DE1640804C - Gleichstromschakgerat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleichstrom schaltgerät mit parallel zueinander verlaufenden, schienenar.ig ausgebildeten Festkontaktstücken, die in Löschkammem liegen und über eine rechtwinklig angeordnete Kontaktbrücke geschaltet werden, und

mit parallel zu den Festkontaktstücken angeordneten Permanentmagneten zur Erzeugung einer magnetischen Blaskraft.

Bei einem bekannten Gleichstromschaltgerät dieser Art (USA.-Patentschrift 2 913 557) stehen die

schienenartig ausgebildeten Festkontaktstücke im Ncrmalbetriebsfall hochkant, d.h. senkrecht. Dabei sind die oben liegenden Enden der beiden schienenartigen Festkontaktstücke für die Stromzu- bzw. Stromableitung ausgebildet, während die beiden un-

ten liegenden Enden mit Kontaktstückauflagen od. dgl. versehen sind und über eine in Längsrichtung bewegliche Kontaktbrücke geschaltet werden können. Bei dieser Anordnung liegen die Schaltstellen an den Enden der schienenartigen, parallel zueinander verlaufenden Festkontaktstücke und der Strom fließt in diesen schienenartigen Festkontaktstücken in entgegengesetzter Richtung. Zwischen beiden Festkontaktstücken ist ein Permanentmagnet zur Erzeugung einer magnetischen Blaskraft angeordnet. Ein zwisehen einem Brückenkontakt und einem Festkontakt gezogener Lichtbogen brennt dabei mit seinem einen Fußpunkt auf dem Kontakt der Kontaktbrücke, während der andere Fußpunkt unter der Einwirkung der Blaskraft an dem schienenartigen Teil des betreffenden Festkontaktstückes hochläuft, und zwar — je nach Stromrichtung — entweder an dessen Vorderoder an dessen Rückseite.

Da dieses bekannte Gleichstromschaltgerät wegen

der Hochkant-Ausfiihrung der Festkontaktstücke und der zugehörigen Löschkammern in dieser Längsrichtung eine relativ große Ausdehnung hat, kann es bei beengten Platzverhältnissen in dieser Richtung in vielen Fällen nicht untergebracht werden. Die an sich schon große Bauhöhe, bedingt durch diese Hochkant-Ausfiihrung des Kontaktsystems und der Löschkammern, wird noch dadurch vergrößert, daß ebenfalls noch die Schaltmagnetanordnung zur Betätigung der Kontaktbrücke in der gleichen Schaltrichtung angeordnet ist.

Nach dem deutschen Gebrauchsmuster 1 759 862 ist ein weiteres Schaltgerät der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Schaltstellen ebenfalls an den Enden der schienenartigen Festkontaktstücke liegen. Hierbei liegen die Festkontakistücke zwar horizcntal, die stirnseitig angebrachte Kontaktbrücke wird jedoch mit einer speziellen, aufwendigen Umlenkvorrichtung von dem Anker einer unterhalb angebrachten Schaltmagnetanordnung betätigt. Bei dieser Bauart können die Permanentmagnete auch seitlich außerhalb der Festkontaktstücke angeordnet und stabförmig ausgebildet sein.

Durch die deutsche Patentschrift 938 022 ist ein Gleichstromschaltgerät mit Einfachunterbrechung bekannt, bei dem als Blasmagnet ein stabförmiger Permanentmagnet mit zwei stirnseitig angeordneten Polblechen vorgesehen ist. Um diesen Magneten ist schraubenartig ein mit dem Festkontakt verbundenes Leitblech geschlungen, das mit abgewinkelten Enden in besondere Kammern einer zugehörigen Löschkammer mündet. Durch einen relativ komplizierten Aufbau kann hierbei erreicht weden, daß der Lichtbogen, je ".ach Stromrichtung, in Zusammenwirkung mit Lichtbogenführungsblechen in die entsprechenden Kammern geleitet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stromrichtungsunabhängiges Gleichstromschaltgerät der eingangs genannten Art mit relativ geringer Bauhöhe in Schaltrichtung zu schaffen, das in allen Betriebsverhältnissen eine zuverlässige, kurzschlußsichere Lichtbogenlöschung gewährleistet. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Überbrückung der Festkontaktstücke etwa in der Mitte ihrer Längserstreckung erfolgt und daß die beiderseits der Kontaktstelle eines jeden Festkontaktstückes liegenden Schienenteile in einer diese Teile umfassenden Löschkammer angeordnet sind. Ein derartiges Gleichstromschaltgerät kann infolge der relativ geringen Bauhöhe seines Kontaktsystems auch bei beengten Platzverhältnissen gut untergebracht werden. Außerdem besteht hierbei die einfache Möglichkeit, durch Aneinanderreihung von zwei oder mehreren Kontaktsystemen eine mehrpolige Bauart zu erhalten, bei der ebenfalls eine kurzschlußsichere Lichtbogenlöschung gewährleistet ist.

