DE60032414T2 - Electrical switching device with a contact piece equipped with a spark arrester - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Lastschalter, der ein feststehendes Schaltstück mit Kontaktmesser und ein bewegliches Schaltstück mit Kontaktzange umfasst.The The invention relates to an electrical switching device, in particular a load switch, the one fixed contact comprising contact blade and a movable contact piece with contact pliers.
In der Druckschrift US-A-4778961 ist ein elektrisches Schaltgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben.In The document US-A-4778961 is an electrical switching device according to the The preamble of claim 1 described.
Zur
Veranschaulichung ist ein herkömmliches
Schaltgerät
dieser Art in
Diese Funktionsweise ist zufrieden stellend, wenn die Betriebsanforderungen nicht sehr hoch sind, beispielsweise bei Überlastströmen unter 6 In, wobei In dem Nennstrom entspricht. Sie eignet sich jedoch nicht für höhere Anforderungen an das Betriebsverhalten, zum Beispiel bei Überströmen im Bereich von 8 In, oder wenn Ein-Ausschaltspiele unter Überlast gefordert sind. Die Abschaltzeit einer solchen Einrichtung ist nämlich lang, und das Anstehen des Lichtbogens an den Enden der Schaltstücke bewirkt bei hohen Überströmen eine zu starke Erosion der Kontaktzonen.This mode of operation is satisfactory when the operating requirements are not very high, for example at overload currents below 6 I n , where I n is the rated current. However, it is not suitable for higher demands on the operating behavior, for example, with overcurrents in the range of 8 I n , or when on-off games are required under overload. In fact, the turn-off time of such a device is long, and the presence of the arc at the ends of the contact pieces causes excessive overcurrent erosion of the contact zones.
Um die Wanderung des Lichtbogenfußpunkts zum Ende des feststehenden Schaltstücks zu begrenzen, ohne die Abmessungen des Schaltgeräts zu erhöhen, wird in der französischen Patentschrift mit dem Aktenzeichen 9816783 angegeben, dass es vorteilhaft ist, wenn das feststehende Schaltstück zwischen seiner Kontaktzone und seiner Anschlusszone, in der Nähe seiner Anschlusszone einen Spalt aufweist, welcher sich zu der Seite des ersten Schaltstücks hin öffnet, die in der Ausschaltstellung der Kontaktzone des zweiten Schaltstücks gegenüberliegt. In der Einschaltstellung der Schaltstücke breiten sich die Stromlinien im Material des ersten Schaltstücks annähernd in Längsrichtung aus. Bei der Abschaltung neigen die tatsächlichen Kontaktflächen der beiden Schaltstücke dazu, sich in Ausschaltrichtung zu verschieben, und die Stromlinien werden gezwungen, den Spalt zu umgehen und einer Richtung zu folgen, die annähernd parallel zu der der Kontaktzone zugewandten Flanke des Spalts verläuft. Im Augenblick der Trennung der Schaltstücke sind die gekrümmten Stromlinien im ersten Schaltstück verhältnismäßig stabil, so dass der Lichtbogenfußpunkt nur eine geringe Neigung aufweist, zum freien Ende des Schaltstücks zu wandern. Aufgrund der Bewegung des Lichtbogenkopfes zum Ende des zweiten Schaltstücks, die auf die gleiche Weise abläuft wie in den Einrichtungen nach dem bisherigen Stand der Technik, entfernt sich der Lichtbogen insgesamt vom freien Ende des ersten Schaltstücks.Around the migration of the arc base to limit the end of the fixed contact, without the Dimensions of the switching device too increase, will be in the French Patent document number 9816783 indicated that it was advantageous is when the fixed contact piece between its contact zone and its connecting zone, near its connection zone one Gap which opens to the side of the first contact piece, the in the off position of the contact zone of the second contact piece opposite. In the switched-on position of the contact pieces, the flow lines are spreading in the material of the first contact piece nearly longitudinal out. During shutdown, the actual contact surfaces of the two contact pieces to shift in the turn-off direction, and the streamlines are forced to bypass the gap and follow a direction the approximate runs parallel to the contact zone facing edge of the gap. in the Moment of separation of the switching pieces are the curved streamlines in the first contact piece relatively stable, so that the arc base has only a slight tendency to migrate to the free end of the contact piece. Due to the movement of the arc head to the end of the second Contact piece, which runs in the same way as in the prior art devices, the arc as a whole moves away from the free end of the first one Contact piece.
