EP3327742B1

EP3327742B1 - Lichtbogenlöschvorrichtung und elektromechanisches schutzschaltgerät

Info

Publication number: EP3327742B1
Application number: EP17195570.1A
Authority: EP
Inventors: Winfried Vierling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2020-04-29
Anticipated expiration: 2037-10-10
Also published as: CN108122698A; EP3327742A1; CN108122698B; DE102016223620A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschvorrichtung für ein elektromechanisches Schutzschaltgerät, welches vorzugsweise als Leistungsschalter, als Leitungsschutzschalter oder als Fehlerstromschutzschalter ausgebildet ist. Die Lichtbogenlöschvorrichtung ist dabei zum Löschen eines beim Öffnen eines Schaltkontakts des Schutzschaltgerätes entstehenden Lichtbogens ausgebildet und weist hierzu eine Löschkammer auf, in der eine vordefinierte Anzahl n an Löschblechen in einer Stapelrichtung R voneinander beabstandet und parallel zueinander anordenbar ist. Weiterhin weist die Lichtbogenlöschvorrichtung mindestens ein Löschblechpaket auf, welches in der Löschkammer angeordnet ist und eine vordefinierte Anzahl m parallel zueinander angeordneter Löschbleche, welche mittels einer Halteeinrichtung in der Stapelrichtung R voneinander beabstandet gehalten sind, aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Schutzschaltgerät, welches beispielsweise als Leistungsschalter, als Leitungsschutzschalter oder als Fehlerstromschutzschalter ausgebildet ist und eine derartige Lichtbogenlöschvorrichtung zur Löschung eines beim Öffnen eines Schaltkontakts des Schutzschaltgerätes entstehenden Lichtbogens aufweist.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Schutzschaltgeräte bekannt. Hierzu zählen beispielsweise Leistungsschalter, Leitungsschutzschalter oder Fehlerstromschutzschalter. Sie werden insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt und dienen der Überwachung sowie der Absicherung eines elektrischen Stromkreises. Leistungsschalter sind dabei speziell für hohe Ströme ausgelegt. Ein Leitungsschutzschalter(sogenannter LS-Schalter), welcher auch als "Miniature Circuit Breaker" (MCB) bezeichnet wird, stellt in der Elektroinstallation eine sogenannte Überstromschutzeinrichtung dar und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt. Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher und Anlagen vor Überlast. Auf diese Weise werden beispielsweise elektrische Leitungen vor Beschädigung durch zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes geschützt.
Ein Fehlerstromschutzschalter ist eine Schutzeinrichtung zur Realisierung eines Schutzes gegen einen gefährlichen Fehlerstrom in einer elektrischen Anlage. Ein derartiger Fehlerstrom, welcher auch als Differenzstrom bezeichnet wird, tritt auf, wenn ein spannungsführendes Leitungsteil einen elektrischen Kontakt gegen Erde aufweist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Person ein spannungsführendes Teil einer elektrischen Anlage berührt: in diesem Fall fließt der Strom als Fehlerstrom durch den Körper der betreffenden Person gegen die Erdung ab. Zum Schutz gegen derartige Körperströme muss der Fehlerstromschutzschalter bei Auftreten eines derartigen Fehlerstroms die elektrische Anlage schnell und sicher allpolig vom Leitungsnetz trennen. Im allgemeinen technischen Sprachgebrauch werden anstelle des Begriffs "Fehlerstromschutzschalter" auch die Begriffe FI-Schutzschalter (kurz: FI-Schalter), Differenzstromschutzschalter (kurz: DI-Schalter) oder RCD (für "Residual Current Protective Device") gleichwertig verwendet.
Zur Überwachung bzw. zur Absicherung des elektrischen Stromkreises wird das jeweilige Schutzschaltgerät über zwei Anschlussklemmen mit einer elektrischen Leitung des zu überwachenden Stromkreises elektrisch leitend verbunden, um bei Bedarf den elektrischen Strom in der jeweiligen Leitung zu unterbrechen. Das Schutzschaltgerät weist dabei einen Schaltkontakt mit einem ortsfesten Festkontakt sowie einem relativ dazu beweglichen Bewegkontakt auf. Der Bewegkontakt ist hierbei über eine Schaltmechanik des Schutzschaltgerätes betätigbar, so dass der Schaltkontakt geöffnet und geschlossen werden kann. Auf diese Weise wird bei Auftreten eines vordefinierten Zustandes, beispielsweise eines Kurzschlusses oder einer elektrischen Überlast, die Schaltmechanik aktiviert und somit der Schaltkontakt geöffnet, um die elektrische Leitung zu unterbrechen und damit den überwachten Stromkreis vom elektrischen Leitungsnetz zu trennen. Derartige Schutzschaltgeräte sind auf dem Gebiet der Niederspannungstechnik auch als Reiheneinbaugeräte bekannt.
Wird der Schaltkontakt zu einem Zeitpunkt geöffnet, zu dem ein elektrischer Strom über den Schaltkontakt fließt, so bildet sich beim Öffnen des Schaltkontakts zwischen dem Festkontaktstück und dem sich davon entfernenden Bewegkontaktstück ein aus ionisierter Luft gebildeter Lichtbogen aus. Zum Deionisieren, und damit zum Löschen des Lichtbogens, weisen herkömmliche Schutzschaltgeräte eine sogenannte Lichtbogenlöschkammer oder auch Deionisationskammer auf, welche in unmittelbarer Nähe des Schaltkontakts angeordnet ist und ihrerseits eine Mehrzahl parallel zueinander angeordneter und voneinander beabstandeter Löschbleche aufweist. Ein elektromechanisches Schutzschaltgerät mit einer derartigen Lichtbogenlöschkammer ist beispielsweise aus der dt. Offenlegungsschrift DE 10 2011 002 714 A1 bekannt.
