Schaltgerätekombination aus Niederspannungs-Leistungsschalter und strombegrenzender Schalteinrichtung

Abstract

 Schaltgerätekombination aus Niederspannungs-Leistungsschalter und strombegrenzender Schalteinrichtung
Durch die beschriebene Anordnung soll die Leistungsfähig­keit der strombegrenzenden Schalteinrichtung bei unveränderten Abmessungen gesteigert werden.
Die strombegrenzende Schalteinrichtung (4) wird anschließend an denjenigen Teil des Leistungsschalters (2) angeordnet, der die Lichtbogenlöscheinrichtung (40) enthält. Ferner weist die strombegrenzende Schalteinrichtung (4) einen Kanal (43) zur Durchleitung der Schaltgase (70, 71) des Leistungsschalters (2) auf. Die Schaltgase (72, 73) der strombegrenzenden Schaltein­richtung (4) werden abseits des Kanals (43) derart eingeleitet, daß sie von der Gasströmung in dem Kanal (43) nach Art einer Gas- oder Dampfstrahlpumpe erfaßt und mitgeführt werden.
Die Erfindung eignet sich für Niederspannungs-Leistungs­schalter in kompakter Bauform mit Isolierstoffgehäuse und einem entsprechend gestalteten strombegrenzenden Zusatzgerät.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltgerätekombination, bestehend aus einem Niederspannungs-Leistungsschalter mit strombegrenzen­der Kontaktanordnung und einer zusätzlichen mit dem Leistungs­schalter elektrisch in Reihe geschalteten strombegrenzenden Schalteinrichtung.

[0002] Eine Schaltgerätekombination dieser Art ist durch die US-A-4 458 224 bekannt geworden. Die Stromstärke, bei der eine elektrodynamische Öffnung der Kontaktanordnung des Leistungs­schalters und der Kontaktanordnung der strombegrenzenden Schalt­einrichtung stattfindet, kann gleich oder unterschiedlich ge­wählt sein. Wesentlich ist jedoch, daß der Ansprechstrom des unverzögerten Auslösers des Leistungsschalters niedriger oder höchstens gleich dem Ansprechwert für die elektrodynamische Kontaktöffnung eingestellt ist.

[0003] Durch die Erfindung wird die Wirksamkeit der strombegrenzenden Schalteinrichtung dadurch gesteigert, daß die strombegrenzende Schalteinrichtung anschließend an den die Lichtbogenlöschein­richtung enthaltenden Teil des Leistungsschalters angeordnet ist und einen Kanal zur Durchleitung der Schaltgase des Leistungsschalters aufweist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die in der strombegrenzenden Schalteinrichtung entstehenden Schaltgase rascher abgeführt werden als bei der erwähnten bekannten Schaltgerätekombination, bei der sich die strombe­grenzende Schalteinrichtung am gegenuberliegenden Ende des Leistungsschalters befindet, nämlich dort, wo sich der Bereich des Auslösers befindet. Die Abführung der Schaltgase des Leistungsschalters und der strombegrenzenden Schalteinrichtung erfolgen hierbei vollkommen unabhängig voneinander. Bei der Anordnung nach der Erfindung sorgt demgegenüber die Strömung der aus dem Leistungsschalter austretenden Schaltgase für eine Gasströmung auch in dem Gehäuse der strombegrenzenden Schaltein­richtung, die eine raschere Abführung der dort entstehenden Schaltgase bewirkt. Diese beschleunigte Abführung der Schalt­gase verbessert die Löschwirkung der strombegrenzenden Schalt­einrichtung und damit auch deren Schaltleistung. Ebenfalls ent­fällt durch die Anordnung nach der Erfindung eine zusätzliche thermische Belastung eines thermischen Auslösers durch Strom­wärmeverluste der strombegrenzenden Schalteinrichtung. Dieser Einfluß erfordert bei den bekannten Anordnungen mindestens eine andere Justage des thermischen Auslösers.

