DE4243249A1 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der Vergangenheit bestanden bei konventionellen Stromunterbrechern für Gleich- und Wechselstrom aufgrund der anders gearteten Schaltaufgaben konstruktive Unter­ schiede. Immer mehr muß ein Schaltelement aber in der Lage sein, Ströme zwischen 0 und 100 Hz, also sowohl Gleich- als auch Wechselstrom, sicher zu schalten. Bei besonderen Einsatzbereichen besteht die Möglichkeit, daß der Schalter lastfrei schalten kann; im Normalfall aber wird der Schalter geeignet sein müssen, im genannten Fre­ quenzbereich eine Trennung unter Last durchzuführen.

Beim Öffnen des Schalters steht bei solchen konventionel­ len Stromunterbrechern, wenn sie nicht als sog. Deion- Schaltgeräte mit Strombegrenzung ausgebildet sind, der Lichtbogen so lange an, bis der Sinusverlauf des Stromes seinen natürlichen Nulldurchgang hat und eine Nullpunkt­ löschung stattfindet. Die Lichtbogenstandzeit beträgt dann bei 50 Hz entsprechend dem Phasenwinkel zwischen 0 und 180° zwischen 0 und 10 ms, und je kleiner die Fre­ quenz wird, um so länger ist der Zeitraum, in dem der Lichtbogen bis zum nächsten natürlichen Nulldurchgang an­ stehen kann.

Je länger der Lichtbogen ansteht, um so größer ist die Temperaturzunahme des Schalters pro Zeiteinheit.

Im Bereich des Explosionsschutzes, für den die vorlie­ gende Erfindung von Bedeutung ist, ist die Temperaturer­ höhung für Schalter beispielsweise der Temperaturklasse T6 auf 40° K (siehe DIN EN 50 014, Tabelle 1 und 22.4.6.1) festgelegt. Erste Untersuchungen haben ergeben, daß bei einer Frequenz von 1 Hz eine Schaltspielzahl von 10 genügte, um den Schalter auf die Eigenerwärmung von 40 K zu heben. Dabei lag der Schaltspielzyklus 5 Sekunden "EIN" und 5 Sekunden "AUS". Weitere Schaltspielzahlen er­ wärmten den Schalter so extrem, daß infolge Wärmeübertra­ gung über das Betätigungselement für das bewegliche Kon­ taktstück aus Metall bestimmte Teile des Schaltgerätes zerstört worden sind, so daß der Schalter seiner Funktion als Schalt- und Sicherheitselement nicht mehr gerecht wurde und versagte.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltgerät der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Lichtbogen­ standzeit ohne größere konstruktive Änderungen verkürzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß also wird der Kontaktstelle, zwischen der ein Lichtbogen gezogen wird, eine Permanentmagnetanordnung als Blasmagnet zugeordnet, durch den ein Feld er­ zeugt wird, der den Lichtbogen beschleunigt von der Kon­ taktstelle wegbewegt.

Die Erfindung wird besonders angewendet bei elektrischen Schaltgeräten, die eine Doppelkontaktstelle aufweisen, mit zwei festen Kontaktstücken, die von einer Kontakt­ brücke überbrückt sind, wobei die Betätigung der Kontakt­ brücke mittels eines aus dem Schaltgerät herausragenden Stößels erfolgt. Das Schaltgerät ist in einem napfförmi­ gen Gehäuse untergebracht, welches mittels einer Hartpa­ pierplatte abgedeckt ist, wobei dann die Hartpapier- oder Keramikplatte von außen noch mit Gießharz zugegossen wird. Der bzw. die Permanentmagneten werden direkt über der Kontaktstrecke angebracht und zwar auf der Hartpa­ pierplatte befestigt, was beispielsweise mittels des Gießharzes erfolgen kann. Da die Abdeckplatte die Kraft auf den Lichtbogen abschwächt, können erfindungsgemäß zwei Magnete pro Kontaktstrecke aneinander gelegt werden. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, lediglich einen Magneten pro Kontaktstelle der Doppelkontaktanord­ nung vorzusehen und in gleicher Weise auf der Abdeck­ platte zu befestigen. Die Magnete sind durch diese Ab­ deckplatte vor dem Lichtbogen geschützt und dadurch ist es auch nicht möglich, daß dort ein Lichtbogen zum Stehen kommt.

Unter bestimmten ungünstigen Umständen wird die Abdeck­ platte durch den Lichtbogen beschädigt. Erfindungsgemäß ist deshalb im Bereich der Kontaktstellen und damit auch der Entstehungsstelle des Lichtbogens ein Keramikplätt­ chen für jede Kontaktstelle vorgesehen, die zwischen der Kontaktstelle und der Hartpapierplatte anzuordnen sind. Durch Variieren der Stärke des Permanentmagneten bzw. der Permanentmagneten kann die mittlere Lichtbogenbrenndauer verändert werden. Bei sog. starken Permanentmagneten hat sich gezeigt, daß der Lichtbogen beim Öffnen des Schal­ ters noch vor dem natürlichen Nulldurchgang erlosch.

Anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung so­ wie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserun­ gen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Einsicht in ein Schaltgerät,

Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf ein Schaltgerät mit ei­ ner Hartpapierabdeckung sowie einer Magne­ tanordnung und

Fig. 4 eine Aufsicht auf ein Schaltgerät mit ei­ ner weiteren Anordnung von Permanentmagne­ ten.

