DE102016218322B4 - Breaker unit for a circuit breaker and a circuit breaker with such a breaker unit - Google Patents
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Abstract
Unterbrechereinheit (2) für einen Leistungsschalter (1), umfassend- zwei elektrisch leitfähige Lichtbogenkontaktstücke (5, 6), die entlang einer Schaltstrecke (26) zwischen einer Ausschaltstellung, in der die Lichtbogenkontaktstücke (5, 6) durch die Schaltstrecke (26) voneinander getrennt sind, und einer Einschaltstellung, in der die Lichtbogenkontaktstücke (5, 6) in galvanischem Kontakt miteinander stehen, relativ zueinander bewegbar sind,- eine die Schaltstrecke (26) wenigstens teilweise umgebende Isolierstoffdüse (7) mit einem durch die Isolierstoffdüse (7) verlaufenden Düsenkanal (8), durch den die Schaltstrecke (26) verläuft,- und eine Speicherkammer (13), die ein Isoliermedium (14) in dessen flüssigem Aggregatzustand speichert und eine Außenoberfläche eines für das flüssige Isoliermedium (14) permeablen Durchlassabschnitts (15) der Isolierstoffdüse (7) umgibt, der die Speicherkammer (13) von dem Düsenkanal (8) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassabschnitt (15) ringförmig um einen Kanalabschnitt des Düsenkanals (8) verläuft.Interrupter unit (2) for a circuit breaker (1), comprising - two electrically conductive arcing contact pieces (5, 6) running along a switching path (26) between a switch-off position in which the arcing contact pieces (5, 6) pass through the switching path (26) from one another are separated, and a switch-on position in which the arcing contact pieces (5, 6) are in galvanic contact with one another can be moved relative to one another, - an insulating material nozzle (7) at least partially surrounding the switching path (26) with a through the insulating material nozzle (7) Nozzle channel (8) through which the switching path (26) runs, and a storage chamber (13) which stores an insulating medium (14) in its liquid state and an outer surface of a passage section (15) which is permeable to the liquid insulating medium (14) Isolierstoffdüse (7) surrounds, which separates the storage chamber (13) from the nozzle channel (8), characterized in that the passage Absc Cut (15) runs annularly around a channel section of the nozzle channel (8).
Description
Die Erfindung betrifft eine Unterbrechereinheit für einen Leistungsschalter.The invention relates to an interrupter unit for a circuit breaker.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Unterbrechereinheit für einen gekapselten Leistungsschalter, wie z. B. aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Unterbrechereinheit für einen Leistungsschalter anzugeben.The invention has for its object to provide an improved circuit breaker unit.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße Unterbrechereinheit für einen Leistungsschalter umfasst zwei elektrisch leitfähige Lichtbogenkontaktstücke, eine Isolierstoffdüse und eine Speicherkammer. Die Lichtbogenkontaktstücke sind entlang einer Schaltstrecke zwischen einer Ausschaltstellung, in der die Lichtbogenkontaktstücke durch die Schaltstrecke voneinander getrennt sind, und einer Einschaltstellung, in der die Lichtbogenkontaktstücke in galvanischem Kontakt miteinander stehen, relativ zueinander bewegbar. Die Isolierstoffdüse umgibt die Schaltstrecke wenigstens teilweise. Durch die Isolierstoffdüse verläuft ein Düsenkanal, durch den die Schaltstrecke verläuft. Die Speicherkammer speichert ein Isoliermedium in dessen flüssigem Aggregatzustand und umgibt eine Außenoberfläche eines für das flüssige Isoliermedium permeablen Durchlassabschnitts der Isolierstoffdüse, der die Speicherkammer von dem Düsenkanal trennt.An interrupter unit according to the invention for a circuit breaker comprises two electrically conductive arcing contact pieces, an insulating material nozzle and a storage chamber. The arcing contact pieces can be moved relative to one another along a switching path between a switch-off position in which the arcing contact pieces are separated from one another by the switching path and an on position in which the arcing contact pieces are in galvanic contact with one another. The insulating material nozzle at least partially surrounds the switching path. A nozzle channel runs through the insulating material nozzle, through which the switching path runs. The storage chamber stores an insulating medium in its liquid state and surrounds an outer surface of a passage section of the insulating material nozzle which is permeable to the liquid insulating medium and which separates the storage chamber from the nozzle channel.