Wird der Lichtbogen in die Löschkammer getrieben, so teilt er sich beim Auftreffen auf die Löschbleche in mehrere Teillichtbögen auf, welche anschließend in Reihe geschaltet zwischen den einzelnen Löschblechen brennen. Die mehreren, elektrisch sequentiell hintereinander geschalteten Teil-Lichtbögen führen insgesamt zu einer höheren Bogenspannung. Zusammen mit einer Kühlungswirkung der Löschbleche, welche dem Lichtbogen Wärme entzieht, führt dies im weiteren Verlauf zu einem Erlöschen des Lichtbogens. Um dabei ein gutes Löschverhalten zu erreichen muss der Lichtbogen daher möglichst schnell vom Schaltkontakt weg in die Lichtbogenlöschkammer getrieben und dort zum Erlöschen gebracht werden.
Hierzu beschreibt die DE 10 2008 021 025 A1 eine Lichtbogenlöschblechanordnung für einen elektrischen Schalter. Bei der Lichtbogenlöschblechanordnung sind Lichtbogenlöschbleche in wenigstens zwei Gruppen angeordnet, wobei der Abstand der die jeweilige Gruppe begrenzenden Löschbleche von der jeweils benachbarten Gruppe oder einer jeweils benachbarten Lichtbogenleitschiene größer ist als der Abstand der Löschbleche innerhalb einer Gruppe. Dabei können zwei Gruppen oder drei Gruppen von Löschblechen mit jeweils derselben Anzahl von Löschblechen pro Gruppe vorgesehen sein.
Fernern offenbart die EP 2 608 234 A1 ein Schaltgerät geeignet für einen Gleichstrombetrieb. Hierbei kann eine erste Löscheinrichtung vertikal über einem ersten Kontaktpaar angeordnet sein und eine zweite Löscheinrichtung kann vertikal über einem zweiten Kontaktpaar angeordnet sein. Die erste Löscheinrichtung umfasst erste Löschbleche, die parallel zueinander angeordnet sind. Zudem sind die beiden Löscheinrichtungen identisch zueinander aufgebaut.
Aus der EP 0 051 756 A1 ist ein Leitungsschutzschalter bekannt, welcher ein festes Kontaktstück und ein bewegliches Kontaktstück aufweist. Das feste Kontaktstück geht über in ein erstes Lichtbogenleitblech und parallel zu dem ersten Lichtbogenleitblech ist ein zweites Lichtbogenleitblech vorgesehen. Zwischen den beiden Lichtbogenleitblechen befinden sich Lichtbogenlöschbleche, welche in ihrer Anzahl verringert oder erhöht werden können, je nach dem welcher Strombegrenzungsgrad erreicht werden soll.
Außerdem beschreibt die EP 0 898 290 A2 Halterungen für mehre zu einem Löschblechpaket zusammengefasste Löschbleche einer Lichtbogenlöscheinrichtung. Dabei sind die Halterungen auf beiden Seiten kammartig mit gleichmäßig beabstandeten Nuten ausgestattet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtbogenlöschvorrichtung sowie ein elektromechanisches Schutzschaltgerät zur Überwachung eines elektrischen Stromkreises bereitzustellen, welche sich durch eine schnelle und sichere Löschung eines beim Öffnen des Schaltkontaktes des Schutzschaltgerätes entstehenden Lichtbogens bei gleichzeitig geringen Herstellkosten auszeichnen.
Diese Aufgabe wird durch die Lichtbogenlöschvorrichtung sowie das elektromechanische Schutzschaltgerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Lichtbogenlöschvorrichtung für ein elektromechanisches Schutzschaltgerät weist einen Löschkammerbereich auf, in dem eine vordefinierte Anzahl n an Löschblechen in einer Stapelrichtung R voneinander beabstandet und parallel zueinander anordenbar ist. Weiterhin weist die Lichtbogenlöschvorrichtung ein Löschblechpaket auf, welches in dem Löschkammerbereich angeordnet ist und eine vordefinierte Anzahl m parallel zueinander angeordneter Löschbleche aufweist, die mittels einer Halteeinrichtung in der Stapelrichtung R voneinander beabstandet gehalten sind, wobei die die Anzahl m der das eine Löschblechpaket bildenden Löschbleche kleiner ist als die Anzahl n der in dem Löschkammerbereich anordenbaren Löschbleche.
Bei Lichtbogenlöschvorrichtungen mit geringerem Kurzschlussschaltvermögen oder mit geringerer Nennstromstärke können die gesetzlichen Vorschriften auch mit einer geringeren Anzahl an Löschblechen erfüllt werden. Mittels der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschvorrichtung wird in diesen Fällen nicht die maximale Anzahl n an Löschblechen in dem Löschkammerbereich angeordnet, sondern eine geringere Anzahl m, welche mittels der Halteeinrichtung zu dem Löschblechpaket montiert wurden. Die Halteeinrichtung ist dabei aus einem Isolationsmaterial gebildet, um die einzelnen Löschbleche gegeneinander zu isolieren. Durch die Einsparung einzelner Löschbleche können die Material- und damit die Herstellkosten reduziert werden.
