CN104813429B - 直流电开关 - Google Patents
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Abstract
直流电开关(1)具有至少一个电输入端(2)以及至少一个电输出端(3)，并且具有至少一个第一开关触点(4)、第二开关触点(5)以及可活动的跳线(20)，其中如果第一开关触点(4)和第二开关触点(5)借助跳线(20)导电地相连，则从输入端(2)至输出端(3)的电流通路是导电的，其中直流电开关(1)还具有灭弧装置(6)，建议，该灭弧装置(6)具有第一灭弧室(7)和第二灭弧室(8)，它们分别包含多个灭弧板(9)，并且直流电开关(1)具有磁体结构(10)，该磁体结构这样构成，即在通过开关过程引起的电弧(11)上在第一灭弧室(7)和第二灭弧室(8)中洛伦兹力分别沿灭弧板(9)的方向起作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种按专利权利要求1前序部分所述的直流电开关。
背景技术
用来接通直流电的开关是已知的。但是，直流电的应用在很长一段时间内通常都局限于小功率范围内，在小功率范围内在接通直流电时几乎不会出现问题。
自从太阳能光伏以及功能强劲的电池备用系统广泛应用于EDV-服务器以来，也需要接通更高电压和功率的直流电。在此，已知的交流电开关在许多方面已证明是不合适的。例如借助交流电开关来接通直流电时，即使电压和电流远低于相关交流电开关的最大交流电-功率极限，也可能导致它的全损。除了电子设备的失灵以外，这还可能引起火灾。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种前述类型的直流电开关，借助它能够避免所述的缺点，并且借助它能够可靠地接通更高功率的直流电。
按本发明，这一点通过独立权利要求1的特征得以实现。
由此能够创造一种直流电开关，它在直流电中具有高的接通能力，并且它因此适合接通高功率的直流。这种直流电开关尤其相对于热干扰来说具有高的安全性。
从属权利要求涉及本发明的其它有利的构造方案。
在表达上为此参照专利权利要求的条文，因此权利要求在此处通过参照插入说明书中，并且如同逐字地再现。
附图说明
在参照附图的情况下对本发明进行详细描述，在这些附图中只示例性地示出了优选的实施例。其中：
图1在局部剖开的视图中以正视图示出了直流电开关的尤其优选的实施例；
图2在轴侧视图中示出了按图1的直流电开关的灭弧装置；以及
图3在剖视图中以正视图示出了按图2的灭弧装置。
具体实施方式
图1至3示出了直流电开关1的尤其优选的实施例或者这种直流电开关1的灭弧装置6，其中直流电开关1具有至少一个电输入端2以及至少一个电输出端3，并且具有至少一个第一开关触点4、第二开关触点5以及可活动的跳线20，其中如果第一开关触点4和第二开关触点5借助跳线20导电地相连，则从输入端2至输出端3的电流通路导电地相连，其中直流电开关1还具有灭弧装置6，其中该灭弧装置6具有第一灭弧室7和第二灭弧室8，它们分别包含多个灭弧板9，并且其中直流电开关1具有磁体结构10，该磁体结构这样构成，即在通过开关过程引起的电弧11上在第一灭弧室7和第二灭弧室8中洛伦兹力分别沿灭弧板9的方向起作用。
由此能够创造一种直流电开关1，它在直流电中具有高的接通能力，并且它因此适合接通高功率的直流。这种直流电开关1尤其相对于热干扰来说具有高的安全性。
本发明涉及一种开关，它设置且专门构造得用来接通直流电。本发明尤其涉及一种直流电开关1，它设置和构造得用来按常规地接通几百伏(例如600V)的操作电压的范围内的高压，并且用来接通两位数的安培范围内的电流。
下面借助具有单个断口(Schaltstrecke)的直流电开关1的优选实施例详细描述了本发明。但也可规定具有多个平行断口的实施方式。
直流电开关1具有电输入端2以及电输出端3，它们优选构成为箍位螺丝，也如同图1所示的一样。此外，直流电开关1还具有绝缘物质壳体。