Das Blasfeld verläuft in gleicher Richtung quer zu allen schienenartigen Festkontaktstücken. Innerhalb eines derartigen Kontaktsystems werden dabei die Lichtbogen der beiden Kontaktstellen immer nach entgegengesetzten Richtungen ausgeblasen. Dadurch wird die Gefahr, d?3 sich die beiden Lichtbogen bei schweren Abschaltungen außerhalb der Löschkammern kurzschließen und damit die Schaltstrecke überbrücken, wesentlich verringert. Dies gilt auch, bei entsprechender Polung, bei mehreren nebeneinanderliegenden Kontaktsystemen.

Ein zusätzlicher Vorteil bei der erfindungsgemäßen Bauart besteht darin, daß im Bereich der Lichtbogenfußpunkte entstehende Zusatzkräfte unter bestimmten Umständen beschleunigend auf die Bewegung des Lichtbogens einwirken. Diese Zusatzkräfte entstehen durch Überlagerung der vom Strom im betreffenden Festkontaktstück und im zugehörigen Lichtbogen erzeugten magnetischen Felder. Auf diese Weise entsteht bei der eingangs genannten bekannten Bauart eine Zusatzkraft, die der Bl askraft bei jeder Stromrichtung entgegengerichtet ist und somit bremsend auf die Bewegung des Lichtbogens wirkt. Wird jedoch bei der erfindungsgemäßen Bauart der Strom in der Mitte der schienenartigen Festkontaktstücke, d. h. unterhalb der Kontaktstellen. zu- bzw. abgeführt, so wirken die entstehenden Zusatzkräfte, unabhängig ν ■ der Stromrichtung, immer in Richtung der Blaskraft, d. h. immer beschleunigend auf die gewünschte Bewegung des Lichtbogens. Somit werden die Lichtbogen schneller und si-

ao cherer in die Löschkammern getrieben. Bei Stromzub_w. Stromabfuhr an den Enden der schienenartigen Festkontaktstücke kann entweder eine beschleunigende oder eine bremsende Wirkung erzielt werden, je nachdem, wie bei unveränderlichem Blasfeld die

2$ Stromrichtung gewählt wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele eines Kontaktsystems gemäß der Erfindung bei einem Gleichstromschaltgerät schematisch dargestellt.

Fig. 1 bis 3 zeigen in drei Ansichten ein Kontaktsystem, bei dem zwei schienenartige Festkontaktstücke durch eine Kontaktbrücke geschaltet werden; F i g. 4 und 5 zeigen spezielle Anordnungen eines zugehörigen Permanentmagneten;

Fig.6 zeigt eine Kontaktanordnung, bei der zwei Kontaktsysteme gemäß Fig. 1 aneinandergereiht sind.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 1 bis 6 wird die Kontaktbrücke durch ein Hubankermagnetsystem betätigt, dessen zugehörige Bauelemente nicht besonders dargestellt sind.

Das Kontaktsystem gemäß F i g. 1 bis 3 enthält parallel zueinander verlaufende, schienenartig ausgebildete Festkontaktstücke 10, II. Diese Festkontaktstücke 10, 11 werden durch eine etwa in der Mitte ihrer Längserstreckung angreifende, rechtwinklig angeordnete Kontaktbrücke 12 geschaltet, die an ihren Enden mit seitlich angebrachten Lichtbogenlaufhörnern 13, 14 versehen ist. Die schienenartig ausgebildeten Festkontaktstücke 10 und 11 werden von Lichtbogen-Löschkammern 15, 16 umschlossen, die aus Keramik oder einem anderen, lichtbogenfesten, nicht leiterden Werkstoff bestehen. Jede Löschkammer ist in der Mitte durch eine Trennwand 17 in zwei Hälften unterteilt. Die Wände der Loschkammern 15, 16 weisen öffnungen 18, 19 für die Kontaktbrücke 12 auf, deren Kontaktstückauflagen 20, 21 mit Kontaktstückauflagen 22, 23 der Festkontaktstücke 10, 11 geschaltet werden. Mit 24, 25 sind Stromanschlüsse bezeichnet.