Weiterhin ist durch die Verwendung eines Löschblechpaketes, welches eine geringere Anzahl m an Löschblechen aufweist als Löschbleche in dem Löschkammerbereich anordenbar sind, eine höhere Varianz hinsichtlich unterschiedlicher Lichtbogenlöschvorrichtungen mit unterschiedlichen Auslösecharakteristiken realisierbar. Durch Bereitstellung unterschiedlicher Löschblechpakete mit unterschiedlicher Anzahl an Löschblechen, welche alternativ oder auch gemeinsam in dem Löschkammerbereich anordenbar sind, können auf einfache und kostengünstige Art und Weise Varianten der Lichtbogenlöschvorrichtung bzw. des elektromechanischen Schutzschaltgerätes gebildet werden. Auf diese Weise wird der Variantenbestimmungspunkt für unterschiedliche Lichtbogenlöschvorrichtungen - und damit für unterschiedliche elektromechanische Schutzschaltgeräte - im Herstellungsprozess nach hinten verschoben, was sich reduzierend auf die Lagerhaltungs- und Logistikkosten - und damit reduzierend auf die Herstellkosten - auswirkt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Lichtbogenlöschvorrichtung sind zwei Löschblechpakete in der Stapelrichtung R nebeneinander in dem Löschkammerbereich angeordnet, wobei die Anzahl m₁ der Löschbleche des ersten Löschblechpaketes und die Anzahl m₂ der Löschbleche des zweiten Löschblechpaketes der Bedingung m₁ + m₂ ≤ n genügen.
Anstelle der Formulierung "in Stapelrichtung R nebeneinander" kann auch die Formulierung "in Stapelrichtung R übereinander" verwendet werden. Die Anordnung zweier Löschblechpakete in dem Löschkammerbereich ermöglicht bereits eine Variantenbildung. Da die beiden Löschblechpakete eine unterschiedliche Anzahl an Löschblechen aufweisen, sind drei Varianten der Lichtbogenlöschvorrichtung realisierbar.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Lichtbogenlöschvorrichtung sind eine Anzahl i ≥ 2 an Löschblechpaketen in dem Löschkammerbereich nebeneinander in der Stapelrichtung R angeordnet, welche die Bedingung ∑m_i ≤ n erfüllen.
Die erfindungsgemäße Lichtbogenlöschvorrichtung ist auch mit mehr als zwei Löschblechpaketen realisierbar. Limitierend wirkt dabei die Anzahl n, welche die Anzahl der im Löschkammerbereich maximal anordenbaren Löschbleche beschreibt. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Summe der Anzahl m_i der Löschbleche der i Löschblechpakete maximal so groß ist wie die Anzahl n der im Löschkammerbereich maximal anordenbaren Löschbleche. Auf diese Weise sind weitere Konfigurationen der Lichtbogenlöschvorrichtung sowie des elektromechanischen Schutzschaltgerätes realisierbar.
In einer nicht beanspruchten Ausführungsform der Lichtbogenlöschvorrichtung weisen zumindest zwei der Löschblechpakete dieselbe Anzahl m an Löschblechen auf. Durch die Verwendung gleicher Löschblechpakete, d.h. Pakete mit gleicher Anzahl m an Löschblechen, kann die Teilevielfalt in der Fertigung sowie der Montage reduziert werden. Dies ist sowohl für den Montageaufwand, als auch für die Lagerhaltungs- und Logistickosten vorteilhaft. Auf diese Weise können die Herstellkosten der Lichtbogenlöschvorrichtung - und damit des elektromechanischen Schutzschaltgerätes - weiter reduziert werden.
In einer weiteren nicht beanspruchten Ausführungsform der Lichtbogenlöschvorrichtung gilt für die Anzahl m der Löschbleche die Bedingung: m = n/i.
Ist im Löschkammerbereich eine Anzahl n an Löschblechen anordenbar, so ergibt sich bei der Verwendung von i identischen Löschblechpaketen die maximale Anzahl m der Löschbleche je Löschblechpaket als Quotient aus der Anzahl n dividiert durch die Anzahl i. Sind beispielsweise n=12 Löschbleche im Löschkammerbereich anordenbar, so ergibt sich bei i=3 anzuordnenden Löschblechpaketen die Anzahl m = 12/3 = 4 Löschbleche je Löschblechpaket. Bei i=4 anzuordnenden Löschblechpaketen ergibt sich die Anzahl m entsprechend der Bedingung m=n/i zu m = 12/4 = 3 Löschblechen je Löschblechpaket.
Das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät weist ein Isolierstoffgehäuse, in dem die Komponenten des Schutzschaltgerätes aufgenommen und gehaltert sind, sowie eine Lichtbogenlöschvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art auf. Weiterhin weist das Isolierstoffgehäuse einen vorkonfigurierten Bereich auf, der zur Aufnahme der Lichtbogenlöschvorrichtung ausgebildet ist.
Hinsichtlich der generellen Vorteile des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes wird zunächst auf die vorstehend beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschvorrichtung verwiesen. Zum einen führt eine einfach und kostengünstig gestaltete Lichtbogenlöschvorrichtung zu einem entsprechenden Kostenvorteil des elektromechanischen Schutzschaltgerätes. Zum anderen können die Montagekosten, und damit die Herstellkosten, entsprechend reduziert werden: die Verwendung mehrerer "kleiner" Löschblechpakete mit einer Löschblech-Anzahl m < n ermöglicht eine an das geforderte Schaltvermögen des Schutzschaltgerätes angepasste Konfiguration. Diese Variantenbildung ist auf äußerst einfache Art und Weise realisierbar, entweder indem lediglich ein kleineres Löschblechpaket eingesetzt wird, oder indem mehrere kleine Löschblechpakete kombiniert verwendet, d.h. in dem Löschkammerbereich angeordnet werden.
