DE10244846A1

DE10244846A1 - Circuit breaker for interrupting electric current, has spark cooling element arranged on main contact arrangement with at least one interaction section for cooling spark during switching process

Info

Publication number: DE10244846A1
Application number: DE2002144846
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr. Teichmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08
Also published as: EP1411535A1; DE50301727D1; NO20034221D0; NO20034221L; EP1411535B1; ES2252616T3; NO325500B1

Abstract

The device has a gas-tight housing filled with a quenching gas and containing at least one main contact arrangement (10,13) with a fixed (13) and a movable (10) contact. Each main contact arrangement is connected in parallel with a spark contact arrangement that lags its switching movement and has a spark quenching coil. A spark cooling element (16) is arranged on the main contact arrangement with at least one interaction section (18) for cooling the spark during the switching process.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter zum Unterbrechen eines elektrischen Stromes mit einem gasdichten Gehäuse, das mit einem Löschgas befüllt ist und in dem wenigstens eine Hauptkontaktanordnung angeordnet ist, die einen Festkontakt und ein Bewegkontakt aufweist, wobei jede Hauptkontaktanordnung zu einer Lichtbogenkontaktanordnung elektrisch parallel geschaltet ist, die der Hauptkontaktanordnung in ihrer Schaltbewegung nacheilt und mit einer Löschspule zum Löschen eines Lichtbogens ausgerüstet ist.The invention relates to a circuit breaker for Interrupting an electrical current with a gas-tight housing that is filled with an extinguishing gas and in which at least one main contact arrangement is arranged, which has a fixed contact and a moving contact, each Main contact arrangement for an arcing contact arrangement electrically is connected in parallel, which the main contact arrangement in their Switching movement lags and with a quenching coil to delete a Arc equipped is.

Ein solcher Leistungsschalter ist aus der EP 0 768 692 B1 bereits bekannt. Der dort offenbarte Leistungsschalter weist ein gasdichtes mit Schwefelhexafluorid befülltes Gehäuse auf, in dem eine Hauptkontaktanordnung sowie eine zu dieser parallel geschaltete Lichtbogenkontaktanordnung angeordnet sind. Die Hauptkontaktanordnung weist als Bewegkontakt ein schwenkbares Schaltmesser auf, das über zweckmäßige Verbindungsmittel mit einer in das Gehäuse hineinragenden Antriebswelle verbunden ist. Die Lichtbogenkontaktanordnung verfügt über einen ebenfalls von der Antriebswelle angetrieben, jedoch linear geführten beweglichen Lichtbogenkontakt, der mit seinem von der Antriebswelle abgewandten Ende in eine Löschkammer hineinragt, in der ein feststehender Lichtbogenkontakt angeordnet ist. Die Löschkammer weist weiterhin eine den feststehenden Lichtbogenkontakt umgebende Löschspule auf. Die Lichtbogenkontaktanordnung eilt der Hauptkontaktanordnung in ihrer Schaltbewegung nach. Bei einer Stromunterbrechung öffnet zunächst der Hauptkontakt, wodurch der Stromfluss auf einen Löschzweig kommutiert, der die Löschspule und die noch nicht unterbrechende Lichtbogenkontaktanordnung umfasst. Dabei wird in der Löschspule eine Spannung induziert, die der Kommutierung des Stromes auf die Lichtbogenkontaktanordnung entgegenwirkt. Daher kommt es bei der Trennung der Hauptkontaktanordnung zur Ausbildung eines Abreißlichtbogens zwischen dem Schaltmesser und dem Festkontakt, wobei der elektrische Widerstand des Abreißlichtbogens mit zunehmenden Abstand zwischen Schaltmesser und Festkontakt ansteigt. Ist der elektrische Widerstand des Lichtbogens größer als der Widerstand der Löschspule wird die Kommutierung des Stromes begünstigt.Such a circuit breaker is from the EP 0 768 692 B1 already known. The circuit breaker disclosed there has a gas-tight housing filled with sulfur hexafluoride, in which a main contact arrangement and an arcing contact arrangement connected in parallel with it are arranged. The main contact arrangement has a pivotable switching knife as the moving contact, which is connected to a drive shaft protruding into the housing via appropriate connecting means. The arcing contact arrangement has a movable arcing contact which is likewise driven by the drive shaft but is guided in a linear manner and which protrudes with its end facing away from the drive shaft into an arcing chamber in which a fixed arcing contact is arranged. The quenching chamber also has a quenching coil surrounding the fixed arcing contact. The arcing contact arrangement lags behind the main contact arrangement in its switching movement. In the event of a power interruption, the main contact first opens, as a result of which the current flow commutates to a quenching branch which comprises the quenching coil and the arcing contact arrangement which has not yet been interrupted. A voltage is induced in the quenching coil, which counteracts the commutation of the current on the arcing contact arrangement. Therefore, when the main contact arrangement is separated, a tear-off arc is formed between the switch blade and the fixed contact, the electrical resistance of the tear-off arc increasing with increasing distance between the switch blade and the fixed contact. If the electrical resistance of the arc is greater than the resistance of the quenching coil, commutation of the current is favored.

