DE69415426T2

DE69415426T2 - Lastschalter mit einem Bedienungsmechanismus welcher durch einen elektromagnetische Auslöser gesteuert wird

Info

Publication number: DE69415426T2
Application number: DE1994615426
Authority: DE
Inventors: Jean-Yves F-38050 Grenoble Cedex 09 Amblard; Philippe Schneider Electric Sa F-38050 Grenoble Cedex 09 Delcambre; Eric Schneider Electric Sa F-38050 Grenoble Cedex 09 Domejan; Pascal Schneider Electric Sa F-38050 Grenoble Cedex 09 Hannequin; Alain Schneider Electric Sa F-38050 Grenoble Cedex 09 Menier
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2014-07-09
Also published as: FR2708140B1; FR2708140A1; EP0635859A1; EP0635859B1; DE69415426D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit mindestens zwei trennbaren Kontakten, von denen mindestens einer beweglich ausgeführt ist, sowie einem Schaltmechanismus, der von mindestens einem elektromagnetischen Triebsystem angesteuert wird, in dessen Luftspalt ein, den beweglichen Kontakt tragender Arm angeordnet ist, wobei dieser Arm dazu ausgelegt ist, ein Öffnen der genannten trennbaren Kontakte im Kurzschlußfall zu gewährleisten.
Ein solcher Leistungsschalter ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift Nº- 942 455 bekannt. In dieser Patentschrift ist das Prinzip der elektrodynamischen Triebsysteme beschrieben, die nur eine sehr geringe Anzahl von Windungen, in einigen Fällen sogar nur eine einzige Windung aufweisen und aufgrund eines schnellen Verschwenkens des beweglichen Kontaktarms eine günstige Abschaltung von Leistungsschaltern, insbesondere von Schaltern hoher Nenngrößen gewährleisten. Dieses Verschwenken resultiert aus der elektrodynamischen Abstoßung, die der stromdurchflossene und zwischen den Polen eines Magnetkreises angeordnete Kontaktarm entsprechend dem Laplaceschen Gesetz erfährt. Bei Auftreten eines Kurzschlusses mit Bildung eines Lichtbogens zwischen den beiden trennbaren Kontakten wird diese Abstoßung durch das im Luftspalt des Magnetkreises herrschende sehr starke Feld erheblich verstärkt.
Die Wirksamkeit des Systems ist umso besser, je länger der stromdurchflossene bewegliche Kontaktarm ist. Allerdings neigt der Lichtbogenfußpunkt dazu, sich rückwärts auf diesem Arm zu verschieben, wodurch die Abstoßungskräfte stark vermindert werden, da sich die stromdurchflossene Länge des Arms verkürzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil durch Schaffung eines Leistungsschalters zu beheben, bei dem die Rückwärtswanderung des Lichtbogenfußpunkts unabhängig von der Ursache der Bewegung verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Leistungsschalter erfüllt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der genannte bewegliche Arm mit einer, hinter dem genannten beweglichen Kontakt angeordneten, isolierenden oder elektrisch schlecht leitenden Abdeckung versehen, der feststehende Kontakt an einem Ende des Luftspalts angeordnet und der Kontaktarm schwenkbar auf einer, dem feststehenden Kontakt gegenüberliegenden Achse gelagert ist, wobei sich die Abdeckung zwischen dem beweglichen Kontakt und der genannten Achse erstreckt und aus einem Material mit hoher Temperaturfestigkeit besteht.
Jegliche Rückwärtswanderung des Lichtbogens auf dem Kontaktarm wird dabei durch die Abdeckung verhindert. Der Lichtbogen wird auf dem beweglichen Kontakt gehalten, so daß eine optimale Länge des stromdurchflossenen Arms im Luftspalt aufrechterhalten bleibt.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung besteht die Abdeckung aus einem isolierenden Kunststoff Formteil, insbesondere aus Amidpolyamid.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist diese Abdeckung als mechanisch bearbeitetes Teil aus einem elektrisch schlecht leitenden Material wie beispielsweise Stahl ausgebildet.
Zum besseren Verständnis ist ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel der Erfindung nachstehend beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, wobei Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des im Luftspalt des Triebsystems des Leistungsschalters angeordneten beweglichen Arms und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Arms des beweglichen Kontakts zeigt, der mit einer isolierenden oder elektrisch schlecht leitenden Abdeckung versehen ist.
