DE19734676A1

DE19734676A1 - Schaltgerät

Info

Publication number: DE19734676A1
Application number: DE1997134676
Authority: DE
Inventors: Tudor Dr Baiatu; Thomas Busenhart; Juerg Pfister
Original assignee: CMC Carl Maier and Cie AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 1999-02-18

Description

TECHNISCHES GEBIET

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Schaltgerät nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Derartige Schaltgeräte sind vorzugsweise als Leitungsschutz schalter ausgebildet und dienen dann dem Schutz von Leitungen in einem Niederspannungsnetz vor unzulässiger, durch Kurzschluß oder Überlast hervorgerufener Erwärmung. Bei der Wirkung eines großen Kurzschlußstroms ist es erwünscht, daß dieses Gerät rasch abschaltet, um so die hierbei vom Netz abgetrennte Leitung und den damit verbundenen Verbraucher vor übermäßiger Erwärmung zu schützen.

STAND DER TECHNIK

Die Erfindung nimmt auf einen Stand der Technik Bezug, wie er in CH 543 174 angegeben ist. Ein in diesem Stand der Technik beschriebener Leitungsschutz schalter enthält zwei in Serie geschaltete Schaltstellen. Diesen Schaltstellen ist jeweils eine von zwei jeweils Löschbleche enthaltende und durch eine Trennwand voneinander beabstandete Löschkammern zugeordnet. Die Löschkammern sind außen jeweils von einem U-förmigen Mantel aus Eisen umgeben. Der Schalter weist ferner zwei feststehende Schaltstücke mit jeweils einem Festkontakt auf sowie ein bewegliches, gabelförmig ausgebildetes Brückenschaltstück mit zwei jeweils mit einem der beiden Festkontakte zusammenwirkenden Gegenkontakten und Lichtbogenleitelemente, welche die freien Enden der Schaltstücke bilden. Beim Ausschalten werden zwischen den Kontakten zwei vom abzuschaltenden Strom durchflossene Lichtbögen gezogen. Diese Lichtbögen werden durch die selbst erzeugten, im Eisenmantel verstärkten Magnetfelder entlang den Lichtbogenleit elementen in die Löschkammern gedrängt, an den Löschblechen gekühlt und gelöscht.

Eine elektrische Kontaktanordnung für ein Schaltgerät mit zwei in Reihe liegenden Schaltstellen ist in EP 0 736 887 A2 veröffentlicht. Bei diesem Schaltgerät überbrückt in der Schließstellung ein beweglicher Brückenkontakt zwei feststehend angeordnete und jeweils mit einem Stromanschluß verbundene Kontakte. Beim Ausschalten werden zwischen den Kontakten zwei gegensinnig vom abzuschaltenden Strom durchflossene Lichtbögen gebildet, welche durch die Kraft ihrer eigenen Magnetfelder voneinander weg nach außen auf Ableitbleche gelenkt und dann gelöscht werden.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leitungsschutzschalter der eingangs genannten Art anzugeben, der trotz geringer Breite quer zur Trennwand ein besonders rasches Abschalten ermöglicht.

Beim Schaltgerät nach der Erfindung weisen die Lichtbogenleitelemente der beiden feststehenden Schaltstücke und/oder des Brückenschaltstücks jeweils einen an jedem der beiden Festkontakte und/oder an jedem der beiden Gegenkontakte ansetzenden, schräg zur Trennwand geführten Abschnitt auf. An den beiden feststehenden Schaltstücken und/oder am Brückenschaltstück befindliche Abschnitte liegen jeweils auf den Schenkeln eines sich zu den Löschkammern bzw. den Löschblechen hin öffnenden V. Beim Abschalten gebildete Lichtbögen stoßen sich wegen ihrer eigenen Magnetfelder ab und werden auf den schräg zur Trennwand verlaufenden Abschnitten der Lichtbogenleitelemente voneinander weg nach außen und zugleich auch in die Löschkammern hinein geführt. Je nach Größe des Winkels zwischen der Trennwand und den Lichtbogenleitelementen wirken entsprechend bemessene Kraftkomponenten auf die Lichtbögen, welche die Lichtbögen mit entsprechend großen Geschwindigkeiten in die Löschkammern treiben. Die Laufzeit der Lichtbögen von den Kontakten in die Löschkammern wird so erheblich verkürzt und damit eine besonders rasche Löschung der Lichtbögen bzw. eine schnelle Unterbrechung des abzuschaltenden Stroms erreicht. Besonders wirksame Kraftkomponenten in Richtung der Löschkammern werden erreicht, wenn der Öffnungswinkel des V zwischen ca. 30° und 120° liegt. Ist der Winkel kleiner 30°, so wirken nur noch relativ kleine Kraftkomponenten auf die Lichtbögen. Ist der Winkel größer 120°, so wirken zwar große Kraftkomponenten auf die Lichtbögen, jedoch werden dann die Lichtbögen von der Trennwand weg weit nach außen gedrängt. Das Schaltgerät muß dann unerwünscht breit ausgebildet sein. Hinsichtlich der Abschaltgeschwindigkeit und der Abmessungen des Schaltgeräts als besonders vorteilhaft hat sich ein Öffnungswinkel zwischen 50° und 100° herausgestellt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und die damit erzielbaren weiteren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 eine Seitenansicht von Kontaktanordnung und Löschkammern einer als Leitungsschutzschalter ausgeführten ersten Ausführungsform des Schaltgerätes nach der Erfindung im Ausschaltzustand nach dem Öffnen seines Gehäuses,