Die verzögerte Kommutierung des Stromes auf die Lichtbogenkontaktanordnung ist auf Grund des Abbrands der Kontakte der Hauptkontaktanordnung durch den Lichtbogen und der damit einhergehenden Verschlechterung der Kontaktierung im Normalbetrieb des Leistungsschalters unerwünscht.Delayed commutation of the current on the arcing contact arrangement is due to the erosion of the contacts the main contact arrangement by the arc and the associated Deterioration of the contact during normal operation of the circuit breaker undesirable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art bereit zu stellen, bei dem die Kommutierung des Stromes auf die Lichtbogenkontaktanordnung beim Trennen der Hauptkontaktanordnung beschleunigt wird.The invention is based on the object Basically a circuit breaker of the type mentioned ready to put, in which the commutation of the current on the arcing contact arrangement is accelerated when the main contact arrangement is disconnected.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass an der Hauptkontaktanordnung ein Lichtbogenkühlelement vorgesehen ist, das wenigstens einen Wechselwirkungsabschnitt zur Kühlung des Lichtbogens während des Schaltprozesses aufweist.The invention solves this problem in that an arc cooling element is provided on the main contact arrangement at least one interaction section for cooling the arc during the Switching process has.

Erfindungsgemäß wird der zwischen den Kontakten der Hauptkontaktanordnung entstehende unerwünschte Abreißlichtbogen durch das Lichtbogenkühlelement gekühlt und somit dessen elektrischer Widerstand erhöht. Die erfindungsgemäße Lehre beruht auf der Überlegung, dass durch die Wechselwirkung des Abreiß lichtbogens mit dem Wechselwirkungsabschnitt dem Abreißlichtbogen Energie entzogen wird, die beispielsweise als Wärmeübertragungs- oder Verdampfungswärme an dem Wechselwirkungsabschnitt in das Lichtbogenkühlelement übergeht. Dabei wird die Temperatur der Lichtbogensäule deutlich herabgesetzt. Die Leitfähigkeit eines Lichtbogens ist jedoch mit dessen Temperatur gekoppelt, so dass der Lichtbogenwiderstand und damit der Spannungsabfall über dem Lichtbogen durch diese Wechselwirkung zunimmt. Daher wird durch das Lichtbogenkühlelement ein gegenüber lichtbogenfreien Hauptkontaktanordnungen schnelleres Anwachsen des Lichtbogenwiderstandes bewirkt und damit eine schnellere Kommutierung des Stromes in einen die Lichtbogenkontaktanordnung und die Löschspule umfassenden Löschzweig begünstigt.According to the invention between the contacts undesired tear-off arcs arising from the main contact arrangement through the arc cooling element chilled and thus increases its electrical resistance. The teaching according to the invention is based on the consideration that by the interaction of the tear-off arc with the interaction section the tear-off arc energy is withdrawn, for example as heat transfer or evaporation heat at the interaction section passes into the arc cooling element. The temperature of the arc column is significantly reduced. The conductivity of a However, the arc is coupled to its temperature, so that the arc resistance and thus the voltage drop across the Arc increases due to this interaction. Therefore, by the arc cooling element one versus arc free Main contact arrangements faster increase in arc resistance causes and thus a faster commutation of the current into one the arcing contact arrangement and the quenching arm comprising the quenching coil favored.

Das Lichtbogenkühlelement ist vorteilhafterweise so angeordnet, dass der bei der Bewegung des Schaltmessers gezogene Abreißlichtbogen selbsttätig und ohne Bewegung des Wechselwirkungsabschnitts mit diesem in Wechselwirkung tritt. Dazu ist der Wechselwirkungsabschnitt so bezüglich der Hauptkontaktanordnung anzuordnen, dass dieser einerseits gerade nicht mehr im Wege des beweglich geführten Bewegkontaktes angeordnet ist, andererseits jedoch in einem Bereich liegt, in den hinein sich der gezogenen Abreißlichtbogen zumindest teilweise erstreckt. Abweichend hierzu ist der Wechselwirkungsabschnitt beweglich ausgebildet, wobei seine Bewegung mit derjenigen des Schaltmessers gekoppelt ist. Bei dieser Ausführung der Erfindung wird der Wechselwirkungsabschnitt nach dem Trennen der Hauptkontaktanordnung in den Lichtbogenbereich hinein bewegt, beispielsweise durch einen geeigneten Klappmechanismus geklappt. Dabei kann der Wechselwirkungsabschnitt zur Hauptkontaktanordnung hin konkav gewölbt ausgebildet sein.The arc cooling element is advantageous arranged so that the drawn during the movement of the switching knife Tear-off arc automatic and without interacting with the interaction section occurs. The interaction section is so related to Arrange main contact arrangement that this one straight no longer arranged in the way of the movably guided moving contact is, on the other hand, however, it is in an area into which it goes the tear-off arcing extends at least partially. The interaction section deviates from this designed to be movable, its movement being coupled with that of the switching knife is. In this version the invention becomes the interaction section after the separation the main contact arrangement is moved into the arcing area, folded for example by a suitable folding mechanism. Here, the interaction section to the main contact arrangement concave be trained.

