DE69308772T2

DE69308772T2 - Moduläre Lastschalter für Gleichstrom

Info

Publication number: DE69308772T2
Application number: DE1993608772
Authority: DE
Inventors: Didier Lebouc; Robert Morel
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2013-12-07
Also published as: FR2699322B1; DE69308772D1; EP0601941A1; ES2100505T3; EP0601941B1; FR2699322A1

Description

Die Erfindung betrifft im wesentlichen ein System aus elektrischen Schaltgeräten. Die Erfindung betrifft insbesondere ein System aus kombinierbaren modularen elektrischen Schaltgeräten, wobei dieses System mindestens einen Wechselstrom-Leistungsschalter umfaßt.
Es sind Systeme von elektrischen Schaltgeräten bekannt, die aus einer bestimmten Anzahl unterschiedlicher elektrischer Schaltgeräte bestehen, wobei sämtliche elektrischen Schaltgeräte die gleiche oder eine ähnliche äußere Form aufweisen, so daß wahlweise jedes beliebige dieser Schaltgeräte auf einer geeigneten Trägerkonstruktion montiert werden kann (Siehe z.b. DE-B-1 022 298). Steht für eine Installation ein solches System aus elektrischen Schaltgeräten zur Verfügung, so läßt sich eine Schaltanlage durch Aneinanderreihung der ausgewählten elektrischen Schaltgeräte auf einer geeigneten Trägerkonstruktion auf einfache Weise herstellen.
In den meisten Fällen ist in einer Schaltanlage einer vom Netz gespeisten Niederspannungs- oder Mittelspannungs-Elektroinstallation eine große Anzahl von Wechselstrom-Leistungsschaltern vorhanden. Allerdings kann auch eine Ergänzung mit einer kleinen Anzahl von Gleichstrom-Leistungsschaltern erforderlich sein. Aus naheliegenden wirtschaftlichen Gründen ist es dabei günstiger, sämtliche dieser elektrischen Schaltgeräte, insbesondere die Wechselstrom-Leistungsschalter und die Gleichstrom-Leistungsschalter von einem Zulieferer oder gar einem Hersteller zu beziehen.
Eine der technischen Schwierigkeiten bei der Herstellung eines Wechselstrom- Leistungsschalters liegt in der Ausführung einer in den Leistungsschalter integrierten Einrichtung zur Löschung des nach der Abschaltung aufgrund eines Kurzschlusses entstehenden Lichtbogens. Eine solche Lichtbogenlöscheinrichtung nach dem bisherigen Stand der Technik ist gut bekannt und besteht aus einem parallel zum Kontakt geführten Stromkreis, der eine Reihe von Entionisierungsblechen umfaßt, wobei eine Lichtbogenlöschkammer in dieser durch diesen Parallelstromkreis gebildeten Schleife ausgebildet ist.
Seit langem weiß man, daß ein solcher Leistungsschalter, wenn er als Gleichstrom-Leistungsschalter betrieben werden soll, nicht einwandfrei arbeitet, da der Lichtbogen bei kleinen Gleichstromwerten nicht abreißt. Seit langem ist eine technische Lösung für dieses Problem bekannt, wobei diese Lösung darin besteht, in einem seitlich neben der Lichtbogenlöschkammer angeordneten Bereich des Leistungsschalters ein magnetisches Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds in der Lichtbogenlöschkammer anzuordnen, wobei dieses Magnetfeld quer ausgerichtet ist. Das magnetische Mittel kann als Dauermagnet oder als Magnetspule ausgebildet sein. Um die Stärke des Magnetfelds zu erhöhen, ist es manchmal gunstiger, auf beiden Seiten der Lichtbogenlöschkammer ein magnetisches Mittel anzuordnen (Siehe z.b. DE-U-1 884 948)
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines modularen Gleichstrom-Leistungsschalters zu verbessern.
Erfindungsgemäß ist ein System aus modularen, kombinierbaren elektrischen Schaltgeräten mit Wechselstrom-Leistungsschaltern vorgesehen, in dem sämtliche elektrischen Schaltgeräte eine ähnliche äußere Form aufweisen, um aneinandergereiht werden zu können, wobei das System mindestens ein Zubehörteil umfaßt, das aus einem Gehäuse mit einer der Form der übrigen elektrischen Schaltgeräte des Systems ähnlichen Form sowie einem darin enthaltenen Mittel zur Erzeugung eines Magnetfeldes besteht, und sich das Magnetfeld außerhalb des Gehäuses in Höhe mindestens einer Seitenwand des Gehäuses, annähernd senkrecht zu dieser ausbreitet, derart daß bei Aneinanderreihung eines Wechselstrom-Leistungsschalters und des genannten Zubehörteils das vom Zubehörteil erzeugte Magnetfeld eine Lichtbogenlöschkammer des Wechselstrom-Leistungsschalters in Querrichtung durchsetzt, um diesen Leistungsschalter im Gleichstrombetrieb einsetzen zu können.