Der Durchlassabschnitt der Isolierstoffdüse ermöglicht, dass flüssiges Isoliermedium aus der Speicherkammer durch den Durchlassabschnitt in den Düsenkanal gelangt. Bei einem Ausschaltvorgang, bei dem die Lichtbogenkontaktstücke voneinander getrennt werden, kommt es zu einem Brennen eines Lichtbogens zwischen den beiden Lichtbogenkontaktstücken. Der Lichtbogen erhitzt in seiner Umgebung befindliches Isoliermedium, das aus der Speicherkammer durch den Durchlassabschnitt in den Düsenkanal diffundiert ist. Das Isoliermedium in dem Düsenkanal verdampft daraufhin, bewirkt dadurch eine Druckerhöhung in dem Düsenkanal und wirkt als ein Löschgas zur Löschung des Lichtbogens. Wenn sich zusätzlich ein Isoliergas in dem Düsenkanal befindet, verstärkt das verdampfte Isoliergas dessen Wirkung und bildet mit ihm zusammen ein Löschgas zur Löschung des Lichtbogens. Das Isoliermedium erhöht also vorteilhaft einen Löschgasdruck durch das Verdampfen der Flüssigkeit und trägt selbst zur Löschung des Lichtbogens bei. Gleichzeitig senkt das Isoliermedium vorteilhaft eine Temperatur des Löschgases durch eine Energieaufnahme beim Verdampfen der Flüssigkeit.The passage section of the insulating material nozzle enables liquid insulating medium to get from the storage chamber through the passage section into the nozzle channel. During a switch-off process in which the arcing contact pieces are separated from one another, an arc burns between the two arcing contact pieces. The arc heats insulating medium located in its surroundings, which has diffused from the storage chamber through the passage section into the nozzle channel. The insulating medium in the nozzle channel then evaporates, thereby increasing the pressure in the nozzle channel and acting as an extinguishing gas for extinguishing the arc. If there is also an insulating gas in the nozzle channel, the vaporized insulating gas increases its effect and forms an extinguishing gas with it to extinguish the arc. The insulating medium thus advantageously increases an extinguishing gas pressure due to the evaporation of the liquid and itself contributes to extinguishing the arc. At the same time, the insulating medium advantageously lowers a temperature of the extinguishing gas by absorbing energy when the liquid evaporates.
Erfindungsgemäß verläuft der Durchlassabschnitt ringförmig um einen Kanalabschnitt des Düsenkanals. Dadurch wird eine gleichmäßige und großflächige Abgabe von flüssigem Isoliermedium aus der Speicherkammer in den Düsenkanal ermöglicht.According to the invention, the passage section extends in a ring around a channel section of the nozzle channel. This enables a uniform and large-scale dispensing of liquid insulating medium from the storage chamber into the nozzle channel.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Durchlassabschnitt im Bereich einer Kanalengstelle des Düsenkanals angeordnet ist. Dadurch wirkt das Isoliermedium vorteilhaft besonders effektiv, da ein Lichtbogen im Bereich einer Kanalengstelle des Düsenkanals aufgrund des dort verringerten Kanaldurchmessers besonders effektiv gelöscht werden kann.One embodiment of the invention provides that the passage section is arranged in the region of a channel constriction of the nozzle channel. As a result, the insulating medium advantageously has a particularly effective effect, since an arc in the region of a channel constriction of the nozzle channel can be extinguished particularly effectively due to the channel diameter which is reduced there.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Speicherkammer ringförmig um die Isolierstoffdüse herum verläuft. Dadurch wird vorteilhaft eine gleichmäßige Verteilung des Isoliermediums um die Isolierstoffdüse herum erreicht.A further embodiment of the invention provides that the storage chamber runs in a ring around the insulating material nozzle. This advantageously achieves a uniform distribution of the insulating medium around the insulating material nozzle.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Speicherkammer eine mit der Isolierstoffdüse verbundene Kammerwand aufweist. Dadurch kann die Speicherkammer vorteilhaft durch nur eine Kammerwand gebildet werden, da die Isolierstoffdüse selbst als eine weitere Kammerwand wirkt.Another embodiment of the invention provides that the storage chamber has a chamber wall connected to the insulating material nozzle. As a result, the storage chamber can advantageously be formed by only one chamber wall, since the insulating material nozzle itself acts as a further chamber wall.