Die geometrische Ausgestaltung des Wechselwirkungsabschittes ist erfindungsgemäß beliebig, insoweit dieser beim Trennen der Hauptkontaktanordnung in Wechselwirkung mit dem Abreißlichtbogen gerät und dessen Kühlung bewirkt. So kann der Wechselwirkungsabschnitt beispielsweise auch dornartig oder stabförmig ausgebildet sein, wobei er bei der Wechselwirkung mit dem Abreißlichtbogen in diesen hineinragt. Abweichend hierzu weist der Wechselwirkungsabschnitt eine Begrenzungsfläche auf, mit der er die räumliche Ausbreitung des Abreißlichtbogens begrenzt.According to the invention, the geometric configuration of the interaction section is arbitrary, insofar as this interacts with the tear-off arc when the main contact arrangement is disconnected and causes its cooling. For example, the interaction section can also be designed like a spike or rod, whereby it projects into the tear-off arc when it interacts with it. In a departure from this, the interaction section has a boundary surface with which it limits the spatial spread of the tear-off arc.

Vorteilhafterweise besteht der Wechselwirkungsabschnitt aus einem nicht leitenden Isolierstoff. Dabei ist der Wechselwirkungsabschnitt beispielsweise massiv ausgebildet und durch zweckmäßige Fügeverfahren mit einem der übrigen Abschnitte des Lichtbogenkühlelement verbunden. Alternativ dazu kann der Wechselwirkungsabschnitt auch als Überzugskappe ausgebildet sein, die über einen aus einem zweckmäßigen Metall bestehenden Abschnitt des Lichtbogenkühlelement aufgeschoben und somit formschlüssig angebunden ist.The interaction section advantageously consists made of a non-conductive insulating material. Here is the interaction section for example, solidly constructed and by means of appropriate joining processes with one of the rest Sections of the arc cooling element connected. Alternatively, the interaction section can also as a cover cap be trained over one made of a functional metal existing section of the arc cooling element and pushed thus positive is connected.

Abweichend dazu ist der Wechselwirkungsabschnitt gegenüber der Hauptkontaktanordnung isoliert gehalten. Beiden zweckmäßigen Weiterentwicklungen ist jedoch gemein, dass ein Überspringen des Abreißlichtbogens auf den Wechselwirkungsabschnitt vermieden ist. Somit ist die Ausbildung eines Lichtbogenfußes auf dem Wechselwirkungsabschnitt im Wesentlichen unterdrückt. Eine elektrische Isolierung des Wechselwirkungsabschnitts kann beispielsweise durch schmale nicht leitende Isolierstoffstege realisiert sein, die einseitig oder beidseitig des Wechselwirkungsabschnitts angeordnet sind und sich in Querrichtung desselben erstrecken. Der Wechselwirkungsabschnitt gemäß dieser zweckmäßigen Weiterentwicklung kann dann auch aus einem leitenden Material wie beispielsweise Kupfer, Stahlblech oder dergleichen bestehen, dessen elektrische Verbindung zur Hauptkontaktanordnung durch die Isolierstoffstege unterbrochen ist.The interaction section is different across from the main contact assembly is kept isolated. Both expedient developments however, it is common that skipping the Abreißlichtbogens on the interaction section is avoided. So that's the training of an arc foot substantially suppressed on the interaction section. A Electrical insulation of the interaction section can for example be realized by narrow non-conductive insulating material webs, which are arranged on one or both sides of the interaction section are and extend in the same transverse direction. The interaction section according to this expedient further development can then also be made of a conductive material such as copper, Steel sheet or the like exist, its electrical connection interrupted to the main contact arrangement by the isolating webs is.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Variante sind mehrere elektrisch leitende plattenförmige Wechselwirkungsabschnitte vorgesehen, die stapelweise angeordnet und mit Abstand zueinander gehalten sind. Auf Grund dieser Ausgestaltung des Wechselwirkungsabschnittes bilden sich nach dem Trennen der Hauptkontaktanordnung mehrere hintereinander angeordnete Teillichtbögen zwischen den voneinander beabstandeten Wechselwirkungsabschnitten aus, wobei die Teillichtbögen im Wesentlichen rechtwinklig zur Oberfläche der plattenförmigen Wechselwirkungsabschnitte verlaufen. Der Abreißlichtbogen wird somit in Teillichtbögen aufgespalten, wodurch eine starke Kühlung des gesamten Abreißlichtbogens herbeigeführt ist.According to a further variant according to the invention are several electrically conductive plate-shaped interaction sections provided, arranged in stacks and kept at a distance from each other are. Because of this configuration of the interaction section After the main contact arrangement has been disconnected, several are formed in succession arranged partial arcs between the spaced apart interaction sections from, the partial arcs substantially perpendicular to the surface of the plate-shaped interaction sections run. The tear-off arc is thus in partial arcs split, causing a strong cooling of the entire tear-off arc brought is.