[0004] Es ist an sich bekannt, eine strombegrenzende Schalteinrichtung einem kompakten Leistungsschalter mit Isolierstoffgehäuse in der Weise zuzuordnen, daß die Schalteinrichtung der Licht­bogenlöschkammer des Leistungsschalters vorgelagert ist. Da der Leistungsschalter jedoch ein normaler, d. h. nicht strom­begrenzend wirkender Leistungsschalter ist, spricht stets zu­nächst die strombegrenzende Schalteinrichtung an, wenn der Strom auf eine entsprechende Höhe angestiegen ist. Infolge der erst verzögert einsetzenden Kontaktöffnung des Leistungs­schalters kann somit eine Strömung von Schaltgasen in Richtung der strombegrenzenden Schalteinrichtung erst dann einsetzen, wenn diese den Unterbrechungsvorgang im wesentlichen bereits abgeschlossen hat. Zu einer Unterstützung der Gasabführung aus der strombegrenzenden Schalteinrichtung durch die Schalt­gase des Leistungsschalters kann es daher infolge des zeit­lich gestaffelten Ansprechens des Leistungsschalters und der strombegrenzenden Schalteinrichtung nicht kommen.

[0005] Wie dies an sich bekannt ist, kann das Gehäuse der strombe­grenzenden Schalteinrichtung an das Gehäuse des Leistungs­schalters bündig anschließend gestaltet sein. In Verbindung hiermit ist es vorteilhaft, an dem Gehäuse der strombegrenzenden Schalteinrichtung eine mit der Austrittsöffnung für Schaltgase des Leistungsschalters korrespondierende Eintrittsöffnung für die Schaltgase vorzusehen. Hierdurch wird ein verlustarmer Übergang der Gasströmung von dem Leistungsschalter zu der strombegrenzenden Schalteinrichtung ermöglicht.

[0006] Beim Anbau einer strombegrenzenden Schalteinrichtung an einen Leistungsschalter ist es üblich, an der strombegrenzenden Schalteinrichtung Anschlußstücke vorzusehen, die nach Form und Anordnung für den direkten Eingriff in die Anschlußvor­richtungen des Leistungsschalters geeignet sind. Oberhalb der Anschlußvorrichtungen befindet sich dabei die Austrittsöffnung für die Schaltgase des Leistungsschalters und entsprechend der vorstehend erläuterten Ausgestaltung der Erfindung die Ein­trittsöffnung im Gehäuse der strombegrenzenden Schalteinrichtung. Gemäß einer Weiterbildung dieser Anordnung können die Durch­trittsöffnungen, die im Gehäuse für ein zur Bedienung der An­schlußvorrichtungen vorgesehenes Werkzeug angeordnet sind, durch ein Abdeckorgan verschließbar sein. Hierdurch wird ver­mieden, daß ein Druckverlust beim Ubertritt der Schaltgase aus dem Leistungsschalter in die strombegrenzende Schalteinrichtung auftritt. Gleichzeitig wird der Schutz vor einer Berührung spannungführender Teile verbessert.

[0007] Der für die Durchleitung der Schaltgase durch das Gehäuse der strombegrenzenden Schalteinrichtung vorgesehene Kanal kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch gebildet sein, daß die Kontaktanordnung und die Lichtbogenlöschein­richtung der strombegrenzenden Schalteinrichtung innerhalb des zugehörigen Gehäuses mit einem Abstand derart angeordnet ist, daß eine Gasströmung im wesentlichen ohne Umlenkung stattfinden kann. Hierdurch werden die Strömungsverluste gering gehalten.

