DE20105432U1

DE20105432U1 - Blasung bei AC-Betrieb

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Publication number: DE20105432U1
Application number: DE20105432U
Authority: DE
Original assignee: Schaltbau GmbH
Current assignee: Schaltbau GmbH
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: DE10212948B4; DE10212948A1

Description

• · · · ······ ·« &phgr;	_	IHR ZEICHEN / YOUR REF. UNSER ZEICHEN /OUR REF.	PATENTANWÄLTE	PATENTANWÄLTE	Deutsche Gebrauchsmusteranmeldung "Blasung bei AC-Betrieb"
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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Schütz mit mindestens zwei Kontakten, wobei wenigstens ein Kontakt auf einem beweglichen Kontaktträger angeordnet ist und aus einer Offenstellung in eine Schliesßstellung bewegbar ist, und mit einem Blasmagneten zum Wegblasen eines beim Öffnen der Kontakte entstandenen Lichtbogens.

Ein beim Ausschalten eines Schalters, d.h. beim Trennen der Kontakte, entstehender Lichtbogen ist unerwünscht, da durch den Lichtbogen auch nach dem Öffnen der Kontakte der Stromfluss aufrechterhalten wird, so daß die Schaltzeit verlängert wird, und da der als Lichtbogen bezeichnete elektrische Funkenschlag eine vergleichsweise grosse Wärmemenge freisetzt, die zu einer starken Erhitzung der Schaltkontakte führt. Diese starke Erhitzung kann zu einer Schädigung und damit zu einere Verringerung der Lebensdauer (Anzahl der Schaltzyklen) führen.

Bei grossen Strömen und hohen Spannungen sind daher besondere Löscheinrichtungen erforderlich, die dazu dienen den Lichtbogen möglichst schnell nach dessen Entstehen zu löschen. Zu diesem Zweck ist es üblicherweise vorgesehen den Lichtbogen, der zwischen den Kontaktstücken des geöffneten Schalters brennt, durch ein senkrecht zur Lichtbogenachse wirkendes magnetisches Feld abzulenken. Auf den aus bewegten Ladungsträgern bestehenden Lichtbogen wird bei richtiger Ausrichtung des Magnetfeldes eine als Lorentzkraft bezeichnete Kraft ausgeübt, die den Lichtbogen in Richtung einer Löscheinrichtung, z.B. Löschkammer, verschiebt. Diese durch einen Magneten erzwungene Wanderung des Lichtbogens wird als magnetische Blasung bezeichnet.

Das für Gleichstromanwendungen unverzichtbare Magnetfeld zur magnetischen Beblasung wird üblicherweise mittels eines nahe der Lichtbogenstrecke

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angeordneten Permanentmagneten erzeugt. Da der Permanentmagnet ein statisches Magnetfeld erzeugt, ist die Wirksamkeit des Schalters von der Richtung des durch diesen fliessenden Stromes abhängig. Bei der Umkehr der Stromrichtung kehrt sich auch die Lorentzkraft um, so dass bei einem Stromfluss in entgegengesetzter Richtung der Lichtbogen nicht in die Löscheinrichtung, sondern von dieser weggetrieben wird. Bei Wechselstromanwendungen wechselt die Lorentzkraft alternierend , so dass Lichtbögen "falschgepolter Halbwellen" entgegen der vorgesehenen Blasrichtung beieinflusst werden und Probleme verursachen.

Soll ein Schalter gleichzeitig für Gleichstrom und Wechselstrom geeignet sein, könnte der Einsatz einer mit Dauerstrom durchflossenen Magnetspule zur Beblasung vorgesehen werden. Diese Blasspule wird so zwischen die Zuleitungen des Schalters geschaltet, dass der Netzstrom in der Blasspule ein einem Permantentmagneten vergleichbares Magnetfeld erzeugt. Eine Blasspule hat gegenüber dem Permantentmagneten den Vorteil, dass sich ihr Magnetfeld bei einer Umkehr der Stromflussrichtung auch umkehrt. Die gleichzeitige Invertierung des Stromflusses und der Magnetfeldrichtung bewirkt, dass die resultierende Lorentzkraft unabhängig von der jeweiligen Stromflußrichtung stets in dieselbe Richtung zeigt. Der Lichtbogen kann folglich immer in die Löscheinrichtung getrieben werden.