Auf den Außenwänden der Löschkammern 15, 16 sind, parallel zu den schienenartigen Festkontaktstücken 10, 11, plattenförmige Permanentmagnete 26, 27 angebracht. Sie erzeugen ein rechtwinklig zu den schienenartigen Festkontaktstücken 10, 11 in Pfeilrichtung 28 gerichtetes Magnetfeld, das die an den Kontaktstellen zwischen den Brücken- und Festkontakten sich bildenden Lichtbogen, je nach Stromrichtung, entweder in Pfeilrichtung A oder in Pfeil-

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richtung B treibt und diese Lichtbogen somit aus- auch bei schweren Abschaltunger sehr stark verrinbläst. Mit 29 sind weitere Permanentmagnete be- gert. Hier liegt ein besonderer Vorteil gegenüber bezeichnet, die zur Verstärkung des durch die Perma- kannten Bauformen von Gleichstromschützen m^;t nentmagnete 26, 27 erzeugten Blasfeldes dienen. Um Klappanker und schwenkbar gelagerten Kontakten, eine Bündelung des Magnetfeldes zu erzielen, kön- 5 bei denen die Löschkammern ebenfalls im allgemeinen an Stelle der Permanentmagnete 29 auch Platten nen nebeneinanderliegen. Dabei mußte die Gefahr aus ferromagnetischem Material vorgesehen sein. von Lichtbogenkurzschlüssen, die durch über die Damit können außerdem Feldverzerrungen erreicht Kammer hinaustretende Lichtbogen oder mehr noch werden, um in bestimmten Zonen der Löschkam- durch stark ionisiertes, leitfähiges Gas entstehen könmern Feldverstärkungen zu erzielen. io nen, durch Erhöhung der Löschkammern, durch

Die Permanentmagnete 26, 27 gemäß F i g. 1 Trennwände zwischen den Loschkammern oder

brauchen nicht die volle Fläche der Löschkammer- durch andere Abdeckungen verringert werden,

wand einzunehmen. Gemäß der Seitenansicht nach Gemäß Fig.S können die zur Erzeugung des

F i g. 4 können auch relativ kleine Permanentma- Biasfeldes erforderlichen Permanentmagnete 35 statt

gnete 30 vorgesehen sein, die vorzugsweise in der 15 seitlich der Löschkammern auch unterhalb der schie-

Höhe der Kontaktstellen angeordnet sind. Durch fer- nenartig ausgebildeten Festkontaktstücke 10, 11 an-

romagnetische Leitbleche 31 zwischen dem Perma- geordnet sein, und zwar entweder im Bereich der ge-

nentmagnet 30 und der Löschkammerwand kann das samten Länge oder nur im Bereich der Kontaktstel-

Blasfeld auf eine größere Fläche verteilt werden. len. Damit kann in der Breite Raum gespart werden.

Durch geeignete Formgebung dieser Leitbleche kann ao Dabei sind die Permanentmagnete 35 so magneti-

das Magnetfeld an solche Stellen geführt werden, die siert, daß das Blasfeld oberhalb der Festkontakt-

für eine Lichtbogenblasung besonders günstig sind. stücke 10, 11 auch wieder rechtwinklig zu diesen und

Die einpolige Anordnung gemäß F i g. 1 kann, wie zur Richtung der zwischen den Kontakten gezogenen in Fig.6 dargestellt, durch Aneinanderreihung Lichtbogen steht. Ferromagnetische Leitbleche 36, zweier gleicher Systeme als zweipolige Anordnung 25 die auf einer oder beiden Seiten einer Löschkammer ausgeführt werden. Dabei können die beiden in der angebracht sind und auf den Polen des Permanent-Mitte liegenden Permanentmagnete durch einen ein- magneten 35 fest aufliegen, dienen zur Verteilung zigen Permanentmagneten 32 ersetzt werden. An kies Blasfeldes über die Löschkammer. Sie wirken Stelle dieses Permanentmagneten kann auch hier un- praktisch als Polschuhe. Damit verringert sich der ter Umständen eine Platte aus ferfomagnetischem 30 -magnetische Widerstand auf dem Weg durch die Werkstoff vorgesehen sein. Bei einer in F i g. 6 eiage- -Löschkammet, so daß ein größerer Teil des magnetizeichneten Stromführung I über die Anschlüsse 24, sehen Flusses, der sich sonst ohne Nutzen für die 25, 33, 34 und bei einem in Pfeilrichtung 28 gerich- Lichtbogenlöschung unterhalb der Permanentmagneteten Blasfeld werden die art den Kontaktstellen ent- ten 35 schlißen würde, durch die Löschkammer gestehenden Lichtbogen immer in Pfeilrichtung A aus- 35 führt wird. Durch Polarisierung der Permanentmageblasen, d. h. auch bei nebeneinanderliegenden gnete kann auch hier wieder der Effekt erreicht wer-Löschkammern werden die Lichtbogen abwechselnd den, daß die Lichtbogen bei nebeneinanderliegenden immer nach entgegengesetzten Seiten ausgeblasen. Löschkammern jeweils in entgegengesetzter Richtung Damit ist die Gefahr von Lichtbogenkurzschlüssen ausgeblasen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Gleichstromschaltgerät mit parallel zueinander verlaufenden, schienenartig ausgebildeten Festkontaktstücken, die in Löschkammern Hegen und über eine rechtwinklig angeordnete Kontaktbrücke geschaltet werden, und mit parallel zu den Festkontaktstücken angeordneten Permanentmagneten zur Erzeugung einer magnetischen Blaskraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückung der Festkontaktstücke (10, 11) etwa in der Mitte ihrer Längserstrekkung erfolgt und daß die beiderseits der Kontakistelle eines jeden Festkontaktstückes (10, 11) liegenden Schienen!ϊϋε in einer diese Teile umfassenden Löschkammer (15,16) angeordnet sind.

2. Gleichstromschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den schienenartigen Festkontaktstücken (10, 11) seitlich außerhalb der Löschkammern (15, 16) aus isolierendem, lichtbogenbeständigem Material, z. B. Keramik, bestehende plattenförmige Permanentmagnete (26, 27) angeordnet sind, die quer zu den Festkontaktstücken (10, 11) ein etwa homogenes Blasfeld er-ugen.

3. Gleichstromschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlich angeordneten Permanentmagnete (30) jeweils nur eine relativ kleine Fläche der Löschkammer-Seitenwand bedecken und in der Nähe der Kontaktstellen angebracht sind (F i g. 4).

4. Gleichstromschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Permanentmagneten (30) und den Löschkammerwänden Leitbleche (31) aus ferromagnetischem Material angebracht sind.

5. Gleichstromschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch die Länge der Kontaktbrücke (12) gegebenen Raum zwischen den Löschkammern (15, 16) ebenfalls Permanentmagnete (29) angebracht sind.

6. Gleichstromschaltgerät nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Permanentmagnete (29) Platten aus ferromagnetischem Material angebracht sind.

7. Gleichstromschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Polbahnen seitlich nebeneinander angeordnet sind (F i g. 6).

8. Gleichstromschaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Trennungslinien je zweier Polbahnen angeordneten Permanentmagnete durch einen einzigen Permanentmagneten (32) oder durch eine Platte aus ferromagnetischem Material ersetzt sind.

9. Gleichstromschaltgerät nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine solche Stromführung (I) an den Stromanschlüssen (24, 25, 33, 34), daß die Lichtbogen in den aufeinanderfolgenden Löschkammem nach entgegengesetzten Seiten ausgeblasen werden (Pfeilrichtung A in F ig. 6).

10. Gleichstromschaltgerät nach Anspruch 1, didurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (35) unterhalb der Festkontaktstücke (10, U), vor Lichtbogeneinwirkung geschützt, angebracht und so magnetisiert sind, daß sie oberhalb der Festkontaktstücke (10, 11) ein Magnetfeld erzeugen, das etwa rechtwinklig zur Richtung der Festkontaktstücke (10, 11) und rechtwinklig zur ideellen Achse des Lichtbogens an der Kontaktstelle verläuft (F i g. 5)

11. Gleichstromschaltgerät nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb der Festkontaktstücke (10, 11) angeordneten Permanentmagnete (35) nur im Bereich der Kontaktstellen angeordnet sind.

12. Gleichstromschaltgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer oder beiden Polflächen des Permanentmagneten (35) Leitbleche (36) aus ferromagnetischem wlateria! angeordnet sind, die außerhalb der Löschkam mem bis fast zu deren vollen Höhe reichen können (F i g. 5).

13. Gleichstromschaltgerät nach Anspruch Ii dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentma gncte(35) so magnetisiert oder eingebaut sind, daß die Lichtbogen in seitlich aufeinanderfolgen den Löschkammv-rn nach verschiedenen Seher ausgeblasen werden.

14. Gleichstromschaltgerät nach einem der An spräche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dal· seitlich zur Längsrichtung der Kontaktbrücke (12) im Bereich ihrer beiden Enden je zwei an sich bekannte Lichtbogenhörner (13, 14) vorgesehen sind.