[0008] Gleichfalls wirkt es sich günstig auf die Strömungsverhältnisse aus, wenn die zu der strombegrenzenden Schalteinrichtung ge­hörenden Antriebs- und Strombahnteile von einer strömungs­günstig geformten haubenartigen Wandteil umschlossen sind, die den Kanal innerhalb des Gehäuses der strombegrenzenden Schalt­einrichtung begrenzt und daß die Einleitung der Schaltgase der strombegrenzenden Schalteinrichtung abseits des Kanals erfolgt. Auf diese Weise werden die Schaltgase der strombegrenzenden Schalteinrichtung in ähnlicher Weise wie bei einer Dampf- oder Gasstrahlpumpe erfaßt und mitgeführt, ohne daß die zur Er­zeugung des Gasstrahls benutzten Schaltgase des Leistungs­schalters die Lichtbogenlöscheinrichtung der strombegrenzenden Schalteinrichtung zusätzlich beaufschlagen.

[0009] Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

[0010] Die Figur l zeigt in einem Längsschnitt eine Schaltgerätekom­bination, die aus einem Niederspannungs-Leistungsschalter in kompakter Bauart mit Isolierstoffgehäuse und einer strombe­grenzenden Schalteinrichtung besteht.

[0011] In der Figur 2 ist die Schaltgerätekombination gemäß der Figur 1 in der Draufsicht dargestellt, wobei die strombegrenzende Schalteinrichtung teilweise im Schnitt gezeigt ist. Die Zu­ordnung der Ansichts- bzw. Schnittebenen D, E und F ist aus dem Vergleich mit der Figur 1 unmittelbar ersichtlich.

[0012] Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Schaltgerätekombination 1 besteht aus einem dreipoligen Niederspannungs-Leistungsschalter 2 in kompakter Bauform mit einem Isolierstoffgehäuse 3 sowie einer ebenfalls dreipoligen strombegrenzenden Schalteinrichtung 4 mit eigenem Isolierstoffgehäuse 5. Beide Geräte sind unmittel­bar aneinandergrenzend montiert und weisen das gleiche Profil auf. Daher braucht für die Schaltgerätekombination 1 im Ver­gleich zu dem Leistungsschalter 2 nur in der Längsrichtung zu­sätzlicher Raum freigehalten zu werden.

[0013] In bekannter Weise ist der Leistungsschalter 2 mit einem strom­begrenzend wirkenden Kontaktsystem ausgerüstet. Hierzu ist ein U-förmig gebogenes feststehendes Schaltstück 10 sowie ein Kon­takthebel 11 vorgesehen, der um einen Gelenkbolzen 12 unab­hängig von einem als Ganzes mit 13 bezeichneten Antriebsmecha­nismus in die gestrichelt gezeigte Öffnungsstellung bewegt werden kann. Dies geschieht sprungartig, wenn die auf den Kon­takthebel 11 wirkenden Stromkräfte so hoch werden, daß eine am Rücken des Kontakthebels 11 angeordnete Druckfeder 14 überwun­den wird. Hierzu ist der Kontakthebel 11 mit einem Nocken 16 versehen, gegen den eine abgerundete Kappe 15 eines durch die Druckfeder l4 beaufschlagten Stößels 17 wirkt.

[0014] Die normale Ein- und Ausschaltung kann von Hand mittels eines Betätigungshandgriffes 20 vorgenommen werden, der über einen Antriebshebel 21 sowie eine Übertotpunktfeder 22 einen Knie­hebelmechanismus 23 betätigt. Der Kniehebelmechanismus stützt sich dabei an einer Hauptklinke 24 ab, die in der in der Figur 1 gezeigten Stellung an einer Sperrlasche 25 verklinkt ist. Wird die Sperrlasche 25 in bekannter Weise durch einen Aus­löser freigegeben, so verliert die Hauptklinke 24 und damit das Kniehebelsystem 23 seine Abstützung, wodurch der Kontakt­hebel 11 selbsttätig in seiner Ausschaltlage gelangt. Die relative Stellung des Bolzens 17 und der Nase 16 des Kontakt­hebels 11 bleibt dabei unverändert, da diese Teile gemeinsam durch eine Schaltwelle l8 bewegt werden. Der Antriebsmechanis­mus 13 ist dem mittleren Pol des Leistungsschalters 2 zugeord­net, in dessen Ebene die Schaltgerätekombination in der Figur 1 geschnitten gezeigt ist.

