DE2218420A1 - Elektrischer Schalter mit Lichtbogenlöschvorrichtung - Google Patents

Description

V.'estinghouse . "13. April 19J2

Pittsburgh

Mein Zeichen: VPA 71/3349 Et/Sho

Elektrischer Schalter mit LichtbOgenlöschvorrichtung

Pur diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden USA-Anmeldung Serial ITb-. 135 107 vom 19.4.1971 beansprucht.

Es ist bekannt,, den in Luft arbeitenden Schaltstücken elektrischer Schalter Lichtbogenkammern zuzuordnen, in denen die bei Schaltvorgängen auftretenden Lichtbogen gelöscht v/erden. Die Lichtbogenkammern enthalten Löschbleche aus leitendem oder leitendem und magnetisierbarem Material und sind mit Einschnitten versehen, die den Eintritt eines Lichtbogens in den Stapel der Löschbleche erleichtern. Die Löschwirkung solcher Anordnungen beruht im wesentlichen auf der Vergrößerung

der Lichtbogenspannung durch Aufteilung des Lichtbogens in eine Anzahl in Reihe geschalteter Teillichtbögen sowie auf Kühlung und Entionisierung.

Die Erfindung geht von einer"Anordnung aus, wie sie durch die US-PS 2 244 061 bekanntgeworden ist. Ss handelt sich hierbei um einen Niederspannungsschalter, der in dieser oder einer ähnlichen Bauform für Nennspannungen von beispielsweise 250 V Gleichspannung oder 600 V Wechselspannung und für einen Nennstrom von beispielsweise 800 oder 1200 A einsetzbar ist. Die zusammenwirkenden feststehenden und beweglichen Schaltstücke des genannten Schalters bestehen jeweils aus Hauptschaltstücken und Lichtbogenschaltstücken, die nebeneinander angeordnet sindο "

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsfähigkeit eines Schalters der beschriebenen Art durch die Ausbildung der Lichtbogenkammern und ihre Zuordnung zu den SchaIt-

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stücken zu verbessern. Sie geht hierzu von einem elektrischen Schalter mit relativ zueinander bewegbar angeordneten Schaltstücken aus, die jeweils ein Lichtbogenschaltstück und zu dessen Seiten angeordnete Hauptschaltstücke umfassen und die mit einer mit den Schaltstücken zusammenwirkenden, in Luft arbeitenden Lichtbogenlöschvorrichtung versehen sind, die mit gegenseitigem Abstand angeordnete, mit Einschnitten versehene Löschbleche enthält. Gemäß der Erfindung umfassen die Löschbleche mit ihren durch die Einschnitte gebildeten Schenkeln mit geringem Abstand sowohl die Lichtbogenschaltstücke als auch die Hauptschaltstücke. Auf diese Weise gelingt es, auch solche Ströme sicher abzuschalten, die bei einem Absehalt-Vorgang nicht nur an den Lichtbogenschaltstücken, sondern auch an den Hauptschaltstücken Lichtbögen entstehen lassen.

Im Rahmen der Erfindung kann hierzu die Kontur des Einschnittes der Löschbleche an das Profil der SchaltStückanordnung durch Absätze angepaßt sein, die den Einschnitt stufenartig verbreitern. Damit stehen für die an den Hauptschaltstücken entstehenden Lichtbögen besondere Eintrittskanten der Löschbleche zur Verfügung„

In Weiterbildung der Erfindung können die Löschbleche mit zusätzlichen Einschnitten versehen sein, die von. den Ecken der Absätze der Löschbleche ausgehen und die kürzer als die anderen Einschnitte sind_o Diese zusätzlichen Einschnitte können einwärts gekrümmt sein, um die Lichtbögen in einen gewünschten Bereich der Löschbleche zu leiten. Durch die zusätzlichen Einschnitte wird vermieden, daß die an den Ilauptschaltstücken gebildeten Lichtbögen in den Ecken der Absätze verharren und dort eine übermäßige Erosion hervorrufen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In Pig. 1 ist eine Niederspannungs-Verteilungsanlage in Schalttafelform gezeigt, .um das Anwendungsgebiet der Erfindung zu erläutern. 2098U/0866

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Ein in der Verteilungsanlage gemäß der Figur 1 als Niederspannungs-Hauptschalter verwendbarer Schalter ist in der Figur 2 teilweise in der Draufsicht und in der Figur 4 im Schnitt gezeigt.

