Schaltgerät mit einem thermischen und einem magnetischen Auslöser

Abstract

 Ein Schaltgerät (10) besitzt einen thermischen (39) und einen elektromagnetischen (34) Auslöser, ein Schaltschloß (37) sowie ein festes und ein bewegliches Kontaktstück (30, 31). Zwischen den beiden Kontaktstücken (30, 31) wird ein Lichtbogen gezogen, wenn der Schalter ausgeschaltet wird, der in ein Lichtbogenlöschblechpaket (24) getrieben und darin gelöscht wird. Das Schaltgerät (10) besitzt eine Blasschleife (45), die parallel zu dem thermischen und dem elektromagnetischen Auslöser (39, 34) elektrisch geschaltet ist und aus Widerstandsdraht gebildet; die Blasschleife befindet sich seitlich neben der Löschkammer, also neben der Vorkammer (41) sowie einem Teil des Lichtbogenlöschblechpaketes (24).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einem thermischen und einem magnetischen Auslöser nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Es ist bekannt, zur Verringerung der Verlustleistung innerhalb eines Leitungsschutzschalters den thermischen und den magnetischen Auslöser parallel zu schalten. Dies hat allerdings den Nachteil, daß im Kurzschlußfall nur ein Teil des Stromes durch den magnetischen Auslöser hindurchfließt, wodurch sich die Kontaktöffnungszeit erhöhen kann, was zu einem verminderten Kurzschlußschaltvermögen führt. Um eine Verminderung des Kurzschlußschaltvermögens zu vermeiden, müßte der magnetische Auslöser verstärkt werden.

[0003] Zur Beschleunigung des Ablaufes eines bei einer Schalthandlung gezogenen Lichtbogens von den Kontaktstellen in die Lichtbogenlöschkammer und in das darin befindliche Lichtbogenlöschblechpaket ist bekannt, eine Blasschleife vorzusehen. In AEG-Mitteilungen, 1964, Heft 3 bis 4, "Hochleistungs-Installationsselbstschalter in Schmalbauweise" ist dargestellt, die Blasschleife hinter der Lichtbogenlaufschiene, also auf ihrer der Löschkammer entgegengesetzten Seite, anzuordnen. Diese Blasschleife liegt bei geschlossenem Schalter nicht im Stromkreis, sondern wird erst dann, wenn der Lichtbogen auf die Laufschiene kommutiert, in den Strompfad des Leitungsschutzschalters eingeschaltet und erst dann wirksam.

[0004] Eine ähnliche Anordnung ist aus der DE 28 41 004 B1 bekannt geworden.

[0005] Bei einem weiteren Schaltgerät ist die Blasschleife ebenfalls mit der Lichtbogenlaufschiene verbunden und so angeordnet, daß sie immer vom Strom durchflossen und daher immer wirksam ist, was insbesondere im Augenblick der Kontaktöffnung von Vorteil ist.

[0006] Aus der DE 36 07 052 A1 ist ein elektrisches Schaltgerät bekannt geworden, das eine U-förmgie Blasschleife aufweist, welche die Kontaktstelle und das Lichtbogenlöschblechpaket im wesentlichen umfaßt. Durch die Anordnung der Blasscheife wird zwar der Lichtbogen in das Lichtbogenlöschblechpaket hineingetrieben, wird aber dort durch die Schleife nicht stabilisiert.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Leitungsschutzschalter, der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem einerseits eine Reduzierung der Verlustleistung und andererseits auch eine Reduzierung der Variantenvielfalt ermöglicht wird.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

