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Die Erfindung betrifft einen Niederspannungs-Leistungsschalter,
mit einer Hauptstromkontaktanordnung und einer Lichtbogen-Löschkammer, wobei
zwischen Hauptstromkontaktanordnung und Lichtbogen-Löschkammer
ein Lichtbogen-Überführungselement
angeordnet ist.
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Es ist bekannt, dass die Größe, insbesondere
die Breite, von Hauptstromkontakten von Niederspannungs-Leistungsschaltern
abhängig
ist von einem Nennstrom, für
den die Niederspannungs-Leistungsschalter ausgelegt sind. Je größer dieser
Nennstrom ist, umso breiter sind die entsprechenden Hauptstromkontakte
ausgebildet. Hierbei ist nachteilig, dass sich aufgrund von stärker ausgeprägten Stromverdrängungseffekten
bei breiteren Hauptstromkontakten ein kompliziertes Lichtbogen-Löschverhalten
einstellt, da der Lichtbogen. überwiegend am
Rand der breiten Hauptstromkontakte entsteht und dementsprechend überwiegend
im Randbereich von dem der Hauptstromkontakte zugeordneten Lichtbogen-Löschkammer
verweilt. Somit wird die Kühlwirkung
der Lichtbogen-Löschkammer
nur sehr eingeschränkt
genutzt. Dies führt
dazu, dass der Lichtbogen relativ spät erlischt, und es besteht
die Gefahr, dass ionisierte Schaltkreise aus der Lichtbogen-Löschkammer
austreten. Dieses Abbrennen der Lichtbögen im Randbereich tritt sowohl
bei Abschaltungen im Nennstrombereich als auch bei Kurzschlussstromabschaltungen
dieser Niederspannungs-Leistungsschalter auf.
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Um ein gezieltes Überführen von Lichtbögen in Lichtbogen-Löschkammern zu ermöglichen,
ist aus
DE 35 39 673
A1 bekannt, einer Hauptstromkontaktanordnung ein Lichtbogen-Leitstück aus einem ferromagnetischen
Material zuzuordnen, mittels dem eine gezielte Überführung von Lichtbögen in die Lichtbogen-Löschkammer
erfolgen soll. Bei dieser Anordnung ist nachteilig, dass zusätzliche
Bauelemente vorzusehen sind, die unmittelbar mit den Hauptstromkontakten
verbunden sind. Hierdurch verkompliziert sich der Aufbau des Niederspannungs-Leistungsschalters,
insbesondere führen schon
geringfügige
Herstellungs- und/oder
Montagetoleranzen zu Fehlverhalten beim Ableiten der Lichtbögen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen Niederspannungs-Leistungsschalter der gattungsgemäßen Art
zu schaffen, bei dem in einfacher Weise Lichtbögen definiert in eine Lichtbogen-Löschkammer überführbar sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen
Niederspannungs-Leistungsschalter mit den im Anspruch 1 genannten
Merkmalen gelöst.
Dadurch, dass ein Lichtbogen-Überführungselement zwischen
Hauptstromkontaktanordnung und Lichtbogen-Löschkammer
wenigstens ein Lichtbogen-Leitelement umfasst, mittels dem der Lichtbogen
definiert in die Lichtbogen-Löschkammer
führbar
ist, wird vorteilhaft erreicht, den Lichtbogen sauber von den vor Abbrand
zu schützenden
Hauptstromkontakten wegzuführen
und eine Verkürzung
der Lichtbogen-Löschzeit
zu erreichen. Hierdurch kommt es zu einer Verringerung der Beanspruchung
sowohl einerseits der Hauptstromkontakte als auch andererseits der
Lichtbogen-Löschkammer,
da diese nunmehr durch im Wesentlichen definiertes Anlaufen durch
den Lichtbogen ihre Lichtbogen-Löschkapazität mit großem Wirkungsgrad
umsetzen kann. Es hat sich gezeigt, dass durch Vorsehen von einfachen
Lichtbogen-Leitelementen am Lichtbogen-Überführungselement das definierte
Führen
der Lichtbögen
möglich
ist. Veränderungen
an der Hauptstromkontaktanordnung selber brauchen nicht vorgenommen
zu werden, so dass sich die erfindungsgemäßen Modifizierungen einzig
allein auf das Lichtbogen-Überführungselement
beschränken.
Somit ist die erfindungsgemäße Lösung sehr
einfach und somit kostengünstig
auch in serienmäßig hergestellten
Niederspannungs-Leistungsschaltern realisierbar.
