DE2434897A1

DE2434897A1 - Kontaktanordnung zum ausschalten eines stromkreises

Info

Publication number: DE2434897A1
Application number: DE2434897A
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Wolf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-07-19
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1976-02-05
Also published as: JPS5133868A

Description

Kontaktanordnung zum Ausschalten eines Stromkreises Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung zum Ausschalten eines Stromkreises mit einem Schmelzleiter, der zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, die einen Teil einer Stromschleife bilden.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 014 623 ist eine Löschkammer für einen elektrischen Lichtbogen bekannt, der durch Uberspannung zwischen zwei hörnerartig gebogenen Elektroden brennt und sich unter der Wirkung einer magnetischen Beblasung in einer Ebene parallel zum Boden und der Decke der Kammer gegen die Kammerwand ausbreitet. Solche Löschkammern dienen zur Lichtbogenlöschung in Uberspannungsableitern.
In einer weiteren aus der US-Patentschrift 3 354 345 bekannten Ausführungsform einer Löschkammer mit hörnerartigen Elektroden und magnetischer Beblasung des zwischen diesen Elektroden gezogenen Lichtbogens erreicht man eine zusätzliche Verlängerung des Lichtbogens dadurch, daß die Peripherie der Innenwände der Kammer als Mäander oder in Zahnform gestaltet ist.
Die Seitenwände von Lichtbogenlöschkammern können auch aus Siebkeramik bestehen (DT-OS 1 933 529).
In Kontaktanordnungen für besonders schnell schaltende Sicherungen, die beispielsweise zum Schutz von Halbleiterbauelementen verwendet werden sollen, ist es nun wichtig, daß der Lichtbogen unmittelbar nach dem Durchschmelzen des Schmelzleiters in Bewegung gesetzt wird.
Diese Aufgabe wird in einer Kontaktanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß die beiden über den Schmelzleiter miteinander verbundenen Elektroden zum gleichen Schenkel einer Stromschleife gehören, deren zweiter Schenkel die Stromzuführung zu einer der Elektroden bildet und daß die Stromzuführung zu der anderen Elektrode derart parallel zum ersten Schenkel und symmetrisch zu den Elektroden angeordnet ist, daß der Strom in den beiden Stromzuführungen die gleiche Richtung hat. In dieser Ausführung der Kontaktanordnung wird der Lichtbogen unmittelbar nach seiner Entstehung mit dem Durchschmelzen des Schmelzleiters durch das gemeinsame Magnetfeld der beiden Stromzuführungen beschleunigt. Durch die Führung der zweiten Stromführung parallel zur Stromzuführung der ersten Elektrode wird nämlich die U-Schleife des Stromes zu einer O-Schleife ergänzt.
Die beiden parallel zueinander geführten Stromzuführungen werden vorzugsweise unmittelbar neben den beiden Elektroden, d.h.
unmittelbar neben dem Schmelzdraht angeordnet. Mit dem gemeinsamen Magnetfeld der beiden Stromzuführungen erhält man eine etwa um den doppelten Betrag erhöhte Antriebskraft auf den Lichtbogen und damit eine entsprechend verbesserte Löschwirkung der Kontaktanordnung.
Zwischen den Elektroden mit dem Schmelzleiter und ihren Stromzuführungen kann vorteilhaft ein Isolierstoffkörper angeordnet sein, der zugleich die beiden Stromzuführungen elektrisch voneinander trennt. Dieser Isolierstoffkörper kann zweckmäßig wenigstens mit seinen unmittelbar neben dem Schmelzdraht angeordneten Teilen aus einem Material bestehen, das bei höherer Temperatur Gas abgibt. Dieses Gas wird dann nach dem Durchschmelzen des Schmelzleiters durch den Lichtbogen gelöst. Der Ahschluß der Löschkammer, in der sich die Kontaktanordnung befindet, durch den Isolierstoffkörper unmittelbar neben der Stromunterbrechungsstelle hat außerdem den Vorteil, daß die durch den Lichtbogen entstehende Druckwelle an diesem Isolierstoffkörper reflektiert wird und damit die Antriebskraft auf den Lichtbogen zusätzlich erhöht.
Eine besonders vorteilhafte Gestaltung der Kontaktanordnung erhält man dadurch, daß die Elektroden als Kontaktarme ausgebildet sind, deren freie Enden über den Schmelzleiter miteinander verbunden sind und die jeweils um ihr anderes Ende schwenkbar gelagert sind. Im Betrieb der Kontaktanordnung mit stromdurchflossenem Schmelzleiter bilden dann die beiden Schwenkarme den einen Schenkel einer U-Schleife, deren zweiter Schenkel die Stromzuführung zu dem ersten Schwenkarm bildet.
Die Stromzuführung zum zweiten Schenkel ist dann nach der Erfindung parallel zum ersten Schenkel so angeordnet, daß der Strom in den beiden Stromzuführungen die gleiche Richtung hat.
Nach dem Durchschmelzen des Schmelzleiters werden die beiden Kontaktarme aus ihrer Ruhelage ausgeschwenkt und sie verlängern dadurch den entstehenden Lichtbogen erheblich und erhöhen entsprechend die Löschwirkung der Kontaktanordnung.
Eine zusätzliche Erhöhung der magnetischen Antriebskraft auf den Lichtbogen erhält man durch die Anordnung eines etwa U-förmigen Konzentrators aus ferromagnetischem Material, dessen freie Schenkel beiderseits der Kontaktstelle angeordnet werden und die mit ihrem die Schenkel verbindenden Steg die beiden Stromführungen einschließen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figuren 1 und 2 jeweils eine AusfUhrungsform einer Kontaktanordnung nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.