[0009] Erfindungsgemäß wird also parallel zum thermischen und/oder magnetischen Auslöser ein Widerstandsdraht geschaltet, der im Bereich der Löschkammer die Blasschleife bildet. Zwar wird der durch den Schalter hindurchfließende Strom aufgeteilt auf einen Stromfluß durch die Auslöser und einen Stromfluß durch den Widerstandsdraht, so daß im Kurzschlußfall eine verminderte Schlagenergie wirksam ist. Dadurch, daß der Widerstandsdraht aber als Blasschleife ausgebildet ist, der im Bereich der Löschkammer angeordnet ist, wird unmittelbar bei erster Kontaktöffnung eine Blaswirkung auf den Lichtbogen erzeugt. Insbesondere wird dies dadurch erreicht, daß der Kontaktbereich, also derjenige Bereich, in dem sich das feste und bewegliche Kontaktstück befinden, auch beim Ausschaltvorgang, und außerdem der gesamte Vorkammerbereich in jedem Fall von der Blasschleife überdeckt sind. Dadurch daß die Blasschleife einen Abschnitt aufweist, der quer zu der Erstreckung der Lichtbogenlöschbleche verläuft und zwar etwa im Bereich der Mitte des Lichtbogenlöschblechpaketes gemäß Anspruch 4, wird auch ein Teil des Lichtbogenlöschblechpaketes von der geschlossenen Blasschleife überdeckt, wodurch der Lichtbogen nach dem Einlaufen in die Löschkammer stabilisiert wird. Die Wirkungsweise der Anordnung ist dann so, daß durch die Blasschleife ein magnetisches Feld erzeugt wird, welches senkrecht zum Lichtbogen steht. Nach dem Lorenz-Gesetz wirkt dann auf den Lichtbogen eine Kraft, die ihn in Richtung Löschkammer beschleunigt.

[0010] Eine Anordnung, bei der ein Shunt parallel zu dem thermischen und/oder magnetischen Auslöser geschaltet ist, ist aus der DE 29 28 786 A1 bekannt geworden. Als Blasschleife ist diese Ausführung allerdings nicht ausgebildet.

[0011] Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 2 ist der Widerstandsdraht erfindungsgemäß mit einem Ende mit dem festen Kontaktstück und mit dem anderen Ende mit dem thermischen Auslöser, allgemein mit dem klemmenseitigen Ende des Auslösers überhaupt, verbunden und seitlich neben der Löschkammer angeordnet.

[0012] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

[0013] In besonders vorteilhafter Weise ist der Widerstandsdraht ein normaler Kupferdraht.

[0014] Die Bemessung des Widerstandswertes des Widerstandsdrahtes wird gemäß kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 6 in bevorzugter Weise so ausgeführt, daß das Verhältnis des über den Widerstand fließenden Stromes zu dem über den bzw. die Auslöser fließenden Strom etwa 0,6 beträgt.

[0015] Dies bedeutet gemäß Anspruch 7, daß beispielsweise bei einem Nennstrom von 80 Ampere über den Widerstand etwa 30 Ampere und den bzw. die Auslöser 50 Ampere, und bei einem Nennstrom von 100 Ampere über den Widerstand 37 Ampere und über den bzw. die Auslöser 63 Ampere fließen. Etwa 0,6 bedeutet, daß das Verhältnis durchaus auch bei etwa 0,55 oder 0,65 liegen kann.

[0016] Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Parallelschaltung eine Reduzierung der Verlustleistung erzielt wird. Gleichzeitig können aufgrund des Widerstandes bei hohen Nennströmen, also bei 80 Ampere und 100 Ampere, die Auslöser von Geräten verwendet werden, die für 50 Ampere bzw. 63 Ampere ausgelegt sind. Dadurch wird die Vielfalt der Varianten reduziert, was schlußendlich Leitungsschutzschalter bei hohen Nennströmen preisgünstiger macht, da Kosteneinsparungen in der Fertigung und der Lagerhaltung ermöglicht werden.

[0017] Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden. Ferner sollen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sowie weitere Vorteile dargestellt werden.
   Es zeigt die einzige Figur eine Einsicht in ein ge
   öffnetes Schaltgerät, in schematischer Darstellung.

[0018] Ein Leitungsschutzschalter 10 ist in einem Gehäuse 11 untergebracht, von dem lediglich ein Gehäuseteil sichtbar ist; das andere Gehäuseteil ist eine Art Deckelteil und in der Figur nicht dargestellt. Das Schaltgerät 10 besitzt etwa eine T-Form mit einem Sockel 12 und einem Oberteil 13. Im Bereich des Sockels 12, also im Bereich der Befestigungsebene, besitzt das Schaltgerät eine Ausnehmung 14, deren Seitenwände eine feste Nase 15 und eine bewegliche Nase 16 aufweisen, damit das Schaltgerät auf eine strichliert dargestellte Hutprofilschiene 17 aufgeschnappt werden kann.

