Fusspunkt des Lichtbogens von beweglichen Kontaktstück 31 weg ins Leitschienensystem kommutieren, wo er durch magnetische Eigen- und Fremdbeblasung in die Löschkammer 71 getrieben und am Lichtbogenlöschblechpaket 73 gelöscht wird. Eine Rückzündung ist sichergestellt, wenn bei geöffneter Schaltstelle 1 der Abstand zwischen Nasenspitze 513 und Lichtbogenhorn 312 nahezu gleich dem Abstand zwischen den beiden Dauerstromkontakten 211, 311 ist. Dieser Abstand ist typischerweise ca. 5 Millimeter.
  • Aus Fig.2 ist ersichtlich, wie die Lichtbogenlöscheinrichtung gemäss Fig.1 in einem Aktivteil eines ein- oder mehrpoligen Schutzschalters angeordnet ist. Aus dieser Figur ist auch die mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnete zweite Schaltstelle ersichtlich, welche von einem feststehenden Kontaktstück 22 und einem beweglichen Kontaktstück 32 mit einem nicht ersichtlichen Dauerstromkontakt und einem Lichtbogenhorn 322 gebildet ist. Eine Anschlussklemme 10 führt über die Spule eines Kurzschlussstromauslösers 100 und einen Verbindungsleiter 11 zum feststehenden Kontaktstück 21. Eine nicht dargestellte Anschlussklemme führt über einen ebenfalls nicht dargestellten Überstromauslöser und einen Verbindungsleiter 12 zum feststehenden Kontaktstück 22. Die beweglichen Kontaktstücke 31 und 32 sind in einer beweglichen gabelförmigen Kontaktbrücke 3 angeordnet. Der zweiten Schaltstelle 2 ist eine Vorkammer 42 mit zwei Lichtbogenlaufschienen 52 und 62 und eine Lichtbogenlöschkammer 72 zugeordnet. Die Kammern 41 und 71 der Schaltstelle 1 sind getrennt von den Kammem 42 und 72 der Schaltstelle 2 durch eine in Fig.2 nicht dargestellte, aber aus Fig.1 ersichtliche Trennwand 4. Die Lichtbogenlaufschienen 52 und 62 der zweiten Schaltestelle 2 sind bezüglich der Trennwand 4 spiegelsymmetrisch zu den Lichtbogenlaufschienen 51 und 61 ausgebildet und angeordnet. In die Lichtbogenlaufschiene 62 ist eine entsprechend der Nase 511 ausgebildete und angeordnete Nase 521 eingeformt. Femer sind in Fig.2 magnetfeldverstärkende Mittel, wie eine zwischen die beiden Lichtbogenlaufschienen 61 und 62 geschaltete Blasschlaufen 81 und nach Art eines Mantels ausgeführtes Material 91 bzw. 92, welches einen zwischen den Lichtbogenlaufschienen 51 und 61 bzw. 52 und 62 angeordneten Lichtbogenraum seitlich abschliesst.
  • Wird im Kurzschluss- oder Überstromfall durch den Kurzschlussstromauslöser 100 oder einen thermischen Überstromauslöser die Kontaktbrücke 3 von den feststehenden Kontaktstücken 21, 22 wegbewegt, so bilden sich zwischen den Dauerstromkontakten 211, 221 der feststehenden Kontaktstücke 21, 22 und den (aus Fig.2 nicht ersichtlichen) Dauerstromkontakten der Kontaktbrücke 3 zwei gegensinnig vom Abschaltstrom durchflossene Lichtbögen aus, deren Fusspunkte in der Folge rasch auf die beiden Nasen 511 und 521 und die beiden Lichtbogenhörner 312 und 322 geführt werden. Hierdurch wird der Abbrand der Dauerstromkontakte reduziert und werden die Lebensdauer und die Abschaltleistung der Lichtbogenlöscheinrichtung bzw. des Schutzschalters vergrössert.
