DE2508299A1

DE2508299A1 - Elektrisches schaltgeraet

Info

Publication number: DE2508299A1
Application number: DE19752508299
Authority: DE
Inventors: Tauno Olavi Pyoekaeri
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Ahlstrom Corp
Priority date: 1974-03-12
Filing date: 1975-02-26
Publication date: 1975-09-25
Also published as: FI49890C; FI49890B; SE7502706L

Description

Slektrisches Schaltgerät Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerat, das wenigstens einen bewegbaren Konktakt aufweist, der mit einem zweiten Kontakt zusammenarheitet, wobei jeder Kontakt mit jeweils eine1 Anschlußpol verbunden ist.
Ein Schaltgerat wie beispielsweise ein Schalter wird als eine Vorrichtung mit bestimmter Schaltleistung definiert, die auf Schließen und Öffnen eines Stromkreises abgestellt ist und die sich in einer von zwei Stellungen befindet, wenn sie von keiner äußeren Kraft beeinflußt wird. Diese beiden Stellungen entsprechen dem Zustand bei geöffnetem und geschlossenem Stromkreis.
Die Definition "Schaltleistune" gibt an, bis zu welcher Stromstärke das Schaltgerät ohne Schaden zu leiden bei ihrer Prüfspannung abschaltet. Die Schaltleistung ist außer von der Öffnungsgeschwindigkeit des Stromkreises auch von der konstruktiven Geometrie des Schaltraumes abhängig. Besonders wenn eine große Schaltleistung bei kleinen geometrischen Abmessungen des SchaltgerËttes erzielt werden soll, ist die Formgeometrie von großer Bedeutung.
Als Beispiel werden keine Schutzschalter erwihnt, die mit einer Prtifspannung von /I3 V, 50 Hz einen elektrischen Strom bis zu einer Stromstärke von 1500 A unterbrechen sollen, für die ein biontageraum von höchsten 10 cm' zur Verfügung steht. Für derartige Schutzschalter ist der konstruktive Aufbau der Unterbrecherstelle selbst, also der Kontakt und deren Funktionsumgebung von großer Bedeutung.
Bei Hochleistungsschaltgeräten ist die Anwendung des sogenannten Magnetblasens" eine bekannte Maßnahme.
Geräte dieser Art wie Schutzschalter werden mittels eines Auslösemagneten ausgelöst, wenn der Strom, beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses, über einen bestimmten Wert steigt. Wenn die Kontakte beim Öffnen voneinander entfernt werden, entsteht an der Berührungsstelle ein Lichtbogen, auf den eine elektrodynamische Kraft des vom Strom gebildeten Magnetfeldes einwirkt.
Diese sogenannte "Magnetblaskraft" , die vom durch die Kontakte und den Lichtbogen gebildeten Strompfad erzeugt wird, verschiebt den Lichtbogen gegen die divergierenden Spitzen der Kontakte und von dort in eine Löschkammer, für die mehrere Lösungen bekannt sind.
Ein Nachteil dieser bekannten Hochleistungsschaltgeräte besteht darin, daß der Lichtbogen relativ lange zwischen den beiden Kontakten brennt und womit die Kontakte schnell erhitzt. Den einen Kontakt kann man stationär ausbilden und daher groß und massiv bauen, so daß ein länger zwischen den Kontakten brennender Lichtbogen diesen nicht beschädigt, jedoch muß der bewegbare Kontakt leicht gebaut sein, damit für die Öffnungs- und Schließbewegungen keine großen Nassen bewegt werden müssen und die Bewegungszeit möglichst kurz gehalten werde kann. Die bewegbaren Kontakte der bekannten Hociileistungsschaltgeräte können daher leicht überhitzt werden und an den Berührungsstellen verbrennen. Diese Gefahr ist auf jeden Fall dann gegeben, wenn eine rasche Öffnungsbewegung mit mäßiger Antriebskraft erzielt werden soll.