Fig. 2 eine Aufsicht nach links auf eine längs II-III geführten Schnitt durch das Schaltgerät nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht nach rechts auf den längs II-III geführten Schnitt,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Kontaktanordnung und der Löschkammern des Schaltgerätes gemäß Fig. 1 von links,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Kontaktanordnung und der Löschkammern des Schaltgerätes gemäß Fig. 1 von rechts,

Fig. 6 eine Seitenansicht von Kontaktanordnung und Löschkammern einer als Leitungsschutzschalter ausgeführten zweiten Ausführungsform des Schaltgerätes nach der Erfindung im Ausschaltzustand nach dem Öffnen seines Gehäuses,

Fig. 7 eine Aufsicht nach links auf eine längs VII-VIII geführten Schnitt durch das Schaltgerät nach Fig. 6, und

Fig. 8 eine Aufsicht nach rechts auf den längs VII-VIII geführten Schnitt.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Das in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Schaltgerät weist ein Isolierstoffgehäuse 10 auf, in dem eine Kontaktanordnung 20 und zwei durch eine Trennwand 11 aus Isolierstoff voneinander beabstandete Löschkammern 30, 30' mit Löschblechen 31, 31' untergebracht sind. Die Kontaktanordnung umfaßt zwei feststehende, im wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildete Schaltstücke 21, 21' mit jeweils einem Festkontakt 22, 22' sowie ein von einem nicht dargestellten Antrieb bewegbares, gabelförmig ausgebildetes Brückenschaltstück 23 mit zwei jeweils mit einem der beiden Festkontakte 22, 22' zusammenwirkenden Gegenkontakten 24, 24'.

Die feststehenden Schaltstücke 21 und 21' stehen in elektrischer leitender Verbindung mit je einem von zwei nicht dargestellten Stromanschlüssen des Schaltgerätes. Das vom nicht bezeichneten Stromanschluß abgewandte freie Ende des feststehenden Schaltstücks 21 bzw. 21' ist jeweils nach unten in Richtung auf die zugeordnete Löschkammer 30 bzw. 30' hornartig gebogen ausgebildet und dient als Lichtbogenleitelement 25 bzw. 25'. Es ist jeweils am oberen Teil der zugeordneten Löschkammer 30 bzw. 30' vorbei nach unten geführt.

Die beiden Gabelenden des Brückenschaltstücks 23 sind jeweils ebenfalls nach unten in Richtung auf die jeweils zugeordneten Löschkammern 30 bzw. 30' hornartig gebogen ausgebildet und dienen als Lichtbogenleitelemente 26 und 26'. Im Unterschied zu den feststehenden Schaltstücken 21 und 21' sind die Lichtbogenleitelemente 26 und 26' nur bis an den oberen Rand der zugeordneten Löschkammer 30 und 30' geführt. In der Ausschaltstellung des Schaltgerätes wirken die Lichtbogenleitelemente 26 und 26' mit feststehenden Lichtbogenleitschienen 27 und 27' zusammen, welche entsprechend den Lichtbogenleitelementen 25 und 25' oberen Rand der Löschkammern vorbei nach unten geführt sind.

Die Lichtbogenleitelemente 25, 25', 26 bzw. 26' weisen jeweils einen am zugeordneten Kontakt 22, 22', 24 bzw. 24' ansetzenden und schräg zur Trennwand 11 geführten Abschnitt 251, 251', 261 bzw. 261' auf. Diese Abschnitte liegen auf den Schenkeln eines sich zu den Löschblechen 31 bzw. 31' hin öffnenden V. An den Abschnitt 251, 251', 261 bzw. 261' schließt sich ein parallel zur Trennwand 11 geführter Abschnitt 252, 252', 262 bzw. 262' an, welcher am oberen Rand der zugeordneten Löschkammer 30 bzw. 30' vorbei nach unten erstreckt ist.

Die Lichtbogenleitschienen 27 bzw. 27' sind miteinander verbunden. Diese Verbindung kann wie beim Brückenschaltstück 23 oben im Bereich der Abschnitte 262 und 262' des Brückenschaltstücks oder unten am Grund der Löschkammern 30 und 30' angeordnet sein.

