-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schutzschalter
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und insbesondere eine
Verbesserung einer Lichtbogenlöschstruktur.
-
Fig. 1A zeigt die Struktur in der Nähe eines Kontaktes und
eines Lichtbogen-Löschgitters 10 eines Schutzschalters nach
dem Stand der Technik. Ein festangebrachter Kontakt 4 und
eine Lichtbogen-Führungsschiene 5 sind auf einem
festangebrachten Arm 3 befestigt. Der festangebrachte Arm 3 ist
durch einen Bolzen 12 befestigt, und ein gefaltetes
Spitzenteil 31 des festangebrachten Armes 3 ist ebenso durch einen
Bolzen 12 befestigt. Ein beweglicher Kontakt 2 ist auf einem
beweglichen Arm 1 vorgesehen. In einem Schließzustand
befinden sich der bewegliche Kontakt 2 und der festangebrachte
Kontakt 4 in Kontakt.
-
Wenn ein Überstrom in eine Schaltung fließt, wird der
bewegliche Kontakt 2 von dem festangebrachten Kontakt 4 durch
eine (nicht gezeigte) Freigabevorrichtung getrennt. Zu
diesem Zeitpunkt bildet sich ein Lichtbogen 9a zwischen dem
beweglichen Kontakt 2 und dem festangebrachten Kontakt aus.
Wenn der bewegliche Arm 1 in eine Position x bewegt wird,
wird der Lichtbogen in eine Position 9b bewegt. Fig. 1B
zeigt eine Draufsicht zum Darstellen einer Beziehung
zwischen dem Lichtbogen 9 und dem Lichtbogen-Löschgitter 10.
Das Lichtbogen-Löschgitter 10 ist aus einem magnetischen
Naterial gebildet und bestitzt eine Kerbe 10a zum Einführen
des Lichtbogens. Da die Kerbe 10a gebildet ist, werden die
magnetischen Feldlinien, wie in Fig. 1B gezeigt, abgelenkt.
Daher wird der Lichtbogen 9 in eine Richtung bewegt, welche
durch einen Pfeil A angezeigt ist. Bezüglich Fig. 1A wird
der Lichtbogen von 9b bis 9f über 9c, 9d und 9e bewegt.
Danach wird der Lichtbogen 9 gedehnt, geteilt und ausgelöscht,
wie oben beschrieben ist.
-
Ein solcher konventioneller Schutzschalter beinhaltet jedoch
nachfolgende Probleme.
-
Wenn der Lichtbogen nicht weich bewegt wird und sich somit
auf ein Seitenende der Kerbe 10a zubewegt, d. h. auf eine
Position 99, wie in Fig. 1B gezeigt, steht der Lichtbogen 99
in dieser Position unter Aussendung von Thermoelektronen von
dem Lichtbogen-Löschgitter 10. Ein solches Stehen des
Lichtbogens tritt insbesondere im Teil S von Fig. 1A auf. Gleitet
der Lichtbogen langsam, wird daher das Auslöschen verzögert
und somit die Abbruchseffizienz verschlechtert.
-
Wenn eine Hochspannung abgebrochen wird oder sich ein großer
Kurzschlußstrom erhebt, läuft der Lichtbogen manchmal über
das Rückseitenende des Gitters 10 und führt ein
Kurzschliefen 9g des Lichtbogens durch, wie in Fig. 1A gezeigt
ist.
-
Ein Schutzschalter, welcher alle Merkmale des Oberbegriffs
von Anspruch 1 offenbart, ist aus der FR-A-2 348 559
bekannt. Dieser bekannte Schutzschalter umfaßt eine
Lichtbogen-Löscheinrichtung, welche ebenso aus einem Plattengitter
gebildet ist, wobei das Gitter in dem Raum oberhalb einer
Lichtbogen-Führungsschiene angeordnet ist. Dieser bekannte
Schutzschalter scheint darüberhinaus auch Kerben zu
umfassen, welche an dem Lichtbogen einführenden Ende jeder Platte
gebildet sind. Das obere Ende der obersten Platte dieses
bekannten Schutzschalters ist darüberhinaus von einer
Isolierungsschicht bedeckt, und das untere Ende der untersten
Platte (welche der Lichtbogen-Führungsschiene
gegenübersteht) ist ebenso von einer isolierenden Schicht bedeckt.
Diese isolierenden Schichten sind vorzugsweise wie ein "U"
gebildet. In einer speziellen Ausführungsform sind beide
isolierenden Schichten durch eine Art eines Bandes oder
einer Bindung gebildet, so daß die Seitenflächen aller
Platten ebenso bedeckt sind.