Vorteilhafterweise ist das Lichtbogenkühlelement an dem Festkontakt der Hauptkontaktanordnung vorgesehen, wobei sich der Wechselwirkungsabschnitt zum Bewegkontakt hin erstreckt. Durch die Anbindung des Lichtbogenkühlelements an dem ortsfesten Festkontakt ist die Montage und genaue Ausrichtung des Lichtbogenkühlelements zum Herbeiführen der Wechselwirkung zwischen Abreißlichtbogen und Lichtbogenkühlelement erleichtert.The arc cooling element is advantageous provided on the fixed contact of the main contact arrangement, wherein the interaction section extends toward the moving contact. By the connection of the arc cooling element at the fixed fixed contact is the assembly and precise alignment of the arc cooling element to bring about the interaction between the tear-off arc and the arc cooling element facilitated.

Zweckmäßigerweise weist der Wechselwirkungsabschnitt eine der Hauptkontaktanordnung zugewandte ebene Begrenzungsfläche auf. Eine solches Lichtbogenkühlelement ist einfach herstellbar und daher kostengünstig.The interaction section expediently points a flat boundary surface facing the main contact arrangement. Such an arc cooling element is easy to manufacture and therefore inexpensive.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist der Bewegkontakt ein drehbares oder schwenkbares Schaltmesser und die ebene Begrenzungsfläche erstreckt sich tangential zu einem Kreis, der konzentrisch zu einer von dem Schaltmesser während des Schaltprozesses überstrichenen Kreisbahn angeordnet ist. Durch Bewegen des schwenkbaren Schaltmessers, wird der Lichtbogen an den Außenrand des Schaltmessers getrieben, wobei sich die Lichtbogensäule auch über den vom Schaltmesser überstrichenen Schaltweg hinaus ausbeult. Das Lichtbogenkühlelement ist daher in dem Ausbeulbereich angeordnet, in den hinein sich der Abreißlichtbogen ausbeult, der aber nicht im Wege des beweglichen Schaltmessers liegt. Durch die tangentiale Anordnung des Wechselwirkungsabschnitts bezüglich des Schaltmessers ist ein möglichst geringer Abstand des Wechselwirkungsabschnitts zur Hauptkontaktanordnung ermöglicht.According to an advantageous further development the moving contact is a rotatable or pivotable Switching knife and the flat boundary surface extends tangentially to a circle that is concentric with one of the switching knives during the Switching process Circular path is arranged. By moving the swiveling switch blade, the arc is going to the outer edge of the switching knife driven, the arc column also over the swept by the switch knife Gear shift bulges out. The arc cooling element is therefore in the dent area arranged, into which the tear-off arc bulges, but which is not in the way of the movable switching knife. Through the tangential Arrangement of the interaction section with respect to the switching knife is one if possible small distance of the interaction section to the main contact arrangement allows.

Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, dass der Bewegkontakt ein drehbares oder schwenkbares Schaltmesser ist und der Wechselwirkungsabschnitt eine der Hauptkontaktanordnung zugewandte gekrümmte Begrenzungsfläche aufweist, die einen Teilkreis ausbildet, der konzentrisch zu einer von dem Schaltmesser während des Schaltprozesses überstrichenen Kreisbahn angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist ein auch über längere Schaltwege des Schaltmessers hinweg gleich bleibend geringer Abstand zwischen Lichtbogenkühlelement und Schaltmesser und somit eine größere Wechselwirkung ermöglicht.In addition, it may be appropriate that the moving contact is a rotatable or swiveling switching knife and the interaction section is one of the main contact arrangement facing curved boundary surface has, which forms a pitch circle which is concentric to one from the switch knife during of the switching process Circular path is arranged. In this embodiment of the invention is one too longer switching distances of the switch blade away consistently small distance between Arc cooling element and switching knife and thus a greater interaction.

Im Rahmen der Erfindung kann der Bewegkontakt jedoch auch linear geführt sein und eine Hubbewegung zum Schalten ausführen, wobei der Wechselwirkungsabschnitt beweglich ausgebildet ist, wobei die Bewegung des Wechselwirkungsabschnitts mit der Bewegung des Bewegkontaktes der Hauptkontaktanordnung gekoppelt ist.Within the scope of the invention, the Moving contact, however, also be guided linearly and a lifting movement to shift, wherein the interaction section is designed to be movable, wherein the movement of the interaction section with the movement of the Moving contact of the main contact arrangement is coupled.

Der Wechselwirkungsabschnitt ist vorteilhafterweise aus einem Thermoplasten, einem Duroplasten, einem keramischen Material, Porzellan oder deren Mischungen gefertigt.The interaction section is advantageously from a thermoplastic, a thermoset, a ceramic material, porcelain or mixtures thereof.

Darüber hinaus ist der Einsatz von Zusatzstoffen möglich. Die Zusatzstoffe können die Kommutierung des Stromes weiter unterstützen. Als ein solcher Stoff ist Molybdänsulfid bekannt. Darüber hinaus sind jedoch auch Glasfaserverstärkungen oder sonstige zweckmäßige Zusatzstoffe denkbar.In addition, the stake of additives possible. The additives can continue to support the commutation of the current. As such a substance is molybdenum sulfide known. About that however, there are also glass fiber reinforcements or other useful additives conceivable.