Eine solche Auslegung erweist sich grundsätzlich als wirksam, jedoch für bestimmte Schaltgeräte, insbesondere für solche mit kleinen Nennströmen als unzureichend. Die Freisetzung von Gasen durch die Wände des Polgehäuses ist in diesem Fall nämlich nicht ausreichend, um einen Neuzündung des Lichtbogens im Eingangsbereich der Löschkammer zu bewirken. Darüber hinaus müssen solche Schaltgeräte aufgrund der Marktanforderungen sehr kleine Abmessungen aufweisen, so dass in der Ausschaltstellung nur ein kleiner Abstand zwischen den Schaltstücken vorhanden sein darf. Aus diesen Gründen neigt der Lichtbogen dazu, nicht in die Lichtbogenkammer einzutreten. Das stationäre Abbrennen des Lichtbogens auf dem beweglichen Schaltstück bewirkt die Erosion des Kontakts und die Bildung von Metallkügelchen, die ein späteres Wiedereinschalten behindern.A Such interpretation is in principle effective, however for certain Switchgear, especially for those with low rated currents as insufficient. The release of gases through the walls of the pole housing is in this case namely not sufficient to reignite the Arc to cause in the entrance of the quenching chamber. Furthermore have to such switching devices have very small dimensions due to market requirements, so that in the off position only a small distance between the switching pieces may be present. For these reasons, the arc tends to not to enter the arc chamber. The stationary burning of the arc on the movable contact piece causes the erosion of the Contact and the formation of metal beads, a later restart hinder.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der Lösungen nach dem bisherigen Stand der Technik zu beheben und insbesondere die Gefahr einer Bildung von Metallkügelchen am beweglichen Schaltstück zu verhindern, ohne die Abmessungen des Schalters zu vergrößern.The invention has for its object to overcome the disadvantages of the solutions according to the prior art and in particular the To prevent the risk of formation of metal balls on the movable contact piece, without increasing the size of the switch.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Lastschalter gelöst, das mindestens ein feststehendes Schaltstück mit länglichem Kontaktmesser, das eine Längsmittelebene und eine Kontaktzone aufweist, sowie ein bewegliches Schaltstück mit Kontaktzange umfasst, das mindestens zwei Kontaktstege aufweist, welche zu beiden Seiten der Mittelebene angeordnet sind und sich jeweils in einer parallel zur Mittelebene verlaufenden Ebene verschieben, wobei jeder der Stege eine Kontaktzone aufweist und das bewegliche Schaltstück eine Einschaltstellung, in der die beiden Stege das Kontaktmesser des feststehenden Schaltstücks zwischen sich einklemmen, so dass die Kontaktzonen der Stege mit der Kontaktzone des Kontaktmessers in Berührung stehen, sowie eine Ausschaltstellung einnehmen kann, in der die beiden Stege vom feststehenden Schaltstück zurückgezogen sind, wobei in dem Schaltgerät mindestens einer der Stege des beweglichen Schaltstücks eine seitliche Lichtbogenübergangszone aufweist, die in einem gößeren Abstand von der Mittelebene angeordnet ist als die Kontaktzone des genannten Stegs, und das Schaltgerät darüber hinaus einen Funkenfänger aus Metall aufweist, der am feststehenden Schaltstück befestigt ist und eine elektrische Kontaktverbindung mit diesem aufweist, welcher Funkenfänger einen gekrümmten oberen Rand mit einem, in geringem Abstand zum feststehenden Schaltstück angeordneten Mittelabschnitt und mindestens einem, in einem größeren Abstand zur Mittelebene und zum feststehenden Schaltstück angeordneten Seitenabschnitt aufweist, wobei der Funkenfänger so geformt und angeordnet ist, dass in der Ausschaltstellung des beweglichen Schaltstücks der kürzeste Abstand zwischen dem Funkenfänger und dem beweglichen Schaltstück zwischen der Lichtbogenübergangszone und einer zugeordneten Zone des genannten Seitenabschnitts des oberen Rands der Platte entsteht und dass dieser Abstand geringer ist als der kürzeste Abstand zwischen dem beweglichen Schaltstück in der Ausschaltstellung und dem feststehenden Schaltstück. Aufgrund dieser Anordnung wandert der Lichtbogenkopf trotz seiner anfänglichen Zündung im Bereich der Kontaktzonen des beweglichen Schaltstücks schnell in Richtung der seitlichen Übergangszone, so dass gegebenenfalls auftretende Metallkügelchen im Bereich dieser seitlichen Zone entstehen, und damit in einem Bereich, in dem sie ein späteres Wiedereinschalten nicht behindern können.This