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Lichtbogenkammer für elektrische Schaltgeräte mit Permanent-Blasmagneten
Zusatz zum Patent 1074 699 Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenkammer für elektrische
Schaltgeräte mit beiderseits des Lichtbogenraumes der Löschkammer paarweise einander
gegenüberliegend, mit Abstand nebeneinander angeordneten Permanentmagnetstreifen,
die ein in Einzelfelder unterteiltes Blasmagnetfeld längs der vom beweglichen Schaltkontakt
im Lichtbogenraum beschriebenen Bahn erzeugen, sowie mit etwa senkrecht zur Bahn
des beweglichen Schaltkontaktes angeordneten Rippen aus lichtbogenfestem, isolierendem
Material, gemäß Patent 1074 699.
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Es ist bereits ein Schalter bekanntgeworden, bei dem über dem Lichtbogenraum
eine aus mehreren mit Abstand nebeneinander angeordneten Isolierplatten bestehende
Löscheinrichtung vorgesehen ist. An der Unterseite jeder dieser Platten befindet
sich bei der bekannten Ausführung ein zweiarmiger Metallteil, der mit je einem Arm
zu beiden Seiten der betreffenden Platte liegt. Der zwischen die Löschplatten getriebene
Lichtbogen wird durch diese Konstruktion etwa in die Form einer Schraubenlinie gezogen.
Das Blasmagnetfeld der bekannten Ausführung wird durch eine vom Abschaltstrom durchflossene
Blasmagnetspule erzeugt.
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Diese Ausführung weist jedoch den Nachteil auf, daß sie infolge der
geringen Blasmagnetkräfte bei kleinen Stromstärken schlecht löscht - ein Umstand,
der zur Entwicklung von Löschkammern mit Dauermagneten Anlaß gegeben hat.
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Die Lichtbogenkammer gemäß dem Hauptpatent zeichnet sich gegenüber
der bekannten Ausführung dadurch aus, daß das gesamte Blasmagnetfeld in mehrere
von mit Abstand nebeneinander angeordneten Permanent-Magnetstreifen erzeugte Einzelfelder
derart aufgeteilt ist, daß Größe und/oder Richtung der Quermagnetisierung längs
der vom beweglichen Schaltkontakt im Lichtbogenraum der Löschkammer beschriebenen
Bahn wiederholt wechseln. Da sich schmale Magnetstreifen mit hohem Energiegehalt
verhältnismäßig billig herstellen lassen, erreicht man bei dieser Ausführung ohne
Steigerung der gesamten Herstellungskosten im Bereich der einzelnen Magnetstreifen
wesentlich höhere Blasmagnetkräfte als bei bekannten Lichtbogenkammern mit großflächigen
Magnetplatten.
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Die Blaswirkung innerhalb der Lichtbogenkammer nach dem Hauptpatent
wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß zwischen benachbarten Rippen metallische
Leitbleche derart vorgesehen sind, daß der vom beweglichen Schaltkontakt gezogene
Lichtbogen in mehrere, jeweils im Bereich eines durch gegenüberliegende Permaüentmagnetstreifen
erzeugten Einzelfeldes befindliche Einzellichtbögen unterteilt ist.
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Hierdurch erreicht man nicht nur eine zusätzliche Längung des Lichtbogens
- was an sich bereits bekannt ist -, sondern man verstärkt vor allem die von dem
Blasmagnetfeld auf die Einzellichtbögen ausgeübte Ablenkkraft.
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Der Erfindung liegt nämlich die Erkenntnis zugrunde, daß die Beeinflussung
eines Lichtbogens durch ein Magnetfeld viel wirksamer, d. h. mit geringerer Blasmägnetkraft,
an den Fußpunkten als. in der Mitte des Lichtbogens erfolgt. Bei der erfindungsgemäßen
Lichtbogenkammer werden daher die Fußpunkte der einzelnen Teillichtbögen durch die
zwischen benachbarten Rippen angeordneten metallischen Leitbleche gerade in den
Bereich der Einzelmagnetfelder gezogen. Auf diese Weise ergibt sich eine wesentlich
bessere Ausnutzung der einzelnen Magnetstreifenfelder.