Das Schaltgerät gemäß Fig. 1 und 2 unterscheidet sich lediglich insoweit, als das Schaltgerät in Fig. 1 ohne eine Abdeckung dargestellt ist und einen Einblick ins In­ nere des Schaltgerätes freiläßt. Das Schaltgerät 10 be­ sitzt ein Gehäuse 11, welches eine Napfform aufweist mit einer in einer Vertiefung 12 angeordneten Schaltkammer 13. Innerhalb des Schalters befinden sich zwei feste Kon­ taktstücke 14 und 15, die mittels zweier an einer Kon­ taktbrücke 16 angebrachter beweglicher Kontaktstücke 17 und 18 überbrückt werden können. An der Kontaktbrücke 16 ist ein Stößel 19 angebracht, der von einer nicht näher dargestellten Schaltwalze in Form einer Nockenwelle betä­ tigt wird und die Kontaktstücke 17 und 18 aus der in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Stellung entgegen dem Druck einer Feder 20, die als Kontaktdruckfeder wirkt, von den festen Kontaktstücken 14 und 15 abhebt. Die Schaltkammer 13 bzw. die Vertiefung 12 besitzt an den En­ den, die den Kontaktstücken 14, 17; 15, 18 benachbart sind, an den dort befindlichen Stirnwänden Ausbauchungen 21, 22, 23, 24, die durch einen vorspringenden Steg 25 bzw. 26 jeweils voneinander getrennt sind; in diesen Aus­ bauchungen befinden sich senkrecht zu der Bodenfläche 27 verlaufende Stifte 28 und 29 bzw. 30 und 30a, die als Lichtbogenlöschhilfe dienen und aus einem geeigneten, gasabgebenden Material bestehen.

Die Vertiefung 12 besitzt Seitenwände 31, die eine Stu­ fung 32 aufweisen, die als umlaufende Stufung ausgebildet und auf der eine Hartpapierplatte 33 aufgelegt ist. Der zwischen der Hartpapierplatte 33 und dem freien Rand des Gehäuses bzw. der Vertiefung 21 befindliche freie Raum wird mit Gießharz 34 ausgegossen.

Man erkennt in Fig. 2, daß auf der Außenseite der Hart­ papierplatte 33 ein Magnet 35 befestigt ist, wogegen auf der Innenseite der Hartpapierplatte 33 ein Keramikplätt­ chen 36 angebracht ist.

In der Fig. 3, die eine Aufsicht gemäß Pfeilrichtung P der Fig. 2 zeigt, erkennt man die Schaltkammer 10 mit der Hartpapierplatte 33 und dem Gießharzausguß 34. Im Be­ reich der Kontaktstellen sind zwei Magnete 35 und 36 vor­ gesehen, deren Feldlinien innerhalb der Magnetkörper senkrecht zur Zeichenebene und senkrecht zu der Ebene, in der sich die Kontaktbrücke 16 bewegt, verlaufen. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, sind die Magnete 35 und 36 so angeordnet, daß der rechts befindliche Magnet mit seinem Südpol auf der Hartpapierplatte 33 und der links befind­ liche Magnet 36 mit seinem Nordpol auf der Hartpapier­ platte 33 aufliegen und darin mittels Gießharz befestigt sind.

Die Fig. 4 zeigt eine Variante. Anstatt eines einzigen Permanentmagneten 35 bzw. 36 für jede Kontaktstelle sind jeweils zwei Permanentmagnetelemente 40, 41 bzw. 42, 43 vorgesehen, wobei ihre Magnetlinien so angeordnet sind, daß sich die innerhalb der Magnete befindlichen Magnetli­ nien parallel zur Längserstreckung der Kontaktbrücke 16 verlaufen. Man erkennt, daß die links gezeichneten Perma­ nentmagnetelemente 40 und 41 mit dem Nordpol nach links und die rechts gezeichneten Magnetelement 42 und 43 mit ihren Südpolen nach rechts gerichtet sind, so daß die vier Magnetelemente in gleicher Richtung ausgerichtet sind.

Claims (5)

1. Elektrischer Schalter, mit einer Schaltkammer, in der wenigstens eine ein festes und ein bewegliches Kon­ taktstück aufweisende Kontaktstelle und eine der Kontakt­ stelle zugeordnete Lichtbogenlöschhilfe angeordnet sind, und die in einem napfförmigen und mittels einer Abdeckung geschlossenen Gehäuse untergebracht ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß außerhalb der Abdeckung (34) eine Perma­ nentmagnetanordnung (35, 36; 40, 41, 42, 43) so angeord­ net und angebracht ist, daß deren magnetisches Feld den beim Öffnen der Kontaktstelle (14, 17; 15, 18) entstehen­ den Lichtbogen gegen die Lichtbogenlöschhilfe (28, 29; 30, 40) treibt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetanordnung wenigstens ein Perma­ nentmagnetelement für jede Kontaktstelle aufweist, dessen im Inneren des Magnetelementes verlaufende Magnetlinien etwa in Richtung des Lichtbogenlaufes verlaufen.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetanordnung (35, 36) ein Permanent­ magnetelement für jede Kontaktstelle aufweist, dessen im Inneren des Permanentmagnetelementes verlaufende Magnet­ linien senkrecht zu der Ebene verlaufen, die durch die Bewegung des beweglichen Kontaktstückes (17, 18) und den Lichtbogen gebildet ist.

4. Schalter nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abdeckplatte wenigstens im Bereich der Kontaktstellen (14, 17; 15, 18) auf deren den Kontaktstellen zugewandten Seite eine Keramikschutzplatte (36) vorgesehen ist.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abdeckung aus einem Kera­ mikmaterial gebildet ist.