[0019] Im Sockel 12 befinden sich an den beiden Enden Anschlußklemmen 18 und 19, an denen Anschlußleitungen (nicht näher dargestellt) angeschlossen sind. An der in der Zeichnung links befindlichen Anschlußklemme 18 schließt eine Lichtbogenleitschiene 20 an, die etwa eine L-Form aufweist, wobei ein Bereich 21 zwischen den Schenkeln 22 und 23 vorgesehen ist, der unter einem Winkel zu den beiden Schenkeln 22 und 23 verläuft, so daß die Lichtbogenleitschiene 20 einen sanften Übergang zwischen den beiden Schenkeln 22 und 23 besitzt. Der Schenkel 22 schließt dabei an der Anschlußklemme 18 an und der Schenkel 23 überdeckt ein Lichtbogenlöschblechpaket 24, das aus mehreren Lichtbogenlöschblechen 25 in an sich bekannter Weise aufgebaut ist. Das andere Ende des Stapels der Lichtbogenlöschbleche 25 wird durch eine weitere Lichtbogenleitschiene 26 gebildet, wobei die weitere Lichtbogenleitschiene 26 parallel zu dem Schenkel 23 verläuft. Das Lichtbogenlöschblechpaket 24 befindet sich zwischen der weiteren Lichtbogenleitschiene 26 und dem Schenkel 23. Die weitere Lichtbogenleitschiene 26 ist mit einem Schenkel 27 eines Magnetjochs 28 verbunden, wobei in unmittelbarer Nähe zu dem Magnetjoch 28 die weitere Lichtbogenleitschiene 26 eine nasenförmige Ausbauchung 29 aufweist. Im Bereich der Verbindungsstelle zwischen der weiteren Lichtbogenleitschiene 26 und dem Schenkel 27 des Magnetjoches 28 befindet sich ein festes Kontaktstück 30, welches mit einem beweglichen Kontaktstück 31 zusammenwirkt, das an einem drehbar bei 32 aufgelagerten Kontakthebel 33 angebracht ist.

[0020] Im Falle einer Schalthandlung bewegt sich der Kontakthebel 33 im Uhrzeigersinn um die Achse 32 und gelangt in Ausschaltstellung in die strichlierte Stellung 33'.

[0021] Das Magnetjoch 28 ist Teil eines Elektromagnetsystems 34 mit einer Spule 35 und einem von der Spule 35 umgebenen Magnetanker 36, der in der Figur strichpunktiert dargestellt ist. Der Magnetanker 36 betätigt einerseits den Kontakthebel 33, in dem er bei Auftreten eines Kurzschlußstromes auf den Kontakthebel auftrifft und diesen in die strichpunktierte Stellung 33' verbringt; weiterhin betätigt der Magnetanker 36 einen nicht näher dargestellten Hebel, mit dem er auf ein lediglich schematisch dargestelltes Schaltschloß 37 einwirkt, welches für eine bleibende Öffnung des beweglichen Kontakthebels 33 sorgt.

[0022] An der in der Zeichnung rechts befindlichen Klemme 19 ist ein Fortsatz 38 angebracht, an dem ein Thermobimetall 39 befestigt ist, das mit seinem freien Ende auf das Schaltschloß 27 einwirkt und den beweglichen Kontakthebel 33 ebenfalls in die strichlierte Lage 33' verbringt, so daß der Kontakthebel 33 bleibend in die Ausschaltstellung verbracht wird. Die Spule 35 ist einerseits mit dem festen Kontaktstück 30 verbunden und andererseits über eine Verlängerung 40 mit dem Thermobimetall 39, so daß im Normalfall Strom von der Klemme 18 über eine nicht dargestellte Litzenleitung zum Kontakthebel 33, zum festen Kontaktstück 30, zur Spule 35 und über das Thermobimetall 39 zur Anschlußklemme 19 fließt.