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In bevorzugter Ausgestaltung der
Erfindung ist vorgesehen, dass sich das wenigstens eine Lichtbogen-Leitelement
unter einem Winkel zu einer gedachten Senkrechten des Lichtbogen-Überführungselementes von einem Randbereich
weg in Richtung eines Mittelbereiches erstreckt. – Hierdurch
wird vorteilhaft erreicht, dass der Lichtbogen durch das wenigstens
eine Lichtbogen-Leitelement in etwa mittig in die Lichtbogen-Löschkammer geführt wird,
so dass der gewünschte
Lichtbogen-Löscheffekt
mit großer
Sicherheit erreicht wird.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lichtbogen-Leitelement wenigstens
eine, im Wesentlichen parallel zum Lichtbogen-Überführungselement verlaufende Laufkante
aufweist. – Hierdurch
kann eine optimale Lichtbogen-Position innerhalb der Lichtbogen-Löschkammer
definiert angesteuert werden. – Die
Laufkante kann von einem scharfkantigen Übergang einer Stufe gebildet
sein.
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Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, dass das Lichtbogen-Leitelement mehrere,
insbesondere unter unterschiedlichen Winkeln zu der gedachten Senkrechten
verlaufende Laufkanten aufweist. – Durch eine derartige strahlenförmige Anordnung
der Laufkanten an dem Lichtbogen-Überführungselement
wird unabhängig
von dem Entstehungsort des Lichtbogens eine sichere Führung des
Lichtbogens in den zentralen Bereich der Lichtbogen-Löschkammer
sichergestellt.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lichtbogen-Leitelement mit
dem Lichtbogen-Überführungselement kraftschlüssig verbunden
ist. Hierdurch ist die Ausgestaltung des Lichtbogen-Leitelementes
durch einfache Maßnahmen
möglich.
Hierzu ist lediglich eine konstruktive einfache Herstellung des
Lichtbogen-Leitelementes – beispielsweise
als kronenförmiges
Stanzteil – und
das Anbringen dieses Lichtbogen-Leitelementes an dem Lichtbogen-Überführungselement – beispielsweise
durch Schweißen – erforderlich.
So können
bei einer entsprechend gewählten
Anordnung zackenförmiger
Strahlen des kronenförmigen
Stanzteiles die Laufkanten für
den Lichtbogen in einfacher Weise festgelegt werden. Insbesondere
sind so Anpassungen an unterschiedliche Lichtbogen-Löschkammergrößen in einfacher Weise
möglich.
Die Strahlen besitzen vorzugsweise zwei winklig zueinander verlaufende
Laufkanten für den
Lichtbogen, die vom Randbereich des Lichtbogen-Überführungselementes in die Mitte
der Lichtbogen-Löschkammer
verlaufen. Hierdurch ist je nach Entstehungsort und Intensität des Lichtbogens
eine angepasste Führung
des Lichtbogens in die Lichtbogen-Löschkammer möglich.
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Das kraftschlüssig mit dem Lichtbogen-Überführungselement
verbundene Lichtbogen-Leitelement bietet ferner den Vorteil, dass
ein vergrößerter Kühlkörper im
Bereich des Lichtbogen-Überführungselementes
zur Verfügung
steht, der das Löschverhalten
der Lichtbogen-Löschkammer
günstig
beeinflusst.
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Als Lichtbogen-Leitelement kann auch
zumindest ein Abschnitt eines Drahtes, insbesondere eines Stahldrahtes
dienen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Lichtbogen-Leit-element als
aus der Ebene des Lichtbogen-Überführungselementes
herausgeprägtes
Profilteil ausgebildet ist. Hierdurch wird ebenfalls in einfacher
Weise die Herstellung eines Lichtbogen-Leitelemente aufweisenden
Lichtbogen-Überführungselementes
möglich.
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Mit Vorteil kann als Lichtbogen-Überführungselement
zumindest ein Endblech eines Löschblechpaktes
dienen.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten
Merkmalen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in
einem Ausführungsbeispiel
anhand der zugehörigen
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
teilweise Schnittansicht durch einen Niederspannungs-Leistungsschalter;
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2 eine
Draufsicht auf ein Lichtbogen-Überführungselement;
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3 eine
Schnittdarstellung durch das Lichtbogen-Überführungselement;
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4 eine
Detailvergrößerung des
Lichtbogen-Überführungselementes
und
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5 eine
schematische Perspektivansicht eines Lichtbogen-Überführungselementes.