Nach Figur 1 sind zwei Elektroden 2 und 4 über einen Schmelzleiter 6 miteinander verbunden und derart hintereinander angeordnet, daß sie einen Schenkel einer U-Schleife bilden, deren zweiter Schenkel 8 in der Figur nur teilweise zu erkennen und mit 8 bezeichnet ist. Die Stromzuführung 10 zur Elektrode 4 ist nach der Erfindung derart parallel zur Stromzuführung 8 und symmetrisch zum Schmelzleiter 6 angeordnet, daß der Strom I in den beiden Stromzuführungen die gleiche Richtung hat. Die Elektroden 2 und 4 sind jeweils mit einer Verlängerung versehen, die als Hörnerelektroden gestaltet sind und mit 12 bzw.
14 bezeichnet sind. Die Kontaktanordnung kann zweckmäßig in einer Löschkammer angeordnet sein, die mit Löschblechen 16 versehen ist. Zwischen dem Schmelzdraht 6 und den Stromzuführungen 8 und 10 ist diese Löschkammer mit einem Isolierstoffkörper 18 abgeschlossen, der zweckmäßig wenigstens in den Teilen, die dem Schmelzdraht 6 benachbart sind, aus einem Material bestehen kann, das bei erhöhter Temperatur Gas abgibt.
Überschreitet der Strom I einen vorbestimmten und mit der Bemessung des Schmelzdrahtes 6 einstellbaren Wert, so schmilzt der Schmelzdraht 6 und es entsteht ein Lichtbogen 22, der sich unter der Wirkung des gemeinsamen Magnetfeldes der beiden Stromzuführungen 8 und 10 in Richtung auf die Löschbleche 16 ausbreitet. Seine Fußpunkte wandern an den Hörnerelektroden 12 und 14 entlang und der Lichtbogen 22 wird somit auch schon vor seinem Eintreffen an den Stirnkanten der Löschbleche 16 entsprechend verlängert. Da auf den Lichtbogen 22 unmittelbar nach seinem Entstehen das entsprechend große gemeinsame Magnetfeld der beiden Stromzuführungen 8 und 10 einwirkt, wird der Bogen sofort mit einer entsprechend hohen magnetischen Antriebskraft beschleunigt.
Diese Lichtbogenbewegung wird noch zusätzlich dadurch erhöht, daß die durch den Lichtbogen 22 entstehende Gasdruckwelle an dem Isolierstoffkörper 18 reflektiert wird.
Eine besondere Ausführungsform der Kontaktanordnung erhält man nach Figur 2 dadurch, daß die über den Schmelzdraht 6 miteinander verbundenen Elektroden 2 und 4 als Kontaktarme ausgebildet sind, die um ihre als Drehlager 32 bzw. 34 gestalteten Endpunkte schwenkbar gelagert sind und deren Stromzuführungen in der Figur als flexible Leiter angedeutet und mit 37 bzw.
39 bezeichnet sind.
In dieser Ausführungsform der Kontaktanordnung wird der Lichtbogen nach dem Durchschmelzen des Schmelzleiters 6 nicht nur durch das gemeinsame Magnetfeld der beiden Stromzuführungen 8 und 10 von seiner Entstehungsstelle weg bewegt und dadurch ausgeweitet, sondern er wird auch zusätzlich durch die Schwenkung der Kontaktarme 2 und 4 mit Hilfe von mechanischen Antriebskräften, die in der Figur durch Federn 36 und 38 angedeutet sind, verlängert. Nach dem Durchschmelzen des Schmelzleiters 6 werden die Kontaktarme 2 und 4 durch die mechanischen Kräfte in Richtung der Pfeile 42 und 44 ausgeschwenkt und der Lichtbogen entsprechend dem zunehmenden Abstand der freien Enden der Kontaktarme 2 und 4 verlängert und seine Spannung entsprechend erhöht. Die Löschwirkung der Kontaktanordnung wird somit entsprechend verbessert.
Eine zusätzliche Erhöhung des gemeinsamen magnetischen Feldes der beiden Stromzuführungen 8 und 10 erhält man nach Fig. 3 durch die Anordnung eines Feldkonzentrators 46 aus ferromagnetischem Material. Ein solcher Konzentrator kann beispielsweise etwa U-förmig gestaltet sein. Seine beiden freien Schenkel 47 und 48 sind dann beiderseits neben der Unterbrechungsstelle zwischen den durch den Schmelzdraht 6 überbrückten Enden der Kontaktarme 2 und 4 angeordnet, von denen in der Figur nur der Kontaktarm 2 sichtbar ist, der in Richtung des Pfeiles 42 ausgeschwenkt werden kann. Die Schenkel 47 und 48 umschließen mit einem sie verbindenden Steg 49 zugleich die beiden Stromzuführungen 8 und 10. Mit diesem Konzentrator 46 wird der in der Figur durch nicht näher bezeichnete Pfeile angedeutete magnetische Fluß + der Stromzuführungen 8 und 10 an der Kontaktstelle und in dem Raum konzentriert, in dem sich der Lichtbogen von seiner Entstehungsstelle in einen Löschraum bewegt, der gegebenenfalls Löschbleche enthalten kann, die in Fig. 1 dargestellt sind.
Sowohl die Anordnung nach Fig. 2 als auch die Kontaktanordnung nach Fig. 1 können mit einem solchen Magnetfeldkonzentrator versehen sein.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Wontaktanordnung nach der Erfindung besteht darin, daß die beiden Elektroden 2 und 4 und der Löschraum, in dem sich der entstehende Lichtbogen 22 bewegt, wenigstens zum Teil von einem gelochten Isolierstoff umgeben sind. Die Seitenwände des Löschraumes oder beispielsweise die in Figur 3 nicht näher bezeichneten Boden- und Deckelteile des Isolierstoffkörpers können beispielsweise aus einer sog. Siebkeramik bestehen, durch deren Bohrungen die heißen Lichtbogengase entweichen können.
8 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