Die Erfindung und deren zweckmäßige Weiterentwicklungen sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit mehrpoligen Ausgestaltungen des Leistungsschalters einsetzbar.The invention and its expedient further developments are of course also in Zu can be used in conjunction with multi-pole configurations of the circuit breaker.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnungen, wobei sich entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind undFurther expedient configurations and advantages the invention are the subject of the following description of Embodiments of the Invention with reference to the figures of the drawings, wherein corresponding components are provided with the same reference numerals and

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters in einer Seitenansicht, 1 an embodiment of a circuit breaker according to the invention in a side view,

2 eine Detailansicht des Leistungsschalters gemäß 1, 2 a detailed view of the circuit breaker according 1 .

3 eine Detailansicht des Leistungsschalters gemäß 2 mit Hilfslinien, 3 a detailed view of the circuit breaker according 2 with guidelines,

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lichtbogenkühlelements und 4 a further embodiment of an arc cooling element and

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lichtbogenkühlelements zeigen. 5 show a further embodiment of an arc cooling element.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leistungsschalters 1 in einer Seitenansicht, wobei Teile eines Gehäuses 2 des Leistungsschalters 1 entfernt wurden, um Blick auf sonst verborgene Bauteile zu gewähren. Es ist erkennbar, dass an einer Frontwand 3 des Gehäuses 2 eine Antriebseinheit 4 angeordnet ist, die eine lineare Antriebsbewegung erzeugt. Die Antriebseinheit 4 ist mit einer Schwinge 5 verbunden, die zum Teil bogenförmig oder mit anderen Worten gekrümmt ausgebildet und im Mittenbereich ihrer Krümmung an dem Gehäuse 2 angelenkt ist. An ihrem von der Antriebseinheit 4 abgewandten Ende ist die Schwinge 5 mit einem Koppelstück 6 verbunden, das wiederum an einer Koppelstange 7 befestigt ist. Die gezeigte Schaltanlage 1 ist als dreipolige Schaltanlage 1 ausgeführt, die für eine Anwendung in üblichen Drehstromnetzen ausgelegt ist. Zwei der Schalterpole sind direkt über die jeweilige Koppelstange 7 mit der Schwinge 5 verbunden. An dem vom Koppelstück 6 abgewandten Ende jeder Koppelstange 7 ist jeweils ein Schaltschlitten 8 erkennbar, der fest mit der zugeordneten Koppelstange 7 verbunden ist. Jeder sich teilweise in Querrichtung zur Koppelstange 7 erstreckende Schaltschlitten 8 ist über einen Anlenkhebel 9 mit einem Schaltmesser 10 verbunden, das an einem Ende an einer ortsfesten Sammelschiene 11 angelenkt ist, wobei die Sammelschiene elektrisch mit einer Anschlussdurchführung 12 verbunden ist, die die Frontwand 3 des Gehäuses 2 durchgreift und zum Anschluss eines figürlich nicht dargestellten Kabels vorgesehen ist. 1 shows an embodiment of the circuit breaker according to the invention 1 in a side view, parts of a housing 2 of the circuit breaker 1 were removed to allow a view of otherwise hidden components. It can be seen that on a front wall 3 of the housing 2 a drive unit 4 is arranged, which generates a linear drive movement. The drive unit 4 is with a swing arm 5 connected, which is partially curved or in other words curved and in the middle region of its curvature on the housing 2 is articulated. At her from the drive unit 4 opposite end is the swing arm 5 with a coupling piece 6 connected, which in turn on a coupling rod 7 is attached. The switchgear shown 1 is a three-pole switchgear 1 designed for use in common three-phase networks. Two of the switch poles are directly over the respective coupling rod 7 with the swingarm 5 connected. On the coupling piece 6 opposite end of each coupling rod 7 is a switching slide 8th recognizable, the fixed with the associated coupling rod 7 connected is. Each is partly in the transverse direction to the coupling rod 7 extending switching slide 8th is via a link lever 9 with a switch knife 10 connected at one end to a fixed busbar 11 is articulated, the busbar being electrically connected to a connection 12 connected to the front wall 3 of the housing 2 reaches through and is provided for connecting a cable, not shown in the figure.

Eine von der Antriebseinheit 4 erzeugte Antriebsbewegung wird von der Schwinge 5, dem Koppelstück 6, den Koppelstangen 7, den Schaltschlitten 8 und den Anlenkhebel 9 auf die schwenkbaren Schaltmesser 10 übertragen, die nach Durchlaufen einer Teilkreisbahn jeweils in Kontakt mit einem ortsfesten Festkontakt 13 geraten, der mit einer stromführenden Sammelschiene 14 verbunden ist.One from the drive unit 4 generated drive motion is from the swing arm 5 , the coupling piece 6 , the coupling rods 7 , the switch carriage 8th and the link lever 9 on the swiveling switch blades 10 transmitted, each after contacting a fixed circular contact in a fixed circular contact 13 advised that with a live busbar 14 connected is.