-
Durch die oben erwähnte Konstruktion des bekannten
Schutzschalters ist es möglich, teilweise das Problem zu lösen,
welches bezüglich des in Fig. 1A und 1B gezeigten
Schutzschalters nach dem Stand der Technik erörtert wurde, nämlich
das Problem des Lichtbogenlöschens so schnell wie möglich,
um die Abbruchseffizienz zu erhöhen. Eine detaillierte
Analyse des bekannten Schutzschalters hat jedoch gezeigt, daß
Kurzschlüsse nicht unter jeder Abbruchsbedingung vermieden
werden können.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Schutzschalter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu
verbessern, daß die Abbruchseffizienz verbessert werden
kann.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch die
vorteilhaften Maßnahrnen gelöst, welche in Anspruch 1
angezeigt sind.
-
Der Schutzschalter der vorliegenden Erfindung umfaßt daher
eine Isolationsschicht, welche auf beiden Oberflächen jeder
Platte entweder an dem Gebiet des Lichtbogen einführenden
Endes oder an dem Gebiet des entgegengesetzten Endes davon
gebildet ist. Diese vorteilhaften Maßnahmen verbessern die
Abbruchseffizienz und gestatten es, tatsächlich einen
beliebigen Kurzschluß sogar bei hohen Spannungen und großen
Strömen zu vermeiden.
-
Wie bereits oben erwähnt worden ist, ist die vorliegende
Erfindung auf einen Schutzschalter gerichtet, bei welchem der
Lichtbogen, der während der Trennung der zwei Kontakte
erzeugt wird, mittels eines Gitters gelöscht wird, welches
oberhalb einer Lichtbogen-Führungsschiene angeordnet ist und
welches darüber hinaus eine Kerbe aufweist, welche an dem
Ende jeder Platte gebildet ist, an welcher der Lichtbogen
eingeführt wird (d. h. an dem Ende, welches den zwei
Kontakten gegenübersteht). Im Gegensatz dazu offenbart die
Druckschrift EP-A-33 479 einen Schutzschalter einer etwas
unterschiedlichen Art, bei welchem die Lichtbogenauslöschung
durch die Kombination einer sogenannten
"Lichtbogen-Anregungsanordnung" ("arc motivating assembly") und einer
Lichtbogenrutsche (arc chute) oder einer deionisierenden
Anordnung durchgeführt wird. Diese Lichtbogen anregende Anordnung
besteht aus zwei Spalten, welche die Kontaktpaare umgeben,
wobei jede Spalte aus kleinen Platten eines magnetischen
Materials zusammengesetzt ist, welche durch isolierende
Schichten voneinander getrennt sind; des weiteren umfaßt das
obere Ende jeder Spalte eine Drossel, welche durch eine
isolierende Schicht bedeckt ist. Die Lichtbogenrutsche besteht
aus einer Anzahl von doppelten Lichtbogenplatten, welche aus
einer Schicht eines magnetischen und leitenden Materials
gebildet sind, welches als "U" gefaltet ist, in welchem eine
dünne isolierende Schicht zwischen den Armen des "U"
angeordnet ist. Infolge der unterschiedlichen Konstruktion der
Lichtbogen-Löscheinrichtung ist die isolierende Schicht
dieses bekannten Schutzschalters ein funktional notwendiges
Konstruktionselement, um sicherzustellen, daß der Strom den
Armen und den gekrümmten Teilen des "U" folgt. Daher kann
der Zweck des Vorsehens dieser isolierenden Schicht nicht
mit dem Zweck der isolierenden Schicht der vorliegenden
Erfindung verglichen werden.
-
Die Druckschrift FR-A-1 364 473 offenbart einen
Schutzschalter, bei welchem vorspringende Versetzungsteile vorgesehen
sind, welche in entsprechende Löcher von Seitenplatten
eingesetzt sind, um die Platten mit der Seitenwand zu
verbinden.
Diese Druckschrift offenbart jedoch nicht das Vorsehen
von irgendwelchen isolierenden Schichten.
