DE1640804A1

DE1640804A1 - Electrical switchgear

Info

Publication number: DE1640804A1
Application number: DE19661640804
Authority: DE
Inventors: Spindler Dipl-Ing Josef
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1966-04-09
Filing date: 1966-04-09
Publication date: 1970-12-17
Also published as: DE1640804B2

Description

Elektrisches Schaltgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Schaltgerät zür Schaltung von Gleichsiromkreisen, vorzugsweise ein Luf tschütz.Electrical switching device The invention relates to an electrical switchgear Switching device for switching DC circuits, preferably an air contactor.

Es ist bekannt, Gleichstrom schaltende LuftschÜtze mit einer magnetischen Blasung zu versehen, die den Lichtbogen :#n eine Lö--chkammer treibt, hier züi verlängern und damit seine Spannung zu erhöhen. Lichtbogenblasung durch Permanentmagnete hat zur Folge, daß die Löschung auch kleinerer Ströme möglich ist, da die Blasinduktion konstant und damit Blaskraft proportinal der-Stromstärke und nicht quadratisch wie bei den vom Schaltstrom durchflossenen Blasspulen ist. Blasspulen verursachen indessen eine beträchtliche Verlustleistung und tragen damit zu einer oft störenden zusätzlichen Erwärmung der Kontaktanordnung bei. Diese Erwärmung entfällt b-ei Permanentmagneten. Permanentmagnetische Blasung ist jedoch stromrichtungsunabhängig. Der Lichtbogen Wild also je nach Richtung des auszuschaltenden Stromes nach verschiedenen Seiten weggeblasen oder es ist polarisierter Einbau des Schützes nötig.It is known to provide air contactors switching direct current with a magnetic bubble, which drives the arc into a perforation chamber, lengthening it here and thus increasing its voltage. Arc blowing by permanent magnets means that even smaller currents can be extinguished, since the blowing induction is constant and therefore the blowing force is proportional to the current intensity and not the square of the blowing coils through which the switching current flows. Blow coils, however, cause considerable power loss and thus contribute to additional heating of the contact arrangement, which is often disruptive. This heating does not apply to permanent magnets. Permanent magnetic blowing is, however, independent of the direction of the current. Depending on the direction of the current to be switched off, the wild arc is blown away in different directions or polarized installation of the contactor is necessary.

Weiterhin ist es bekannt, di*e'Üeweglichen Kontakte eines Schaltgerätes als Kontaktbrücke zu gestalten. Dadurch ist einfache Betätigung mit Hubmagneten möglich. Außerdem ist bekannt, zur Entlastung der Hauptleontakte Laufschienen oder Lichtbogenläufhörner vorzusehen, die in einer lichtbogenbeständigen Kammer enden, in der der Lichtbogen verlängert, gekühlt und evtl. auch durch Deion-Bleche in Teillichtbögen aufgeteilt wird.It is also known that the movable contacts of a switching device designed as a contact bridge. This makes it easy to operate with a lifting magnet possible. It is also known to relieve the Hauptleontakte running rails or To provide arc horns that end in an arc-resistant chamber, in which the arc is lengthened, cooled and possibly also by means of Deion sheets in partial arcs is divided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Schaltgerät, vorzugsweise ein Luftschütz, zu schaffen, dessen Kontaktsystem ein permanentmagnetisches Blasfeld zugeordriet ist, wobei das Schaltgerät*stromrichtungsunabhängig eingesetzt werden kann, das Laufschienen oder Funkenhörner zur Entlastung äer Hauptkontakte vom Lichtbogen besitzt und Brückenkontakte oder brückenkontaktähnliche Kontaktanordnungen enthält, so daß die beweglicheniKontakte von einem Hubanker-Magnetsystem verstellt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Festkontakte senkrecht zur Längsrichtung der Kontakt- 6der-Schaltbrücke zu Laufschienen verlängert sind, die in jeweils zwei zu einer Kontaktstelle gehörigen Lichtbogenkammerräumen enden, wobei seitlich zur Längsrichtung der Kontakt- oder -SchaltbrÜcke an deren beiden Enden je zwei Lichtbogenhörner als Gegenstück zu den Laufschienen angebracht sind.The invention is based on the object of creating an electrical switching device, preferably an air contactor, whose contact system is assigned a permanent magnetic blown field, whereby the switching device * can be used regardless of the direction of current, which has rails or spark horns to relieve the main contacts from the arc and bridge contacts or similar ones Contains contact arrangements so that the movable contacts can be adjusted by a lifting armature magnet system. This object is inventively achieved in that the fixed contacts perpendicularly are extended to the longitudinal direction of the contact 6The switching bridge rails, forming the associated in two at a point of contact arc chamber spaces, whereby laterally to the longitudinal direction of the contact or -SchaltbrÜcke at both ends thereof each two arcing horns are attached as a counterpart to the running rails.

