DE3818203A1 - Elektrischer schalter mit lichtbogenloescheinrichtung - Google Patents
Elektrischer schalter mit lichtbogenloescheinrichtungInfo
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- H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
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Description
Die US-PS 43 75 021 beschreibt die Verwendung einer magneti
schen Einrichtung, die um die Schalterkontaktstücke herum an
geordnet sind, zum elektrodynamischen Abstoßen der Kontakt
stücke und zum elektrodynamischen Beeinflussen der Lichtbögen,
die entstehen, wenn die Kontaktstücke getrennt werden. Die
Bogenkammer, die in dem Schalter zum Kühlen und Löschen des
Lichtbogens verwendet wird, wird dadurch gebildet, daß ein
Metallstreifen teilweise um ein isolierendes Halterungssubstrat
herum gefaltet wird.
Die US-Patentschriften 20 05 684 und 25 51 822 beschreiben
beide Lichtbogenlöschanordnungen, die eine Verbundstruktur
aus einem Material, das gute Bogenwiderstandseigenschaften,
wie beispielsweise Asbest, aufweist, zusammen mit einem anderen
Material enthalten, das gute physikalische Halterungseigen
schaften aufweist.
Wenn der Schalter gemäß der US-PS 43 75 021 verwendet wird,
um Kurzschlußströme bei Nennspannungen von mehr als 400 Volt
zu unterbrechen, wurde festgestellt, daß die Seitenhalterun
gen der Funken- oder Bogenkammer den Lichtbogenlöschvorgang
bei höheren Bogentemperaturen und höheren Bogenspannungen
stören. Asbestmaterialien haben zwar hervorragende Eigen
schaften für hohe Temperaturen und elektrische Widerstände,
aber sie stehen aufgrund gesetzlicher Bestimmungen für die
Elektroindustrie nicht mehr zur Verfügung.
In der US-PS 47 33 032 ist eine zweischichtige Laminatstruk
tur für Bogenplatten-Seitenhalterungen angegeben, wobei die
auf den Bogen gerichtete Schicht aus einer mit Harz getränkten
Gewebefaser besteht, während die gegenüberliegende Schicht aus
einer mit Harz getränkten Glasfaser besteht. Die gegenüber
liegenden Schichten müssen durch Farbe gekennzeichnet sein,
um sicherzustellen, daß die Gewebefasern auf den Bogen gerich
tet sind und nicht die Glasfasern. Sollten die Glasfasern den
Temperaturen ausgesetzt werden, die innerhalb der Löschkammer
erzeugt werden, würden die ein kleines Ionisationspotential
aufweisenden Elemente innerhalb der Glasfasern ionisiert wer
den und dadurch den Lichtbogenlöschvorgang stören.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Lichtbogenlöschkammer-
Seitenhalterungsmaterialien mit den erforderlichen thermi
schen und elektrischen Widerstandseigenschaften zu schaffen,
während diese ausreichende physikalische Festigkeit haben,
um die Lichtbogenwärmeeffekte zu überleben, die in Schal
tungsanordnungen höherer Spannungen erzeugt werden, ohne daß
Farbkennzeichnungen oder andere Orientierungsmaßnahmen erfor
derlich sind.
Gemäß der Erfindung verwenden Strombegrenzungsschalter mit
Nennspannungen über 400 Volt eine dreischichtige Lichtbogen
löschkammer-Seitenhalterungsstruktur zum Deionisieren und
Kühlen elektrischer Lichtbögen. Die innere Schicht besteht
aus einem wärmehärtbaren Harz, in dem gewebte Glasfasern ein
geschlossen sind. Die zwei äußeren Schichten bestehen aus
einem ähnlichen wärmehärtbaren Harz, in dem Leinengewebe ein
geschlossen ist. Die drei Schichten aufweisende Lichtbogen
löschkammer-Seitenhalterungskonfiguration stellt sicher, daß
eine lichtbogenbeständige Gewebe-Harzzusammensetzung auf den
Lichtbogen gerichtet ist.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen
anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispie
len näher erläutert.
Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht von einem
Strombegrenzungsschalter, der die Funken- oder Löschkammer ge
mäß der Erfindung enthält.
Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht auf
die Bogenkammer gemäß Fig. 1, wobei die Seiten- und Rücken
abschnitte in isometrischer Projektion von der Bogenplatte
dargestellt sind.
Fig. 3 ist eine perspektivische Draufsicht in isometrischer
Projektion auf die drei Laminatschichten, die zur Bildung der
in Fig. 2 gezeigten Seitenhalterungen verwendet sind.