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, klein dimensionierbare schnell-wirkende Schaltgeräte mit voneinander entfernbaren Kontakten bauen zu können, bei denen die Gefahr des Verbrennens der Kontakte durch zwischen diesen gebildete Lichtbögen sehr gering ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen vorgeschlagen. Bevorzugte weitere Ausgestaltungen dieser Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, den Lichtbogen von dem bewegbaren Kontakt, dessen Masse klein ist, sofort nach Öffnen der Kontakte und damit nach Zündung des Lichtbogens zu entfernen. Hierdurch erreicht man unter anderem, daß der bewegbare Kontakt nur eine sehr kurze Zeit vom Strom und Lichtbogen beansprucht wird, so daß er leicht gebaut werden kann und dementsprechend die Funktionsgeschwindigkeit des Schalters zunimmt. Die vorgeschlagene Hilfselektrode kann aus ferromagnetischem Material hergestellt sein, wodurch das Magnetblasen wirkungsvoller durchgeführt werden kann.
In der Zeichnung sind in schematischer Darstellung zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes im Vergleich mit einem bekannten Schaltgerät dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Kontakte eines bekannten Schaltgerätes in geschlossener Stellung, Fig. 2 die Kontakte des Schaltgerätes aus Fig. 1 in geöffneter Stellung, Fig. 3 die Kontaktanordnung eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes in geschlossener Stellung, wobei die Hilfselektrode in Längsrichtung geschnitten ist, Fig. 4 die Kontaktanordnung aus Fig. 3 in geöffneter Stellung, Fig. 5 eine Draufsicht auf die Kontaktanordnung des Schaltgerätes aus Fig. 3 und 4 und Fig. 6 eine Teildraufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Kontaktanordnung des erfindungsgemäßen Schaltgerätes.
Der in Fig. 1 und 2 angedeutete Schutzschälter besitzt einen stationären Kontakt 1 und einen bewegbaren Kontakt 2, welche in der Position gemäß Fig. 1 einen Stromkreis schließen. Zwischen dem bewegbaren Kontakt 2 und dem betreffenden Anschlußpol des Schutzschalters ist ein Auslösemagnet M zum Auslösen des Schalters angeordnet.
Wenn die Kontakte 1 und 2 voneinander gelöst werden, entsteht im Bereich der Berührungsstelle ein Lichtbogen V, wie in Fig. 2 angedeutet, auf den in dem vom Strom gebildeten Magnetfeld eine elektrodynamische Kraft F in Pfeilrichtung erwirkt. Diese sogenannte "Magnetblaskraft" schiebt den Lichtbogen gegen die Spitzen V' der divergierenden Kontakte 1 und 2 und verbreitet ihn in einer Löschkammer S, die in bekannter Weise ausgebildet sein kann.
Das erfindungsgemäße Schaltgerät unterscheidet sich von diesem bekannten Schaltgerät dadurch, daß eine Hilfselektrode 3 vorgesehen ist, welche das eine Ende des Lichtbogens unmittelbar nach Öffnen des Schaltgerätes vom bewegbaren Kontakt 2 übernimmt.
Spezielle Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den Figuren 3 bis 6 nachstehend erläutert.
Gemäß Fig. 3 bis 5 ist zwischen dem feststehenden Kontakt 1 und dem bewegbaren Kontakt 2 eine plattenförmige oder streifenförmige Hilfselektrode 3 angeordnet, die in Fig. 3 und 4 längs ihrer Mittellinie gesclmitten dargestellt ist. Diese Hilfselektrode ist feststehend angeordnet und enthäl-t eine Öffnung A, durch die der bewegbare Kontakt 2 zum Schließen des Stromkreises hindurchragen kann, wie Fig. 3 zeigt. Zum Öffnen wird der bewegbare Kontakt 2 vo feststehenden Kontakt 1 zurückgezogen, wobei sich zwischen dem bewegbaren Kontakt 2 und dem feststehenden Kontakt 1 wiederum ein Lichtbogen bildet. Sobald der bewegbare Kontakt weiter als der Abstand zwischen dem feststehenden Kontakt 1 undr ebenfalls feststehenden Hilfselektrode 3 entfernt worden ist, "springt" das eine Ende des Lichtbogens zur Hilfselektrode über, so daß sich dieser nunmehr zwischen dem feststehenden Kontakt 1 und der Hilfselektrode 3 erstreckt und unter einfluß der oben erwähnten elektrodynamischen Kraft durch SIagne-tblasen zu den Spitzen der divergierenden Teile 1 und 3 wandert,von wo er sich in einer Löschkammer S verbreitet.