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Da in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Magnetstreifenfeldern
ohnehin nur eine geringe Feldstärke herrscht, ist es gemäß einer weiteren zweckmäßigen
Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn dieser Zwischenraum zwischen den Leitblechen
durch ein metallisches Zwischenstück überbrückt ist; erfindungsgemäß wird dies dadurch
erreicht, daß die metallischen Leitbleche U-förmige Gestalt besitzen und so angeordnet
sind, daß der die beiden Schenkel
verbindende Mittelsteg der U-Form
der Bahn des beweglichen Schaltkontaktes zugewandt ist.
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Eine verstärkte Längung der einzelnen Teillichtbögen wird gemäß einer
weiteren günstigen Ausgestaltung der Erfindung . dadurch erzielt; daß sich der gegenseitige
Abstand der beiden Sehenkel der U-förmigen Leitbleche am offenen Ende der U-Form
verringert.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Lichtbogenkammer,
insbesondere für Gleichstrom-Schaltgeräte, Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie
Il-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lichtbogenkammer, insbesondere für Wechselstrom-Schaltgeräte,
Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 einen Längsschnitt
durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Bahn des beweglichen Schaltkontaktes
im Innern der Lichtbogenkammer liegt, Fig. 6 einen der Darstellung in Fig. 1 entsprechenden
Längsschnitt durch eine Lichtbogenkammer mit unterschiedlich ausgebildeten Leitblechen.
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In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Lichtbogenkammer 1 ist an
dem einen (linken) Ende der feste Schaltkontakt 2 vorgesehen, während sich der in
Ausschaltbewegung begriffene bewegliche Schaltkontakt 3 am rechten Ende der Kammer
befindet. Der zwischen den beiden Schaltkontakten 2 und 3 gezogene Lichtbogen List
durch das quer zur Lichtbogenbahn gerichtete Blasmagnetfeld in den oberen Teil der
Lichtbogenkammer geblasen worden.
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Das gesamte Blasmagnetfeld ist in mehrere in Abständen angeordnete,
parallel verlaufende Einzelfelder aufgeteilt, die von je einem Magnetstreifenpaar
4, 4 a erzeugt werden. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die einzelnen Permanent-Magnetstreifen
4, 4 a derart angeordnet, daß die Einzelfelder gleiche Richtung aufweisen.
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Im mittleren Bereich jedes dieser Blasmagnet-Einzelfelder ist senkrecht
zur Bahn des beweglichen Schaltkontaktes 3 eine aus hitzebeständigem und isoherendem
Material bestehende Rippe 5 vorgesehen, die - wie aus Fig. 2 hervorgeht - einstückig
mit dem an seinem äußeren Umfang die Magnetstreifen4, 4 a aufnehmenden Kammerteil
verbunden ist. Im Bereich der Längsränder der Blasmagnet-Einzelfelder sind U-förmig
ausgebildete metallische Leitbleche 6 angeordnet, deren Schenkel 6 a; 6 b jeweils
im Bereich benachbarter Einzelfelder liegen und an ihrem der Bahn des beweglichen
Schaltkontaktes 3 zugewandten unteren Ende miteinander verbunden sind.
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Wie aus der Zeichnung ohne weiteres hervorgeht, wird der zwischen
den Schaltkontakten 2 und 3 gezogene Lichtbogen. bei einer bestimmten Polarität
in der gezeichneten Weise in die von den Leitblechen 6 umschlossenen, von den Blasmagnet-Einzelfeldern
durchsetzten Kammerräume derart hineingeblasen, daß durch die im mittleren Bereich
dieser Kammerräume angeordneten Rippen 5 eine wesentliche Längung des Lichtbogens
erzielt wird. Wie man sich mit Hilfe der Dreifingerregel in einfacher Weise klarmachen
kann, wird auf die etwa parallel zu den Rippen 5 verlaufenden Teile des Lichtbogens
dabei eine Kraft ausgeübt, die den Lichtbogen in Richtung auf die Rippen zu zu bewegen
sucht. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß auf die oberen, die Fußpunkte enthaltenden
Enden der Lichtbogenstücke jeweils eine Kraft ausgeübt wird, die die Fußpunkte nach
oben zieht. Da die Fußpunkte schon bei einer verhältnismäßig geringen Magnetkraft
mit großer Geschwindigkeit an den Leitblechen 6 entlang nach oben laufen, erfolgt
eine außerordentlich rasche, rückzündungsfreie Löschung des Lichtbogens.