Ein Schaltmesser 10 sowie ein Festkontakt 13 bilden eine Hauptkontaktanordnung aus. Jede Hauptkontaktanordnung ist jeweils einer figürlich nicht dargestellten Löschkontaktanordnung elektrisch parallel geschaltet, die der Hauptkontaktanordnung in ihrem Schaltverhalten nacheilt. Mit anderen Worten trennt jede Hauptkontaktanordnung vor der jeweils zugeordneten Lichtbogenkontaktanordnung, so dass es zu einer Kommutierung des Ausschaltstromes von der Hauptkontaktanordnung auf die Lichtbogenkontaktanordnung kommt.A switch knife 10 as well as a fixed contact 13 form a main contact arrangement. Each main contact arrangement is in each case electrically connected in parallel to an erasure contact arrangement (not shown in the figure) which lags behind the main contact arrangement in terms of its switching behavior. In other words, each main contact arrangement separates in front of the respectively assigned arcing contact arrangement, so that the breaking current is commutated from the main contact arrangement to the arcing contact arrangement.

Der Festkontakt jeder Lichtbogenkontaktanordnung ist jeweils in einer Löschkammer 15 angeordnet und in dieser wenigstens von einer Löschspule umgeben, die nach dem Trennen der Hauptkontaktanordnung verstärkt von dem Kommutierungsstrom durchflossen wird. Auf diese Weise wird eine Spannung induziert, die an der Hauptkontaktanordnung einen Abreißlichtbogen entstehen lässt.The fixed contact of each arcing contact arrangement is in a quenching chamber 15 arranged and in this at least surrounded by a quenching coil, which is increasingly flowed through by the commutation after the main contact arrangement. In this way, a voltage is induced which creates a tear-off arc on the main contact arrangement.

Der Spannungsabfall über diesen Abreißlichtbogen treibt den Strom in einen die Lichtbogenkontaktanordnung und die Löschspulen enthaltenden und somit höher induktiven Löschzweig. Je größer der Spannungsabfall am Abreißlichtbogen ist, desto so schneller und einfacher kommutiert der Strom in den Löschzweig und desto geringer sind die Schädigungen der Hauptkontaktanordnung durch einen vom Abreißlichtbogen verursachten Abbrand der Kontakte. Dem beim Trennen der Hauptkontakte entstehenden Abreißlichtbogen kann ein spezifischer Lichtbogenwiderstand R₁ zugeordnet werden. Je höher der Lichtbogenwiderstand R₁ ist, desto schneller geht der Strom in den Lösch zweig über. Es ist daher vorteilhaft, den Lichtbogenwiderstand des Abreißlichtbogens möglichst schnell anwachsen zu lassen, um die Kommutierung des Stromes zu begünstigen. Aus diesem Grunde ist an dem Festkontakt 13 der Hauptkontaktanordnung ein Lichtbogenkühlelement 16 vorgesehen.The voltage drop across this tear-off arc drives the current into a quenching branch which contains the arcing contact arrangement and the quenching coils and is therefore more inductive. The greater the voltage drop at the tear-off arc, the faster and easier the current commutates into the extinguishing branch and the less the damage to the main contact arrangement is caused by a burn-off of the contacts caused by the tear-off arc. A specific arc resistance R _{1 can be} assigned to the tear-off arc that arises when the main contacts are disconnected. The higher the arc resistance R ₁ , the faster the current passes into the quenching branch. It is therefore advantageous to let the arcing resistance of the tear-off arc grow as quickly as possible in order to favor the commutation of the current. For this reason is on the fixed contact 13 an arc cooling element of the main contact arrangement 16 intended.

2 zeigt das Lichtbogenkühlelement 16 in einer vergrößerten Darstellung. Es ist erkennbar, dass das Lichtbogenkühlelement 16 aus einem Befestigungsabschnitt 17 zur Montage sowie einem Wechselwirkungsabschnitt 18 besteht und über eine zweckmäßige Schraubverbindung 19 an dem Festkontakt 13 der Hauptkontaktanordnung befestigt ist. Der Wechselwirkungsabschnitt 18 erstreckt sich in Richtung des Schaltmessers 10. 2 shows the arc cooling element 16 in an enlarged view. It can be seen that the arc cooling element 16 from a mounting section 17 for assembly and an interaction section 18 exists and via a suitable screw connection 19 on the fixed contact 13 the main contact assembly is attached. The interaction section 18 extends in the direction of the switching knife 10 ,

3 zeigt das Lichtbogenkühlelement 16 gemäß 2 mit zusätzlich eingezeichneten Hilfslinien zur Verdeutlichung der Ausrichtung des Wechselwirkungsabschnittes 18 bezüglich des Schaltmessers 10. Es ist erkennbar, dass der Wechselwirkungsabschnitt 18 tangential an einem Kreis 20 anliegt, der konzentrisch zu einer Kreisbahn angeordnet ist, die von dem Schaltmesser 10 während des Schaltvorganges überstrichen wird. Mit anderen Worten fällt der Mittelpunkt des Kreises 20 mit der Anlenkstelle 21 des Schaltmessers 10 an der ortsfesten Sammelschiene 11 zusammen. Der Radius des Kreises 20 und damit der Abstand des Wechselwirkungsabschnittes 18 von der Anlenkstelle 21 ist so gewählt, dass ein Kontakt zwischen Wechselwirkungsabschnitt 18 und dem Schaltmesser 10 vermieden ist. Alternativ käme ein Lichtbogenkühlelement mit Klappmechanismus in Betracht, der zur Hauptkontaktanordnung hin gewölbt ist. In 3 ist die Hauptkontaktanordnung in einer Kontaktstellung gezeigt, in der zwischen dem Schaltmesser 10 und dem Wechselwirkungsabschnitt 18 ein Abstand d eingehalten ist. 3 shows the arc cooling element 16 according to 2 with additional lines drawn in to illustrate the alignment of the interaction section 18 regarding the switching knife 10 , It can be seen that the interaction section 18 tangent to a circle 20 is applied, which is arranged concentrically to a circular path, the switching knife 10 is swept during the switching process. In other words, the center of the circle falls 20 with the An steering stelle 21 of the switching knife 10 on the fixed busbar 11 together. The radius of the circle 20 and thus the distance of the interaction section 18 from the articulation point 21 is chosen so that there is contact between the interaction section 18 and the switch knife 10 is avoided. Alternatively, an arc cooling element with a folding mechanism could be considered, which is curved toward the main contact arrangement. In 3 the main contact arrangement is shown in a contact position, in the between the switching knife 10 and the interaction section 18 a distance d is maintained.