Zum besseren Verständnis dieser sowie weiterer Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ist ein Ausführungsbeispiel in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Systems aus elektrischen Schaltgeräten;
Figur 2 eine vereinfachte Darstellung eines den Leistungsschalter aus Figur 1 bildenden Elements entlang der Schnittlinie I-I aus Figur 1;
Figur 3 eine vereinfachte Vorderansicht einer anderen möglichen Montageart des erfindungsgemäßen Systems von elektrischen Schaltgeräten.
Figur 1 zeigt im wesentlichen zwei unterschiedliche Komponenten 1, 2 die auf einer Trägerkonstruktion (nicht dargestellt) nebeneinander angeordnet sind. Das Element 1 ist ein herkömmlicher Wechselstrom-Leistungsschalter, und das Element 2 ein erfindungsspeziflsches Zubehörteil, dessen Funktion nachstehend beschrieben wird. Bei dem Wechselstrom-Leistungsschalter 1 handelt es sich um einen herkömmlichen Leistungsschalter, der allgemein in einer elektrischen Niederspannungsinstallation eingesetzt werden kann. In einer Elektroinstallation ist es nämlich üblich, eine große Anzahl unterschiedlicher elektrischer Schaltgeräte aneinanderzureihen, wobei mehrheitlich Wechselstrom-Leistungsschalter der in Figur 1 dargestellten Bauart zum Einsatz kommen. Soll der Wechselstrom-Leistungsschalter 1 als Gleichstrom-Leistungsschalter betrieben werden, so ist bekannt, daß in der Lichtbogen- Bildungszone ein quergerichtetes Magnetfeld erzeugt werden muß. Bei dem Element 2 handelt es sich um ein erfindungsgemäßes Zubehörteil, mit dem der Wechselstrom-Leistungsschalter 1 als Gleichstrom-Leistungsschalter betrieben werden kann, indem das spezielle Zubehörteil 2 einfach an den Wechselstrom-Leistungsschalter 1 angereiht wird. Das Zubehörteil 2 besteht erfindungsgemäß aus einem Gehäuse aus einem unmagnetischen Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff. Das Gehäuse 3 weist eine allgemeine äußere Form auf, die der allgemeinen außeren Form des Leistungsschalters 1 ähnlich sein kann. Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, daß seine Breite der des Leistungsschalters 1 entspricht, und diese Breite kann vorzugsweise geringer sein. Die einzigen auf das Gehäuse 3 wirkenden Verformungskräfte sind nämlich die Kräfte, die eine Montage und Befestigung des Zubehörteils 2 auf einer Trägerkonstruktion (nicht dargestellt) für elektrische Schaltgeräte ermöglichen. Das Gehäuse 3 weist zwei annähernd ebene und verhältnismäßig dünne Seitenwände 4, 5 auf. Die gemäß Figur 1 auf der rechten Seite angeordnete Seitenwand 5 wird daher gegen eine linke Seitenwand 6 des Leistungsschalters 1 geführt.
Ein Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds 7 ist ortsfest im Innern des Gehäuses 3 angeordnet und mit einem nimimalen Spiel zwischen die Seitenwände 4 und 5 eingesetzt. Dieses Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds 7 kann entweder aus einem Dauermagneten oder aus einer Magnetspule bestehen. In dem in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieses Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds als Magnet 7 ausgebildet, und nachfolgend soll der Kürze halber stets die Bezeichnung "Magnet" im Sinne des "Mittels zur Erzeugung eines Magnetfelds" verwendet werden. Ist dieses Mittel 7 als Magnetspule ausgebildet, so wird diese von außen über elektrische Anschlußklemmen (nicht dargestellt) versorgt, die an der Rückseite des Zubehörteils 2 angeordnet sind, um die Magnetspule ständig einspeisen zu können, wenn das Zubehörteil 2 auf einer festen Trägerkonstruktion einer Elektroinstallation (nicht dargestellt) montiert ist.
Die Seitenwände 4 und 5 des Gehäuses 3 des Zubehörteils 2 weisen darüber hinaus nach innen gerichtete Absätze 8 auf, die ein Halten und Positionieren des Magneten 7 im Innern des Gehäuses 3 erlauben.