Dadurch ergibt sicli der Vorteil, daß ein solches Schaltgerät die in der Aufgabenstellung genannten Eigenschaften hat, und daß ferner die Gefahr von Lichtbogenkurzschlüssen über den Lichtbogenkaminern bei schweren Abschaltungen stark verringert wird.This gives sicli the advantage that such a switching device has properties mentioned in the task, and that also the risk of Arc short circuits across the arc chimneys are severe in the event of severe shutdowns is decreased.

In der Zeichnung sind erfindungsgemäß ausgeführte Kontaktsysteme eines SchaltschÜtzes schematisch dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 bis 3 das Kontaktsystem eines Schaltgeri;*f#es mit einer Polbahn in Draufsicht, Ansicht und Seitenansicht; Fig. 4 eine andere Ausführung des Blasinag'neten;-Fig. die Aneinanderreihung mehrerer, z.B. zweier Polbahnen; Fig. 6 eine andere Anordnung des permanenten Blasmagneten; Fig- 7 eine KontaktbrÜckenanordnung mit-Einfahrunterbrechunge Das elektromagnetische, als Ilubanker ausgefÜhrte Antriebssystem sowie die Fassung der beweglichen Kontakte in dein sog. Schaltkopf, der mit dein Anker des Schaltniagneten gekuppelt ist, sind nicht dargestellt.In the drawing, contact systems of a contactor designed according to the invention are shown schematically. 1 to 3 show the contact system of a switchgear with a pole track in plan view, elevation and side view; 4 shows another embodiment of the blown magnet; the stringing together of several, for example two pole tracks; 6 shows another arrangement of the permanent blow magnet; 7 shows a contact bridge arrangement with retraction interruptions. The electromagnetic drive system, designed as an armature armature, and the mounting of the movable contacts in what is known as the switching head, which is coupled to the armature of the switching device, are not shown.