Problem is inventively an electrical switching device, in particular a load switch solved, the at least one fixed switching piece with oblong Contact blade, which is a longitudinal center plane and a contact zone, and a movable contact piece with contact pliers comprising at least two contact webs, which to both Sides of the median plane are arranged and each in one Move parallel to the median plane, each one the webs has a contact zone and the movable contact piece a Switching position, in which the two bars the contact blade of fixed contact between them, so that the contact zones of the webs with the contact zone of the contact blade are in contact, as well as a switch-off position can take, in which the two webs withdrawn from the fixed contact piece are, wherein in the switching device at least one of the webs of the movable contact piece a lateral Arc transition zone that is at a greater distance from the median plane is arranged as the contact zone of said Stegs, and the switching device about that also a spark arrester Made of metal, which is attached to the fixed contact piece is and has an electrical contact connection with this, which spark arrester a curved one upper edge with a, arranged at a small distance to the fixed contact piece Middle section and at least one, at a greater distance to the center plane and the fixed contact piece arranged side portion wherein the spark arrester is shaped and arranged so that in the off position of the movable shift piece the shortest Distance between the spark arrester and the movable contactor between the arc transition zone and an associated zone of said side portion of the upper Rands of the plate arises and that this distance is less than the shortest Distance between the movable contact in the open position and the fixed contact. Due to this arrangement, the arc head wanders despite its initial ignition in the region of the contact zones of the movable contact piece quickly in the direction of the lateral transition zone, so that possibly occurring metal spheres in the region of this lateral Zone arise, and thus in an area in which they have a later reconnection can not interfere.
Die Anordnung ist vorzugsweise symmetrisch aufgebaut. Der obere Rand des Funkenfängers ist annähernd U- oder V-förmig ausgebildet und weist einen, in geringem Abstand zum feststehenden Schaltstück angeordneten Mittelabschnitt sowie zwei in größerem Abstand zur Mittelebene und zum feststehenden Schaltstück angeordnete, in Bezug zur Mittelebene annähernd symmetrische Seitenabschnitte auf. Jeder der beiden Stege des beweglichen Schaltstücks weist eine seitliche Lichtbogenübergangszone auf, die in einem größeren Abstand von der Mittelebene angeordnet ist als die in der Einschaltstellung mit der Kontaktzone des feststehenden Schaltstücks in Kontakt gelangende Kontaktzone des genannten Stegs, wobei die beiden seitlichen Lichtbogenabbrennzonen in Bezug zur Mittelebene annähernd symmetrisch zueinander angeordnet sind, derart dass sich der kürzeste Abstand zwischen dem Funkenfänger und dem beweglichen Schaltstück zwischen einer der beiden Lichtbogenübergangszonen und einer zugeordneten Zone des genannten, zugeordneten Seitenabschnitts des oberen Rands der Platte ergibt und dass dieser Abstand geringer ist als der kürzeste Abstand zwischen dem beweglichen Schaltstück in der Ausschaltstellung und dem feststehenden Schaltstück.The Arrangement is preferably symmetrical. The upper edge of the spark arrester nearly U- or V-shaped formed and has a, arranged at a small distance to the fixed contact piece Middle section and two at a greater distance arranged to the center plane and the fixed contact piece, with respect to the median plane nearly symmetrical side sections on. Each of the two webs of the movable shift piece has a lateral arc transition zone on that at a greater distance from the center plane is arranged as the in the closed position with the contact zone of the fixed contact piece in contact reaching contact zone said web, wherein the two lateral Lichtbogenabbrennzonen approximately in relation to the median plane are arranged symmetrically to each other, so that the shortest distance between the spark arrester and the movable contactor between one of the two arc transition zones and an associated one Zone of said associated side portion of the upper edge results in the plate and that this distance is less than the shortest distance between the movable contact in the open position and the fixed contact.