该直流电开关1具有单个的断口，但也可设置这些单个断口的双重断开。优选规定，第一和第二开关触点4、5设置得与壳体固定，并且能够通过可活动的跳线20导电地相连，从而形成从输入端2至输出端3的导电的电流通路。在此规定，跳线20的位置能够通过控制杆19手动地控制。优选规定，控制杆19通过速动机构(Sprungeinschaltwerk)作用在跳线20上，以达到突然地开启和关闭该断口。还可规定，该直流电开关1设计成所谓的自动开关，它具有一个或多个释放器，例如过载电流释放器和/或短路释放器。还优选地规定，直流电开关1具有扣锁机构(Schaltschloss)，尤其自身设计成自动开关。
在开关触点闭合时，电流通过所示的直流电开关1从电输入端2流向第一开关触点4，并且通过跳线20从第一开关触点流向第二开关触点5，并且继续流向电输出端3。虽然跳线20在此具有两个构成为电触点的区域，以便与第一开关触点4和第二开关触点5接触，但它在本申请的措词方面只称为跳线20。还可规定，第一开关触点4和第二开关触点5也构成为可活动的电触点。
直流电开关1还具有灭弧装置6，以便熄灭开关期间产生的电弧11。由此应该避免的是，电流还由于所谓“竖起的”电弧11而通过直流电开关1流动并且还由于电弧11的热效应而损坏直流电开关1。这种电弧11尤其在断开过程中出现。“断开过程”在此指跳线20从第一和第二电开关触点4、5上分离，以便断开流经直流电开关1的电流。电弧点燃时的物理关系通过电磁感应定律来描述。
图2示出了灭弧装置6的优选实施方式。在按图2的视图中示出了第一开关触点4和第二开关触点5，但没有示出其它的接触，仅仅是为了展示它们相对于各灭弧室7、8的布局。这适用于同样在图2中示出的跳线20。
灭弧装置6具有第一灭弧室7和第二灭弧室8。在此优选规定，第一灭弧室7从属于第一开关触点7，并且第二灭弧室8从属于第二开关触点5。概念“从属”在此上下文中指相关灭弧室7、8相对于提到的开关触点4、5的这种布局，即在开关触点4、5上产生的电弧11在相关的灭弧室7、8中或上找到其路径。图2示出了在各灭弧室7、8区域中的两个开关触点。
如同在所示实施例中规定的一样，优选的是，第一灭弧室7和第二灭弧室8在直流电开关1中平行地并排地设置，如同在图2和3中所示的一样。
优选规定，电弧行进轨道18分别与第一开关触点4以及第二开关触点5导电地相连，它们相对于灭弧板9设置在灭弧装置6中，因此设置在各自的灭弧室7、8中。在图1至3中只示出了与第一开关触点4相连的电弧行进轨道18。
在第一灭弧室7和第二灭弧室8中分别设置有多个灭弧板9。灭弧板9在此优选基本上竖起地设置在电弧行进轨道18上。第一灭弧室7的至少一个灭弧板9在此与第二灭弧室8的灭弧板9导电地相连。
在电流通过直流电开关1流动时，如果跳线20从第一开关触点4和第二开关触点5移开，则产生了从第一开关触点4至跳线20的电弧11以及从跳线20至开关触点5的另一电弧11。在确定的待通过电弧11桥接的空气间隙的长度附近，它们跳至灭弧室7、8的灭弧板9。在此示出的是，此时产生的电弧11具有令人惊讶的稳定性，并且这些电弧11在相关的灭弧板9(这些电弧在该灭弧板上接触)上继续存在，直到出现直流电开关1的热干扰。该问题在交流电技术中并不已知，因为由于施加的电压的持续进行的交零，很快就会熄灭出现的交流电电弧。
因此规定，直流电开关1具有磁体结构10，该磁体结构这样构成，即在通过开关过程引起的电弧11上在第一灭弧室7和第二灭弧室8中洛伦兹力分别沿灭弧板9的方向起作用。因此洛伦兹力12作用在分别出现的电弧11上，该洛伦兹力使第一灭弧室7中的电弧11和第二灭弧室8中的电弧11朝灭弧板9加速并且将电弧11生硬地压入灭弧板9上或灭弧板9之间的中间腔中。
因为电弧11是指活动的电载荷，所以相应的力也在磁场中作用在电弧上。换言之，规定，磁体结构10产生B-场，它在电弧11的范围内与电弧11的纵向延伸垂直。这一点例如在图3中示出，它示出了本发明的尤其优选的实施例。在图3中这两个电弧11在此作为矢量示出，它投影地设置在剖面中，并且还示出了各自生效的洛伦兹力12或F。出现电弧11的区域及其方向通过直流电开关1的结构来预先设定，或者能够受直流电开关1的结构的影响。