[0023] Der Bereich, in dem sich das feste und das bewegliche Kontaktstück 30, 31, die Lichtbogenleitschienen 20 und 26 sowie das Lichtbogenlöschblechpaket 24 befinden, wird als Löschkammer bezeichnet, wobei der Bereich unmittelbar vor dem Lichtbogenlöschblechpaket, mit der Bezugsziffer 41 bezeichnet, die Vorkammer ist. An dem der Vorkammer 41 entgegengesetzten Ende besitzt das Lichtbogenlöschblechpaket 24 eine perforierte Abdeckplatte 42, von wo die bei einer Ausschalthandlung entstehenden Lichtbogengase in einen Auspuffkanal 43 gelangen und so nach außen abgeblasen werden.

[0024] Zur Wiedereinschaltung ist mit dem Schaltschloß ein Schaltknebel 44 verbunden.

[0025] Diese Beschreibung des elektrischen Schaltgerätes ist an sich bekannt und beispielsweise bei dem ABB-Schaltgerät S 2 realisiert. Einige Details, die das Schaltgerät S 2 besitzt, sind zum besseren Verständnis in der Figur weggelassen.

[0026] Erfindungsgemäß besitzt das Schaltgerät 10 eine aus einem Widerstandsdraht gebildete Blasschleife 45, die zu einem Ring gebogen ist, dessen eines Ende 46 am Schenkel 27 im Bereich des festen Kontaktstückes 30 befestigt ist. Dieses Ende 46 verläuft dabei parallel zu dem Schenkel 27.

[0027] Daran anschließend ist ein senkrecht zu dem Schenkel 27 verlaufender Abschnitt 47 angeformt, der etwa bis in den Bereich des Schenkels 22 der Lichtbogenleitschiene 20 gelangt und dort etwa senkrecht abgebogen ist; hierdurch wird ein Abschnitt 48 gebildet, der etwa parallel zu der Lichtbogenleitschiene 20 verläuft, somit dieser entsprechend abgebogen ist und einen Bereich 49 aufweist, der parallel zu dem Schenkel 23 und zu den Lichtbogenlöschblechen 25 verläuft. Etwa im Bereich der Mitte des Lichtbogenlöschblechpaketes, in Gaströmungsrichtung gesehen, ist ein Abschnitt 50 vorgesehen, der senkrecht zu den Lichtbogenlöschblechen 25 verläuft und zum Teil die Spule 35 überdeckt und einen Abschnitt 51 aufweist, der parallel zu den Lichtbogenlöschblechen 25 angeordnet ist und etwa in den Bereich des Abschnittes 47 einmündet. Hieran schließt sich ein nicht sichtbarer Abschnitt an, der parallel zu der Lichtbogenleitschiene 20 verläuft und einen Teil des Abschnittes 45 überdeckt, wobei dort ein Anschlußende 52 anschließt, welches etwa parallel zu den Lichtbogenlöschblechen 25 verläuft und das mit dem Thermobimetall 39 im Bereich dessen Befestigungsstelle verbunden ist.

[0028] Diese Blasschleife 45 überdeckt somit den Vorkammerbereich 41 und einen Teil des Lichtbogenlöschblechpaketes und erzeugt ein magnetisches Feld, wenn es vom Strom durchflossen ist, welches senkrecht zu einem Lichtbogen verläuft und diesem eine Beschleunigungskraft in Richtung Lichtbogenlöschblechpaket erteilt.

[0029] Die Blasschleife ist durch einen aus Kupferdraht bestehenden Widerstandsdraht gebildet, wobei der Widerstandswert so bemessen ist, daß das Verhältnis der Stromwerte durch den Widerstandsdraht zu dem Stromwert durch die Auslöser etwa bei 0,6 liegt. Dieser Wert 0,6 kann natürlich auch in gewissem Umfang variieren. Beispielsweise wird bei einem Nennstrom von 80 Ampere der Widerstandswert sinnvollerweise so bemessen, daß über die Auslöser 50 Ampere und über den Widerstandsdraht 30 Ampere fließen, wogegen bei einem Nennstrom von 100 Ampere über die Auslöser 63 Ampere und über den Widerstandsdraht 37 Ampere fließen. Im letzteren Fall beträgt das Verhältnis ca. 0,58.

