-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter, bei dem ein
stationäres Kontaktelement an einen stationären Kontakt
anschließt und ein dem stationären Kontakt gegenüberstehendes
bewegliches Kontaktelement an einen beweglichen Kontakt
anschließt, bei welchem der stationäre Kontakt einen
ausgeschnittenen Bereich in der Nähe des Anschlußbereichs des
Kontaktelements sowie eine Lichtbogenführung aufweist, welche
elektrisch mit dem stationären Kontakt an einer Kante des
ausgeschnittenen Bereichs nahe dem Kontaktelement zwischen
dem ausgeschnittenen Bereich und dem Kontaktelement verbunden
ist, wobei sich die Lichtbogenführung von dem stationären
Kontakt zur Seite des beweglichen Kontaktelements hin und
über dem ausgeschnittenen Bereich erstreckt und einen
L-förmigen Querschnitt aufweist, der einen an das stationäre
Kontaktelement anschließenden vertikalen Schenkelabschnitt und
einen mit dem vertikalen Schenkel verbundenen und über dem
ausgeschnittenen Bereich des stationären Kontakts
verlaufenden horizontalen Schenkelabschnitt aufweist.
-
Zu den Schaltern, bei denen die vorliegende Erfindung
anwendbar ist, gehören elektromagnetische Schaltschütze und
Trennschalter.
-
Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein Beispiel für
ein herkömmliches elektromagnetisches Schaltschütz
beschrieben. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein aus
Kunststoff
geformtes Montagebett. Mit 2 ist ein stationärer
Eisenkern aus Siliziumstahllaminat angegeben, der auf dem
Montagebett angeordnet ist, während 3 einen beweglichen Kern
bezeichnet, der gegenüber dem stationären Kern 2 angeordnet und
aus Siliziumstahllaminat gefertigt ist; das Bezugszeichen 4
gibt eine Ansteuerspule an, welche die Ansteuerkraft abgibt,
mit der der bewegliche Kern 3 entgegen der Kraft einer (nicht
dargestellten) Auslösefeder angezogen wird, während 5 ein
Querelement aus Kunststoff bezeichnet, das ein rechteckiges
Fenster aufweist und an dessen unterem Ende der bewegliche
Kern 3 angebracht ist. Mit 6 ist ein beweglicher Kontakt
angegeben, der in das rechteckige Fenster im Querelement 5
eingesetzt ist und durch eine Druckfeder 7 unter Druck gehalten
wird, 6a bezeichnet ein bewegliches Kontaktelement, das auf
dem beweglichen Kontakt angeordnet ist, 8 gibt einen
stationären Kontakt an, der dem beweglichen Kontakt 6 so gegenüber
steht, daß ein Strom geleitet werden kann, während 8A ein
stationäres Kontaktelement bezeichnet, das auf dem
stationären Kontakt 8 angeordnet ist, und 8c einen Endabschnitt des
stationären Kontakts bezeichnet. Das Bezugszeichen 9 gibt
eine Abschlußschraube zum Anschluß des Hauptteils des
elektromagnetischen Schützes an einen externen Stromkreis an, 10 ist
eine Basis zur Anbringung des stationären Kontakts 8, und das
Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Abdeckung, mit der der obere
Abschnitt des elektromagnetischen Schützes bedeckt ist. Die
Art und Weise, in der der stationäre Kontakt 8 und das
stationäre Kontaktelement 8A jeweils angebracht sind, ist in der
vergrößerten Ansicht in Fig. 2(a) und 2(b) dargestellt.
-
Bei dem in vorstehend beschriebener Weise aufgebauten
herkömmlichen elektromagnetischen Schaltschütz veranlaßt die
hier nicht dargestellte Auslösefeder bei Entregung der
Ansteuerspule 4 den beweglichen Kern 3 zur Trennung vom
stationären Kern 2, während das Querelement 5 die in Fig. 1
dargestellte Position einnimmt, wodurch das bewegliche
Kontakteleden, daß
ein Lichtbogen 12 erzeugt wird, der am
Nullstrompunkt so gelöscht wird, daß der elektrische Strom
unterbrochen wird.
-
Bei dem herkömmlichen elektromagnetischen Schaltschütz wirkt,
wie Fig. 2 zeigt, infolge eines vom Strom I, der durch den
beweglichen Kontakt 6 fließt, gebildeten Magnetfeldes auf den
Lichtbogen 12 eine Antriebskraft F&sub2; ein, neben einer
Antriebskraft F&sub1;, die auf ein Magnetfeld zurückgeht, das von
einem durch den stationären Kontakt 8 fließenden Strom I
gebildet wird. Da die Antriebskräfte F&sub1; und F&sub2; im wesentlichen
gleich stark und entgegengesetzt gerichtet sind, bleibt der
Lichtbogen 12 auf dem beweglichen Kontaktelement 6A und dem
stationären Kontaktelement 8A. Da der Lichtbogen 12 nicht
angesteuert wird, bewegen sich somit die Beine des Bogens nicht
aus dem Bereich der Kontaktelemente heraus, so daß die
Abnutzung der Kontaktelemente stark ist.