[0015] Die strombegrenzende Schalteinrichtung 4 ist mit der Haupstrom­bahn des Leistungsschalters 1 elektrisch in Reihe geschaltet. Hierzu ist je Pol ein abgewinkeltes äußeres Ende 30 einer Strom­schiene 31 mit einer zugehörigen Anschlußvorrichtung 32 des Leistungsschalters 2 verbunden. Zu einer Klemmschraube 33 der Anschlußvorrichtung 32 besteht Zugang durch eine Öffnung 34 in dem Gehäuse 3 des Leistungsschalters 2. Diese Öffnung und die benachbarten Öffnungen der beiden äußeren Pole des Leistungs­ schalters 2 (vgl. Figur 2) sind durch eine Verschlußplatte 35 derart abgeschlossen, daß die aus einer Lichtbogenkammer 40 des Leistungsschalters 2 austretenden Schaltgase nur über ein Abschlußgitter 37 und eine Austrittsöffnung 41 in Richtung der strombegrenzenden Schalteinrichtung 4 strömen können. Das Ge­häuse 5 besitzt hierzu eine mit der Austrittsöffnung 41 korres­pondierende Eintrittsöffnung.

[0016] Die strombegrenzende Schalteinrichtung 4 enthält in ihrem Ge­häuse 5 einen von der Eintrittsöffnung 42 ausgehenden Kanal 43 zur Durchleitung der Lichtbogengase, die bei dem Löschvorgang in der Lichtbogenkammer 40 des Leistungsschalters 1 entstehen. Durch Pfeile 70, 71, 72 und 73 ist in der Figur 1 der Verlauf der Gasströmung angedeutet. Wie man erkennt, verläuft der Strömungsweg der von dem Leistungsschalter 2 ausgehenden Schalt­gase entsprechend den Pfeilen 70 und 71 ohne nennenswerte Um­lenkung von der Eintrittsöffnung 42 zu einer am gegenüber­liegenden Ende des Gehäuses 5 angeordneten Austrittsöffnung 44, die durch eine gelochte Platte 45 abgedeckt ist. Eine als Ganzes mit 46 bezeichnete Baugruppe, die Schaltstücke, Antriebsteile und Löschbleche umfaßt, ist in dem Gehäuse 5 zur Bildung des Kanals 43 mit einem entsprechenden Abstand angeordnet und ist ferner von einem strömungsgünstig geformten haubenartigen Wand­teil 47 umschlossen, um der von dem Leistungsschalter 1 aus­gehenden Gasströmung einen möglichst geringen Widerstand ent­gegenzusetzen.

[0017] Die Baugruppe 46 der strombegrenzenden Schalteinrichtung 4 weist zwei feststehende Schaltstücke 50 und 51 auf, wobei das Schaltstück 50 an der bereits erwähnten Stromschiene 3 ange­bracht ist. Das weitere ortsfeste Schaltstück 51 befindet sich an einer weiteren, etwa in gleicher Weise wie die Stromschiene 31 spiegelsymmetrisch geformten Stromschiene 52. Mit diesen ortsfesten Schaltstücken zusammenwirkende bewegbare Schalt­stücke 53 und 54 sind beiderseits einer isolierenden Trennwand 55 geradlinig verschiebbar geführt und durch ein biegsames Stromband 56 miteinander derart verbunden, daß sie als Brücken­schaltstück gemeinsam bewegbar sind. Gestrichelt ist die Lage der Teile gezeigt, die sich unter dem Einfluß eines hohen, insbesondere eines Kurzschlußstromes ergibt. Das biegsame Stromband 56 weitet sich aufgrund der elektrodynamischen Schleifenwirkung aus und legt sich gegen die Innenwände des Wandteiles 47. Aufgrund der Verformung werden die bewegbaren Schaltstücke 53 und 54 von den ortsfesten Schaltstücken 50 und 51 schlagartig abgehoben. Jeder der beiden Schaltstellen ist eine in bekannter Weise aus Löschblechen gebildete Lichtbogen­löschkammer 57 bzw. 58 zugeordnet. Beide Löschkammern befinden sich nahe der Bodenwand 60 des Gehäuses 5, so daß die von innen ausgehenden Schaltgase abseits des Kanals 43 in den Innenraum des Gehäuses 5 angegeben werden.