磁体能够以各种适合实现所述功能的方式设置在磁体结构10中。优选规定，磁体结构10具有至少一个第一磁体13和第二磁体14，磁体结构10尤其具有正好一个第一磁体和一个第二磁体13、14。因此在具有两个分开的灭弧室7、8的结构中，能够以少量的结构成本实现非常好的效果。
对于本发明来说已被证实为实施尤其简单的实施方案是，第一磁体13和第二磁体14借助极性相同的、彼此互斥的电极设置在直流电开关1中。因此，第一磁体13和第二磁体14例如分别这样设置，即它的北极相互面对面，因此这两个磁体13、14相互推开。
在此已证实为有利的是，第一磁体13和第二磁体14分别设计成厚度非常小的平面磁体或平面状磁体，它们的磁极分别设置在遮盖面上。因此，这两个表面中的一个整个面都是南极，而另一表面是北极。所用的磁体优选分别指永磁体。
第一磁体13从侧面设置在第一灭弧室7上，而第二磁体14从侧面设置在第二灭弧室8上，这已证实为有利的，因此能够在这两个灭弧室7、8中实现非常均匀的B-场分布。
尤其在制造方面尤其有利的是，第一磁体13和第二磁体14设置在第一灭弧室7和第二灭弧室8之间。这两个磁体13、14在此设置在两个灭弧室7、8之间的接块15中，如图3所示。在图2中可明显地看到这样构成的接块15。此外通过该接块15在这两个灭弧室7、8之间产生了间距，该间距提高了整个灭弧装置6的热负荷能力。
为了在两个灭弧室7、8中实现均匀的磁场B，按优选的实施例规定，U形的铁轭16、17分别局部地从外面设置在第一灭弧室7和第二灭弧室8的周围。如图3所示，在此尤其规定，这两个铁轭16、17的相互面对的边棱在接块15的范围内设置得相互紧贴，并且第一或第二磁体分别设置得直接贴靠在这些边棱上。这两个铁轭16、17由铁磁材料构成。
Claims (7)
1.一种直流电开关(1)，其具有至少一个电输入端(2)以及至少一个电输出端(3)，并且具有至少一个第一开关触点(4)、第二开关触点(5)以及可活动的跳线(20)，其中如果第一开关触点(4)和第二开关触点(5)借助跳线(20)导电地相连，则从输入端(2)至输出端(3)的电流通路是导电的，其中直流电开关(1)还具有灭弧装置(6)，其特征在于，该灭弧装置(6)具有两个灭弧室，分别是第一灭弧室(7)和第二灭弧室(8)，它们分别包含多个灭弧板(9)，并且直流电开关(1)具有磁体结构(10)，该磁体结构这样构成，即在通过开关过程引起的两个电弧(11)上在所述灭弧装置(6)的每个灭弧室中洛伦兹力分别沿灭弧板(9)的方向起作用，其中，所述两个电弧(11)都被压入所述灭弧板(9)上或所述灭弧板(9)之间的中间腔中。
2.根据权利要求1所述的直流电开关(1)，其特征在于，其中第一灭弧室(7)和第二灭弧室(8)在直流电开关(1)中并排并行地设置。
3.根据权利要求1或2所述的直流电开关(1)，其特征在于，该磁体结构(10)具有至少一个第一磁体(13)和第二磁体(14)。
4.根据权利要求3所述的直流电开关(1)，其特征在于，其中第一磁体(13)和第二磁体(14)借助极性相同的、彼此互斥的电极设置在直流电开关(1)中。
5.根据权利要求3所述的直流电开关(1)，其特征在于，其中第一磁体(13)和第二磁体(14)设置在第一灭弧室(7)和第二灭弧室(8)之间。
6.根据权利要求1或2所述的直流电开关(1)，其特征在于，U形的铁轭(16，17)分别局部地从外面设置在第一灭弧室(7)和第二灭弧室(8)的周围。
7.根据权利要求1或2所述的直流电开关(1)，其特征在于，电弧行进轨道(18)分别与第一开关触点(4)以及第二开关触点(5)导电地相连，它们相对于灭弧板(9)设置在灭弧装置(6)中。
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