DE102008021025A1

DE102008021025A1 - Lichtbogenlöschblechanordnung

Info

Publication number: DE102008021025A1
Application number: DE102008021025A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Ludovici; Manfred Hofmann; Wolfgang Dipl.-Ing. Pump
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2007-04-28
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2028-04-26
Also published as: DE102008021025B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschblechanordnung für einen elektrischen Schalter, insbesondere einen Leitungsschutzschalter, Motorschutzschalter, oder selektiven Hauptleitungsschutzschalter, mit zwischen zwei Lichtbogenleitschienen parallel zueinander angeordneten Lichtbogenlöschblechen, so dass in Stapelrichtung eine Folge voneinander beabstandeter Lichtbogenlöschbleche entsteht. Die Lichtbogenlöschbleche sind in wenigstens zwei Gruppen angeordnet, wobei der Abstand der die jeweilige Gruppe begrenzenden Löschbleche von der jeweils benachbarten Gruppe oder der jeweils benachbarten Lichtbogenleitschiene größer ist als der Abstand der Löschbleche innerhalb einer Gruppe.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschblechanordnung für einen elektrischen Schalter, insbesondere einen Leitungsschutzschalter, Motorschutzschalter, oder selektiven Hauptleitungsschutzschalter, mit zwischen einer ein festes Kontaktstück einer Kontaktstelle tragenden Kontaktleitschiene und einer Gegenleitschiene parallel zueinander angeordneten Lichtbogenlöschblechen, so dass in Stapelrichtung eine Folge voneinander beabstandeter Lichtbogenlöschbleche entsteht, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Lichtbogenlöschkammer, sowie ein Installationsschaltgerät.
Eine solche Lichtbogenlöschblechanordnung, auch Lichtbogenlöschblechpaket genannt, ist in einem Leitungsschutzschalter oder einem Motorschutzschalter untergebracht. Das Lichtbogenlöschblechpaket setzt sich zusammen aus mehreren Lichtbogenlöschblechen, die bezüglich der äußeren Form und Abmessungen identisch ausgebildet sind. Die Bleche sind im wesentlichen rechteckig und bestehen aus Metall. Sie besitzen eine V-förmige Einlaufkontur, die zur Lichtbogen-Entstehungsstelle offen ist.
DE 103 12 820 zeigt eine gattungsgemäße Lichtbogenlöschblechanordnung für einen elektrischen Schalter, mit parallel zueinander angeordneten Löschblechen, die mittels einer Halteeinrichtung aus Isoliermaterial auf Abstand zueinander gehalten sind.
Wenn nun ein Lichtbogen zwischen einem beweglichen Kontaktstück und einem feststehenden Kontaktstück einer Kontaktstelle, beispielsweise bei einem Kurzschlussstrom, gezogen wird, so wird er über Lichtbogenleitschienen, die den Löschblech-Stapel beidseitig in Stapelrichtung begrenzen, in das Lichtbogenlöschblechpaket geführt und dort in Teillichtbögen unterteilt, wodurch die Lichtbogenspannung erhöht und der Kurzschlussstrom dadurch begrenzt werden.
Als Grundmaterial für die Löschbleche werden ferromagnetische Werkstoffe eingesetzt, da das Magnetfeld, welches den Lichtbogen begleitet, in der Nähe eines ferromagnetischen Werkstoffes bestrebt ist, durch die magnetisch besser leitenden Löschbleche zu verlaufen. Dadurch entsteht eine Saugwirkung in Richtung der Löschbleche. Diese Saugwirkung führt neben einem vom Lichtbogen selbst erzeugten magnetischen Blasfeld dazu, dass sich der Lichtbogen zu der Anordnung der Löschbleche bewegt und zwischen diesen in mehrere Teillichtbögen aufgeteilt wird, die auf den Löschblechen Fuß fassen.
Um eine schnelle Kurzschlusslöschung zu bekommen, ist es daher wünschenswert, möglichst viele Löschbleche parallel zu schalten, da dann die Lichtbogenspannung stark erhöht ist. Andererseits ist die Anzahl der Lichtbogenlöschbleche durch den im Gerät für die Lichtbogenlöschkammer zur Verfügung stehenden Platz begrenzt. Insbesondere wenn das Installationsschaltgerät bei gleicher oder sogar besserer Schaltleistung immer kleiner und kompakter werden soll, besteht ein Zielkonflikt: es müssten mehr Löschbleche auf weniger Raum untergebracht werden.
Insbesondere im Zusammenwirken mit einer Einfachkontaktstelle ist dabei von einer Löschkammer in einem Installationsschaltgerät eine hohe Isolationsfestigkeit gefordert. Technische Normen schreiben beispielsweise einen Mindest-Abstand zwischen dem festen und dem beweglichen Kontaktstück bei geöffneter Kontaktstelle von mehr als 5,5 mm vor. Entsprechend ist zwischen dem Kontaktleitblech und dem Gegenleitblech eine Luftstrecke von mindestens 5,5 mm gefordert.