[0018] Weitere Einzelheiten der strombegrenzenden Schalteinrichtung 4 sind aus dem rechten Teil der Figur 2 zu entnehmen. Zunächst ist zu erkennen, daß das Gehäuse 5 der strombegrenzenden Schalt­einrichtung 4 drei einzelne Polgehäuse 80, 81 und 82 umfaßt, die jeweils den gleichen Aufbau besitzen, mit Rücksicht auf die unterschiedliche zeichnerische Darstellung jedoch mit ge­sonderten Bezugzeichen versehen sind. Jedes des Polgehäuse besteht aus zwei schalenartigen Gehäuseteilen 83 und 84, die zwischen sich die Strombahnteile, Anschlußvorrichtungen sowie den erwähnten Kanal aufnehmen. Das Polgehäuse 80 ist in der Ebene D-D entsprechend dem rechten Teil der Figur 1 geschnitten gezeigt. Hierbei sind die Einbauteile fortgelassen, so daß die Gestalt der Gehäuseteile 83 und 84 deutlich erkennbar ist. Das Gehäuseteil 83 besitzt ein vorspringendes Wandteil, welches das in der Figur 1 gezeigte haubenartige Wandteil 47 bildet. Ferner ist die isolierende Trennwand 55 gleichfalls an den Gehäuseteil 83 angeformt. Diese greift in eine Nut 85 des Gehäuseteiles 84 ein, während das haubenartige Wandteil 47 in Rücksprünge 86 ein­greift, die durch vorspringende Wandteile 88 gebildet sind. Hierdurch werden die Wandteile gegenüber mechanischen Kräften und dem Druck der Schaltgase zuverlässig abgestützt. Zugleich trägt diese Gestaltung zur gegenseitigen Ausrichtung der Ge­häuseteile 83 und 84 bei.

[0019] Das Polgehäuse 81 ist in der Schnittebene E-E gezeigt, und zwar mit den anhand der Figur 1 erläuterten Einbauteilen. Von diesen sind im Schnitt beide Schenkel des biegsamen Strombandes 56 er­kennbar sowie zwei Paare von Schraubenfedern 87, die beiseitig der isolierenden Trennwand 55 vorgesehen sind. Ferner ist im Schnitt die Lochplatte 45 und eine äußere Anschlußvorrichtung 90 erkennbar, die den gleichen Aufbau wie die Anschlußvor­richtung 32 des Leistungsschalters 2 besitzen kann. Beidseitig der geschnittenen Schenkel des haubenartigen Wandteiles 47 sind Räume 91 und 92 erkennbar, in welche die Schaltgase aus den Löschblechstapeln 57 und 58 gelangen, von wo sie über den Kanal 43 abgeführt werden.

[0020] Das dritte Polgehäuse 82 ist entsprechend der in der Figur 1 eingezeichneten Ebene F-F in der Draufsicht gezeigt. Erkennbar sind hierbei eine Abdeckplatte 93, die sich über die Öffnungen 94 oberhalb der Anschlußvorrichtungen 90 erstreckt. Die drei benachbarten Polgehäuse 80, 81 und 82 können in geeigneter Weise, verbunden sein, beispielsweise durch Verbindungsstifte oder Bolzen, die sich durch fluchtende Öffnungen 95 erstrecken, die entsprechend der Figur 1 in den Bodenwänden und Frontwänden der Gehäuseteile des Gehäuses 5 angeordnet sein können.