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Bei entgegengesetzter Stromrichtung würde sich bei der in den Fig:
1 und 2 dargestellten Lichtbogenkammer etwa eine Lichtbogenbahn bilden; wie sie
im Fig. 1 punktiert eingetragen ist.
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Um bei beiden Polaritäten eine einwandfreie Löschwirkung zu erzielen,
wird zweckmäßig eine der schematischen Darstellung der Fg. 3 und 4 entsprechende
Lichtbogenkammer verwendet. Bei dieser Kammer sind im Unterschied zu dem zuvor erläuterten
Ausführungsbeispiel die das Blasmagnetfeld erzeugenden Magnetstreifen 4, 4 a derart
angeordnet, daß benachbarte Einzelfelder jeweils unterschiedliche Feldrichtung aufweisen
(vgl. Fig. 4). Auf diese Weise wird der Lichtbogen bei beiden Stromrichtungen in
jeden zweiten mit Leitblechen 6 und Rippen 5 verselhenen Kammerraum hineingezogen.
Im übrigem entspricht die Ausführung dieser Lichtbogenkammer durchaus der zuvor
erläuterten Anordnung. Auch hier ist das in der Bewegungsrichtung des beweglichen
Schaltkontaktes 3 an erster Stelle liegende Leitblech 6 unmittelbar mit dem festen
Schaltkontakt 2 verbunden.
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Will man. den Lichtbogen auch bei Wechselstrom längs der ganzen im
Kammerraum liegenden Bahn des beweglichen Schaltkontaktes 3 wirksam weiten,. so
erweist sich eine Lchtbogenkammer gemäß Fig. 5 als zweckmäßig. Die Bahn des beweglichen
Schaltkontaktes 3 liegt hier im Innern der Lichtbogenkammer. Zu beiden Seiten der
Bann des beweglichen Schaltkontaktes 3 befindet sich ein in mehrere Einzelfelder
aufgeteiltes Blasmagnetfeld: Jeweils gegenüberliegende Einzelfelder weisen dabei
gleiche Feldrichtung auf und werden zweckmäßig durch ein einziges Magnetstreifenpaar
7 erzeugt; benachbarte Magnetfelder besitzen - wie bei der Ausführung gemäß den
Fig. 3 und 4 - unterschiedliche Feldrichtung. Die Anordnung der metallischem Leitbleche
6 und der Rippen 5 entspricht im übrigen dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen.
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Wie aus der Zeichnung ohne weiteres hervorgeht, wird bei der Lichtbogenkammer
gemäß Fig. 5 der Lichtbogen L nach beiden Seiten hin ausgeweitet und so zu einer
doppelten wellenförmigen Bewegung innerhalb des Kammerraumes gezwungen: Wie bei
den zuvor erläuterten Lichtbogenkammern laufen. dabei die Fußpunkte der einzelnen
Lichtbogenstücke mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit an den im Feldbereich
der Einzelfelder angeordneten Leitblechen entlang nach außen und zwingen dadurch
den Lichtbogen, sieh über die zwischen den einzelnen Leitblechen angeordneten Rippen
5 zu weiten.
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In Fig. 6 ist schließlich eine etwas unterschiedliche Ausbildung der
metallischen Leitbleche veranschaulicht. Die im Bereich der Längsränder der von
den gestrichelt angedeuteten Magnetstreifen 4 erzeugten Blasmagnet-Einzelfelder
angeordneten aufstrebenden Schenkel 8 a; 8 b der Leitbleche 8 sind derart in Richtung
aufeinander abgebogen, daß der zu beiden Seiten der Rippe 5 liegende, von den Schenkeln
benachbarter
Leitbleche umschlossene Kammerraum nach außen hin
erweitert ist. Der Lichtbogen wird auf diese Weise an dem der Bahn des beweglichen
Schaltkontaktes 3 zugewandten unteren Ende der Leitbleche 8 sicher »gefangen« und
bei seiner Bewegung nach oben durch die leicht abgeschrägte Anordnung der Schenkel
der Leitbleche zusätzlich geweitet.