Fig. 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht auf die
Laminatschichten, die zur Bildung der in Fig. 4 gezeigten
Seitenhalterungen verwendet werden, vor der Schichtung.
Fig. 5A ist eine vergrößerte Seitenschnittansicht von der
in Fig. 4 gezeigten Seitenhalterung 33 nach der Schichtung.
Fig. 5B ist ein vergrößerter Seitenschnitt von einem anderen
Ausführungsbeispiel der in Fig. 5A gezeigten Seitenhalterung.
Fig. 1 zeigt einen Halter 10 mit ausgeformtem Gehäuse ähnlich
demjenigen, der in der eingangs genannten US-PS 43 75 021 be
schrieben ist. Der Schalter 10 enthält ein Isoliergehäuse 11
und einen isolierenden Kunststoffdeckel 12. Ein Netzanschluß 13
ist mit einem unteren Kontaktträger 16 durch ein Leitungsband
14 und einen Kupferlitzenleiter 15 verbunden. Ein unteres Kon
taktstück 17 ist an dem unteren Kontaktträger angeschweißt
oder angelötet, um mit einem oberen Kontaktstück 18 zusammen
zu arbeiten, das an einem oberen Kontaktträger 19 angelötet
oder angeschweißt ist, wie es in Fig. 1 angegeben ist. Der
obere Kontaktträger 19 wird durch einen allgemein bei 20 dar
gestellten Betätigungsmechanismus betätigt und ist in Gegen
uhrzeigerrichtung vorgespannt durch eine Kontaktfeder 22, um
eine gute elektrische Verbindung zwischen den oberen und unte
ren Kontaktstücken 18, 17 sicherzustellen, wenn der Betätigungs
griff 24 in seine Ein-Stellung bewegt wird. Der Betätigungs
handgriff arbeitet mit dem Betätigungsmechanismus 20 und einem
Querstab 21 durch den Griffkragen 23 und den Seitenrahmen 33
des Mechanismus zusammen, von denen einer weggelassen ist, um
deutlich die Trägerhalterung 25 des unteren Kontaktstückes
und den Schwenkzapfen 26 zu zeigen. Der untere Kontaktträger
ist unabhängig von der in Fig. 1 gezeigten Auslösestellung
schwenkbar, wobei der Stift 27, der an dem unteren Kontaktarm
träger 16 befestigt ist, in seiner obersten Position inner
halb der Nut 28 ist, die in der Halterung 25 ausgebildet ist.
Wenn der Betätigungsgriff in seiner Ein-Stellung ist und die
Kontaktstücke in der Schließstellung sind, befindet sich der
Stift 27 in seiner untersten Position innerhalb der Nut. Da
mit die oberen und unteren Kontaktträger 19, 16 in einem
kleinen Abstand zueinander sind für eine maximale elektrody
namische Abstoßung in Kurzschlußzuständen durch die Kontakt
stücke, ist eine Isolierplatte 42 zwischen den Kontaktträgern
angeordnet, um eine unbeabsichtigte Leitung zwischen den
Trägern zu verhindern. Eine obere Isolierplatte 29 ist ober
halb des oberen Kontaktträgers 19 angeordnet, um als ein
Anschlag für den oberen Kontaktträger zu wirken, wenn dieser
in seine gezeigte Auslöseposition getrieben wird und um die
Bewegung des Lichtbogens von den Kontaktstücken weg in die
Lichtbogenlöschkammer 30 zu unterstützen, die zwischen den
Kontaktstücken und dem Leitungsanschluß 13 angeordnet ist.
Die Lichtbogenlöschkammer 30 enthält mehrere im Abstand ange
ordnete metallische Bogenplatten 31, die durch zwei Seitenhal
terungen 33 gehaltert werden, von denen eine weggelassen ist,
um die Lage der Lichtbogenplatten in Bezug auf die rückwärtige
Halterung 34 zu zeigen. Die Seitenhalterungen 33 und die rück
wärtige Halterung 34 sind aus einem bei hohen Temperaturen be
ständigen isolierenden Fasermaterial gebildet.
Der Aufbau der Lichtbogenlöschkammer geht am besten aus Fig.