[0021] Aufgrund ihrer Bemessung ist die strombegrenzende Schaltein­richtung 4 nur dann wirksam, wenn der durch die aus der Reihen­schaltung von Leistungsschalter 1 und Schalteinrichtung 4 be­stehende Schaltgerätekombination mit einem Kurzschlußstrom bestimmter Höhe beaufschlagt ist. Hierbei spricht zunächst das Kontaktsystem des Leistungsschalters 1 an und zündet einen Schaltlichtbogen in der Löschkammer 40, wodurch die mit den Pfeilen 70 und 71 angedeutete Strömung von Schaltgasen durch den Kanal 43 bewirkt wird. Gleichzeitig oder aufgrund ent­sprechender Bemessung verzögert öffnen sich die Kontakte 50, 53 sowie 51, 54 der strombegrenzenden Schalteinrichtung 4, wo­durch gleichfalls Schaltgase freigesetzt werden, deren Strömung mit den Pfeilen 72 und 73 kenntlich gemacht ist. Diese Schalt­gase werden von der Gasströmung entsprechend den Pfeilen 70 und 71 nach Art einer Gas- oder Dampfstrahlpumpe erfaßt und be­deutend rascher aus dem Gehäuse 5 abgeführt, als dies bei her­kömmlicher Anordnung der strombegrenzenden Schalteinrichtung 4 am anderen Ende des Leistungsschalters 2 der Fall wäre. Auf diese Weise wird bei gleichem Volumen der strombegrenzenden Schalteinrichtung 4 ein verbessertes Schaltvermögen erzielt.

Ansprüche

1. Schaltgerätekombination (1), bestehend aus einem Nieder­spannungs-Leistungsschalter (2) mit strombegrenzender Kontakt­anordnung (11) und einer zusätzlichen mit dem Leistungsschalter (2) elektrisch in Reihen geschalteten strombegrenzenden Schalt­einrichtung (4) , dadurch gekennzeichnet, daß die strombegrenzende Schalteinrichtung (4) anschließend an den die Lichtbogen­löscheinrichtung (40) enthaltenden Teil des Leistungsschalters (2) angeordnet ist und einen Kanal (43) zur Durchleitung der Lichtbogengase (70, 71) des Leistungsschalters (2) aufweist.

2. Schaltgerätekombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) der strombegrenzenden Schalteinrichtung (4) an das Gehäuse (3) des Leistungsschalters (2) bündig anschließend gestaltet ist und eine mit der Austrittsöffnung (41) für Schaltgase des Leistungsschalters (2) korrespondierende Eintrittsöffnung (42) für die Schaltgase besitzt.

3. Schaltgerätekombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bedienung von zwischen dem Leistungsschalter (2) und der strombegrenzenden Schalteinrichtung (4) angeordneten An­schlußvorrichtungen (32) vorgesehene Durchtrittsöffnungen (34) des Gehäuses (3) des Leistungsschalters (2) durch ein Abdeck­organ (35) verschließbar sind.

4. Schaltgerätekombination nach einem der vorangehenden An­sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung (46) und die Lichtbogenlöschein­richtung (57, 58) der strombegrenzenden Schalteinrichtung (4) innerhalb des zugehörigen Gehäuses (5) mit einem Abstand derart angeordnet ist, daß eine Gasströmung (70, 71) im wesentlichen ohne Umlenkung stattfinden kann.

5. Schaltgerätekombination nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Kontaktanordnung (46) der strombegrenzenden Schalteinrichtung (4) gehörende Antriebs- und Strombahnteile (53, 54, 56) von einem strömungsgünstig geformten haubenartigen Wandteil (47) umschlossen sind, die den Kanal (43) innerhalb des Gehäuses (5) der strombegrenzenden Schalteinrichtung (4) begrenzt und daß die Einleitung der Schaltgase (72, 73) der strombegrenzenden Schalteinrichtung (4) abseits des Kanals (43) erfolgt.

Zeichnung