-
Aus der US-PS A-4 086 460 ist nun ein Schalter gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem der Lichtbogen
von einem stationären Kontaktelement zu einer
Lichtbogenführung hin bewegt wird.
-
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen liegt
der vorliegenden Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, die
Abnutzung des Kontaktelements zu verringern und die
Unterbrechungsmöglichkeit durch Modifizierung der Anordnung des
stationären Kontaktes selbst zu verbessern.
-
Erfindungsgemäß zeichnet sich der Schalter dadurch aus, daß
ein einzelnes stationäres Kontaktelement 8A nahe dem
vertikalen Schenkel der Lichtbogenführung in direkter Ausrichtung zu
diesem vorgesehen ist, und daß ein Kanal 10A zur Verbindung
dem ausgeschnittenen Bereichs 8D und dem Außenraum im unteren
Teil des ausgeschnittenen Bereichs in einem Stützteil 10 zum
Abstützen des stationären Kontakts vorgesehen ist, welcher
das während des Erlöschens eines zwischen dem stationären
Kontakt und dem beweglichen Kontakt erzeugten Lichtbogens
gebildete Gas nach außen über den hohlen ausgeschnittenen
Bereich und den Kanal abführt.
-
Durch die Maßnahme, den hohlen ausgeschnittenen Bereich im
stationären Kontakt in der Nähe des stationären
Kontaktelements und der elektrisch einbezogenen Lichtbogenführung
anzuordnen, wird die Abnutzung des Kontaktelements verringert,
während sich die Unterbrechungsmöglichkeit verbessert.
-
Die erfindungsgemäße Form der Kontaktführung vereinfacht die
Übertragung des Lichtbogens vom stationären Kontaktelement
zur Lichtbogenführung.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
-
Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht eines herkömmlichen
elektromagnetischen Schaltschützes;
-
Fig. 2(a) und 2(b) zeigen jeweils den in Fig. 1 dargestellten
stationären Kontakt in vergrößerter Ansicht;
-
Fig. 3 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Verhaltens
des Lichtbogens auf dem stationären Kontakt eines
herkömmlichen elektromagnetischen Schaltschützes;
-
Fig. 4 und 5 sind Darstellungen zur Erläuterung der
Funktionsweise des stationären Kontakts bei einem Schaltschütz
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
-
Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer modifizierten
Ausführungsform des stationären Kontakts; und
-
Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines Schützes entsprechend
einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
-
Im folgenden wird nun die Erfindung in Verbindung mit den in
Fig. 4, 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen
beschrieben. Da das elektromagnetische Schaltschütz entsprechend
diesem
Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der Ausbildung des
stationären Kontakts 8 den gleichen Aufbau aufweist, ist in Fig.
4 nur die Ausbildung des stationären Kontakts 8 dargestellt.
Wie sich aus den Figuren ergibt, weist der stationäre Kontakt
8 einen hohlen ausgeschnittenen Bereich 8D nahe dem Kontakt
element bzw. auf dem linken Ende gemäß Fig. 4 auf. Deshalb
wird ein den stationären Kontakt 8 durchfließender
elektrischer Strom 1 zu beiden Seiten des hohlen Bereichs 8D in
Teilströme I1A und I1B aufgeteilt, die in einen elektrischen
Lichtbogen 12 fließen. Infolge der vorgenannten Teilströme
entstehende und den Lichtbogen beaufschlagende Kräfte sind in
Fig. 4(b) durch Pfeile angegeben. In dieser Figur sind die
infolge der Teilströme I1A und I1B wirksamen Kräfte mit F1A
und F1B angegeben, während die resultierende Kraft aus F1A
und F1B als F&sub1; ausgewiesen ist. Andererseits ist mit F eine
Kraft angegeben, die auf den Strom zurückgeht, der durch
einen beweglichen Kontakt (6) fließt. Da die Beziehung F&sub2;÷
2F1A ÷ 2F1B gilt, ist F&sub2; größer als F&sub1;. Deshalb wird der
Lichtbogen 12 zur Lichtbogenführung 8B des stationären
Kontakts gesteuert, so daß der Schenkelabschnitt des Lichtbogens
12 auf dem stationären Kontaktelement 8A auf die