Die Wirkungsweise dieses Schaltgerätes ist wie folgt: Im Einschaltzustand liegt das Brückenschaltstück 23 auf den beiden feststehende Schaltstücken 21 und 21' auf. Strom wird nun vom feststehenden Schaltstück 21 über dessen Festkontakt 22, den Gegenkontakt 24 des Brückenschaltstücks 23, einen nicht bezeichneten Kontaktträger, den Gegenkontakt 24' und den Festkontakt 22' zum feststehenden Schaltstück 21' geführt. Beim Ausschalten wird das Brückenschaltstück 23 durch den nicht dargestellten Antrieb von den feststehenden Schaltstücken 21, 21' entfernt und in die in den Figuren dargestellte Position gebracht. Es werden hierbei zwei zueinander in Serie liegende, gegenläufig vom abzuschaltenden Strom durchflossene Schaltstellen geöffnet und dabei zwei Schaltlichtbögen gebildet. Die Kraft der Magnetfelder dieser beiden Bögen bewirkt, daß sie sich gegenseitig abstoßen und rasch voneinander entfernen. Die Fußpunkte der Lichtbögen werden auf den schräg zur Trennwand 11 verlaufenden Abschnitten 251, 251', 261 und 261' rasch von den zur Dauerstromübertragung verwendeten Kontakten 22, 22', 24 und 24' entfernt und zunächst nach außen und nach unten und sodann nach Auftreffen auf die Abschnitte 252, 252', 262, 262' ausschließlich nach unten zu den Löschkammern 30 und 30' geführt. Die Laufzeit der Lichtbögen von den Kontakten in die Löschkammern wird so erheblich verkürzt und dadurch eine besonders rasche Löschung der Lichtbögen bzw. eine schnelle Unterbrechung des abzuschaltenden Stroms erreicht.

Bei der in den Fig. 6-8 dargestellten zweiten Ausführungsform des Schaltgerätes nach der Erfindung ist der Winkel zwischen der Trennwand 11 und dem Abschnitt 251, 251', 262 und 262' geringer als bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Die wirksame Komponente der von den Magnetfelder erzeugten Kraft ist dann geringer. Die Schaltlichtbögen werden dann zwar nicht so rasch von Kontakten entfernt wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, jedoch wirkt die Kraft dann über einen längeren Weg und können dann bei gleicher Baubreite des Schaltgerätes die Schaltlichtbögen in besonders sicher Weise in die Löschbleche 31, 31' der Löschkammern 30, 30' gedrängt werden.

Es nicht notwendig, daß die Lichtbogenleitelemente aller Schaltstücke schräg ausgebildete Abschnitte 251, 251', 261, 261' aufweisen. Für eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Anwendung ist es ausreichend, wenn diese Abschnitte entweder nur an den beiden feststehenden Schaltstücken 21, 21' oder nur am Brückenschaltstück 23 vorgesehen sind.

Bezugszeichenliste

10

Isolierstoffgehäuse

11

Trennwand

20

Kontaktanordnung

21

,

21

' feststehende Schaltstücke

22

,

22

' Festkontakte

23

Brückenschaltstück

24

,

24

' Gegenkontakte

25

,

25

,

26

,

26

' Lichtbogenleitelemente

27

,

27

' Lichtbogenleitschienen

251

,

251

',

261

,

261

' erste Abschnitte

252

,

252

',

262

,

262

' zweite Abschnitte

30

,

30

' Löschkammern

31

,

31

' Löschbleche

Claims

1. Schaltgerät, insbesondere Leitungsschutzschalter, mit zwei in Serie geschalteten Schaltstellen, welchen jeweils eine von zwei jeweils Löschbleche (31, 31') enthaltende und durch eine Trennwand (11) voneinander beabstandete Löschkammern (30, 30') zugeordnet ist, mit zwei feststehenden Schaltstücken (21, 21') mit jeweils einem Festkontakt (22, 22'), einem beweglichen, gabelförmig ausgebildeten Brückenschaltstück (23) mit zwei jeweils mit einem der beiden Festkontakte (22, 22') zusammenwirkenden Gegenkontakten (24, 24') und mit die freien Enden der Schaltstücke (21, 21', 23) bildenden Lichtbogenleitelementen (25, 25', 26, 26'), dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenleitelemente der beiden feststehenden Schaltstücke (21, 21') und/oder des Brückenschaltstücks (23) jeweils einen an jedem der beiden Festkontakte (22, 22') und/oder an jedem der beiden Gegenkontakte (24, 24') ansetzenden, schräg zur Trennwand (11) geführten, ersten Abschnitt (251, 251', 261, 261') aufweist, und daß die an den beiden feststehenden Schaltstücken und/oder am Brückenschaltstück befindlichen ersten Abschnitte jeweils auf den Schenkeln eines sich zu den Löschblechen (31, 31') hin öffnenden V liegen.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel des V zwischen 30° und 120°, vorzugsweise zwischen 50° und 100°, liegt.

3. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den ersten Abschnitt (251, 251', 261, 261') ein parallel zur Trennwand (11) geführter zweiter Abschnitt (252, 252', 262, 262') anschließt.

4. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit den beiden Lichtbogenleitelementen (26, 26') des Brückenkontakts (23) zusammenwirkende, feststehende und miteinander elektrisch leitend verbundene Lichtbogenleitschienen (27, 27') vorgesehen sind mit entsprechend den freien Enden der Lichtbogenleitelemente (26, 26') ausgebildeten und beim Ausschalten damit zusammenwirkenden Schienenenden.