Aus Figur 1 geht hervor, daß der Magnet 7 ein Magnetfeld B erzeugt, das sich außerhalb des Gehäuses 3, annähernd senkrecht zur Seitenwand 5 des Gehäuses 3, d.h. rechtwinklig zur Seitenwand 6 des Leistungsschalters 1 ausbreitet. Des weiteren liegt der Bereich mit der größten Stärke dieses Magnetfelds B beim Durchsetzen des Leistungsschalters 1 vorzugsweise in der Lichtbogen-Bildungszone im Abschaltmechanismus des Leistungsschalters 1.
Aus Figur 2 geht insbesondere die relative Lage des Bereichs mit der größten Stärke des Magnetfelds B (schraffierter Bereich) in bezug auf den Schaltmechanismus des Leistungsschalters 1 hervor. Dabei zeigt Figur 2 in schematischer Form die Hauptfunktionsteile eines herkömmlichen Leistungsschalters entsprechend einer unter 1 in Figur 1 gezeigten Bauart. Dieser Mechanismus umfaßt im wesentlichen einen Festkontakt 21, einen beweglichen Kontakt 22, einen thermischen Auslöser 23, einen elektromagnetischen Auslöser 24 und eine Lichtbogenlöschkammer mit Entionisierungsblechen. Das Magnetfeld B muß seine größtmögliche Stärke in Höhe der Kontakte 21 und 22 aufweisen.
Figur 3 zeigt in einer Vorderansicht eine vereinfacht dargestellte, mögliche Montagevariante unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems aus elektrischen Schaltgeräten, wobei diese Montagevariante zwei aneinandergereihte Wechselstrom-Leistungsschalter 1A, 1B, ein links an den linken Leistungsschalter 1A angrenzendes erstes Zubehörteil 2A sowie ein rechts an den rechten Leistungsschalter 1B angrenzendes identisches, zweites Zubehörteil 28 umfaßt. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Zubehörteil 2 einem Wechselstrom-Leistungsschalter 1 zugeordnet werden, indem es wahlweise linksseitig oder rechtsseitig an diesen angereiht wird. Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsvariante könnte jedoch auch erwogen werden, ein Zubehörteil 2 auszuführen, bei dem der Magnet 7 derart im Gehäuse 3 des Zubehörteils 2 angeordnet ist, daß er ein starkes äußeres Magnetfeld an nur einer Seite des Zubehörteils 2 bewirkt. In diesem Fall würde der Leistungsschalter, der dem Zubehörteil 2 zugeordnet werden muß, damit er im Gleichstrombetrieb eingesetzt werden kann, ausschließlich an dieser einen Seite an das Zubehörteil angereiht, damit er wirksam vom Magnetfeld durchsetzt wird.
Die Breite der elektrischen Schaltgeräte, beispielsweise die Breite der Wechselstrom-Leistungsschalter 1 kann z.B. 18 mm betragen, wobei das diesen elektrischen Schaltgeräten zugeordnete Zubehörteil 2 dann eine Breite von 9 mm oder 18 mm aufweisen kann. Des weiteren sind die Seitenwände 4 und 5 des Gehäuses 3 des Zubehörteils 2 vorzugsweise verhältnismäßig dünn ausgeführt und weisen beispielsweise eine Dicke von weniger als 2 mm auf, damit der Magnet 7 in einem möglichst geringen Abstand vom aktiven Bereich des neben dem Zubehörteil 2 montierten und an dieses angrenzenden elektrischen Schaltgeräts angeordnet ist. Es ist verhältnismäßig einfach, solche dünnen Seitenwände 4 und 5 herzustellen, da diese Seitenwände wie das Gehäuse 3 insgesamt aus Kunststoff gefertigt werden können und da diese Seitenwände im allgemeinen keinen starken mechanischen Beanspruchungen unterliegen. Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsvariante könnte aber auch erwogen werden, den Magneten 7 so im Gehäuse 3 des Zubehörteils 2 anzuordnen, daß eine ebene Seitenfläche des Magneten oder der Magnetspule 7 mit einer ebenen, äußeren Seitenfläche des Gehäuses 3 des Zubehörteils 2 fluchtet.
Gemäß einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsvariante können zwei Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds in Höhe der zwei, einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Zubehörteils angeordnet werden, wobei die magnetische Ausrichtung dieser beiden Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds annähernd identisch ist, damit sich ihre Wirkungen ergänzen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsvarianten beschränkt, sondern umfaßt vielmehr sämtliche denkbaren Modifizierungen und Varianten, die nicht über den beanspruchten Umfang der vorliegenden Erfindung hinausgehen.