Bei dein Kontaktsystem (Fig. 11 2 u. 3) init Brückenkontakt sind die Festkontakte mit- nach beiden Seiten sich erstreckenden Laufschienen 1 ausgebildet, die senkrecht zur Kontaktbrücke stehen. Die KontaktbrÜcke besitzt je zwei an den Ende-ii seitlich ang .,ebrachte Lichtbogenlaufhörner als Gegenstück züi den Laufschienen 1. Die Laufschienen werden von Lichtbogenkammern 3 aus Keramik oder anderem lichtbogenfestein, nichtleitendein Material umschlossen. Die NontaktbrÜcke greift durch eine Öffnung 4 in der Kammerwaild auf den in der Mitte der Laufschienen angebrachten Festkontakt. Die Lichtbogenkammer ist in der Mitte durch eine Trennwand in zwei Hälften unterteilt. Parallel zu den Laufschienen 1 sind auf den Außenwänden der Lichtbogenkammer 3 platten.förtnige Perinaiientniagnete 5 aligebracht, die ein Magnetfeld senkrecht zu den Laufschienen erzeugen, das den zwischen Brücken- und Festkontakt sich bildenden Lichtbogen je nach Stronirichtung nach oben oder nach unten ausbläst. Zur' Erhöhung des Blasfeldes können in dem durch die Brücke gegebenen Zwischenraum zwischen den beiden parallelen Laufschienen- und Kamnieranordnungen weitere plattenförinige permanente Blasmagnete 6 angebracht werden. Anstelle dieser Blasmagnete können auch Platten aus ferromagnetischem Material eingebaut werden, um eine Dündelung des Magnetfeldes zu erzeugen. Durch derartige Anordnungen sind auch Füldverzerrungen möglich) um Iii bestimmten Zonen der LichtbogenIcammer Feldverstfärkungen zu erzielen.In the contact system (FIGS. 11 2 and 3) with bridge contacts, the fixed contacts are designed with running rails 1 which extend to both sides and which are perpendicular to the contact bridge. The contact bridge has two each on the end-ii HS laterally., Ebrachte arc guide horns as a counterpart züi the rails 1. The rails are lichtbogenfestein of arc chambers 3 of ceramic or other enclosed not take your material. The NontaktbrÜcke engages through an opening 4 in the chamber waild on the fixed contact attached in the middle of the running rails. The arc chamber is divided into two halves in the middle by a partition. Parallel to the running rails 1 , platten.förtnige Perinaiientniagnete 5 are placed on the outer walls of the arc chamber 3 , which generate a magnetic field perpendicular to the running rails that blows out the arc that forms between the bridge and fixed contact upwards or downwards, depending on the direction of the flow. To increase the blowing field, further plate-shaped permanent blowing magnets 6 can be attached in the space provided by the bridge between the two parallel running rail and cam arrangements. Instead of these blow magnets, plates made of ferromagnetic material can also be installed in order to generate a concentration of the magnetic field. Such arrangements also make filling distortions possible in order to achieve field enhancements in certain zones of the arc chamber.

Diese Anordnung, die ein(-> einpolige Schaltung ermöglicht) kann durch eine weitere, gleichaufgebaute Anordnung, die danebengesetzt ilr-LI,(lt,als zweipolige Schalteratior(Inung ausgebildet i-jerden, Fi.g. 57 wobeL die beiden in der Mitte der beiden An-01-(1111111gerl Pormanentwag _,iietpl.iit-i-("ii durch eine einzige ersetzt können, Auch (lies(-- Icaim u*Ut durch eine PlaLLe aus ferromagnetischem Material ersetzt werden. Die müssen nicht die volle FIcäche der Lichtbogenhammerwand einnehmen. Sie können auch gemäß Fig. 11 aus relat;iv zur Kaminerivaildfläche kleillem PLatten 7 beste-Iien, die iii der Höhe dc!r Kontaktstellen angeordnet sind. Durch ferromagnetische Leitbleche 8 zwischen der Magrietplatte und der karin das 13Litsfelcl auf eine größere Fl.äche der Lichtbogenkammer verteilt werden. Durch die Form-A.)ungr dieser Leitbleche ist es möglich, p (las Magnetfeld, an züi füHlren) die im Hinblick auf die Lichtbogenblasung besonders geeignet erscheinen.This arrangement, which enables a (-> single-pole circuit), can be implemented by a further, identically structured arrangement, the ilr-LI, (lt, designed as a two-pole switch atior (Inung i-jerden, Fig. 57 ) with the two in the middle of the two An-01- (1111111gerl Pormanentwag _, iietpl.iit-i - ("ii can be replaced by a single one, also (read (- Icaim u * Ut) can be replaced by a plate made of ferromagnetic material taking FIcäche the arc hammer wall can also shown in FIG 11 from relat;.. iv to Kaminerivaildfläche kleillem plates 7 best-Iien, the dc iii height r contact points are arranged by ferromagnetic baffles 8 between the Magrietplatte and Karin the 13Litsfelcl a!. Larger area of the arc chamber can be distributed. Due to the shape of these baffles, it is possible to sense p (read magnetic field) which appear particularly suitable with regard to the arc blowing.