Patentansprüche 1) Kontaktanordnung zum Ausschalten eines Stromkreises mit einem Schmelzleiter, der zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, die einen Teil einer Stromschleife bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden über den Schmelzleiter (6) miteinander verbundenen Elektroden (2, 4) zum gleichen Schenkel einer Stromschleife gehören, deren zweiter Schenkel (8) die Stromzuführung zu einer der Elektroden (2) bildet und daß die Stromzuführung (10) zu der anderen Elektrode (4) derart parallel zum ersten Schenkel und symmetrisch zu den Elektroden (2, 4) angeordnet ist, daß der Strom in den beiden Stromzuführungen (8, 10) die gleiche Richtung hat (Figur 1).
2) Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (2, 4) mit hörnerartigen Fortsätzen versehen sind.
3) Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 4) als Kontaktarme ausgebildet sind, deren freie Enden über den Schmelzleiter (6) miteinander verbunden sind und die jeweils um ihr anderes Ende (32, 34) schwenkbar gelagert sind (Figur 2).
4) Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden (2, 4) und ihren Stromzuführungen (8, 10) ein Isolierstoffkörper (18) angeordnet ist.
5) Kontaktanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper (18) wenigstens teilweise aus einem bei höherer Temperatur gasabgebendem Material besteht.
6) Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanordnung in einer Löschkammer angeordnet ist, die Löschbleche (16) enthält.
7) Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (2, 4) in einer Löschkammer angeordnet sind, deren Wände wenigstens zum Teil aus einem gelochten Isolierstoff bestehen.
8) Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Schmelzleiter (6) jeweils ein Schenkel (47 bzw. 48) eines U-förmigen Magnetfeldkonzentrators (46) aus ferromagnetischem Material angeordnet ist, der auch die beiden Stromzuführungen (8 und 10) umgibt.