Der Wechselwirkungsabschnitt 18 besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem thermoplastischen Kunststoff, einem Thermoplasten, so dass ein Überspringen des Abreißlichtbogens auf den Wechselwirkungsabschnitt 18 vermieden ist.The interaction section 18 in the exemplary embodiment shown consists of a thermoplastic, a thermoplastic, so that the tear-off arc jumps onto the interaction section 18 is avoided.

Durch das nicht leitende Material wird die sogenannte Fußpunktfreiheit des Wechselwirkungsabschnitts 18 bereitgestellt. Der Lichtbogen kann daher keine Ansätze an der Oberfläche des Wechselwirkungsabschnittes 18 ausbilden. Durch Trennen der Hauptkontaktanordnung, also durch Drehen des rotierenden Schaltmessers 10 wird der Lichtbogen an den Außenrand des Schaltmessers 10 getrieben, so dass sich die Lichtbogensäule über die Schaltmessersäule ausbeult. Durch die Wechselwirkung der Lichtbogensäule mit dem Wechselwirkungsabschnitt 18 kommt es zum Wärmeübergang vom Abreißlichtbogen in die nicht leitende Oberfläche des Wechselwirkungsabschnittes 18, wobei eine Materialverdampfung auftreten kann. Durch diese Wechselwirkung wird dem Lichtbogen Energie entzogen, die als Wärmeübertragungs- oder Verdampfungswärme an der Begrenzungsfläche des Wechselwirkungsabschnittes 18 vom Abreißlichtbogen in das Lichtbogenkühlelement 16 übergeht. Durch diesen Wärmeübergang oder Kühlungsmechanismus wird die Temperatur der Lichtbogensäule deutlich herabgesetzt. Die Leitfähigkeit eines Lichtbogens ist jedoch mit dessen Temperatur gekoppelt, so dass der Lichtbogenwiderstand und damit der Spannungsabfall über dem Lichtbogen mit fallender Temperatur zunimmt. Auf dieses Weise wird durch das Lichtbogenkühlelement ein gegenüber lichtbogenfreien Hauptkontaktanordnungen schnelleres Anwachsen des Lichtbogenwiderstandes bewirkt und damit eine schnellere Kommutierung des Stromes in den Löschzweig begünstigt.The non-conductive material means that the interaction section is free of base 18 provided. The arc can therefore no approaches on the surface of the interaction section 18 form. By disconnecting the main contact arrangement, i.e. by rotating the rotating switch blade 10 the arc is on the outer edge of the switching knife 10 driven so that the arc pillar bulges over the switching knife pillar. By the interaction of the arc column with the interaction section 18 heat is transferred from the tear-off arc to the non-conductive surface of the interaction section 18 , where material evaporation can occur. This interaction removes energy from the arc, which acts as heat transfer or vaporization heat at the boundary surface of the interaction section 18 from the tear-off arc into the arc cooling element 16 transforms. This heat transfer or cooling mechanism significantly reduces the temperature of the arc column. However, the conductivity of an arc is coupled to its temperature, so that the arc resistance and thus the voltage drop across the arc increases with falling temperature. In this way, the arc cooling element brings about a faster increase in the arc resistance compared to arcing-free main contact arrangements and thus promotes faster commutation of the current into the quenching branch.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Lichtbogenkühlelements 16, das eine gekrümmte Begrenzungsfläche 22 aufweist. Der Krümmungsradius der Begrenzungsfläche 22 entspricht dem Abstand der Anlenkstelle 21 im befestigten Zustand, so dass beim Rotieren des Schaltmessers 10 während des Schaltvorganges ein konstanter Abstand zwischen dem freien Schaltmesserende und dem Wechselwirkungsabschnitt 18 bereitgestellt ist. 4 shows a further embodiment of the arc cooling element 16 that has a curved boundary surface 22 having. The radius of curvature of the boundary surface 22 corresponds to the distance of the articulation point 21 when fastened, so that when the switch blade rotates 10 during the switching process a constant distance between the free switching knife end and the interaction section 18 is provided.