Bei diesen Anordnungen verläuft das Blasfold in gleicher Richtung quer zu allen Laufschienen. In einem Kontaktsystein werden durch diese- MagiieLanordnung die Liclitl)i;t"-cii der beiden Kontaktstel-len nach entggegengesetzten Richtungen geblasen. Dadurch wird die Gefahr,' daß sich die beiden LichtbÖgen ImL schwer-en Abschalttingcen -außerhalb der Löschkammern ktirzsc.lit.i(ellfert und damit die Schaltstrecke Überbrücken, wesZuttlich verringert. Durch Polung der Anschlüsse an zwei liebeneiiianderliegenden Kontaktsystemen kann auch hier erreicht werdeng daß in nebeneinander liegenden Löschkammern die LLchtbögen iriiiiier nach entgegeiigesetzten Seiten ausgeblasen werden und auch damit die Gefahr von Lichtbogenkurzschlässen bei schweren Abschaltungen weiLgehend verringert wird. In these arrangements, the blown fold runs in the same direction across all running rails. In a contact system, this magic arrangement causes the two contact points to be blown in opposite directions. This increases the risk that the two arcs will collapse outside the arcing chambers By polarizing the connections to two adjacent contact systems, it can also be achieved here that the arcs in adjacent arcing chambers are blown out iriiiiier to opposite sides and thus the risk of arcing short circuits in the event of severe disconnections is decreased.

Bei der bislier üblielien Bauform von- Gleichstrotii-Schützen mit KLappanker und sclix.j,(-erikbar gelagerten Kontakten, liegen die LÖschkammern ini alLgemeinen nebeneinander. Die Gefahr von LLchtbogenkurzs chlüssen durch über die-Kammer heraustretende LichLbögen oder mehr noch durch stark ionisiertes le.Ltfäliige,e, Gas mußte durch Erhöhung der l#,-,iiiiinerii, durch Trennwände zwischen den Lichtbogenkammern oder andere Ab- deckungen verringert werden.With the usual design of DC-contactors with hinged armature and sclix.j, (- erikbar mounted contacts, the extinguishing chambers are generally next to each other. The danger of electric arc short circuits due to light arcs emerging through the chamber or even more due to strongly ionized oil. Ltfäliige, e, by increasing the gas must l #, -, iiiiinerii be reduced coverings by partitions between the arcing chambers, or other waste.

Uni in der Breite Rauin zu sparen, können nach Fig. 6 die pernianenten Blasmagnete 5 anstatt seitlich der Laufschienenanordnungen auch unter den Laufschienen auf deren ganzen Liinge oder nur unter der KontaIztstelle angebracht werden. Die 11ermaneriftiagnete sind so magnetisiert, daß das Blasfeld über der Laufschiene auch wieder senkrecht zu dieser und senkrecht zur Richtung des Lichtbogens, d.Ii. zur Achse: Festkoritakt - beweglicher Brückenkontakt verläuft. Um das Blasfold über den Raum der Lichtbogenkanimer zu verteilen, können auf Qiner oder auf b eiden Seiten der Kammer ferromagrietische Leitbleche 9 angebracht werden, die auf den beiden Polen des Magneten fest aufliegen und praktisch als Polschuhe wirken. Dadurch verringert sich der magnetische Widerstand auf dem magnetischen riluß-tveg durch,den Löschraum der Lichtbogenkammer, so daß ein größerer Teil des magnetischen Flusses, der sich sonst ohne Nutzen für die Lichtbogenlöschung unterhalb des Permanentmagneten schließen würde, durch die Lichtbogenkammer geführt wird. Durch die Polarisierung der Blasmagnete ist auch hier wieder zu erreichen, daß die Lichtbögen der seitlich aufeinanderfolgenden Lichtbogenkammern jeweils in entgegengesetzten Richtungen ausgeblasen werden.To save uni in the width of the rough, the permanent blow magnets 5 can be attached according to FIG. 6 instead of to the side of the running rail arrangements also under the running rails over their entire length or only under the contact point. The 11ermaneriftiagnete are magnetized in such a way that the blown field over the running rail is also perpendicular to this and perpendicular to the direction of the arc, i.e. to the axis: Festkoritakt - movable bridge contact runs. In order to distribute the Blasfold on the area of Lichtbogenkanimer, the chamber ferromagrietische baffles may be mounted on 9 Qiner or b eiden sides, which rest on the two poles of the magnet firmly and act practically as pole shoes. This reduces the magnetic resistance on the magnetic soot-tveg through the arcing chamber of the arc chamber, so that a larger part of the magnetic flux, which would otherwise close beneath the permanent magnet without any use for arc extinguishing, is conducted through the arc chamber. By polarizing the blow magnets, it is again possible to achieve that the arcs of the laterally successive arcing chambers are blown out in opposite directions.