Der Einsatz einer elektromagnetischen Blasspule hat den Nachteil, dass sich die Blasspule infolge des Stromflusses stark erwärmt. In Geräten mit kleinen Schaltleistungen setzen sich Blasspulen ferner insbesondere wegen des enormen Aufwandes und Platzbedarfs nicht durch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Schütz bereitzustellen, der sowohl für Gleichstrom- als auch Wechselstromanwendungen gleichermassen eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird für einen Schütz der angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist der Schütz für AC -Betrieb geeignet, indem der Kontaktträger wenigstens einer der Kontakte auf der von der Blasrichtung abliegenden Seite mit wenigstens einer quer zur Blasrichtung verlaufenden, scharfkantigen Nut versehen ist.

Durch die Ausbildung einer scharfkantigen Nut kann das Fehlaufen von Lichtbögen im Wechselstrombetrieb verhindert werden. Wird der Lichtbogen durch die "falschgepolten Halbwelle" entgegen der Blasrichtung beeinflusst, verhindert die Ausbildung der Nut ein Weiterlaufen des Lichtbogens, dieser bleibt an der Kante der Nut hängen und wird dann mit der nächsten Halbwelle auf die Löscheinrichtung zu bewegt.

Die Ausbildung einer scharfkantigen Nut stellt hierbei ein einfach bereitzustellendes Mittel dar, die Probleme, die im Rahmen des Wechselstrombetriebes auftreten, zu überwinden. Gleichzeitig ist diese Lösung kosteneffizient und einfach in ihrer Konstruktion. Zudem ist die erfindungsgemässe Umrüstung bereits existierender Schütze denkbar.

Als besonders bevorzugt hat es sich erwiesen, wenn die wenigstens eine Nut im Querschnitt als U-förmige Nut ausgebildet ist. Eine U-förmige Nut kann einerseits maschinell ohne Probleme hergestellt werden und stellt sicher, dass die Kanten scharfkantig ausgebildet sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zwei Festkontakte und zwei bewegbare Kontakte vorgesehen sind, wobei die bewegbaren Kontakte auf einem beweglichen Kontaktträger angeordnet sind, und wobei wenigstens eine scharfkantige Nut zwischen den beiden bewegbaren Kontakten ausgebildet ist.

Durch diese Reihenschaltung wird bei gleichem Öffnungsabstand der Kontakte die für die Funkenbildung relevante elektrische Feldstärke halbiert.

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Ferner kann vorgesehen sein, dass der Kontaktträger im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, wobei die Nuten im äusseren Bodenbereich ausgebildet sind und die mit den Kontakten versehenen unteren Bereiche des Kontaktträgers mit einem vorbestimmten Winkel von dem Bodenbereich abgeschrägt sind. Hierbei hat sich ein Winkel von 30° als besonders geeignet erwiesen.

Die Schrägstellung der die Kontakte tragenden Flächen führt zu einer gewollten Verlängerung des Lichtbogens und somit zu einem schnelleren Verlöschen desselben in Kombination mit der magnetischen Blasung und den bereitgestellten Nuten.

Als besonders geeignet hat es sich erwiesen, wenn vier Nuten zwischen den beweglichen Kontakten ausgebildet sind. Diese Anzahl hat sich in der Praxis besonders bewährt.

In einer weiteren besonders zweckmässigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Träger des Festkontaktes eine im wesentlichen U-förmige Umbiegung mit schräggestellten Seitenflächen aufweist, wobei der Bodenbereich der Umbiegung im wesentlichen in einer Linie zu der in unmittelbarer Nähe zu dem beweglichen Kontakt angeordneten Seitenfläche der scharfkantigen Nut verläuft, und wobei in dem Bodenbereich der Umbiegung wenigstens eine scharfkantige Nut ausgebildet ist.

Durch die Bereitstellung bzw. Zuordnung von Nuten sowohl in der Nähe des bewegbaren als auch des festehenden Kontakts, wird eine bessere Kontrolle der Wanderung des Lichtbogens erzielt, da dieser nicht mehr an einem Ende ausbrechen kann.

Bevorzugt ist hierbei, dass die Träger beider Festkontakte Umbiegungen aufweisen, wobei sich die Bodenbereiche parallel gegenüberliegen und wobei die Nuten in den Bodenbereichen zueinander ausgerichtet sind.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Blasfeld auf ein vorbestimmtes Minimum reduziert ist.

Das Minimieren des Blasfeldes führt in Kombination mit den bereitgestellten Nuten zu besonders guten Ergebnissen hinsichtlich des Löschen des Lichtbogens.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Schütz gleichermassen für Gleichstrom- als auch Wechselstromanwendungen eingesetzt werden kann, ohne das komplizierte und aufwendige Konstruktionsmassnahmen notwendig sind.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht eines Schützes im Schnitt,

Fig. 2 der in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Kontaktträger im Detail,

Fig. 3 das Detail Z aus Fig 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten Kontaktträgers, und

Fig. 5 eine Aufsicht auf den in Fig. 2 dargestellten Kontakträger.