Claims

1. System aus modularen, kombinierbaren elektrischen Schaltgeräten mit Wechselstrom-Leistungsschaltern (1), in dem sämtliche elektrischen Schaltgeräte eine ahliche äußere Form aufweisen, um aneinandergereiht werden zu können, dadurch gekennzeichnet, daß das System mindestens ein Zubehörteil (2) umfaßt, das aus einem Gehäuse (3) mit einer der Form der übrigen elektrischen Schaltgeräte des Systems ähnlichen Form sowie einem darin enthaltenen Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds (7) besteht, wobei sich das Magnetfeld (B) außerhalb des Gehäuses (3) in Höhe mindestens einer Seitenwand (5) des Gehäuses, annähernd senkrecht zu dieser ausbreitet, derart daß bei Aneinanderreihung eines Wechselstrom-Leistungsschalters (1) und des genannten Zubehörteils (2) das vom Zubehörteil erzeugte Magnetfeld (13) eine Lichtbogenlöschkammer des Wechselstrom-Leistungsschalters in Querrichtung durchsetzt, um diesen Leistungsschalter im Gleichstrombetrieb einsetzen zu können.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds (7) ein Dauermagnet ist, der so in das Gehause eingesetzt ist, daß er in der Nähe mindestens einer dünnen Seitenwand (4, 5) des Gehäuses angeordnet ist.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds (7) ein Dauermagnet ist, der so in das Gehause eingesetzt ist, daß er mit mindestens einer äußeren Seitenfläche des Gehäuses fluchtet.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds (7) eine Magnetspule ist, die in das Gehäuse eingesetzt ist und über am Gehäuse angeordnete Anschlußklemmen mit Spannung versorgt wird.

5. System nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds in Höhe der zwei, einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Zubehörteils angeordnet sind und die magnetische Ausrichtung dieser beiden Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds annähernd identisch ist, damit sich ihre Wirkungen ergänzen.