DE3781646T2 - Lichtbogenkammer fuer einen elektrischen schalter. - Google Patents

Lichtbogenkammer fuer einen elektrischen schalter.

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DE3781646T2
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Daniel Lattard
Louis Marcone
Alain Menier
Philippe Vachez
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342Venting arrangements for arc chutes

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf die Löschkammer eines Leistungsschalters mit Isolierstoffgehäuse, einem feststehenden Kontakt und einem beweglichen Kontakt, zwischen denen im Augenblick der Unterbrechung ein Lichtbogen entsteht, und einer die Löschkammer in zwei Bereiche teilende Trennwand mit Öffnungen.
  • Bei Leistungsschaltern bekannter Art, insbesondere Kleinleistungsschaltern, wird normalerweise im Leistungsschaltergehäuse im Ausgangsbereich der Lichtbogenlöschkammer eine Öffnung zur Abführung der bei der Lichtbogenlöschung entstehenden Gase vorgesehen.
  • Weiterhin ist es bekannt, die Austriftsöffnungen mit porösen Einsätzen zu versehen, wie z.B. in der FR-A-2508230 des Patentanmelders beschrieben, oder sie mit feinmaschigen Metallgittern zur Filterung, Abkühlung und Entionisierung des Gases auszufüllen.
  • In der DE-U-7020036 wird eine durchlöcherte Isolierstoffplatte zwischen der Gasaustrittsöffnung und den Abkühl- bzw. Entionisierungsblechen eingefügt, um eine Neuzündung des Lichtbogens zu verhindern.
  • Das Austreten der Gase führt bisweilen zu unerwünschten äußerlich wahrnehmbaren, vor allem akustischen Begleiterscheinungen. Durch das Weglassen der Austrittsöffnung könnten diese Begleiterscheinungen natürlich unterdrückt werden, bei unverändertem Volumen der Löschkammer bzw. des Schalters hätte dies jedoch unzulässige Überdrücke mit daraus resultierender Explosionsgefahr zur Folge.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch den Gasaustritt hervorgerufenen äußerlich wahrnehmbaren Begleiterscheinungen zu beseitigen und eine Lichtbogenlöschkammer mit hohem Ausschaltvermögen bei unverändertem Volumen herzustellen, ohne daß der Druck im Innern des Leistungsschalters unzulässige Werte annimmt.
  • Die erfindungsgemäße Lichtbogenlöschkammer ist dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der genannten Trennwand eine Gesamtfläche von 1 bis 8 % der Gesamtfläche der Trennwand einnehmen, wobei der erste Bereich der Löschkammer die Schaltkammer und der zweite Bereich eine nahezu dichte Gasabkühlkammer ohne Austrittsöffnung bilden, deren Volumen 20 bis 60% des Gesamtvolumens der Löschkammer einnimmt.
  • Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor, das in den beigefügten Zeichnungen wie folgt dargestellt ist:
  • - Die Figuren 1 und 2 zeigen im Längsschnitt die schematische Darstellung zweier Ausführungsvarianten eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit einer erfindungsgemäßen Lichtbogenlöschkammer;
  • - Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der nahezu dichten Trennwand in der Lichtbogenlöschkammer des Leistungsschalters aus Figur 1 und 2;
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Pol eines Kleinleistungsschalter mit einem Isolierstoffgehäuse 10, der an der Frontseite 12 mit einen Antriebshebel 14 und an den beiden schmalen Seitenflächen mit Anschlußklemmen 16 und 18 ausgerüstet ist. Im Innern des Gehäuses sind ein beweglicher Kontakt 20 und ein feststehender Kontakt 22 angeordnet, die über einen leitende Verbindung 24 elektrisch mit der Anschlußklemme 16 verbunden sind. Der bewegliche Kontakt wird über einen allgemein mit 26 bezeichneten Schaltmechanismus angesteuert, der die mechanische Verbindung zwischen dem Antriebshebel 14 und dem beweglichen Kontakt 20 darstellt. Des weiteren sind ein thermischer Auslöser mit einem Bimetall 28 sowie ein elektromagnetischer Auslöser 30 in dem Gehäuse angeordnet, die bei Überlast- bzw. Kurzschluß ein automatisches Öffnen der Kontakte 20, 22 bewirken. Im unteren Teil des Schaltergehäuses 10 befindet sich eine Lichtbogenlöschkammer.
  • Die leitende Verbindung 24 ragt zur Bildung einer Lichtbogenelektrode bzw. eines Lichtbogenhorns 32 über den feststehenden Kontakt 22 hinaus.
  • Der obere Bereich des Lichtbogenlöschkammer wird durch eine Lichtbogenelektrode bzw. ein Lichtbogenhorn 34 begrenzt, das mit der Anschluß klemme 18 elektrisch verbunden ist. Die Lichtbogenhörner 32, 34 sind so ausgebildet, daß sie den Lichtbogen auffangen, der zwischen den Kontakten 20, 22 bei deren Trennung entsteht.