Fig. 1 zeigt schematisch den Leistungsschalter 10 mit einer Eingangsklemme 11, einer Ausgangsklemme 12 und einem Handbetätigungshebel 13, wobei diese Teile in ein Gehäuse 14 mit einem Unterteil 15 eingesetzt sind, das die Montage dieses Leistungsschalters auf geeigneten Trägern einer elektrischen Schaltanlage ermöglicht. Er umfaßt darüber hinaus einen feststehenden Kontakt 16 sowie einen beweglichen Kontakt 17, der auf einem beweglichen Arm 18 befestigt ist. Ein thermischer Bimetallauslöser 20 ist über einen Gelenkhebel 19 mit dem Auslösehebel 21 des Verklinkungs-Schaltmechanismus 22 verbunden. Der Schaltmechanismus 22 ist mit dem beweglichen Arm 18 verbunden, um die Kontakte nach manueller Betätigung des Schaltknebels 13, nach einer durch das Bimetall 20 bewirkten Auslösung oder durch elektrodynamische Abstoßung des beweglichen Arms 18 im Kurzschlußfall zu öffnen.
Fig. 2 zeigt das Triebsystem 24 mit einem Magnetkreis 25, der dazu dient, den beweglichen Arm 18 durch elektrodynamische Abstoßung im Kurzschlußfall zu betätigen. Dieser Magnetkreis 25 umfaßt zwei Polstücke 30 und 31 mit einem zwischen ihnen ausgebildeten Luftspalt 32, in dem der den beweglichen Kontakt 17 tragende bewegliche Arm 18 angeordnet ist, sowie einen Kern 33 mit einer oder mehreren um ihn geführten Windungen einer stromdurchflossenen Wicklung 34. Im Kurzschlußfall beaufschlagt das im Luftspalt 32 herrschende sehr starke Magnetfeld den beweglichen Arm 18 mit starken elektrodynamischen Kräften, so daß dieser um seine Achse 35 verschwenkt, was ein Öffnen der trennbaren Kontakte 16, 17 zur Folge hat.
Um eine Rückwärtswanderung des Lichtbogenfußpunkts auf dem beweglichen Arm 18, d. h. eine Wanderung vom beweglichen Kontakt 17 in Richtung der Achse 35 und eine damit verbundene Verringerung der Nutzlänge des Arms im Luftspalt 32, d. h. der Länge des Arms, die von dem die elektromagnetischen Laplace-Kräfte verursachenden Strom durchflossen wird, zu verhindern, ist der Arm 18 mit einer Abdeckung 40 (siehe Fig. 2) bzw. 41 (siehe Fig. 3) versehen, die hinter dem beweglichen Kontakt 17 auf dem beweglichen Arm 18 angeordnet ist. Diese Abdeckung kann als isolierendes Kunststoff Formteil ausgebildet sein. Sie kann auch aus einem durch spanende Bearbeitung oder Biegen hergestellten Teil aus einem elektrisch schlecht leitenden Material wie z. B. bestimmten Stählen bestehen. Der bewegliche Arm 18 kann unterschiedliche Formen aufweisen, und die Abdeckung 40 kann in verschiedenen Ausgestaltungen hergestellt werden, die jeweils an die unterschiedliche Form des beweglichen Arms angepaßt sind. Dies ist beispielsweise bei den in Fig. 2 bzw. 3 gezeigten Ausführungen der Fall.
Der Fußpunkt des Lichtbogens versucht dorthin zu wandern, wo der Weg für den Lichtbogen kürzer ist. Um eine solche Wanderung zu verhindern und den Fußpunkt auf dem beweglichen Kontakt zu halten, müssen die angrenzenden Bereiche, deren Abstand zum feststehenden Kontakt beim Verschwenken des beweglichen Arms kürzer wird, isoliert werden. Diese Isolierung wird durch die oben beschriebene Abdeckung 40, 41 erreicht.
Die in Fig. 4 bis 6 gezeigte Stellung der Kontakte 16, 17 in bezug zum Triebsystem 24 ist so gewählt, daß das Kontaktplättchen des feststehenden Kontakts 16 in der Nähe des unteren Bereichs des Luftspalts 32 angeordnet ist. Die Mittelebene des Plättchens fluchtet annähernd mit der Vorderrandebene der Polstücke 30, 31 wobei eine Hälfte des Plättchens in den Luftspalt 32 hineinragt und die andere Hälfte nach außen hervorsteht.
Die Breite des Plättchens des feststehenden Kontakts 16 ist geringer als die Breite des Luftspalts 32 und entspricht annähernd der Summe aus der Breite des Kontaktarms 18 und der Abdeckung 40. Die Breite des beweglichen Kontaktarms 18 im Luftspalt 32 wird so auf ein Minimum reduziert, wodurch auch die Abmessungen des Magnetkreises 25 verringert werden können.
Die Temperaturfestigkeit des für die Abdeckung verwendeten Isolierstoffs muß Temperaturen von mehr als 350ºC standhalten können. Ein besonders gut geeigneter Isolierstoff ist Amidpolyamid, der in Form von sehr dünnen Folien aufgebracht werden kann.