Eine Löschkammer als Ganzes ist in der Figur 3 in der Draufsicht und in der Figur 5 im Schnitt dargestellt.

Eine Leiterplatte mit der feststehenden Schaltstückanordnung ist in Fig. 6 gezeigt.

In Fig. 7 ist ein isolierender Rahmen für die Löschbleche der Lichtbogenkammern gezeigt.

Verschiedene Formen von Löschblechen sind in den Figuren 8, 9, 10 und 11 veranschaulicht.

Die Figur 1 zeigt eine Verteilungsanlage 1 mit einem Hauptschalter 2 und Abzweigschaltern 3 bis 9. Die Abzweigschälter bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung; sie können beispielsweise entsprechend der US-PS 3 525 835 aufgebaut sein, -

Es wird zunächst der Aufbau eines dreipoligen Schalters 10 erläutert, der als Hauptschalter 2 in der Verteilung gemäß Fig. 1 verwendet werden kann. In Fig. 1 ist ein Handgriff 11 als Antriebsglied vorgesehen, der von einer Bedienungsperson in die "Ein"- oder die "Aus"-Stellung geschwenkt werden kann. Das Schaltergehäuse 12 besitzt eine Abdeckung 13_t die mittels eines Scharniers H schwenkbar an dem Gehäuse 12 angebracht ist und mittels eines Hakens 15 verschlossen werden kann. ;Der Handgriff 11 ist mit einem Zapfen 11a an der Abdeckung 13 schwenkbar gelagert und trägt an der Innenseite der Abdeckung 13 eine Platte 16, die mit einem exzentrischen Stift 17 versehen ist, von dem eine Kupplungsstange 18 angetrieben wird. Die Kupplungsstange 18 wirkt auf einen zwischen Führungen,. 20 beweglichen Schlitten 19, der mit Ausnehmungen 19a über "einen

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Antriebsbolzen 56 greift, der mit den Enden zweier Winkelhebel 50 verbunden ist. Diese sind auf je einem Bolzen 51 gelagert, der an einer Rahmenanordnung 60 befestigt ist, und treiben mit ihren anderen Schenkeln über einen Bolzen 48 Kniehebel-Spannfedern 46 an, die auf einen Kniegelenkbolzen 44 von Kniehebeln 37 und 38 einwirken,. Die Rahmenanordnung ist an einer Grundplatte 115.befestigt.

Der Kniehebel 37 ist mittels eines Bolzens 42 mit zwei Antriebswinkeln 40 verbunden, die auf einer Isoliertraverse 34 befestigt sind. An dieser ist für jede Poleinheit des Schalters ein Träger 33 mit einer beweglichen Schaltstückanordnung 25 befestigt, deren Aufbau noch erläutert wird. Der Träger kann eine Schwenkbewegung um einen Gelenkbolzen 33b ausführen.

Der Kniehebel 38 ist auf einem Gelenkbolzen 58 gelagert, der auf einem schwenkbaren Widerlager 65 befestigt ist. Dieses ist um einen Bolzen 66 schwenkbar und stützt sich in seiner Normalstellung mit einem Ansatz 65a an einer Rolle 72 ab, die von einem schwenkbar gelagerten Auslösehebel 70 getragen wird. Der Auslösehebel 70 kann auf beliebige V/eise, beispielsweise von Hand oder mittels eines Elektromagneten 73, derart geschwenkt v/erden, daß die Rolle 72 von dem Ansatz 65a abgleitet.

Bei der in den Figuren 2 und 4 gezeigten Anordnung handelt es sich um den mittleren Pol eines dreipoligen Schalters. Die beiden weiteren Pole können parallel neben dem gezeigten Pol angeordnet sein, wobei die Isoliertraverse 34 das gemeinsame Antriebsglied aller beweglichen Schaltstücke bildet.