-
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
-
Es zeigt
-
Fig. 1A eine Querschnittsansicht eines Schutzschalters nach
dem Stand der Technik;
-
Fig. 1B eine Draufsicht auf das Lichtbogen-Löschgitter des
Schutzschalters von Fig. 1A;
-
Fig. 2A eine Seitenansicht eines Schutzschalters einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
Fig. 2B eine Draufsicht auf die Ausführungsform von Fig. 2A;
-
Fig. 2C eine Querschnittsansicht der Ausführungsform von
Fig. 2A;
-
Fig. 3A eine Querschnittsansicht eines Schutzschalters einer
anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
Fig. 3B eine Draufsicht auf die Ausführungsform von Fig. 3A;
-
Fig. 4A eine Seitenansicht eines Schutzschalters einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
Fig. 4B eine Draufsicht auf den Schutzschalter von Fig. 4A;
-
Fig. 5A eine Seitenansicht eines Schutzschalters einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
-
Fig. 5B eine Draufsicht darauf.
-
Fig. 2A zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines
Schutzschalters nach der vorliegenden Erfindung. Ein
festangebrachter Kontakt 4 und eine Lichtbogen-Führungsschiene 5
sind an einem festangebrachten Arm 3 befestigt. Der
festangebrachte Arm 3 ist durch einen Bolzen 12 befestigt, und ein
gefaltetes Spitzenteil 31 des festangebrachten Arms 3 ist
ebenso durch einen Bolzen 12 befestigt. Ein beweglicher
Kontakt 2 ist auf einem beweglichen Arm 1 vorgesehen. Platten
30 eines Lichtbogen-Löschgitters 30 sind an Seitenplatten 11
durch vorstehende Versetzungsteile 50 befestigt, welche an
einem Seitenteil der Platten 30 nach Einsetzen der
vorstehenden Teile 50 in Löcher der Seitenplatten 11 vorgesehen
sind. Die Platten 30 des Lichtbogen-Löschgitters sind aus
magnetischem Material gefertigt, und ihre Oberflächen sind
nahezu senkrecht zu einem Lichtbogen ausgerichtet. Eine
Isolationsschicht 32 bedeckt ein Vorderteil beider Oberflächen
jeder Platte 30. Daher besitzt jede Platte 30 einen
Isolierungsteil 32 und einen metallischen Teil 34. Eine
Lichtbogen feste Isolierungsfarbe so wie eine Lichtbogen
feste Epoxid-Ummantelungsfarbe (Limitrack: Warenzeichen von
Ryoden Kasei) oder Flüssigkeramik ist für die
Isolationsschicht 32 geeignet. In dieser Ausführungsform ist die
Isolationsschicht 32 durch Eintauchen der Lichtbogenplatten
30 des Löschgitters und der Seitenplatten 11 in eine Lösung
der Lichtbogen festen isolierenden Farbe gebildet. Die
Isolationsschicht 32 bedeckt den Lichtbogen einführenden
Teil 30b des Lichtbogen-Löschgitters. Wenn darüberhinaus die
Versetzungsteile 50 ebenso mit der Lichtbogen festen
isolierenden Farbe bedeckt sind, wird ein Rosten der
Versetzungsteile 50 verhindert.
-
Es ergibt sich oft das Problem, daß Pulver am Rand jeder
Seitenplatte 11 durch Vibration des Schutzsschalters erzeugt
wird; dieses Pulver ruft eine unvollständige Verbindung des
Kontaktes hervor. Ein solches Problem wird verhindert durch
Vermeidung der Erzeugung des Pulvers durch die Lichtbogen
feste Isolationsfarbe.
-
Bezüglich Fig. 2A wird der Betrieb des Schutzschalters
hernach beschrieben. In einem Schließzustand befinden sich der
bewegliche Kontakt 2 und der festangebrachte Kontakt 4 in
Kontakt. Wenn ein Überstrom in eine Schaltung fließt, wird
der bewegliche Kontakt 2 von dem festangebrachten Kontakt 4
durch eine bekannte (nicht gezeigte) Freigabevorrichtung
getrennt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Lichtbogen 9a zwischen
dem beweglichen Kontakt 2 und dem festangebrachten Kontakt 4
erzeugt.
-
Das Lichtbogen-Löschgitter ist aus magnetischem Material so
wie Eisen gefertigt und umfaßt eine Kerbe 30a zum Einführen
des Lichtbogens. Da die Kerbe 30a gebildet ist, werden die
magnetischen Feldlinien abgelenkt (vgl. Fig. 1B). Daher wird
der Lichtbogen 9 in die durch einen Pfeil A dargestellte
Richtung bewegt.