In Fig. 1 ist ein Teilbereich eines Schützes, umfassend die Kontaktstellen sowie die Löschkammern, dargestellt.

In einem Gehäuse 1 sind zwei Kontaktstellen 2 und 3 ausgebildet. Die Kontaktstellen 2 und 3 umfassen zwei auf festen Trägern ausgebildete Festkontakte 4 und 5, die von zwei an einem beweglichen Kontaktträger

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angebrachten Kontakten 7 und 8 durch Bewegung des Kontaktträgers 6 überbrückt werden. Der Kontaktträger 6 wird hierbei auf bekannte Weise bewegt.

Der Kontaktträger 6 wird im Detail in den Fig. 2 bis 5 dargestellt. Im Schnitt ist der Kontaktträger 6 im wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei die offene Seite von den Festkontakten abgewandt ist und die Kontakte 7 und 8 an der Unterseite des Kontakträgers 6, d.h. im Bodenbereich, angeordnet sind. Der Boden ist hierbei als gerade Fläche mit abgewinkelten Endbereichen, die auf die Seitenflächen zugeneigt sind, ausgebildet. Die Kontakte 7 und 8 sind auf diesen abgewinkelten Bereichen angeordnet. Zwischen den Kontakten 7 und 8 befinden sich in dem von diesen eingeschlossenen geraden Bodenbereich, auf der den Festkontakten zugewandeten Seite vier Nuten 19, 20, 21 und 22. Diese Nuten sind im Querschnitt U-förmig ausgebildet und weisen scharfe Kanten im Übergang zu den Bodenbereich auf. Hierbei ist bei der Herstellung darauf zu achten, dass die Nuten zwar scharfkantig aber gratfrei hergestellt werden, da sonst die Wirkungsweise der Nuten beeinträchtigt werden kann.

Vorzugsweise sind jedem Kontakt 7 und 8 zwei benachbarte Nuten zugeordnet, wobei die den Kontakten benachbarten Nuten 19 und 20 bzw. 21 und 22 enger zueinander angeordnet sind und wobei zwischen den mittleren Nuten 20 und 21 ein etwas grösserer Abstand vorhanden ist.

Hinsichtlich der Nuten ist ein Höhe zu Breite Verhältnis von 1 : 2 bevorzugt. Ferner liegen die mittleren Nuten vorzugsweise mindestens eine zweifache Nutenbreite auseinander, wohingegen die benachbarten Nuten ca. 1,5 Nutenbreiten voneinander entfernt liegen. Die Verhältnisse der Nuten zueinander und ihre Abmessungen sind in Fig. 3 nochmals im Detail hervorgehoben.

Der Kontaktträger 6 ist, wie in Fig. 4 gezeigt im Bodenbereich breiter ausgebildet und verjüngt sich zunehmend in den Seitenbereichen. Diese besondere Form des Kontakträgers zeigt auch die in Fig. 5 gezeigte Aufsicht.

Wie ferner in Fig. 1 dargestellt sind die beiden Festkontakte 4 und 5 sind an je einem festen Träger, d.h. an einer Lichtbogenleitschiene 9 und 10 befestigt, welche sich bis zu den Lichtbogenlöschkammern 11 und 12 erstrecken. Die Lichtbogenleitschienen 9 und 10 weisen hierbei im Schnitt zwei U-förmige Umbiegungen auf, deren offene Seiten voneinander wegweisen und die von dem Kontaktträger 6 abgewandt sind. Die Bodenbereiche 14 und 15 der U-förmigen Umbiegungen sind parallel zueinander angeordnet und verlaufen des weiteren im wesentlichen parallel zu den Lichtbogenlöschkammern 11 und 12. In den einander zugewandten Flächen der Bodenbereiche 14 und 15 sind weitere Nuten 16 und 17 ausgebildet, deren offene Seiten einander zugewandt sind. Die Nuten weisen im Querschnitt eine U-Form auf und sind ebenfalls mit scharfen Kanten, d.h. mit scharfen Übergängen zu den Bodenbereichsflächen ausgebildet.