Damit ein Abstand zwischen zwei Lichtbogenlöschblechen im Sinne der Norm als Luftstrecke zählt, muss dieser mindestens 1,5 mm betragen. Um eine gute Strombegrenzung und schnelle Lichtbogenlöschung zu erreichen, sollte die Löschblechanordnung mindestens 18 Löschbleche umfassen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Lichtbogenlöschblechanordnung so weiter zu entwickeln, dass bei geringen äußeren Abmessungen eine hohe Lichtbogenspannung und gute Strombegrenzung bei hoher Isolationsfestigkeit gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Installationsschaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß also sind die Lichtbogenlöschbleche in wenigstens zwei Gruppen angeordnet, wobei der Abstand der die jeweilige Gruppe begrenzenden Löschbleche von der jeweils benachbarten Gruppe oder der jeweils benachbarten Lichtbogenleitschiene größer ist als der Abstand der Löschbleche innerhalb einer Gruppe. Die Summe der Abstände zwischen benachbarten Gruppen von Löschblechpaketen und der Abstände zwischen den den Lichtbogenleitschienen benachbarten Löschblechpaketen und den Lichtbogenleitschienen selbst entspricht dabei vorteilhafterweise mindestens einer vorgegebenen Mindestluftstrecke.
Der Abstand zwischen den einzelnen Lichtbogenlöschblechen einer Gruppe kann dabei wesentlich kleiner als die vorgeschriebene Mindestluftstrecke sein, also beispielsweise wesentlich kleiner als 1,5 mm. Er ist nur begrenzt durch die Durchschlagsfestigkeit bei der gegebenen Lichtbogenspannung zwischen zwei benachbarten Lichtbogenlöschblechen.
Zur Mindestluftstrecke addieren sich somit nur die Abstände zwischen den Löschblechgruppen und die Abstände zwischen den randständigen Löschblechgruppen und den Lichtbogenleitschienen. Damit kann erreicht werden, dass eine hohe Anzahl von Lichtbogenlöschblechen in einen sehr begrenzten Raum der Lichtbogenlöschkammer untergebracht werden kann, so dass eine hohe Strombegrenzung gegeben ist, und dennoch ist die vorgegebene Mindestluftstrecke eingehalten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind zwei Gruppen von Löschblechen mit jeweils derselben Anzahl von Löschblechen pro Gruppe vorgesehen. Es könnten beispielsweise zwei Gruppen von je 9 Löschblechen sein. Zwischen den beiden Gruppen untereinander sowie zwischen jedem der Lichtbogenleitschienen und der jeweils benachbarten Löschblechgruppe ist ein Abstand von jeweils 1,9 mm eingehalten. Diese drei Teilabstände summieren sich auf 5,7 mm, so dass eine vorgegebene Luftstrecke von 5,5 mm sicher eingehalten ist. Wenn jedes einzelne Löschblech etwa 0,6 mm dick ist und innerhalb des jeweiligen Löschblechpakets einen Abstand von 0,6 mm zu dem jeweils benachbarten Löschblech hat, weiterhin die beiden Lichbogenleitschienen etwa 1 mm dick sind, so ergibt sich ein äußeres Abmaß für die Lichtbogenlöschblechanordnung von etwa 26 mm, was eine sehr geringe Baugröße darstellt.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind drei Gruppen von Löschblechen mit jeweils derselben Anzahl von Löschblechen pro Gruppe vorgesehen. Jeder Teilbereich kann vorteilhafterweise etwa 6 Löschbleche umfassen. Der Abstand des mittleren Teilbereiches zu den benachbarten Teilbereichen kann beispielsweise 1,5 mm betragen, der Abstand zwischen den außenliegenden Teilbereichen und den Teilungswänden der Lichtbogenlöschkammer auch jeweils etwa 1,5 mm. Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung liegt auch wieder darin, dass die sich aus den einschlägigen Vorschriften ergebenden Bedingungen betreffend der Mindestanzahl einzelner Löschbleche, des Mindestabstands zwischen Blechen, damit dieser als Luftstrecke zählt, und der erforderlichen Mindestluftstrecke auch bei einer Löschkammer eingehalten werden können, die aufgrund der kompakten Gehäuseabmessungen einen begrenzten Raum zur Verfügung hat, beispielsweise nur weniger als 30 mm, etwa nur 28 mm.
Eine erfindungsgemäße Lichtbogenlöschkammer in einem Installationsschaltgerät mit einer einer Kontaktstelle des Installationsschaltgerätes zugeordneten Lichtbogenlöschblechanordnung ist in einem wenigstens eine Teilungswand umfassenden Gehäuseteilbereich zwischen einer ersten Gehäusebreitseite und einer im Gehäuseinneren verlaufenden gedachten Parallelebene zu der ersten Gehäusebreitseite angeordnet.
Anhand der Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Lichtbogenlöschblechpaket
2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschblechanordnung mit drei Gruppen von Löschblechen,
3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschblechanordnung mit zwei Gruppen von Löschblechen,
4 ein erfindungsgemäßes Installationsschaltgerät mit einer erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschblechanordnung.
Die 4 zeigt die folgenden Aspekte eines erfindungsgemäßen Installationsschaltgerätes:
Schaltkonzept:

• Hauptstrompfad mit Hauptstrombimetall und Hauptkontakt sowie Magnetsystem
• Nebenstrompfad mit Selektivwiderstand, Selektivbimetall und Trennerkontakt
• Nebenstrompfad ist parallel zur Reihenschaltung aus Hauptstrombimetall und Hauptkontakt geschaltet;
• Hauptkontakt ist als Einfachunterbrechung mit beweglichem Kontakt und Festkontakt ausgestaltet
• Der bewegliche Kontakt ist auf einer im Gehäuse ortsfesten Achse gelagert.
• Direkt an die Zugangsklemme ist über eine flexible Cu-Litze eine zur Sammelschienenklemme führende Stromschiene angeschlossen

Räumliche Anordnung:

• Der Selektivwiderstand ist zwischen der Abgangsklemme und der Lichtbogenlöschkammer angeordnet, und zwar in einem durch Teilungswände abgegrenzten separaten Gehäusebereich
• Das Hauptstrombimetall ist etwa parallel zu der Lichtbogenleitschiene des Festkontaktes des Hauptkontaktes angeordnet;
• Die Lichtbogenlöschkammer ist in einem separaten Gehäusebereich angeordnet, an den sich ein nach außen geführter Kanal anschließt, über den der bei Kurzschlußabschaltungen entstehende Druck abgebaut wird.
• Der Trennerkontakt ist als Einfachunterbrechung mit beweglichem Kontakt und Festkontakt ausgeführt und unter dem Selektivbimetall und dem Hauptstrombimetall isoliert angeordnet;
• Der Trennerkontakt steht in Verbindung mit einem weiteren Gehäusebereich unter der Löschkammer, in den die beim Kontaktöffnen entstehenden ionisierten Gase abgeführt werden.
• Das Magnetsystem ist zwischen der Zugangsklemme bzw. dem Sammelschienenanschluss angeordnet, wobei das eine Spulenende mit der Zugangsklemme verbunden ist, und das andere Ende über eine Stromschiene mit dem Festkontakt des Hauptkontaktes verbunden ist.
• Schaltwerk, Trennerkontakt und Selektivbimetall sind im oberen Gehäuseteil, Selektivwiderstand, Hauptstrombimetall, Hauptkontakt und Magnetsystem sind im unteren Gehäuseteil angeordnet.
• Der Schieber, welcher die Verbindung zwischen dem Haupt- bzw. Selektivbimetall und dem Auslösehebel herstellt, ist im „oberen" Gehäuseteil etwa parallel zur vorderen Schmalseite angeordnet.