Der Funkenfänger besteht vorteilhaft aus einem ferromagnetischen Material. Die typischen elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen einem elektrischen Strom und einem ferromagnetischen Material sind nämlich auf einen Lichtbogen übertragbar, der dieser im Prinzip einem elektrischen Strom entspricht.Of the spark arrestor is advantageously made of a ferromagnetic material. The typical electromagnetic interactions between an electrical Power and a ferromagnetic material are namely on an arc transmissible, this corresponds in principle to an electric current.
Nach einer Ausgestaltung ist der Funkenfänger als Platte ausgeführt.To In one embodiment, the spark arrester is designed as a plate.
Das feststehende Schaltstück weist vorzugsweise zwei Längsenden auf, wobei auf der Seite eines der Längsenden die Kontaktzone und auf der Seite des anderen Längsendes eine elektrische Anschlusszone ausgebildet ist. Der Funkenfänger ist am feststehenden Schaltstück, in einem zwischen der Kontaktzone und der Anschlusszone ausgebildeten Bereich des feststehenden Schaltstücks befestigt. Dadurch verlässt der Strom endgültig die Kontaktzone, sobald er auf den Funkenfänger übergeht. Bei einem solchen Aufbau ist es besonders vorteilhaft, wenn im feststehenden Schaltstück, zwischen der Kontaktzone und der Anschlusszone ein Querspalt ausgebildet und ein unterer Abschnitt des Funkenfängers in den genannten Spalt eingesetzt ist. In der Einschaltstellung ist die Wirkung des Spaltes gering, sobald jedoch die Ausschalthandlung des Schaltgeräts beginnt und die Stromlinien im feststehenden Schaltstück einen gekrümmten Verlauf annehmen, bewirkt er eine Verlängerung des Stromwegs von der Anschlusszone zur Kontaktzone, indem er die Krümmung der Stromlinien im Material des feststehenden Schaltstücks in einer parallel zum Spalt verlaufenden Richtung begünstigt. Dadurch begünstigt er trotz des unvermeidlichen elektrischen Kontaktwiderstands zwischen Funkenfänger und Kontaktmesser den Übergang der Stromlinien auf den Funkenfänger.The fixed contact piece preferably has two longitudinal ends, the contact zone being formed on the side of one of the longitudinal ends and an electrical connection zone on the side of the other longitudinal end. The spark arrester is fastened to the fixed contact piece, in a region of the fixed contact piece formed between the contact zone and the connection zone. As a result, the current finally leaves the contact zone as soon as it passes to the spark arrester. In such a structure, it is particularly advantageous if formed in the stationary contact piece, between the contact zone and the connection zone, a transverse gap and a lower portion of the spark arrester is inserted into said gap. In the closed position, the effect of the gap is small, but as soon as the switching operation of the switching device starts and the current lines in the fixed contact piece take a curved course, it causes an extension of the current path from the terminal zone to the contact zone, by the curvature of the flow lines in the material of the fixed Contact piece in a direction parallel to the gap extending direction favors. As a result, it favors the passage of the streamlines despite the inevitable electrical contact resistance between the spark arrester and the contact blade the spark arrester.
Bei Schaltgeräten mit kleinem Nennstrom können durch Anordnung des Funkenfängers in der Lichtbogenlöschkammer die normalen Löschbleche weggelassen werden.at switching devices can with a small rated current by arrangement of the spark arrester in the arc quenching chamber the normal quenching plates omitted become.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Schaltgerät ein zweites feststehendes Schaltstück mit länglichem Kontaktmesser, das eine Längsmittelebene aufweist, welche mit der Längsmittelebene des ersten feststehenden Schaltstücks übereinstimmt, wobei das bewegliche Schaltstück als Brücke zwischen den beiden feststehenden Schaltstücken ausgebildet ist.To According to one embodiment of the invention, the switching device comprises a second fixed contact piece with oblong Contact blade, which is a longitudinal center plane having, which with the longitudinal center plane of the first fixed contact, the movable one switching piece as a bridge is formed between the two fixed contact pieces.