Um in der seitlichen Ausdehnung des Schiiizes weiter an Platz zu sparen, kann die Kontaktbrücke 1 03 die in den bisher beschriebenen Ausführungen durchgehend aus leitendem Material bestand und durch Doppelunterbrechung die Verbindung nur einer bahn herstellte, gemäß Fig- 7,aus isolierendem Material 7 hergestellt sein und die elektrische Verbindung in beiden Polbahneii herstellen.To further save in the lateral extension of the Schiiizes of space, the contact bridge can one 03 continuously existed in the previously described versions of conductive material and double break the connection only a web produced according to Fig- 7, made of insulating material 7 and establish the electrical connection in both pole tracks.

Dabei sind an'beiden Enden dieser Brücke Kontaktstücke 11 angebracht, die über flexible Leitungen 12 oder blattfederartige, leitende Verbindungen mit dem Anschluß je einer Strombahn verbunden sind. Der andere Anschluß der Strombahn ist mit dem Festkontakt oder der Laufschiene verbunden. Der Aufwand an Lichtbogenkammern kann so gegenüber den bisher beschriebenen Ausführungen wesentlich verringert werden. Bei der durch diese Anordnung erreichten Einfachunterbrechung je Polbahn ist verzichtet nicht auf die Vorteile des konstruktiv einfaclieren Ilubanker-Magnetantriebes. Der Mehraufwand für die Sch#altbrücke und die dafür notwendige bewegliche Stromzuführung bringt eine wesentliche-Einsparung an Raum. Außerdem sind die bei Einfachunterbrechung auftretenden Abschaltüberspaniningen gegenüber der Doppelunterbrechung bei sonst vergleichbaren Löschverhältnissen geringer.In this case, contact pieces 11 are attached to both ends of this bridge, which are connected to the terminal of a current path via flexible lines 12 or leaf-spring-like, conductive connections. The other connection of the current path is connected to the fixed contact or the running rail. The expenditure on arc chambers can thus be significantly reduced compared to the designs described above. The single interruption per pole path achieved by this arrangement does not dispense with the advantages of the structurally faclated Ilubanker magnetic drive. The additional effort for the switch bridge and the necessary movable power supply brings a significant saving in space. In addition, the disconnection surges that occur in the case of a single interruption are lower than in the case of double interruptions with otherwise comparable extinguishing conditions.