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1 zeigt
in einer teilweisen Schnittdarstellung eine Lichtbogen-Löschkammer 10 eines
Niederspannungs-Leistungsschalters 12. Der Niederspannungs-Leistungsschalter 12 ist
für einen
relativ hohen Nennstrom, beispielsweise 1000 A, ausgelegt.
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Eine Hauptstromkontaktanordnung 14 des Niederspannungs-Leistungsschalters 12 umfasst
einen ortsfesten Hauptkontakt 16 mit einer Schaltstückauflage 18 sowie
einen bewegbaren Hauptkontakt 20 mit einer Schaltstückauflage 22.
Diese Hauptkontakte 16 und 20 sind im Bedarfsfalle
mehrfach in paralleler Anordnung vorhanden. Je größer der Nennstrom,
umso breiter – gemäß Darstellung
in die Papierebene hinein – ist
die Hauptstromkontaktanordnung ausgebildet.
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Die Hauptkontakte 16 und 20 dienen
zur lichtbogenfreien Führung
des Dauerstromes des Niederspannungs-Leistungsschalters 12 im
geschlossenen Zustand der Hauptkontakte 16 und 20.
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Die Hauptstromkontaktanordnung 14 umfasst
ferner einen ortsfesten Abbrennkontakt 24 mit einer Schaltstückauflage 26 und einen
bewegbaren Abbrennkontakt 28 mit einer Schaltstückauflage 30. Den
Abbrennkontakten 24 und 28 sind Lichtbogen-Hörner 32 beziehungsweise 34 zugeordnet.
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Eine Isolierkoppel 36 dient
der Verbindung mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung
und Rückstelleinrichtung
zum Öffnen
und Schließen
der Hauptstromkontaktanordnung 14.
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Die Lichtbogen-Löschkammer 10 umfasst ein
Gehäuse 38,
das einen einer Lichtbogen-Löschung
dienenden Innenraum 40 umschließt. In dem Innenraum 40 ist
in bekannter Weise ein aus Löschblechen 42, 43 bestehendes
Löschblechpaket 41 angeordnet.
Der Innenraum 40 wird an seiner festkontaktseitigen Seite
durch ein Lichtbogen-Überführungselement 44 begrenzt.
Das Lichtbogen-Überführungselement 44 ist
im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet
und trägt
auf seiner dem Innenraum 40 zugewandten Seite ein Lichtbogen-Leitelement 46, dessen
Aufbau anhand der nachfolgenden Figuren noch näher erläutert wird. Die im Laufe des
Löschvorganges
gebildeten Lichtbogen-Gase
(Schaltgase) verlassen die Lichtbogen-Löschkammer 10 durch eine
an der Oberseite vorgesehene, durch Stege 48 unterteilte
Austrittsöffnung 50 in
Richtung der Pfeile 52. An der Oberseite der Lichtbogen-Löschkammer 10 kann
zusätzlich
noch ein Schaltgasdämpfer
angeordnet sein.
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Das Lichtbogen-Leitelement 46 ist
im Bereich der Lichtbogen-Übergabepunkte
vom Lichtbogen-Horn 32 auf dem Lichtbogen-Führungselement 44 angeordnet.
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2 zeigt
das Lichtbogen-Führungselement 44 in
Draufsicht, wobei die Anordnung des Lichtbogen-Leitelementes 46 auf
dem Lichtbogen-Führungselement 44 deutlich
wird. Das Lichtbogen-Leitelement 46 ist als Zusatzteil
flächig
auf dem Lichtbogen-Führungselement 44 kraftschlüssig angeordnet,
beispielsweise durch Punktschweißen oder dergleichen. Nach
einer weiteren Ausführungsvariante
kann das Lichtbogen-Leitelement Wie die Schnittdarstellung in 3 sowie die vergrößerte Detailansicht
in 4 verdeutlichen,
werden die Laufkanten 46 von im Wesentlichen senkrecht
zur Ebene des Lichtbogen-Führungselementes 44 verlaufenden
Stufen 60 gebildet, so dass sich ein scharfkantiger Übergang 62 an
der Oberfläche
der Lichtbogen-Leitelemente 46 ergibt.
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5 verdeutlicht
in einer Perspektivansicht nochmals das plastische Hervorstehen
des Lichtbogen-Leitelementes 46 über dem Lichtbogen-Führungselement 44.
Hierdurch kommt es zur Ausbildung der Laufkanten 54 in
Form der scharfkantigen Übergänge 62 der
Stufen 60.