[0030] In jedem Fall ist es möglich, durch Verwendung des Widerstandsdrahtes, der als Blasschleife ausgebildet ist, deren Ebene parallel zu der Bewegungsebene des Kontakthebels 33 verläuft und seitlich neben dem Lichtbogenlöschblechpaket angeordnet ist, erreicht, daß Auslöser von Geräten mit 50 Ampere Nennstrom oder 63 Ampere Nennstrom auch für Schaltgeräte verwendet werden können, deren Nennströme bei 80 bzw. 100 Ampere liegen.

[0031] Dadurch daß die Blasschleife 45 so angeordnet ist, daß sie einerseits die Kontaktstelle bzw. das bewegliche Kontaktstück 31 auch im Ausschaltzustand, andererseits den kompletten Vorkammerraum und darüberhinaus auch einen Teil des Lichtbogenlöschblechpaketes überdeckt, wird ein Lichtbogen, der unmittelbar nach Kontaktöffnung entsteht, sofort aufgrund des magnetischen Feldes in Richtung Lichtbogenlöschblechpaket getrieben und nach Einlauf in das Lichtbogenlöschblechpaket darin auch stabilisiert, so daß die Abschaltleistung verbessert ist.

[0032] Die Erfindung ist anhand eines Leitungsschutzschalters mit einem elektromagnetischen und einem thermischen Auslöser beschrieben. Die Erfindung kann auch verwirklicht werden bei Schaltgeräten, die lediglich einen elektromagnetischen Auslöser zur bleibenden oder ein Schlagankersystem zur nicht bleibenden Öffnung der Kontaktstellen oder lediglich einen thermischen Auslöser aufweisen.

Ansprüche

1. Schaltgerät mit einem thermischen und/oder einem magnetischen Auslöser (39; 34), einem Schaltschloß (37), einer in einer Löschkammer (21) angeordneten, ein festes und ein bewegliches Kontaktstück (30, 31) aufweisenden Kontaktstelle, zwischen denen bei einer Ausschalthandlung ein Lichtbogen gezogen wird, der in ein Lichtbogenlöschblechpaket (24) getrieben und darin gelöscht wird, und mit einer Blasschleife (45 bis 50) zum zusätzlichen Antrieb des Lichtbogens, und mit einem parallel zum thermischen und magnetischen Auslöser angeordneten Shunt, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasschleife und der stromaufteilende Shunt zu einer Einheit kombiniert sind, daß die Blasschleife (45 bis 50) durch einen zum Ring gebogenen Widerstandsdraht gebildet ist, wobei der Widerstandswert des Widerstandsdrahtes so bemessen ist, daß sich der Strom über den thermischen und/oder magnetischen Auslöser (39; 34) und den Widerstandsdraht in einem bestimmten Verhältnis aufteilt, und daß die Blasschleife einen Abschnitt (45) aufweist, der zur Stabilisierung des Lichtbogens in der Löschkammer (41) etwa in der Mitte des Lichtbogenlöschblechpaketes (24), in Lichtbogenlaufrichtung gesehen und senkrecht zu den einzelnen Löschblechen (25) verläuft.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdraht mit einem Ende mit dem festen Kontaktstück und mit dem anderen Ende mit dem thermischen Auslöser verbunden und seitlich neben der Löschkammer angeordnet ist.

3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Lichtbogenleitschiene, die an einer Anschlußklemme anschließt und die den dem beweglichen Kontaktstück zugeordneten Fußpunkt eines bei einer Ausschalthandlung gezogenen Lichtbogens in der Ausschaltstellung des beweglichen Kontakthebels übernimmt und dem Lichtbogenlöschblechpaket zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasschleife einen Abschnitt, der etwa parallel zu der Lichtbogenleitschiene verläuft, aufweist.

4. Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Abschnitt in einer Ebene, die parallel zum Boden des Schaltgerätes durch die Mittelachse der Spule verläuft, liegt.

5. Schaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdraht ein Kupferdraht ist.

6. Schaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Widerstandsdrahtes so bemessen ist, daß das Verhältnis des über den Widerstand fließenden Stromes zu dem über die Auslöser fließenden Strom etwa 0,6 beträgt.

7. Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei 80 Ampere-Nennstrom über den Widerstand 30 Ampere und die Auslöser 50 Ampere und bei einem 100 Ampere-Nennstrom über den Widerstand 37 Ampere und über die Auslöser 63 Ampere fließen.

Zeichnung