Die Elektrode 3 kann aus ferromagnetischem Material hergestellt sein, wodurch das Magnetblasen begünstigt wird.
Mit einem derartigen Schaltgerät, das beispielsweise als Schutzschalter benutzt wird, ergibt sich der Vorteil, daß der Auslösemagnet N , der bei den bekarten Schaltgeräten während des gesamten Auslösevorganges mit dem Stromkreis gekoppelt ist, zwischen dem bewegbaren Kontakt 2 und der Hilfselektrode 3 angeordnet werden kann, so daß der im Stromkreis entstehende Spannungsverlust nach Überspringen des Lichtbogens vom bewegbaren Kontakt 2 auf die Hilfselektrode 3 beschleunigt wird. Der Auslösemagnet liegt also nur während eines Teiles des Auslösevorganges im Stromkreis. Die Wärmebelastung wird vermindert und man kann die Kontakte daher leichter als üblich dimensionieren.
Die erfindungsgemäße Grundidee kann in vielfacher Hinsicht abgewandelt werden. So braucht die Hilfselektrode 3 nicht vollständig aus ferromagnetischem Material zu bestehen. Vielmehr genügt es, wenn nur der Blasteil der Hilfselektrode aus ferromagnetischem Material besteht. Auch ergibt sich aus Fig. 6, daß die Hilfselektrode 3 neben dem bewegbaren Kontakt 2 angeordnet werden kann. In Fig. 6 ist aus Gründen der Anschaulichkeit der feststehende Kontakt 1 weggelassen.
Weiterhin ist es möglich, die Kontakte 1 und 2 oder wenigstens einen von diesen mit bekannten Kontaktstiften usw. auszustatten. Auch kann man unter dem feststehenden Kontakt 1 und an den Seiten desselben in bekannter Weise eine das Nagnetblasen fördernde Eisenplatte anordnen.
Auch ist es möglich, die Vorrichtung symmetrisch auszubilden, indem beide Kontakte bewegbar sind und jedem dieser bewegbaren Kontakte eine feststehende Hilfselektrode zugeordnet ist.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche: (3)) Elektrisches Schaltgerät mit wenigstens einem ^ ' bewegbaren Kontakt, der mit einem zweiten Kontakt zussmmenarbeitet, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß dem bewegbaren Kontakt (2) eine mit deren Anschlußpol elektrisch verbundene Hilfselektrode (3) zugeordnet ist, über welche der bewegbare Kontakt gegenüber dem anderen Kontakt (1) zum Unterbrechen des Stromkreises diese dicht passierend vollständig derart zurückgezogen wird, daß das eine Ende des zwischen den beiden Kontakt (1;2) entstehenden Lichtbogens vom bewegbaren Kontaktn(2) zur Hilfselektrode (3) übergeht.
2.) Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stationär ausgebildete zweite Kontakt (1) und die Hilfselektrode (3) von der Stelle , an der der Lichtbogen zuerst entsteht, auseinanderlaufen und bis in eine Löschkammer (S) reichen.
3.) Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Schutzschalter mit einem Elektromagneten (M) zum Überstromauslösen ausgestattet ist, der zwischen der Hilfselektrode (3) und dem bewegbaren Kontakt (2) so gekoppelt ist, daß der Anschlußpol des Schaltgerätes mit der Hilfselektrode direkt und mit dem bewegbaren Kontakt durch den Magneten verbunden ist.
4.) Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flilfselektrode (3) wenigstens teilweise aus ferronagnetisoliem laterial besteht und bedeutend größer als der bewegbare Kontakt (2) ist.
5.) Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß, der Berührungsteil des bewegbaren Kontaktes (2) bei geschlossen Jchaltgerät durch eine Öffnung (A) oder eine Kerbe in der Hilfselektrode (3) hindurchragt und daß der bewegbare Kontakt beim Ausschalten ganz über die dem anderen Kontakt (1) abgewandete Seite der Hilfselektrode zurückgezogen wird.

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