Die Bodenbereiche 14 und 15 der Lichtbogenleitschienen 9 und 10 sind so hinsichtlich der Nuten 19 und 22 im Kontaktträger 6 ausgebildet, dass die dem Kontakt 7 bzw. 8 zugewendet Seitenfläche der Nut 19 bzw. 22 im wesentlichen senkrecht zu den Bereichen 14 und 15 des Lichtbogenleitbleches ausgebildet ist.

Im Betrieb entsteht beim Trennen der Kontaktestellen 2 und 3 jeweils ein Lichtbogen zwischen den Festkontakten 4 und 5 und den mittels des Kontaktträgers 6 bewegbaren Kontakten 7 und 8. Unter Einfluss eines senkrecht zur Lichtbogenachse wirkenden vorgesehenen Permanentmagneten wird der aus bewegten Ladungsträgern bestehende Lichtbogen in Richtung der Löschkammern 11 und 12 gedrängt, aufgeweitet und schließlich gelöscht.

Wird der Schütz mit Wechselstrom betrieben, werden die Lichtbögen "falschgepolter Halbwellen" entgegen der vorgesehenen Blasrichtung beeinflusst, d.h. sie wandern von den Löschkammern weg. In diesem Fall wird diese unerwünschte Bewegung der Lichtbögen durch die in der Nähe der Kontakte angeordneten Nuten verhindert. Die Lichtbögen treffen hierbei auf die ausgebildeten scharfen Kanten und eine weitere Bewegung der Lichtbögen von

den Löschkammern weg wird unterbunden. Die Lichtbögen werden dann mit der nächsten Halbwelle zu den Löschkammern geblasen.

Claims

1. Schütz mit mindestens zwei Kontakten (4, 5, 7, 8), wobei wenigstens ein Kontakt (7, 8) auf einem beweglichen Kontaktträger (6) angeordnet ist und aus einer Offenstellung in eine Schließstellung bewegbar ist, und mit einem Blasmagneten zum Wegblasen eines beim Öffnen der Kontakte (4, 5, 7, 8) entstandenen Lichtbogens, dadurch gekennzeichnet, dass der Schütz für AC-Betrieb geeignet ist, indem der Kontaktträger (6) wenigstens einer der Kontakte (7, 8) auf der von der Blasrichtung abliegenden Seite mit wenigstens einer quer zur Blasrichtung verlaufenden, scharfkantigen Nut (19, 20, 21, 22) versehen ist.

2. Schütz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Nut (19, 20, 21, 22) im Querschnitt als U-förmige Nut ausgebildet ist.

3. Schütz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Festkontakte (4, 5) und zwei bewegbare Kontakte (7, 8) vorgesehen sind, wobei die bewegbaren Kontakte (7, 8) auf dem beweglichen Kontaktträger (6) angeordnet sind, und wobei wenigstens eine scharfkantige Nut (19, 20, 21, 22) zwischen den beiden bewegbaren Kontakten (7, 8) ausgebildet ist.

4. Schütz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (6) im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, wobei die Nuten (19, 20, 21, 22) im äusseren Bodenbereich ausgebildet sind und die mit den Kontakten (7, 8) versehenen unteren Bereiche des Kontaktträgers (6) mit einem vorbestimmten Winkel von dem Bodenbereich abgeschrägt sind.

5. Schütz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Kontakten (7, 8) versehenen Bereiche des Kontaktträgers (6) unter einem Winkel von 30° von dem Bodenbereich abgeschrägt sind.

6. Schütz nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vier Nuten (19, 20, 21, 22) zwischen den bewegbaren Kontakten (7, 8) ausgebildet sind.

7. Schütz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger (9, 10) des Festkontaktes (4, 5) eine im wesentlichen U-förmige Umbiegung mit schrägengestellten Seitenflächen aufweist, wobei der Bodenbereich (14, 15) der Umbiegung im wesentlichen in einer Linie zu der in unmittelbarer Nähe zu dem bewegbaren Kontakt (7, 8) angeordneten Seitenfläche der scharfkantigen Nut verläuft, und wobei in dem Bodenbereich der Umbiegung wenigstens eine scharfkantige Nut (16, 17) ausgebildet ist

8. Schütz nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und 7, dadurch gekennzeichnet das die Träger (9, 10) beider Festkontakte (4, 5) Umbiegungen aufweisen, wobei sich die Bodenbereiche (14, 15) parallel gegenüberliegen und wobei die Nuten (16, 17) in den Bodenbereichen zueinander ausgerichtet sind.

9. Schütz nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blasfeld ein vorbestimmtes Minimum reduziert ist.

10. Schütz nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schütz für Gleichstrom- und Wechselstromanwendungen geeignet ist.