Interne Stromführung:

• Das Hauptstrombimetall ist an der Abgangsklemme befestigt und kann über eine am Gehäuse befestigte Justiereinrichtung justiert werden
• Das freie Ende des Hauptstrombimetalls ist mit dem beweglichen Kontakt des Hauptkontaktes und der Gegenleitschiene der Lichtbogenlöschkammer über eine durchgehende Cu-Litze verbunden.
• Das Selektivbimetall ist mit dem einen Ende an einer Stromschiene befestigt, die am Selektivwiderstand kontaktiert ist, das andere (bewegliche) Ende wird über eine flexible Cu-Litze mit dem Festkontakt des Trennerkontaktes verbunden.

Integrierte Sammelschienenanbindung:

• Direkt an die Zugangsklemme ist über eine flexible Cu-Litze eine zur Sammelschienenklemme führende Stromschiene angeschlossen

Magnetkreis:

• Zur sicheren Potentialtrennung zwischen der Zugangsklemme bzw. dem Sammelschienenanschluss und dem beweglichen Kontakt des Hauptkontaktes ist der Magnetkreis im Inneren komplett mit einer Isolierung ausgekleidet.

EVU-Sperre:

• Der Zapfen des Stellteils wirkt direkt auf den Auslösehebel

Die Lichtbogenlöschkammer ist in drei Teilbereiche unterteilt; jeder Teilbereich umfasst 6 Löschbleche; der Abstand des mittleren Teilbereiches zu den benachbarten Teilbereichen beträgt 1,5 mm; der Abstand zwischen den außenliegenden Teilbereichen und den Teilungswänden der Lichtbogenlöschkammer beträgt auch jeweils 1,5 mm; vorteilhafte Wirkung: man kann die sich aus den einschlägigen Vorschriften ergebenden Bedingungen betreffend der Mindestanzahl einzelner Löschbleche, des Mindestabstands zwischen Blechen, damit dieser als Luftstrecke zählt, und der erforderlichen Mindestluftstrecke auch bei einer Löschkammer einhalten, die aufgrund der kompakten Gehäuseabmessungen einen begrenzten raum zur Verfügung hat (hier: nur 28 mm gesamter Platz); Variante: 2 Blechpakete, je 2 mm abstand zu den Teilungswänden und untereinander;
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10312820 [0003]

Claims

Lichtbogenlöschblechanordnung für einen elektrischen Schalter, insbesondere einen Leitungsschutzschalter, Motorschutzschalter, oder selektiven Hauptleitungsschutzschalter, mit zwischen zwei Lichtbogenleitschienen parallel zueinander angeordneten Lichtbogenlöschblechen, so dass in Stapelrichtung eine Folge voneinander beabstandeter Lichtbogenlöschbleche entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenlöschbleche in wenigstens zwei Gruppen angeordnet sind, wobei der Abstand der die jeweilige Gruppe begrenzenden Löschbleche von der jeweils benachbarten Gruppe oder der jeweils benachbarten Lichtbogenleitschiene größer ist als der Abstand der Löschbleche innerhalb einer Gruppe.
Lichtbogenlöschblechanordnung nach Anspruch 1, wobei die Summe der Abstände zwischen benachbarten Gruppen von Löschblechpaketen und der Abstände zwischen den den Lichtbogenleitschienen benachbarten Löschblechpaketen und den Lichtbogenleitschienen selbst mindestens einer vorgegebenen Mindestluftstrecke entspricht.
Lichtbogenlöschblechanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gruppen von Löschblechen mit jeweils derselben Anzahl von Löschblechen pro Gruppe vorgesehen sind.
Lichtbogenlöschblechanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei Gruppen von Löschblechen mit jeweils derselben Anzahl von Löschblechen pro Gruppe vorgesehen sind.
Lichtbogenlöschkammer in einem Installationsschaltgerät mit einer einer Kontaktstelle des Installationsschaltgerätes zugeordneten Lichtbogenlöschblechanordnung nach einem der vorigen Ansprüche, die in einem wenigstens eine Teilungswand umfassenden Gehäuseteilbereich zwischen einer ersten Gehäusebreitseite und einer im Gehäuseinneren verlaufenden gedachten Parallelebene zu der ersten Gehäusebreitseite angeordnet ist.
Installationsschaltgerät, insbesondere selektiver Hauptleitungsschutzschalter, mit einer Lichtbogenlöschkammer und einer Lichtbogenlöschblechanordnung nach einem der vorigen Ansprüche.