Claims

1. Leistungsschalter mit mindestens zwei trennbaren Kontakten (16, 17), von denen mindestens einer (17) beweglich ausgeführt ist, sowie einem Schaltmechanismus (22), der von mindestens einem elektromagnetischen Triebsystem (24) mit einem Magnetkreis (25) angesteuert wird, in dessen Luftspalt (32) ein, den genannten beweglichen Kontakt tragender beweglicher Arm angeordnet ist, wobei dieser Arm dazu ausgelegt ist, ein Öffnen der genannten trennbaren Kontakte im Kurzschlußfall zu gewährleisten,

dadurch gekennzeichnet, daß der genannte bewegliche Arm (18) mit einer, hinter dem genannten beweglichen Kontakt (17) angeordneten, isolierenden oder elektrisch schlecht leitenden Abdeckung (40, 41) versehen ist, der feststehende Kontakt (16) an einem Ende des Luftspalts (32) angeordnet und der Kontaktarm (18) schwenkbar auf einer, dem feststehenden Kontakt (16) gegenüberliegenden Achse (35) gelagert ist, wobei sich die Abdeckung (40, 41) zwischen dem beweglichen Kontakt (17) und der genannten Achse (3 S) erstreckt und aus einem Material mit hoher Temperaturfestigkeit besteht.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die genannte Abdeckung (40, 41) aus einem isolierenden Kunststoff Formteil besteht.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die genannte Abdeckung (40, 41) aus einem mechanisch bearbeiteten Teil aus einem schlecht leitenden Material besteht.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das genannte mechanisch bearbeitete Teil aus Stahl besteht.

5. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelebene des den feststehenden Kontakt (16) bildenden Plättchens annähernd mit der Vorderrandebene der Polstücke (30, 31) fluchtet, wobei eine Hälfte des Plättchens in den Luftspalt (32) hineinragt und die andere Hälfte nach außen hervorsteht.

6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Plättchens des feststehenden Kontakts (16) geringer ist als die Breite des Luftspalts (32) und annähernd der Summe der Breiten des Kontaktarms (18) und der Abdeckung (40) entspricht.

7. Leistungsschalter nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Isolierstoff der Abdeckung (40) um einen Stoff auf Amidpolyamid-Basis handelt.