Mit Hilfe des im Isolierstoffgehäuse des Schutzschaltgerätes ausgebildeten, vorkonfigurierten Bereichs ist die Lichtbogenlöschvorrichtung auf vordefinierte Art und Weise in dem Isolierstoffgehäuse aufgenommen. Dieser Bereich ist dabei derart ausgebildet, dass er zur Aufnahme der Lichtbogenlöschvorrichtung unabhängig sowohl von der Anzahl i der zur Realisierung der Lichtbogenlöschvorrichtung verwendeten Löschblechpakete, als auch der Anzahl m der Löschbleche je Löschblechpaket, geeignet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Schutzschaltgerätes ist der Löschkammerbereich in dem Isolierstoffgehäuse ausgebildet, wobei das Isolierstoffgehäuse zumindest ein Aufnahmeelement zur Aufnahme und Halterung des zumindest einen Löschblechpaketes aufweist.
Mit Hilfe des zumindest einen Aufnahmeelements wird das Löschblechpaket bzw. werden die Löschblechpakete auf vordefinierte Art und Weise in dem Isolierstoffgehäuse aufgenommen und gehaltert. Durch das bzw. die Aufnahmeelemente wird das bzw. werden die Löschblechpaket(e) in vordefinierter Lage im Löschkammerbereich positioniert, d.h. aufgenommen und gehaltert - unabhängig von Anzahl i sowie Größe m der einzelnen Löschblechpakete. Dadurch wird eine flexibel einsetzbare Lagerung der Lichtbogenlöschvorrichtung im Isolierstoffgehäuse erreicht, unabhängig von der jeweiligen konkreten Ausprägung der Lichtbogenlöschvorrichtung.
In einer weiteren nicht beanspruchten Ausführungsform des Schutzschaltgerätes ist das zumindest eine Löschblechpaket in der Stapelrichtung R mittig in dem Löschkammerbereich angeordnet, derart, dass sowohl oberhalb als auch unterhalb des Löschblechpaketes weitere Löschbleche oder Löschblechpakete in dem Löschkammerbereich anordenbar sind. Durch die mittige Anordnung wird auf einfache Art und Weise das Hinzufügen weiterer Löschblechpakete, aber auch einzelner Löschbleche, ermöglicht.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Lichtbogenlöschvorrichtung bzw. des elektromechanischen Schutzschaltgerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:

Figuren 1 bis 3: schematische Darstellungen eines aus dem Stand der Technik bekannten elektromechanischen Schutzschaltgerätes mit einer Lichtbogenlöschvorrichtung;
Figuren 4 bis 9: schematische Darstellungen eines nicht beanspruchten Ausführungsbeispiels des elektromechanischen Schutzschaltgerätes mit der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschvorrichtung;
Figuren 10 bis 18: schematische Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes mit der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschvorrichtung;
Figuren 19 bis 27: schematische Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes mit der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschvorrichtung.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen den schematischen Aufbau eines Schutzschaltgerätes 1 mit einer Lichtbogenlöschvorrichtung 10, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Figur 1 zeigt eine Seitenansicht des Schutzschaltgerätes 1 mit der Lichtbogenlöschvorrichtung 10 in schematischer Darstellung; In den Figuren 2 und 3 ist der Aufbau eines Löschblechpaketes 12 der Lichtbogenlöschvorrichtung 10 in einer Seitenansicht bzw. in perspektivischer Ansicht schematisch dargestellt. Anhand dieses aus dem Stand der Technik bereits bekannten Schutzschaltgerätes 1 wird im Folgenden die grundsätzliche Funktionsweise eines derartigen Schutzschaltgerätes 1 beschrieben:
Das Schutzschaltgerät 1 weist einen Eingangsanschluss 3-1 sowie einen Ausgangsanschluss 3-2 auf, welche in einem Isolierstoffgehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 aufgenommen und gehaltert sind. Der Eingangsanschluss 3-1 sowie der Ausgangsanschluss 3-2 sind zur Kontaktierung des Schutzschaltgerätes 1 mit einer elektrischen Leitung (nicht dargestellt) ausgebildet und weisen jeweils eine Klemmschraube 3-3 zum Klemmen der elektrischen Anschlussleiter auf. Der Eingangsanschluss 3-1 ist über eine elektrische Spule 8 mit einem im Isolierstoffgehäuse 2 ortsfest angeordneten Festkontakt 4 elektrisch leitend verbunden. Der Festkontakt 4 bildet zusammen mit einem relativ dazu beweglich gelagerten Bewegkontakt 5 einen Schaltkontakt, welcher geöffnet und geschlossen werden kann, um den Stromfluss zwischen dem Eingangsanschluss 3-1 und dem Ausgangsanschluss 3-2 zu unterbrechen oder zu ermöglichen. Hierzu ist der Bewegkontakt 5 an einem im Isolierstoffgehäuse 2 drehbar gelagerten Bewegkontaktträger 6 befestigt. Der Bewegkontaktträger 6 wiederum ist mit dem Ausgangsanschluss 3-2 elektrisch leitend verbunden.