2 hervor, wonach die Seitenhalterungen 33 mehrere Schlitze 38
aufweisen, die gestanzt oder auf andere Weise ausgebildet
sind zum Aufnehmen einer entsprechenden Anzahl von Ansatz
stücken 39, die in den metallischen Bogenplatten 31 ausge
bildet sind. Die Seitenhalterungen werden an der rückwärtigen
Halterung 34 dadurch angebracht, daß die hakenförmigen Vor
sprünge 40 auf den Seitenhalterungen über den Rändern 41 an
geordnet sind, die auf der oberen Fläche der rückwärtigen
Halterung neben oder außen von den zwei nach oben ragenden
Ansatzstücken 37 auf der oberen Fläche der rückwärtigen Hal
terung ausgebildet sind. Im Betrieb wird der Bogen elektro
synamisch in die Bogenplatten 31 getrieben, wo er so schnell
wie möglich gekühlt und gelöscht wird. Um den Lichtbogen
löschvorgang zu unterstützen, enthalten die seitlichen Hal
terungen 33 ein Gas entwickelndes Harzmaterial, das erwärmt
wird und eine wesentliche Menge an losgelöstem gasförmigen
Material entwickelt, das unverzüglich durch eine Reihe von
Löchern 36, die in der rückwärtigen Halterung angeordnet
sind, aus der Löschkammer herausgetrieben wird.
Um sicherzustellen, daß die seitlichen Halterungen 33 der
Löschkammer sowohl dem hohen Spannungsgradienten, der über
den Lichtbogenplatten entwickelt wird, als auch den hohen
Temperaturen widerstehen können, die bei dem Lichtbogen auf
treten, haben die Seitenplatten vor der Schichtung den in
den Fig. 3 und 4 gezeigten Aufbau. Drei getrennte Schich
ten 33 A-33 C werden letztlich unter Wärme und Druck für eine
gute mechanische Halterung laminiert bzw. geschichtet. Für
eine hohe dielektrische Festigkeit und Beständigkeit für die
Bewegung der Lichtbogenfußpunkte weisen die äußeren Schich
ten 33 A, 33 C mehrere gewebte Textilfasern 43 auf, die aus
Leinengewebe hergestellt sind und nachfolgend mit einem
Melaminharz 44 getränkt sind. Das Harz wird durch Kondensie
ren von Formaldehyd mit Melamin hergestellt, wobei das Mela
min die allgemeine Formel C 3H6N6 aufweist. Das Melaminharz
ist dadurch derart zusammengesetzt, daß es beim Erreichen
erhöhter Temperaturen auf einfache Weise gasförmige Materia
lien freisetzt. Die innere Schicht 33 B weist mehrere gewebte
Glasfasern 45 auf, die mit Melaminharz 44 in ähnlicher Weise
getränkt sind, wie die äußeren Schichten 33 A, 33 C. Die Glas
fasern sind zur Aufrechterhaltung guter mechanischer Halte
rungsfestigkeit bei den hohen Temperaturen ausgewählt, denen
die seitlichen Halterungen 33 während der Lichtbogenbildung
ausgesetzt sind. Es wurde bereits früher ermittelt, daß für
Lichtbogenspannungen von beispielsweise mehr als 400 Volt
die Glasfasern 45 Materialien mit einem niedrigen Ionisa
tionsmaterial entwickeln, wenn sie dem elektrischen Lichtbo
gen direkt ausgesetzt werden. Die elektrischen Widerstands
eigenschaften der Gewebefasern 43 sind so, daß die seitlichen
Halterungen während des Bestehens des Lichtbogens nicht-lei
tend bleiben, selbst wenn sie dem elektrischen Lichtbogen
ausgesetzt sind. Es wurde bereits früher gefunden, daß die
Verwendung von mit Harz imprägnierten Gewebefasern ohne die
innere Schicht aus Glasfasern nicht in der Lage ist, für die
physikalische Halterung bzw. Festigkeit zu sorgen, die bei
den höheren Bogentemperaturen erforderlich sind, so daß sie
deformiert wurden.
Die drei Schichten 33 A-33 C werden zusammengefügt durch Trän
ken der drei getrennten Schichten und durch Erwärmen und
Zusammenpressen der Schichten, um ein interlaminares Fließen
des Melaminharzes herbeizuführen, wie es am besten aus Fig.
5A deutlich wird. Die gewebten Glasfasern 45 und die gewebten
Textilfasern 43 sind so dargestellt, daß sie in dem Melamin
harz 44 vollständig eingeschlossen sind.
In einigen Anwendungsfällen, wo der Unterbrechungsstrom inner
halb vorbestimmter Grenzen gehalten wird, kann der in Fig.
5B gezeigte Aufbau verwendet werden. Hier ist die seitliche
Halterung 33 aus einer mittleren Stützschicht 33 B gebildet,
die gewebte Glasfasern getränkt mit dem Melaminharz 44 auf
weist, und die äußeren Schichten 33 A′, 33 C ′ weisen allein
eine dicke Schicht aus Melaminharz 44 auf. Das Melaminharz
hat ausreichende dielektrische Eigenschaften, um den höheren
Bogenspannungen zu widerstehen, und ist an einer physikali
schen Verformung durch die innere Schicht aus Glasfasern ge
hindert.