Zum besseren Verständnis ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen
- • die bereits beschriebene
1 eine Ansicht der Anordnung nach dem bisherigen Stand der Technik in der Einschaltstellung, - • die
bereits beschriebene
2 eine Ansicht der Anordnung nach dem bisherigen Stand der Technik in der Ausschaltstellung, - •
3 eine perspektivische Ansicht eines dreipoligen erfindungsgemäßen Lastschalters, - •
4 eine Ansicht eines Pols des Lastschalters aus3 in der Einschaltstellung, - •
5 eine Ansicht des Pols aus3 in der Ausschaltstellung, - •
6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI aus4 , - •
7 eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII aus5 , - •
8 eine explodierte Ansicht eines Kontaktmessers eines feststehenden Schaltstücks und eines Funkenfängers gemäß der Erfindung.
- • the one already described
1 a view of the arrangement according to the prior art in the closed position, - • the one already described
2 a view of the arrangement according to the prior art in the off position, - •
3 a perspective view of a three-pole circuit breaker according to the invention, - •
4 a view of a pole of the circuit breaker3 in the on position, - •
5 a view of the pole3 in the off position, - •
6 a sectional view taken along the line VI-VI4 . - •
7 a sectional view taken along the line VII-VII5 . - •
8th an exploded view of a contact blade of a fixed contact piece and a spark arrester according to the invention.
Die
Das
in
Nach
der Montage des Funkenfängers
Jede
Kontaktbrücke
In
der Einschaltstellung entsprechend der Darstellung in
Aufbau
und Anordnung der Schaltstücke
des Pols sind also in Bezug zur Achse
Wenn
die Kontaktbrücke
Aufgrund
der Symmetrie der Anordnung in Bezug zur Achse
Die
Funktionsweise der Anordnung ist daher wie folgt. Wird im Augenblick
der Kontakttrennung ein Lichtbogen zwischen einer der Auswölbungen
Bei
Fortsetzung der Schwenkbewegung der Kontaktbrücke
Selbstverständlich sind verschiedene Ausführungsvarianten möglich, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde. Die dargestellte Ausgestaltung bezieht sich auf einen Drehlastschalter, wobei die Erfindung jedoch auch auf einen Schalter anwendbar ist, dessen bewegliches Schaltstück sich geradlinig verschiebt, wie er gattungsgemäß beispielsweise in der Druckschrift EP-A-0 100 699 beschrieben ist.Of course they are various embodiments possible, without thereby departing from the scope of the invention. The illustrated embodiment relates to a rotary load switch, however, the invention is also applicable to a switch, its movable contact piece moves in a straight line, as he generically, for example, in the document EP-A-0 100 699 is described.
Darüber hinaus ist die Erfindung auch auf Schalter mit einem beweglichen Schaltstück anwendbar, das direkt mit einem Anschluss anstatt mit einer Kontaktbrücke verbunden ist, die ihrerseits zwei feststehende Schaltstücke miteinander verbindet.Furthermore the invention is also applicable to switches with a movable contact piece, that connects directly to a connector instead of a contact bridge is that in turn connects two fixed contact pieces together.
Ebenso kann der Spalt weggelassen werden, wenn die an den Schalter gestellten Betriebsanforderungen nicht zu hoch sind. Des weiteren ist die Ausführung der Platte des Funkenfängers aus einem ferromagnetischen Material optional.Likewise, the gap may be omitted if the operating requirements imposed on the switch are not too high. Furthermore, the Design of the plate of the spark arrester made of a ferromagnetic material optional.
Der Funkenfänger muss nicht notwendigerweise eine flache Form aufweisen.Of the spark arrestor does not necessarily have a flat shape.
Die Symmetrien der beschriebenen Ausgestaltung haben einen praktischen Vorteil bei der Montage des Schaltgeräts, da zahlreiche Teile identisch ausgeführt (die Stege der Kontaktbrücke, die beiden Kontaktmesser, die beiden Funkenfänger usw.) und die in Montagerichtung auf die Teile wirkenden Kräfte geringer sind.The Symmetries of the described embodiment have a practical Advantage in the assembly of the switching device, since many parts are identical (the Webs of the contact bridge, the two contact blades, the two spark arresters, etc.) and in the mounting direction lower forces acting on the parts are.
Es
ist jedoch ebenso möglich,
Funkenfänger mit
einer beliebigen asymmetrischen Form zu verwenden oder die beiden
Stege
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Legal Events
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