Zur manuellen Betätigung des Schutzschaltgerätes 1 weist das Isolierstoffgehäuse 2 an einer Frontseite ein Betätigungselement 9 auf, welches mit dem Bewegkontaktträger 6 in Wirkverbindung steht. Auf diese Weise kann der Schaltkontakt mit Hilfe des Betätigungselements 2 manuell geöffnet und geschlossen werden.
Bei Auftreten eines Kurzschlusses wird die Spule 8 von dem hohen Kurzschlussstrom durchflossen. Dieser hohe Kurzschlussstrom wird dazu verwendet, den Schaltkontakt zu öffnen, indem ein in der Spule beweglich gelagerter Stößel (nicht dargestellt) aufgrund der magnetischen Wirkung des Spulenstroms in die Spule 8 hineingezogen wird. Diese Bewegung des Stößels wirkt auf den Bewegkontaktträger 6 ein, wodurch der Bewegkontakt 5 vom Festkontakt 4 wegbewegt.
Beim Öffnen des stromdurchflossenen Schaltkontakts entsteht ein Lichtbogen 7, welcher zunächst zwischen dem Festkontakt 4 und dem Bewegkontakt 5 brennt. Entfernt sich der Bewegkontakt 5 vom Festkontakt 4, so führt die mit zunehmender Länge des Lichtbogens 7 ansteigende Bogenspannung dazu, dass der Lichtbogen 7 vom Bewegkontakt 5 auf eine Leitschiene 15, welche unterhalb des sich öffnenden Schaltkontakts angeordnet ist, kommutiert. Das erste Ende der Leitschiene 15 ist dabei an das untere Ende einer Lichtbogenlöschvorrichtung 10 geführt. Das zweite Ende der Leitschiene 15 ist mit dem Ausgangsanschluss 3-2 elektrisch leitend verbunden.
Die Lichtbogenlöschvorrichtung 10 weist ein Löschblechpaket 12 auf, welches aus einer Mehrzahl parallel zueinander angeordneter Löschblechen 13 besteht, die in einer Stapelrichtung R mittels einer Halteeinrichtung 14 voneinander beabstandet gehalten sind. Ein oberes Ende der Lichtbogenlöschvorrichtung 10 ist mit dem Festkontakt 4 elektrisch leitend verbunden.
Die aufgrund des hohen Kurzschlussstromes auftretenden elektro-magnetischen Kräfte wechselwirken mit dem Lichtbogen 7 derart, dass dieser von dem sich öffnenden Schaltkontakt wegbewegt wird. Dabei wird der Lichtbogen 7 zunächst in Richtung eines sogenannten Vorkammerbereichs 16, welcher sich unterhalb des Schaltkontakts vor der Lichtbogenlöschvorrichtung 10 befindet, getrieben. Im weiteren Verlauf wird der Lichtbogen 7 dann schließlich in das Löschblechpaket 12 der Lichtbogenlöschvorrichtung 10 gedrängt. Dabei trifft der Lichtbogen 7 auf die Löschbleche 13, wodurch er in eine entsprechende Mehrzahl elektrisch hintereinander geschalteten Teillichtbögen zerfällt. Aufgrund der daraus resultierenden höheren Bogenspannung reißt der Lichtbogen 7 schließlich ab und erlischt.
Erfindungsgemäß weist die Lichtbogenlöschvorrichtung 10 einen Löschkammerbereich 11 auf, in dem eine vordefinierte Anzahl n an Löschblechen 13 in einer Stapelrichtung R parallel zueinander sowie voneinander beabstandet anordenbar ist, d.h. angeordnet werden kann. Weiterhin weist die Lichtbogenlöschvorrichtung 10 mindestens ein Löschblechpaket 12 auf, welches in dem Löschkammerbereich 11 angeordnet ist und seinerseits eine vordefinierte Anzahl m parallel zueinander angeordneter Löschbleche 13 aufweist, die mittels einer Halteeinrichtung 14 in Stapelrichtung R voneinander beabstandet gehalten sind. Die Anzahl m der das eine Löschblechpaket 12 bildenden Löschbleche 13 ist dabei kleiner als die Anzahl n der in dem Löschkammerbereich 11 maximal anordenbaren Löschbleche, so dass oberhalb und/oder unterhalb des mindestens ein Löschblechpaketes 12 zumindest ein weiteres, einzelnes Löschblech oder ein weiteres Löschblechpaket anordenbar ist.
In den Figuren 4 bis 9 ist ein nicht beanspruchtes Ausführungsbeispiel des elektromechanischen Schutzschaltgerätes 1 mit der Lichtbogenlöschvorrichtung 10 schematisch dargestellt. Im Unterschied zu dem aus dem Stand der Technik bereits bekannten Schutzschaltgerät 1, wie vorstehend zu den Figuren 1 bis 3 beschrieben, weist das elektromechanische Schutzschaltgerät 1 einen vorkonfigurierten Bereich auf, der zur Aufnahme einer unterschiedlichen, d.h. anders ausgebildeten Lichtbogenlöschvorrichtung 10 ausgebildet ist:
In diesem Ausführungsbeispiel ist in dem Löschkammerbereich 11 eine Anzahl von n = 12 einzelnen Löschblechen anordenbar. Das in dem Löschkammerbereich 11 aufgenommene Löschblechpaket 12 ist jedoch lediglich aus einer vordefinierte Anzahl von m = 6 einzelnen Löschblechen 13 gebildet, welche mittels einer Halteeinrichtung 14 in der Stapelrichtung R voneinander beabstandet gehalten sind. Die Halteeinrichtung 14 ist dabei ebenfalls aus einem Isolierstoff gebildet, um die einzelnen Löschbleche 13 gegeneinander zu isolieren.