-
Sogar wenn der Lichtbogen den Isolierungsteil 32 des
Löschgitters berührt, werden von dem Lichtbogen-Löschgitter keine
Thermoelektroden ausgesandt, da die Lichtbogen feste
Isolationsschicht 32 gebildet ist. Daher steht der Lichtbogen
nicht, sondern wird sanft in den metallischen Teil 34 des
Lichtbogen-Löschgitters bewegt. Wenn der Lichtbogen 9 den
metallischen Teil 34 des Lichtbogen-Löschgitters berührt,
wird der Lichtbogen 9 sanft gelöscht.
-
Bei einer anderen Ausführungsform wird nach dem Eintauchen
des Lichtbogen-Löschgitters in eine Lösung eine Lichtbogen
feste Isolationsfarbe auf einem derart vorherbestimmten Teil
gebildet, daß die Seitenplatte 11 lediglich als ganzes in
die Lichtbogen feste Isolationsfarbe getaucht wird. In
dieser Ausführungsform wird die Erzeugung von Pulver an dem
Rand der Seitenplatte 11 infolge einer Vibration des
Schutzschalters verhindert
-
Fig. 3A zeigt eine Querschnittsansicht einer Schutzschaltung
einer anderen Ausführungsform, und Fig. 3B zeigt eine
Draufsicht darauf. In dieser Ausführungsform sind die
Isolationsschichten 32 auf eine Weise gebildet, so daß die Platten des
Lichtbogen-Löschgitters von der Isolationsschicht 32 breiter
an dem Teil nahe der Lichtbogen-Führungsschiene 5, jedoch
enger an dem von der Lichtbogen-Führungsschiene 5 entfernten
Teil bedeckt werden.
-
Da jene Platten 30 des Lichtbogen-Löschgitters, welche sich
näher zu der Lichtbogen-Führungsschiene 5 befinden, eine
größere Wahrscheinlichkeit zum Blockieren von dem Lichtbogen
als jene besitzen, welche weiter davon entfernt sind (wie
oben bzgl. Fig. 1A beschrieben ist), ergibt sich bei der
oben beschriebenen Konfiguration des Herstellens der
Isolationsschicht 32 breiter nahe der Lichtbogen-Führungsschiene
5 als in anderen Teilen eine bessere Verhinderung des
Lichtbogenstehens an dem Lichtbogen-Löschgitter.
-
Fig. 4A zeigt eine Querschnittsansicht eines Schutzschalters
einer weiteren Ausführungsform, welche geeignet für hohe
Spannung und großen Strom ist, und Fig. 4B zeigt eine
Draufsicht darauf. In dieser Ausführungsform sind
Isolationsschichten 32 an den hinteren Enden der Platten 30 des
Lichtbogen-Löschgitters gebildet.
-
In einem Schließzustand berührt der bewegliche Kontakt den
festangebrachten Kontakt 4. Wenn ein Überstrom in eine
Schaltung fließt, wird der bewegliche Kontakt 2 von dem
festangebrachten Kontakt 4 durch eine bekannte (nicht
gezeigte) Freigabeschaltung abgetrennt. Zu diesem Zeitpunkt
entsteht ein Lichtbogen 9 zwischen dem beweglichen Kontakt 2
und dem festangebrachten Kontakt 4.
-
Das Lichtbogen-Löschgitter ist aus magnetischem Material
gefertigt und besitzt eine Kerbe 30a zum Einführen des
Lichtbogens. Da die Kerbe 30a gebildet ist, werden die
magnetischen Feldlinien abgelenkt (vgl. Fig. 1B). Daher wird der
Lichtbogen in die durch einen Pfeil A dargestellte Richtung
bewegt. Schließlich wird der Lichtbogen 9 zu den hinteren
Enden des Lichtbogen-Löschgitters bewegt. Da die hinteren
Enden der Platten des Gitters durch die Isolationsschicht 32
bedeckt sind, wird ein Kurzschluß durch einen Lichtbogen an
dem hinteren Teil als 9g in Fig. 1A verhindert, und somit
ist eine höhere und stabilere Abbruchseffizienz erreichbar.
-
Fig. 5A und 5B zeigen noch eine andere modifizierte
Ausführungsform, bei welcher die Isolationsschicht 32 einen
begrenzten Teil hinter der Kerbe 30a jeder Platte 30 des
Lichtbogen-Löschgitters bedeckt. Da in dieser
Ausführungsform ein beachtlicher metallischer Teil 34 ausgesetzt wird,
ist die Lichtbogen-Berührungszeit zu dem metallischen Teil
34 des Lichtbogen-Löschgitters größer als die in der
Ausführungsform von Fig. 4A. Daher ist das Kühlen und Löschen des
Lichtbogens sehr effizient.