  • Ein solcher im französischen Patent Nr. 2344949 des Patentanmelders detailliert beschriebener Leistungsschalter ist unter Fachleuten gut bekannt, so daß hier auf eine weitere Erklärung seiner Funktionsweise oder seines Aufbaus verzichtet werden kann.
  • Erfindungsgemäß teilt eine in Figur 3 dargestellte nahezu dichte Trennwand 36 die Lichtbogenlöschkammer in zwei Bereiche. Nur im ersten Bereich 38, in dem der Lichtbogen entsteht, kann sich dieser auch ausbreiten. Der zweite Bereich 40, der keine nach außen führende Gasaustrittsöffnung aufweist, stellt eine Gasabkühlkammer dar. Die Trennwand 36 ist mit Öffnungen 42 versehen, deren Gesamtfläche zwischen 1 und 8 %, vorzugsweise zwischen 1 und 5 %, der Gesamtfläche der Trennwand ausmacht. Bei einem Niederspannungs-Kleinleistungsschalter des in den Abbildungen gezeigten Typs würde z.B. eine Trennwand 36 mit einer Fläche von 200 mm² Öffnungen mit einer Gesamtfläche von 4 mm² aufweisen. Die Öffnungen können beispielsweise in Form einer oder mehrerer Bohrungen 42 entsprechend Figur 2 (4 Bohrungen mit 1 mm Durchmesser) oder in Form eines oder mehrerer Schlitze ausgeführt sein.
  • Aufgrund des Darcyschen Fließgesetzes strömen die in der Lichtbogenzone 38 entstehenden Gase durch die Öffnungen 42 der Trennwand 36 in den Bereich 40, der einen ausreichenden thermischen Schutz bietet und die Abkühlung der heißen Gase ermöglicht. Die Abkühlung der Gase in der Kammer 40 führt zu einer geringen Druckdifferenz zwischen den beiden Bereichen vor und hinter der Trennwand 36, so daß der Gasstrom aufrechterhalten wird.
  • Die Lichtbogenlöschkammer wird auf diese Weise in zwei Bereiche geteilt, und zwar eine Lichtbogenzone 38, in der die Gase eine hohe Temperatur jedoch eine geringe Dichte aufweisen, und einen Abkühl- oder Ausdehnungsbereich 40, in dem die Gase eine starke Kühlung erfahren und ihre Dichte ansteigt.
  • Die Verringerung des für den Lichtbogen verfügbaren Raumes bei gleichzeitig unverändertem Gasraum erlaubt eine wesentliche Senkung der Druckwerte. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante ist die Trennwand 36 im mittleren Bereich der Lichtbogenlöschkammer angeordnet, wobei das freie Ende des Lichtbogenhorns 32 sehr nahe an die Trennwand herangeführt ist. Es kann vorteilhaft sein, das Lichtbogenhorn 32 bis hin zur Trennwand zu verlängern, so daß diese zusätzlich als Stütze für das Lichtbogenhorn dient. In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante ist die Trennwand 36 innerhalb der Lichtbogenlöschkammer weiter nach hinten verschoben. Der Abkühlbereich kann zwischen 20 und 60 % des Gesamtvolumens der Löschkammer einnehmen.
  • Versuche mit einem Niederspannungs-Kleinleistungsschalter haben gezeigt, daß bei einer Abschaltung die Anordnung der erfindungsgemäßen Trennwand 36 im mittleren Bereich der Lichtbogenlöschkammer im Vergleich zu einer Ausführung ohne Trennwand eine Reduzierung des Drucks auf die Hälfte ermöglicht, ohne daß im Gehäuse eine Öffnung für den Gasaustritt nach außen vorhanden ist, derart daß ein Druck in der gleichen Größenordnung liegt, wie bei einem Leistungsschalter des gleichen Typs mit einer solchen Gasaustrittsöffnung.
  • Bei der Ausführung mit der in der Löschkammer weiter nach hinten verschobenen Trennwand ist der Druckgewinn, der etwa dem Verhältnis der beiden Teilvolumina entspricht, geringer aber immer noch beträchtlich (etwa 20 %) und ausreichend, um auf jegliche Gasaustriftsöffnung verzichten oder sie abzudecken zu können. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, daß das Ausschaltvermögen des Leistungsschalters durch das Vorhandensein der Trennwand 36 nicht beeinträchtigt wird. So können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Trennwand bei gleichem Löschkammervolumen, ohne Entstehung zu hoher Druckwerte und ohne Vorhandensein einer Gasaustrittsöffnung die störenden äußeren Begleiterscheinungen beseitigt werden.
  • Die Isolierstofftrennwand 36 kann in das Gehäuse eingeformt sein oder als Einzelteil aufjede geeignete Weise im Gehäuse befestigt werden.
  • Es ist klar, dass sich die vorliegende Erfindung auf die Löschkammern aller Leistungsschaltertypen bezieht, egal ob es sich um Niederspannungs- oder Mittelspannungs-Leistungsschalter handelt, die in der Atmosphäre funktionieren oder mit Isoliergas gefüllt sind.