  • Eine zusätzliche Vergrösserung der Lebensdauer und der Abschaltleistung von Löscheinrichtung resp. Schalter wird durch die magnetfeldverstärkenden Mittel 81, 91, 92 erreicht, welche bewirken, dass die beiden gegenläufig vom Abschaltstrom durchflossenen Schaltlichtbögen nach dem Kommutieren von den Lichtbogenhömem 312 und 322 auf die beiden Lichtbogenleitschienen 61 und 62 besonders rasch in die Löschkammern 71 und 72 getrieben werden, wodurch auch der Abbrand der Lichtbogenleitschienen gering gehalten wird.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1, 2
    Schaltstellen
    3
    Kontaktbrücke
    4
    Trennwand
    10
    Anschlussklemme
    100
    Kurzschlussstromauslöser
    11, 12
    Verbindungsleiter
    21, 22
    feststehende Kontaktstücke
    31, 32
    bewegliche Kontaktstücke
    211, 221, 311
    Dauerstromkontakte
    312, 322
    Lichtbogenhömer
    313
    Kreisbogen
    41, 42
    Vorkammern
    51, 52, 61, 62
    Lichtbogenlaufschienen
    511
    Nase
    512
    Nasenrücken
    513
    Nasenspitze
    71, 72
    Lichtbogenlöschkammern
    73
    Löschblechpaket
    81
    Blasschlaufe
    91, 92
    magnetische Abschirmmäntel

Claims (10)

  1. Lichtbogenlöscheinrichtung für einen Schutzschalter mit mindestens einer Schaltstelle (1), enthaltend
    ein feststehendes (21) und ein bewegliches Kontaktstück (31),
    eine Vorkammer (41) mit zwei Lichtbogenlaufschienen (51, 61) und
    eine an die Vorkammer (41) anschliessende Lichtbogenlöschkammer (71),
    bei welcher Lichtbogenlöscheinrichtung eine erste (51) beider Lichtbogenlaufschienen mit dem feststehenden Kontaktstück (21) elektrisch leitend verbunden und die zweite Lichtbogenlaufschiene (61) derart ausgebildet ist, dass sie vom beweglichen Kontaktstück (31) einen Fusspunkt eines Schaltlichtbogens übernimmt, der sich beim Ausschalten bildet und zunächst auf einem Dauerstromkontakt (211) des feststehenden (21) und einem Dauerstromkontakt (311) des beweglichen Kontaktstücks (31) fusst,
    dadurch gekennzeichnet, dass in einen in der Vorkammer (41) angeordneten Abschnitt der ersten Lichtbogenlaufschiene (51) eine Nase (511) eingeformt ist mit einem in Bewegungsrichtung des beweglichen Kontaktsstücks (31) erstreckten und dem Dauerstromkontakt (211) des feststehenden Kontaktstücks (21) zugewandten Rücken (512), und dass das bewegliche Kontaktstück (31) ein Lichtbogenhorn (312) enthält, dessen freies Ende bei geschlossener Schaltstelle (1) einen gegenüber der Länge des Nasenrückens (512) geringen Abstand zur Nase (511) aufweist und beim Ausschalten unter Beibehalten des geringen Abstands entlang dem Nasenrücken (512) führbar ist.
  2. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (513) der Nase (511) lichtbogenfest ausgebildet ist.
  3. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffneter Schaltstelle (1) der Abstand zwischen Nasenspitze (513) und freiem Ende des Lichtbogenhorns (312) nahezu gleich dem Abstand zwischen den beiden Dauerstromkontakten (211, 311) ist.
  4. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (41) zusätzlich magnetfeldverstärkendes Material und/oder eine Blasschlaufe enthält.
  5. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfeldverstärkende Material nach Art eines Mantels ausgeführt ist und einen zwischen der ersten und der zweiten Lichtbogenlaufschiene angeordneten Lichtbogenraum seitlich abschliesst.
  6. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Mantels mit Isoliermaterial beschichtet ist.
  7. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der zur Verwendung in einem Schutzschalter mit zwei in Serie geschalteten Schaltstellen (1, 2) zusätzlich
    ein zweites feststehendes (22) und ein zweites bewegliches Kontaktstück (32) vorgesehen sind, sowie
    eine zweite Vorkammer (42) mit einer dritten (52) und einer vierten Lichtbogenlaufschienen (62) und
    eine an die zweite Vorkammer (42) anschliessende zweite Lichtbogenlöschkammer (72),
    bei welcher Lichtbogenlöscheinrichtung die dritte Lichtbogenlaufschiene (52) mit dem zweiten feststehenden Kontaktstück (22) elektrisch leitend verbunden und die vierte Lichtbogenlaufschiene (62) derart ausgebildet ist, dass sie vom zweiten beweglichen Kontaktstück (312) einen Fusspunkt eines zweiten Schaltlichtbogens übernimmt, der sich beim Ausschalten bildet und zunächst auf einem Dauerstromkontakt (221) des zweiten feststehenden (22) und einem Dauerstromkontakt des zweiten beweglichen Kontaktstücks (32) fusst,
    dadurch gekennzeichnet, dass in einen in der zweiten Vorkammer (42) angeordneten Abschnitt der dritten Lichtbogenlaufschiene (52) eine zweite Nase (521) eingeformt ist mit einem in Bewegungsrichtung des zweiten beweglichen Kontaktstücks (32) erstreckten und dem Dauerstromkontakt (221) des zweiten feststehenden Kontaktstücks (22) zugewandten Rücken, und dass das zweite bewegliche Kontaktstück (32) ein Lichtbogenhorn (322) aufweist, dessen freies Ende bei geschlossener zweiter Schaltstelle (2) einen gegenüber der Länge des Nasenrückens geringen Abstand zur zweiten Nase (521) aufweist und beim Ausschalten unter Beibehalten des geringen Abstands entlang dem Nasenrücken führbar ist.
  8. Löschbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (31) und das zweite bewegliche Kontaktstück (32) in einer beweglichen Kontaktbrücke (3) angeordnet und die erste (41) und die zweite Vorkammer (42) durch eine Trennwand (4) voneinander getrennt sind.
  9. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Vorkammern (41, 42) jeweils zusätzlich magnetfeldverstärkendes Material (91, 92) und/oder eine Blasschlaufe (81) enthalten.
  10. Schutzschalter mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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