5 zeigt schematisch ein davon abweichendes Ausführungsbeispiel des Lichtbogenkühlelements 16, wobei auf die Darstellung des Festkontaktes der Hauptkontaktanordnung verzichtet wurde. Das in 5 gezeigte Lichtbogenkühlelement 16 verfügt über mehrere, nämlich drei, Wechselwirkungsabschnitte 18 die über einen Isolierabschnitt 23 an dem Befestigungsabschnitt 17 gehalten sind. Dabei ermöglicht der Isolierabschnitt 23 eine isolierende Halterung der Wirkungsabschnitte 18 und besteht beispielsweise aus einem formstabilen Kunststoff wie Epoxidharz oder dergleichen. Die elektrisch leitenden und plattenförmigen Wechselwirkungsabschnitte 18 sind stapelweise und mit Abstand zueinander angeordnet, wobei sie jedoch gegeneinander versetzt gehalten sind, um beim Schaltvorgang jeweils möglichst nahe am Schaltmesser 10, jedoch nicht im Wege desselben zu liegen. Genauer betrachtet liegen die Wechselwirkungsabschnitte 18 bezüglich der von dem Schaltmesser 10 überstrichenen Kreisbahn an einem hierzu konzentrischen Kreis an, der einen etwas größeren Radius aufweist. 5 shows schematically a different embodiment of the arc cooling element 16 , the representation of the fixed contact of the main contact arrangement being dispensed with. This in 5 Arc cooling element shown 16 has several, namely three, interaction sections 18 the over an insulating section 23 on the attachment section 17 are held. The insulating section enables this 23 an insulating holder of the sections of action 18 and consists for example of a dimensionally stable plastic such as epoxy resin or the like. The electrically conductive and plate-shaped interaction sections 18 are stacked and spaced from each other, but they are held offset from each other, in order to be as close as possible to the switch blade during the switching process 10 but not in the way of it. On closer inspection, the interaction sections lie 18 regarding that of the switch knife 10 swept circular path on a concentric circle with a slightly larger radius.

Der Isolierabschnitt 23 umgreift die Wechselwirkungsabschnitte 18 lediglich in ihren Endbereichen, so dass eine Wechselwirkung mit dem Abreißlichtbogen in deren Mittenbereich ermöglicht ist. Bei dieser Wechselwirkung entstehen mehrere hintereinander angeordnete Teillichtbögen zwischen den Wechselwirkungsabschnitten 18, wobei die Teillichtbögen im Wesentlichen rechtwinklig zur Oberfläche der Wechselwirkungsabschnitte 18 verlaufen. Der Abreißlichtbogen wird somit in Teillichtbögen aufgespalten, wodurch eine starke Kühlung des gesamten Abreißlichtbogens herbeigeführt ist.The insulating section 23 encompasses the interaction sections 18 only in their end areas, so that an interaction with the tear-off arc is made possible in their central area. This interaction creates several partial arcs arranged one behind the other between the interaction sections 18 , wherein the partial arcs are substantially perpendicular to the surface of the interaction sections 18 run. The tear-off arc is thus split into partial arcs, which brings about a strong cooling of the entire tear-off arc.

Claims

Circuit breaker ( 1 ) to interrupt an electrical current with a gas-tight housing ( 2 ), which is filled with an extinguishing gas and in which at least one main contact arrangement ( 10 . 13 ) which is a fixed contact ( 13 ) and a moving contact ( 10 ), each main contact arrangement ( 10 . 13 ) is electrically connected in parallel to an arcing contact arrangement which is the main contact arrangement ( 10 . 13 ) lagging in their switching movement and equipped with an extinguishing coil for extinguishing an arc, characterized in that on the main contact arrangement ( 10 . 13 ) an arc cooling element ( 16 ) is provided, the at least one interaction section ( 18 ) for cooling the arc during the switching process.

Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the interaction section ( 18 ) is kept isolated from the main contact arrangement.

Circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that several electrically conductive plate-shaped interaction sections ( 18 ) are provided, which are arranged in stacks and are kept at a distance from each other.

Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the interaction section ( 18 ) consists of an insulating material.

Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the arc cooling element ( 16 ) on the fixed contact ( 13 ) the main contact arrangement ( 10 . 13 ) is provided, the interaction section ( 18 ) to the moving contact ( 10 ) extends.

Circuit breaker according to one of the preceding claims, characterized in that the interaction section ( 18 ) one of the main contact arrangement ( 10 . 13 ) facing flat boundary surface ( 22 ) having.

Circuit breaker according to claim 6, characterized in that the moving contact is a rotatable or pivotable switching knife and the flat boundary surface ( 22 ) extends tangentially to a circle that is concentric with one of the switching blades ( 10 ) is covered circular path during the switching process.

Circuit breaker according to one of claims 1 to 5, characterized in that the moving contact is a rotatable or pivotable switching knife and the interaction section ( 18 ) one of the main contact arrangement ( 10 . 13 ) facing curved boundary surface ( 22 ) which forms a pitch circle which is concentric with one of the switching blades ( 10 ) a circular path swept during the switching process is arranged.

Circuit breaker according to one of claims 3 to 8, characterized in that the interaction section ( 18 ) is made of a thermoplastic, thermoset, a ceramic material, porcelain or a mixture of these.

Circuit breaker according to claim 9, characterized in that the interaction section ( 18 ) Has additives.