Der Löschkammerbereich 11 ist vorliegend in dem Isolierstoffgehäuse 2 ausgebildet. Er weist mehrere Aufnahmeelemente 17 zur Aufnahme und Halterung einzelner Löschbleche 13 auf, welche ebenfalls in dem Isolierstoffgehäuse 2 ausgebildet sind. Anstelle einzelner Löschbleche können auch eines oder mehrere Löschblechpakete 12 mittels der Aufnahmeelemente 17 in dem Löschkammerbereich 11 aufgenommen und gehaltert werden. Ebenso ist es möglich, eine Kombination aus einem oder mehreren einzelnen Löschblechen 13 und einem oder mehreren Löschblechpaketen 12 mittels der Aufnahmeelemente 17 in dem Löschkammerbereich 11 aufzunehmen.
Figur 4 zeigt eine Lichtbogenlöschvorrichtung 10, welche im Isolierstoffgehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 angeordnet ist und lediglich ein Löschblechpaket 12 aufweist, welches aus lediglich sechs einzelnen Löschblechen 13 gebildet ist. Dieses eine Löschblechpaket 12 ist mittig im Löschkammerbereich 11 angeordnet, derart, dass sowohl oberhalb als auch unterhalb entweder ein oder mehrere einzelne Löschbleche 13, oder auch ein weiteres Löschblechpaket 12 anordenbar ist. Insgesamt wären sechs weitere Löschbleche - einzeln oder paketiert - in dem Löschkammerbereich 11 anordenbar. Die Anzahl von sechs weiteren Löschblechen ergibt sich dabei aus der Differenz der Anzahl n=12 maximal anordenbarer Löschbleche und der Anzahl m=6 bereits vorhandener Löschbleche. Das zugeordnete Löschblechpaket 12 ist in den Figuren 5 und 6 schematisch dargestellt.
Figur 7 zeigt das Schutzschaltgerät 1 mit einer Lichtbogenlöschvorrichtung 10, welche zwei Löschblechpakete 12-1 und 12-2 (Detaildarstellungen siehe Figuren 6 und 7) aufweist, die in Stapelrichtung R nebeneinander, d.h. übereinander liegend angeordnet sind. Beide Löschblechpakete 12-1 und 12-2 sind - analog zu dem in den Figuren 4 bis 6 dargestellten Löschblechpaket - aus sechs einzelnen Löschblechen 13 gebildet. Damit ist die Anzahl n=12 maximal anordenbarer Löschbleche voll ausgeschöpft. Diese Konfiguration weist daher das maximal erreichbare Schaltvermögen auf.
Das in den Figuren 4 bis 9 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass mit Hilfe eines einzigen Typs an Löschblechpaketen (mit einer Anzahl von sechs Löschblechen je Löschblechpaket) zwei verschiedene Konfigurationen für die Lichtbogenlöschvorrichtung 10 möglich sind: die in den Figuren 3 bis 6 dargestellte erste Konfigurationsmöglichkeit mit einem Löschblechpaket 12, und die in den Figuren 7 bis 9 dargestellte zweite Konfigurationsmöglichkeit mit den beiden identischen Löschblechpaketen 12-1 und 12-2. Damit sind unterschiedliche Gerätetypen für verschiedene Stromstärken realisierbar, welche sich aufgrund der unterschiedlichen Anzahl an Löschblechen lediglich hinsichtlich ihres maximalen Kurzschlussschaltvermögens voneinander unterscheiden. Dabei ist diese Variantenbildung ohne zusätzliche Teile oder Komponenten realisierbar, was sich kostensenkend auf die Lagerhaltungs- und Logistikkosten auswirkt.
In den Figuren 10 bis 18 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes 1 mit der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschvorrichtung 10 schematisch dargestellt. Figur 10 zeigt das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät 1 mit einer Lichtbogenlöschvorrichtung 10, welche im Isolierstoffgehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 angeordnet ist und lediglich ein Löschblechpaket 12 aufweist, welches aus lediglich fünf einzelnen Löschblechen 13 gebildet ist, die in Stapelrichtung R mittels einer Halteeinrichtung 14 voneinander beabstandet gehalten sind. Damit ist eine Konfiguration für ein Schutzschaltgerät 1 mit geringer Nennstromstärke - und damit mit einem geringeren maximalen Kurzschlussschaltvermögen - realisierbar. Das hierzu korrespondierende Löschblechpaket 12 ist in den Figuren 11 und 12 schematisch dargestellt.
Figur 13 zeigt das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät 1 mit einer alternativen Lichtbogenlöschvorrichtung 10, welche ebenfalls im Isolierstoffgehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 angeordnet ist und lediglich ein Löschblechpaket 12 aufweist, welches aus lediglich sieben einzelnen Löschblechen 13 gebildet ist, die in Stapelrichtung R mittels einer Halteeinrichtung 14 voneinander beabstandet gehalten sind. Damit ist eine weitere Konfiguration für ein Schutzschaltgerät 1 mit mittlerer Nennstromstärke - und einem entsprechend mittleren Kurzschlussschaltvermögen - realisierbar. Das hierzu korrespondierende Löschblechpaket 12 ist in den Figuren 14 und 15 in einer Seitenansicht sowie in perspektivischer Ansicht schematisch dargestellt.