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Isoliermedium ein Medium ist, das in dem Düsenkanal verdampft, wenn in dem Düsenkanal ein Lichtbogen zwischen den Lichtbogenkontaktstücken brennt. Dies hat die oben bereits genannten Vorteile einer Druckerhöhung und einer Temperatursenkung in dem Düsenkanal durch ein Verdampfen flüsigen Isoliermediums, wenn in dem Düsenkanal ein Lichtbogen brennt.A further embodiment of the invention provides that the insulating medium is a medium that evaporates in the nozzle channel when an arc burns in the nozzle channel between the arcing contact pieces. This has the above-mentioned advantages of increasing the pressure and lowering the temperature in the nozzle channel by evaporating liquid insulating medium when an arc burns in the nozzle channel.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Düsenkanal mit einem Isoliergas befüllt ist, das das Isoliermedium in dessen gasförmigem Aggregatzustand enthält. Mit anderen Worten wird das Isoliermedium nicht nur in seinem flüssigen Aggregatzustand in der Speicherkammer gespeichert, sondern auch in seinem gasförmigen Aggregatzustand als Bestandteil eines Isoliergases der Unterbrechereinheit verwendet. Die Wirkung des Isoliergases bei der Löschung eines Lichtbogens wird dabei in der oben beschriebenen Weise durch das Verdampfen flüssigen Isoliermediums in dem Düsenkanal unterstützt. A further embodiment of the invention provides that the nozzle channel is filled with an insulating gas which contains the insulating medium in its gaseous state. In other words, the insulating medium is not only stored in its liquid state in the storage chamber, but is also used in its gaseous state as part of an insulating gas of the interrupter unit. The effect of the insulating gas in the quenching of an arc is supported in the manner described above by the evaporation of the liquid insulating medium in the nozzle channel.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Isoliermedium Schwefelhexafluorid oder ein Fluornitril oder C5-Keton enthält. Diese Isoliermedien eignen sich aufgrund ihrer hohen elektrischen Festigkeit und großen Wärmeleitfähigkeit besonders gut als Medien zur Löschung von Lichtbögen in Unterbrechereinheiten.Another embodiment of the invention provides that the insulating medium contains sulfur hexafluoride or a fluoronitrile or C 5 ketone. Due to their high electrical strength and high thermal conductivity, these insulating media are particularly suitable as media for extinguishing arcs in interrupter units.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Durchlassabschnitt der Isolierstoffdüse aus einem abbrandfesten Material, beispielsweise aus einem keramischen Material oder einem keramisch gefüllten Kunststoff, gefertigt ist. Kunststoffe und keramische Materialien eignen sich besonders gut zur Herstellung eines für ein flüssiges Isoliermedium permeablen Durchlassabschnitts.A further embodiment of the invention provides that the passage section of the insulating material nozzle is made from a material that is resistant to erosion, for example from a ceramic material or a ceramic-filled plastic. Plastics and ceramic materials are particularly suitable for producing a passage section which is permeable to a liquid insulating medium.
Ein erfindungsgemäßer Leistungsschalter weist eine erfindungsgemäße Unterbrechereinheit auf. Die Vorteile eines derartigen Leistungsschalters ergeben sich aus den oben genannten Vorteilen einer erfindungsgemäßen Unterbrechereinheit.A circuit breaker according to the invention has an interrupter unit according to the invention. The advantages of such a circuit breaker result from the above-mentioned advantages of an interrupter unit according to the invention.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit einer Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt die einzige Figur eine Schnittdarstellung eines Leistungsschalters
Der Leistungsschalter
Die Unterbrechereinheit
Das erste Lichtbogenkontaktstück
Das zweite Lichtbogenkontaktstück
Die Nennstromkontaktstücke
Bei einer Kontaktierung und bei einer Trennung der Lichtbogenkontaktstücke
An einer Außenseite eines Mittelabschnitts der Isolierstoffdüse
Die Unterbrechereinheit
Im Betrieb der Unterbrechereinheit
Bei einem Ausschaltvorgang, bei dem die Lichtbogenkontaktstücke
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail by preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.
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