In der Figur 4 ist der Schalter 10 in der Ausschaltstellung gezeigte Zum Einschalten wird der Handgriff 11 und damit der Winkelhebel 50 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt. Die Wirkungslinie der Kniehebel-Spannfedern 46 verlagert sich dabei derart, daß die Kniehebel 37 und 38 gestreckt v/erden und das bewegliche Schaltstück 25 mit einem feststehenden Schaltstück 24 in Berührung tritt. =

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Damit wird die Strojnbahn des Schalters 10 geschlossen, die von einer Anschlußklemme L über eine leiterplatte 85 und die Schaltstücke 24 und 25 sowie ein bewegliches leiterband 88 zu einer Anschlußplatte91 verläuft. Von hier führt die Strombahn über eine Schmelzsicherung 82 und eine leiterplatte 98 zu einer weiteren Anschlußklemme F., an die beispielsweise Stromschienen zur Verbindung mit einem der Abzweigschalter in Pig, 1 angeschlossen sein können»

Zur Ausschaltung kann der Handgriff 11 in die Stellung "Aus" geschwenkt werden, wodurch die Kniehebel 37 und 38 in die Stellung gemäß der Figur 4 gelangen. Ferner kann der Auslösehebel betätigt und dadurch das Widerlager 65 mit dem Bolzen freigegeben werden·

Im folgenden wird der Aufbau der Schaltstücke und der mit ihnen zusammenwirkenden Iiichtbogenkammern erläutert. Das feststehende Schaltstück 24 umfaßt feststehende Hauptsehaltstücke 24a und 24b (Pig_o.6) sowie ein Lichtbogensehaltstück 24c, das auf einer Lichtbogenlaufplatte 24d befestigt ist. Alle diese Schalt stücke sind auf einer leiterplatte 85 angeordnet., die auch die Anschlußklemme L trägt» Das Lichtbogensehältstück 24c ist gegenüber den übrigen Schaltstücken erhöht angeordnet. In Pig. 6 ist ferner angedeutet, daß nicht nur an dem Liehtbogenschaltstück 24c ein Lichtbogen 108, sondern zusätzlich an den Hauptschaltstücken 24a und 24b weitere Lichtbögen 107 und 109 auftreten können.

Mit 4er insgesamt als feststehendes Schaltstück 24 bezeichneten Anordnung gemäß der Figur β wirkt das bewegliche Schaltstück 25 zusammen, das in ähnlicher Weise aus Teilschaltstücken zusammengesetzt ist. Es sind zwei Hauptschaltstücke 25a und· 25b sowie ein Lichtbogenschaltstück 25c vorhanden, die sämtlich mit Bohrungen zur Aufnahme eines Bolzens 31 versehen sind, der in Öffnungen 30 sich abwärts erstreckender Schenkel 33a des Trägers 33 eingreift« Aus der Figur 2 ist noch zu entnehmen, daß die Haupt schalt stücke 2*5 a und 25b aus

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je zwei Pingersehaltstücken 27 und 23 gebildet sind und da3 diese ^s^enüber dem Lichtbogenschaltstück 25c zurückstehend angeordnet sind.

Die beweglichen Teilschaltstücke 25a, 25b und 27, 28 können relativ zu dem Träger 33. unabhängig voneinander Schwenkbewegungen um den Bolzen 31 ausführen. Durch gesonderte Kontaktkraftfedern 36 für die Fingerschaltstücke 27 und 28 und eine weitere Eontaktkraftfeder 35 für das Lichtbogenschaltstück 25c ist -dafür gesorgt, daß alle beweglichen Teilschaltstücke im Einsehaltζustand des Schalters 10 mit der gewünschten Kraft an den entsprechenden feststehenden Sehaltstücken anliegen.

Die Lichtbogenkammer 102 enthält Lösehbleche 104 und 105 aus einem leitenden und magnetisierbaren Material. Die Löschbleche besitzen insgesamt etwa die Gestalt eines gleichseitigen Dreiecks und sind von einem Hahmen 114 aus einem isolierenden Fibermaterial umschlossen, der gesondert in Fig. 7 gezeigt ist. Die Löschbleche besitzen Zapfen 120, die in entsprechende öffnungen 114a des Rahmens 114 eingreifen können. Dadurch ist der" gegenseitige Abstand der Löschbleehe festgelegt. Zur Befestigung auf der Leiterplatte 85 ist der Rahmen 114 mit V7inkeln 114b versehen.