Figur 16 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes 1 mit einer Lichtbogenlöschvorrichtung 10, welche nunmehr zwei Löschblechpakete 12-1 und 12-2 (Detaildarstellungen siehe Figuren 17 und 18) aufweist, die in Stapelrichtung R nebeneinander, d.h. übereinander liegend angeordnet sind. Das erste Löschblechpaket 12-1 ist am oberen Ende des Löschkammerbereichs 11 angeordnet und entspricht dem in den Figuren 13 bis 15 dargestellten Löschblechpaket 12, welches aus sieben einzelnen Löschblechen 13 gebildet ist, die in Stapelrichtung R mittels der Halteeinrichtung 14 voneinander beabstandet gehalten sind. Das zweite Löschblechpaket 12-2 ist unterhalb des ersten Löschblechpaketes 12-1, und damit am unteren Ende des Löschkammerbereichs 11, angeordnet und entspricht dem in den Figuren 10 bis 12 dargestellten Löschblechpaket 12, welches aus fünf einzelnen Löschblechen 13 gebildet ist, die in Stapelrichtung R mittels der Halteeinrichtung 14 voneinander beabstandet gehalten sind. Die zu der Darstellung der Figur 16 korrespondierende Detaildarstellung der Lichtbogenlöschvorrichtung 10 mit den beiden Löschblechpaketen 12-1 und 12-2 ist in den Figuren 17 und 18 in einer Seitenansicht sowie in perspektivischer Ansicht schematisch dargestellt.
Gemeinsam weisen die beiden Löschblechpakete 12-1 und 12-2 somit zwölf Löschbleche 13 auf, die mittels der Aufnahmeelemente 17 (siehe Figuren 10 und 13) in dem Löschkammerbereich 11 aufgenommen und gehaltert sind. Dies entspricht der maximalen Konfiguration, bei der die Anzahl n der im Löschkammerbereich 11 aufnehmbaren bzw. anordenbaren Löschbleche der Summe der Anzahl m_i der Löschbleche der beiden Löschblechpakete 12-1 und 12-2 entspricht: $n = {Σm}_{i} = m_{1} + m_{2} (für i = 2)$
Diese maximale Konfiguration weist das höchste KurzschlussSchaltvermögen der drei in den Figuren 10 bis 18 dargestellten Alternativen des zweiten Ausführungsbeispiels auf. Im Unterschied zu dem in den Figuren 4 bis 9 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind die beiden Löschblechpakete 12-1 und 12-2 hierbei nicht identisch, sondern unterschiedlich gebildet. Dadurch wird zwar die Anzahl unterschiedlicher Bauteile erhöht, auf der anderen Seite jedoch sind auf diese Weise drei unterschiedliche Konfigurationen, und damit drei unterschiedliche Gerätetypen mit unterschiedlichem Schaltvermögen, realisierbar.
In den Figuren 19 bis 27 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektromechanischen Schutzschaltgerätes 1 mit der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschvorrichtung 10 schematisch dargestellt. Figur 19 zeigt das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät 1 mit einer Lichtbogenlöschvorrichtung 10, welche im Isolierstoffgehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 angeordnet ist und lediglich ein Löschblechpaket 12 aufweist, welches aus lediglich vier einzelnen Löschblechen 13 gebildet ist, die in Stapelrichtung R mittels einer Halteeinrichtung 14 voneinander beabstandet gehalten sind. Damit ist eine Konfiguration für ein Schutzschaltgerät 1 mit äußerst geringer Nennstromstärke - und damit mit einem entsprechend geringeren maximalen Kurzschlussschaltvermögen - realisierbar. Das hierzu korrespondierende Löschblechpaket 12 ist in den Figuren 20 und 21 schematisch dargestellt.
Figur 22 zeigt das erfindungsgemäße elektromechanische Schutzschaltgerät 1 mit einer alternativen Lichtbogenlöschvorrichtung 10, welche ebenfalls im Isolierstoffgehäuse 2 des Schutzschaltgerätes 1 angeordnet ist und lediglich ein Löschblechpaket 12 aufweist, welches aus lediglich acht einzelnen Löschblechen 13 gebildet ist, die in Stapelrichtung R mittels einer Halteeinrichtung 14 voneinander beabstandet gehalten sind. Damit ist eine weitere Konfiguration für ein Schutzschaltgerät 1 mit mittlerer Nennstromstärke - und einem entsprechend mittleren Kurzschlussschaltvermögen - realisierbar. Das hierzu korrespondierende Löschblechpaket 12 ist in den Figuren 23 und 24 in einer Seitenansicht sowie in perspektivischer Ansicht schematisch dargestellt.