Somit wurde gezeigt, daß eine gute Lichtbogenlöschung für
Strombegrenzungsschalter mit Bogenspannungen von mehr als
400 Volt durch eine dreischichtige Anordnung erhalten wird,
deren äußere Schichten einen guten dielektrischen Widerstand
haben und durch eine innere Schicht mit guter mechanischer
Festigkeit gehaltert werden.
Claims (20)
1. Schalter mit ausgeformtem Gehäuse enthaltend:
ein Kunststofformgehäuse und eine Abdeckung,
zwei trennbare Kontaktstücke innerhalb des Gehäuses,
einen Betätigungsmechanismus zum Bewegen der Kontaktstücke
zwischen den Öffnungs- und Schließstellungen und
eine Lichtbogenlöschkammer, die auf die Kontaktstücke ge
richtet ist und den auftretenden Lichtbogen löscht, wenn
die Kontaktstücke bei Überstromzuständen getrennt werden,
wobei die Lichtbogenlöschkammer mehrere im Abstand ange
ordnete Metallplatten aufweist, die zwischen zwei seitlichen
Halterungen und einer mit Öffnungen versehenen rückwärtigen
Halterung angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
die seitlichen Halterungen jeweils eine Anordnung aus einer
Schicht (33 B) aus mit Kunstharz getränkten Glasfasern zwi
schen zwei äußeren Schichten (33 A, 33 C) aus mit Kunstharz
getränkten Gewebefasern aufweisen.
2. Schalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Kunstharz Melaminharz aufweist.
3. Schalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Gewebefasern Leinen aufweisen.
4. Schalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Glasfasern verwebt sind.
5. Schalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Gewebefasern verwebt sind.
6. Schalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Glasfaserschicht durch Wärme und Druck mit den äußeren
Gewebefaserschichten (33 A, 33 C) zusammengeschichtet ist.
7. Schalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Melaminharz eine Vereinigung von Melamin mit Formaldehyd
aufweist.
8. Schalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Melamin die Zusammensetzung C3H6N6 aufweist.
9. Schalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die seitlichen Halterungen jeweils eine Anordnung aus
einer Schicht aus mit Kunstharz getränkten Glasfasern, die
zwischen zwei äußeren, Melaminharz enthaltenden Schichten
angeordnet ist, aufweisen.
10. Schalter nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Glasfasern verwebt sind.
11. Schalter nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Melaminharz eine Vereinigung von Melamin mit Formalde
hyd aufweist.
12. Schalter nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Melamin die Zusammensetzung C3H6N6 hat.
13. Schalter nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Glasfaserschicht durch Wärme und Druck mit den äußeren
Melaminharzschichten zusammengeschichtet ist.
14. Lichtbogenlöschkammer mit zwei gegenüberliegenden, mit
Öffnungen versehenen seitlichen Halterungen und einer mit
Löchern versehenen rückwärtigen Halterung und mit mehreren
Metallplatten mit Ansatzstücken, die von gegenüberliegen
den Rändern ausgehen, wobei die Ansatzstücke in entspre
chenden Öffnungen angeordnet sind, die in den seitlichen
Halterungen ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
die seitlichen Halterungen hakenförmige Verlängerungen aufweisen, die in einer oberen Oberfläche ausgebildet und über Rändern angeordnet sind, die in einer oberen Oberfläche der seitlichen Halterung ausgebildet sind, und
die seitlichen Halterungen jeweils eine innere Schicht aus Glasfasern, die mit einem Polymerharz getränkt sind, auf weist, die zwischen zwei äußeren Schichten aus Gewebefasern angeordnet sind, die mit dem Polymerharz getränkt sind.
die seitlichen Halterungen hakenförmige Verlängerungen aufweisen, die in einer oberen Oberfläche ausgebildet und über Rändern angeordnet sind, die in einer oberen Oberfläche der seitlichen Halterung ausgebildet sind, und
die seitlichen Halterungen jeweils eine innere Schicht aus Glasfasern, die mit einem Polymerharz getränkt sind, auf weist, die zwischen zwei äußeren Schichten aus Gewebefasern angeordnet sind, die mit dem Polymerharz getränkt sind.
15. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Kunstharz Melaminharz aufweist.
16. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Glasfasern verwebt sind.
17. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Gewebefasern verwebt sind.
18. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Gewebefasern Leinen aufweisen.
19. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Melaminharz die Vereinigung von Melamin mit Formalde
hyd aufweist.
20. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Melamin die Zusammensetzung C3H6N6 hat.
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