Die Löschbleche 104 v/eisen eine symmetrische Gestalt auf und besitzen einen Einschnitt 104e, durch den zwei Sehenkel 104a und 104b gebildet sind. An seinem breiteren Ende ist der Einschnitt 104e durch zwei Absätze 104f und 104g symmetrisch stufenartig erweitert, wodurch eine Kontur entsteht, die dem Profil der Schaltstücke angepaßt ist (Fig. 3). Somit weist der Einschnitt 104e einen keilartig verengten Teil zum Durchtritt des LichtbojensehaltStückes 25c und sich hiervon nach den Seiten erstreckende Teile auf, an denen entlang sich die Hauptsehaltstücke 25a und 25b bewegen. Wesentlich ist hierbei, daß nur ein geringer Abstand zwischen allen Teilschaltstüclcen und den Löschblechen 104 besteht und daß die Löschbleche die Schaltstückanordnung einschließlich der Hauptschaltstücke

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umfassen. Die vordere Abschlußkrümmung 106 der Löschbleche 104 ist den Lichtbogenschaltstück 25c angepaßt.

Wie die Figuren 3 und 10 zeigen, weicht die Forin der Einschnitte 105e der Löschbleche 105 von der Form der Einschnitte 1O4e der Löschbleche 104 insoweit ab, als die Einschnitte 105e eine geringere Tiefe besitzen. Diese Form beruht darauf, daß die Löschbleche 105 oberhalb der in der Ausschaltstellung befindlichen Schaltstücke 25 angeordnet sind und dadurch die volle Länge der Einschnitte zum Durchtritt des Lichtbogenschaltstückes 25c nicht benötigt wird.

Anstelle der Löschbleche 104 können wahlweise die in den Figuren 9 und 11 gezeigten Löschbleche 111 oder 112 verwendet werden. Die Löschbleche 111 besitzen zusätzlich zu den Einschnitten 111e seitlich hiervon angeordnete kürzere Einschnitte 111h und 111i, die zur Achse des Löschbleches hin geneigt sind. Die zusätzlichen Einschnitte erleichtern den Eintritt der an den Hauptsehaltstücken gebildeten Lichtbögen 107 und 109 (Fig. 6) in die Löschblechanordnung. Damit werden Erosionen der Löschblechkanten vermieden, wie sie b-ei bestimmten Stromstärken in den Ecken 104c und 104d der Löschbleche 104 auftreten können.

In übrigen besitzen die Löschbleche 111 die gleiche Gestalt wie die Löschbleche 104 und weisen dementsprechend Schenkel 111a undHib sowie Einschnitte'111e mit Absätzen 111f und 111g auf.

Auch die Löschbleche 112 besitzen zusätzliche Einschnitte 112h und 112i, die seitlich von dem Einschnitt 112e mit einem Neigungswinkel zur Achse der Löschbleche, angeordnet sind. Die_ zusätzlichen Einschnitte 112h und 112i sind in Richtung auf den Einschnitt 1l2e gekrümmt. Versuche haben ergeben, daß diese Gestaltung den Eintritt der Lichtbögen 107 und 109 in die Löschblechanordnung und ihre Löschung besonders begünstigt.

4 Ansprüche 2 0 9 8 A 4 / 0 8 6 6^ " 11 Figuren

Claims (4)

Patentansprüche

1. Elektrischer Schalter mit relativ zueinander bewegbar angeordneten Schaltstücken, die jeweils ein Lichtbogenschaltstück und zu dessen Seiten angeordnete Hauptschaltstücke umfassen, und mit einer mit den Schaltstücken zusammenwirkenden, in Luft arbeitenden Lichtbogenlöschvorrichtung, die mit gegenseitigem Abstand angeordnete, mit Einschnitten versehene Löschbleche enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschbleche (104, 111, 112) mit ihren durch die Einschnitte (104e, 111e, 112e) gebildeten Schenkeln (104a, 104b; 111a, 111b; 112a, 112b) sowohl die Lichtbogenschaltstücke (24c, 25c) als auch die Hauptschaltstücke (24a, 24b; 25a, 25b) mit geringen Abstand umfassen«,

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des Einschnittes (104e, 111 e, 112e) jedes Löschbleches (104, 111, 112) an das Profil der Schaltstückanordnung durch Absätze (104f, 104g; 111f, 111g; 112f, 112g) angepaßt ist, die den Einschnitt stufenartig verbreitern.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von den Absätzen (111f, 111g; 112f, 112g) je ein weiterer, kürzerer Einschnitt (111h, 111i; 112h, 1121) vorgesehen ist.

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Einschnitte (112h, 112i) einwärtsgekrümmt sind.

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