Figur 25 zeigt - korrespondierend zu den Darstellungen der Figuren 19 und 22 - das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schutzschaltgerätes 1 mit einer Lichtbogenlöschvorrichtung 10, welche nunmehr zwei Löschblechpakete 12-1 und 12-2 (Detaildarstellungen siehe Figuren 26 und 27) aufweist, die in Stapelrichtung R nebeneinander, d.h. übereinander liegend angeordnet sind. Das erste Löschblechpaket 12-1 ist am oberen Ende des Löschkammerbereichs 11 angeordnet und entspricht dem in den Figuren 22 und 24 dargestellten Löschblechpaket 12, welches aus acht einzelnen Löschblechen 13 gebildet ist, die in Stapelrichtung R mittels der Halteeinrichtung 14 voneinander beabstandet gehalten sind. Das zweite Löschblechpaket 12-2 ist unterhalb des ersten Löschblechpaketes 12-1, und damit am unteren Ende des Löschkammerbereichs 11, angeordnet und entspricht dem in den Figuren 19 bis 21 dargestellten Löschblechpaket 12, welches aus vier einzelnen Löschblechen 13 gebildet ist, die in Stapelrichtung R mittels der Halteeinrichtung 14 voneinander beabstandet gehalten sind. Die zu der Darstellung der Figur 25 korrespondierende Detaildarstellung der Lichtbogenlöschvorrichtung 10 mit den beiden Löschblechpaketen 12-1 und 12-2 ist in den Figuren 26 und 27 in einer Seitenansicht sowie in perspektivischer Ansicht schematisch dargestellt.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Anordnungen oder Kombinationsmöglichkeiten beschränkt. Es ist selbstverständlich ebenso möglich, die dargestellten Löschblechpakete anders als in den Figuren gezeigt zu kombinieren. Beispielsweise könnten zwei der in Figur 11 oder Figur 20 dargestellten und beschriebenen Löschblechpakete 12 (mit jeweils fünf oder vier einzelnen Löschblechen) kombiniert werden, wobei nicht die maximal mögliche Anzahl n von Löschblechen 13 in dem Löschkammerbereich 11 angeordnet werden.
Weiterhin ist es möglich, weitere Löschblechpakete mit einer anderen Anzahl m an Löschblechen zu gestalten und diese mit vorhandenen oder den neu gestalteten Löschblechpaketen zu kombinieren - immer unter der Voraussetzung, dass die Anzahl der in dem Löschkammerbereich 11 angeordneten Löschbleche, ob einzeln oder zu Löschblechpaketen paketiert - kleiner oder gleich der Anzahl der maximal in dem Löschkammerbereich 11 anordenbaren Löschblechen ist. Insbesondere ist es möglich, Löschblechpakete 12 einzusetzen, die aus jeweils drei oder vier einzelnen Löschblechen 13 bestehen, und diese einzeln, zweifach, dreifach oder (im Falle der Löschblechpakete mit jeweils drei Löschblechen) vierfach im Löschkammerbereich 11 anzuordnen. Damit sind - bei Verwendung eines einzigen Typs an Löschblechpaketen - drei bzw. vier Varianten der Lichtbogenlöschvorrichtung 10 realisierbar.
In den Darstellungen der Figuren sind die einzelnen Löschbleche 13 jeweils v-förmig eingeschnitten. Dies stellt eine gängige, da vorteilhafte Ausführungsform dar. Es ist jedoch ebenso möglich, anders gestaltete Löschbleche als die dargestellten erfindungsgemäß zu verwenden.

Claims

Lichtbogenlöschvorrichtung (10) für ein elektromechanisches Schutzschaltgerät (1),
- mit einem Löschkammerbereich (11), in dem eine vordefinierte Anzahl (n) an Löschblechen (13) in einer Stapelrichtung (R) voneinander beabstandet und parallel zueinander anordenbar ist,

- mit mindestens einem Löschblechpaket (12), welches in dem Löschkammerbereich (11) angeordnet ist und eine vordefinierte Anzahl (m) parallel zueinander angeordneter Löschbleche (13) aufweist, die mittels einer Halteeinrichtung (14) in Stapelrichtung (R) voneinander beabstandet gehalten sind,

- wobei die Anzahl (m) der das eine Löschblechpaket (12) bildenden Löschbleche (13) kleiner ist als die Anzahl (n) der in dem Löschkammerbereich (11) anordenbaren Löschbleche, so dass oberhalb und/oder unterhalb des mindestens ein Löschblechpaketes (12) zumindest ein weiteres, einzelnes Löschblech oder ein weiteres Löschblechpaket anordenbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtbogenlöschvorrichtung (10) zumindest zwei verschiedene Löschblechpakete (12) mit einer unterschiedlichen Anzahl von Löschblechen (13) aufweist, wobei die Löschblechpakete (12) alternativ oder gemeinsam in dem Löschkammerbereich (11) anordenbar sind.
Lichtbogenlöschvorrichtung (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- dass zwei Löschblechpakete (12-1, 12-2) in Stapelrichtung (R) nebeneinander in dem Löschkammerbereich (11) angeordnet sind,

- dass die Anzahl (m₁) der Löschbleche (13) des ersten Löschblechpaketes (12-1) und die Anzahl (m₂) der Löschbleche (13) des zweiten Löschblechpaketes (12-2) der Bedingung m₁ + m₂ ≤ n genügen.
Lichtbogenlöschvorrichtung (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Anzahl i ≥ 2 an Löschblechpaketen (12) in dem Löschkammerbereich (11) nebeneinander in Stapelrichtung (R) angeordnet sind, welche die Bedingung ∑m_i ≤ n erfüllen.
Elektromechanisches Schutzschaltgerät (1)
- mit einem Isolierstoffgehäuse (2), in den die Komponenten des Schutzschaltgerätes (1) aufgenommen und gehaltert sind, sowie

- mit einer Lichtbogenlöschvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Isolierstoffgehäuse (2) einen vorkonfigurierten Bereich aufweist, der zur Aufnahme der Lichtbogenlöschvorrichtung (10) ausgebildet ist.
Schutzschaltgerät (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Löschkammerbereich (11) in dem Isolierstoffgehäuse (2) ausgebildet ist, wobei das Isolierstoffgehäuse (2) zumindest ein Aufnahmeelement (17) zur Aufnahme und Halterung des zumindest einen Löschblechpaketes (12, 12-1, 12-2) aufweist.