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Die Anzahl der Lichtbogen-Leitelemente 46 sowie
die Anzahl der Laufkanten 54 kann an die konstruktive Gestaltung
des Niederspannungs-Leistungsschalters 12, insbesondere
an die Lichtbogen-Löschkammer 10,
angepasst sein.
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Die strahlenförmig von den Randbereichen der
Lichtbogen-Löschkammer 10 in
den mittleren Bereich der Lichtbogen-Löschkammer 10 verlaufenden Laufkanten 54 führen dazu,
dass im Randbereich an der Hauptstromkontaktanordnung 14 entstehende Lichtbögen sicher
in den mittleren Bereich der Lichtbogen-Löschkammer 10 geführt werden,
wo diese besonders effektiv gelöscht
werden. Durch Anordnung des Lichtbogen-Leitelementes
46 aus
der Ebene des Lichtbogen-Führungselementes 44 herausgeprägt sein.
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Das Lichtbogen-Leitelement 46 umfasst Laufkanten 54,
die die seitliche Begrenzung von strahlenförmigen Zacken 56 bilden.
Die Laufkanten 54 verlaufen hierbei jeweils unter unterschiedlichen Winkeln
zu einer gedachten Senkrechten 58 durch das Lichtbogen-Führungselement 44.
Hierbei sind die Laufkanten 54 derart ausgerichtet, dass
sie von einem unteren Randbereich in Richtung eines oberen mittleren
Bereiches des Lichtbogen-Führungselementes 44 verlaufen.
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Wie die Schnittdarstellung in 3 sowie die vergrößerte Detailansicht
in 4 verdeutlichen, werden
die Laufkanten 46 von im Wesentlichen senkrecht zur Ebene
des Lichtbogen-Führungselementes 44 verlaufenden
Stufen 60 gebildet, so dass sich ein scharfkantiger Übergang 62 an
der Oberfläche
der Lichtbogen-Leitelemente 46 ergibt.
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5 verdeutlicht
in einer Perspektivansicht nochmals das plastische Hervorstehen
des Lichtbogen-Leitelementes 46 über dem Lichtbogen-Führungselement 44.
Hierdurch kommt es zur Ausbildung der Laufkanten 54 in
Form der scharfkantigen Übergänge 62 der
Stufen 60.
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Die Anzahl der Lichtbogen-Leitelemente 46 sowie
die Anzahl der Laufkanten 54 kann an die konstruktive Gestaltung
des Niederspannungs-Leistungsschalters 12, insbesondere
an die Lichtbogen-Löschkammer 10,
angepasst sein.
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Die strahlenförmig von den Randbereichen der
Lichtbogen-Löschkammer 10 in
den mittleren Bereich der Lichtbogen-Löschkammer 10 verlaufenden Laufkanten 54 führen dazu,
dass im Randbereich an der Hauptstromkontaktanordnung 14 entstehende Lichtbögen sicher
in den mittleren Bereich der Lichtbogen-Löschkammer 10 geführt werden,
wo diese besonders effektiv gelöscht
werden. Durch Anordnung des Lichtbogen-Leitelementes
46 im Übergabebereich
des Lichtbogen-Hornes 32 auf das Lichtbogen-Führungselement 44 wird
ein besonders gutes Hereinführen
der Lichtbogen in den mittleren Bereich der Lichtbogen-Löschkammer 10 unterstützt.
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Als Lichtbogen-Überführungselement kann auch jedes
der beiden Endbleche 43 des Löschblechpaketes 41 verwendet
und dabei mit einem Lichtbogen-Leitelement versehen werden.
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Nach weiteren, nicht dargestellten
Ausführungsbeispielen
kann anstelle des dargestellten, kronenförmig beziehungsweise nackenförmig ausgebildeten
Lichtbogen-Leitelementes 46 auch vorgesehen sein, dass
die Laufkanten 54 von aufgeschweißten einzelnen Elementen, beispielsweise
Stahldraht oder dergleichen, gebildet sind. Die Anordnung eines relativ
großflächigen Zusatzteiles,
das eine Vielzahl der Laufkanten 54 ausbildet, führt jedoch
gleichzeitig zur Ausbildung einer Zusatzmasse, die eine Kühlwirkung
auf den Lichtbogen zu einem sehr frühen Zeitpunkt während des
Abschaltvorganges des Niederspannungs-Leistungsschalters 12 ausübt, so dass eine
zusätzliche
Verbesserung des Löschverhaltens erreicht
ist.