Claims (5)

1. Löschkammer (38, 40) eines Leistungsschalters mit Isolierstoffgehäuse, einem feststehenden Kontakt (22) und einem beweglichen Kontakt (20), zwischen denen im Augenblick der Unterbrechung ein Lichtbogen entsteht, einer die Löschkammer in zwei Bereiche (38, 40) teilende Trennwand (36) mit Öffnungen (42), wobei die Löschkammer dadurch gekennzeichnet ist, daß die Öffnungen (42) der genannten Trennwand eine Gesamtfläche von 1 bis 8 % der Gesamtfläche der Trennwand einnehmen, wobei der erste Bereich (38) der Löschkammer die Schaltkammer und der zweite Bereich (40) eine nahezu dichte Gasabkühlkammer ohne Austrittsöffnung nach außen bildet, deren Volumen 20 bis 60 % des Gesamtvolumens der Löschkammer einnimmt.
2. Löschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Öffnungen (42) eine Fläche von 1 bis 5 % der Gesamtfläche der genannten Trennwand (36) einnehmen.
3. Löschkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Öffnungen (42) eine Fläche von 2 bis 3 % der Gesamtfläche der genannten Trennwand (36) einnehmen.
4. Löschkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Öffnungen (42) durch eine oder mehrere Bohrungen gebildet werden.
5. Löschkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Öffnungen durch einen oder mehrere Schlitze gebildet werden.
DE19873781646 1986-11-06 1987-10-23 Lichtbogenkammer fuer einen elektrischen schalter. Expired - Fee Related DE3781646T2 (de)

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DE3781646D1 DE3781646D1 (de) 1992-10-15
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EP0269530B1 (de) 1992-09-09
EP0269530A1 (de) 1988-06-01
DE3781646D1 (de) 1992-10-15

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