Lichtbogenführung 8B übertragen wird, wie der Lichtbogen 12A in Fig. 5
zeigt. Sobald der Lichtbogen 12 auf die Lichtbogenführung 8B
übertragen ist, wird er weiterhin durch einen elektrischen
Strom angesteuert, der durch die Lichtbogenführung 8B fließt,
damit er sich rasch auf der Lichtbogenführung 8B
weiterbewegt, wie der Lichtbogen 12B zeigt, wodurch der Lichtbogen 12
noch weiter verlängert wird und erlischt. Bei dem vorstehend
beschriebenen elektromagnetische- Schaltschütz liegt somit
der Nullstrompunkt vor, während sich der Lichtbogen 12 rasch
entlang der Lichtbogenführung 8B bewegt und dabei verlängert
wird, so daß die geladenen Teilchen des Lichtbogens 12 rasch
verteilt werden und der Schenkelabschnitt des Lichtbogens 12
wirksam abgekühlt und damit die Unterbrechungsfähigkeit
verbessert wird. Da außerdem der Schenkelabschnitt des
Lichtbogens 12 vom stationären Kontakt 8A zum Lichtbogen 8B
verlagert
ist, verringert sich die Abnutzung des stationären
Kontakts 8A ganz erheblich. Hinsichtlich der Ausbildung des
stationären Kontakts 8 wird auch dann ein vorteilhafter Effekt
vergleichbar der in Fig. 4 gezeigten Wirkung erzielt, wenn
die Ausbildung des Endes einen in Fig. 6 dargestellten
U-förmigen Endabschnitt 8C aufweist.
-
Da die Lichtbogenführung 8B in der Nähe des stationären
Kontakts 8 angeordnet ist, wirkt auf den sich entlang der
Lichtbogenführung 8B bewegenden Lichtbogen 12A eine Reaktionskraft
infolge eines den stationären Kontakt 8 durchfließenden
elektrischen Stroms ein, wodurch sich die
Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Lichtbogens verkürzt. Aus diesem Grunde wurde
festgestellt, daß die Reaktionskraft verringert werden muß,
die der Lichtbogenansteuerkraft infolge eines Magnetfelds
entgegenwirkt, das durch einen den stationären Kontakt 8
durchfließenden elektrischen Strom gebildet wird, um so die
Unterbrechungsfähigkeit noch weiter zu verbessern.
-
Der stationäre Kontakt 8 ist auf einem Stützteil 10
angebracht, wie Fig. 7 dies zeigt, während das Stützteil 10 eine
Nut bzw. einen Kanal 10A aufweist, der aus dem Bereich unter
dem hohlen ausgeschnittenen Bereich 8D des stationären
Kontakts 8 nach außen führt. Anschließend wird das im
Löschbereich des Lichtbogens befindliche Gas über den hohlen
ausgeschnittenen Bereich 8A des stationären Kontakts 8 und über
den Kanal 10A nach außen abgeführt. Aus diesem Grund wird das
nach Bildung des Lichtbogens ionisierte Gas rasch aus dem
hohlen ausgeschnittenen Bereich 8D über den Kanal 10A im
Stützteil 10 nach außen abgeführt, wodurch der Lichtbogen auf
dem stationären Kontaktelement 8fA sich rasch zur
Lichtbogenführung 8B verlagert.
-
Somit bewegt sich bei dem in Fig. 7 dargestellten
elektromagnetischen Schaltschütz der Lichtbogen rasch entlang der
Lichtbogenführung 8B, wobei er verlängert wird, da das Gas
aus dem Lichtbogen rasch abgeführt wird, und wenn der
Nullstrompunkt eintritt, werden die geladenen Teilchen des
Lichtbogens rasch verteilt, wird der Schenkelbereich des
Lichtbogens wirksam gekühlt, und wird eine verbesserte
Unterbrechungsfähigkeit geschaffen. Da außerdem der Schenkelabschnitt
des Lichtbogens sich rasch vom stationären Kontaktelement 8A
zur Lichtbogenführung 8B verlagert, um den Zeitraum zu
verkürzen, in dem der Lichtbogen auf dem stationären
Kontaktelement 8A bleibt, und um die Dauer des Bestehens des
Lichtbogens zu verkürzen, läßt sich die Abnutzung des stationären
Kontaktelements 8A erheblich verringern. Der Kanal 10A kann
durch unterschiedlich geformte Löcher oder Vertiefungen
gebildet werden.
-
Auch wenn die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Anwendung bei Schaltern beschrieben wurde, bei denen die
Kontakte magnetisch betätigt werden, also für den Einsatz bei
elektromagnetischen Schaltschützen, kann außerdem die
vorliegende Erfindung in gleicher Weise auch bei anderen Schaltern,
z. B. Leistungs- oder Trennschaltern, eingesetzt werden.