Die durch die schwerere Schältbrücke bedingte größere Prellneigung spielt beim Schalten von Gleichstrom keine so bedeutende Rolle wie bei Wechselstrom-SchÜtzen: die durch Wechselstrom-Einschaltvorgänge veruxsachten hohen Einschaltströme sind beim Einschalten von Gleichstrom praktisch nicht vorhanden. Gerade in Stromkreisen mit hoher Induk'tiv:LtiUt, die also am schwierigsten auszuschalten sind, steigt der Strom beim Einschalten entsprechend langsam an, so daß Einschaltprellun#gen nur in geringem Maße auf den Kontaktabbrand Einfluß haben.The greater tendency to bounce due to the heavier peeling bridge does not play such an important role when switching direct current as it does with alternating current contactors: which are high inrush currents caused by alternating current switch-on processes practically absent when switching on direct current. Especially in electrical circuits with a high inductive: LtiUt, which is the most difficult to switch off, increases the current increases slowly when switching on, so that switch-on bounces only have a minor influence on contact erosion.

Claims

Patent tax claims 1. Electrical switching device for switching DC circuits, preferably Luftschüt # nn with arc blowing by permanent magnets and contact bridges, Hubaiikerschaltwagnet, characterized in that the fixed contacts perpendicular to the longitudinal direction of the contact or switching back are extended to slide rails, each of which is two to a contact point associated Lichtbogenkamtlierräumen ends, laterally to the longitudinal direction of the contact or switch bridge to dereii 1) Eiden ends of each pair of arcing horns as a counterpart züi the running rails are dissuaded.

2. Elektrischüs.Schaltgerät according to claim 1, characterized gekennzeichnett that parallel to the rails laterally outside the arc chambers made of insulating, arc-resistant material, such as ceramic, plates made of permanent magnetic material are arranged, which generate an approximately homogeneous Blasfold transversely to the Laufschicnen. 3- Electrical switching device according to claim 1 and 2, characterized indicates overall that side angbordneten Pertrianentmagtiet- do not plate the whole area of the arc mmIt41ititdL # 41rA £ Isci.toriwaiid

cover, but only dock a relatively small area of the Sgitenwand * and are preferably attached in the vicinity of the contact point. Electrical switching device according to Claims 1 to 3, characterized in that guide plates made of ferro-magnetic material are attached between small permanent magnet plates and arc chamber walls. Electrical switching device according to Claims 1 and 2, characterized in that plates made of permanent-magnetic material are also attached in the space given by the length of the contact or switching bridge between the arc chambers above and below the switching bridge. Direct current contactor according to Claims 1 to 5, characterized in that, instead of the plates made of permanent magnetic material, plates made of ferromagnetic material are attached. Electrical switching device according to Claims 1 to 6, characterized in that two or more pole tracks are arranged side by side. Electrical switching device according to Claim 7, characterized in that the permanent magnetic plates arranged at the dividing lines of two pole tracks are replaced by a single plate or by one plate made of ferromagnetic material. Ge electrical switching device according to claim 7, characterized in that the power connections are arranged in such a way that the polarity provided thereby causes the arcs to be blown out in the laterally successive arcing chambers towards opposite sides. 10. Electrical switching device according to claim 1, characterized in that the permanent magnets are attached below the rails protected from arc interference, the permanent magnets are magnetized so that they generate a magnetic field above the rails that is approximately perpendicular to the direction of the rails and perpendicular to the ideal Axis of the arc at the Kontalastelle ver. runs. 11. Electrical switching device according to claim 10, characterized in that the permanent blow magnets arranged below the running rails do not extend over the entire length of the running rail, but are only preferably arranged at the contact point. 12.- Electrical switching device according to claim 11, characterized in that guide plates made of ferromagnetic material are arranged on one or both pole faces of the permanent magic blow magnet, which can extend outside the arc chambers to almost their full height. 13- Electrical switching device according to claim 11, characterized in that the permanent magnetic blow magnets are magnetized or installed in such a way that the arcs are blown out to different sides in laterally successive arcing cylinders. 14. DC contactor according to claim 11, (Icharacterized in that the switching bridge consists of electrically iiiclitleit (- # iidem material, at the ends of which switching pieces with LiclitbogenhÖrnern are attached, which are connected via flexible lines or leaf spring-like, conductive Verbiiidungen with the intended StromaiischlÜssen are, so that this creates a single interruption iii each pole path.