EP2590193B1 - Magnetanordnung für einen Niederspannungsschalter - Google Patents

Magnetanordnung für einen Niederspannungsschalter Download PDF

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EP2590193B1
EP2590193B1 EP20110187846 EP11187846A EP2590193B1 EP 2590193 B1 EP2590193 B1 EP 2590193B1 EP 20110187846 EP20110187846 EP 20110187846 EP 11187846 A EP11187846 A EP 11187846A EP 2590193 B1 EP2590193 B1 EP 2590193B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
metal sheet
magnet arrangement
arrangement according
switch
Prior art date
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EP20110187846
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English (en)
French (fr)
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EP2590193A1 (de
Inventor
Gerhard Schneider
Thomas Wulf
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
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Publication date
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Priority to EP20110187846 priority patent/EP2590193B1/de
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Priority to CN201210435063.0A priority patent/CN103093987B/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H9/443—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a magnet assembly according to the introductory part of claim 1 and to a low-voltage switch containing such a magnet assembly.
  • such magnet arrangements are used in an antechamber located between an interruption point and an arc extinguishing chamber in order to improve the running properties of the switching arc formed when a short-circuit or overcurrent is interrupted.
  • the effective magnetic induction on the switching arc is determined here in particular by the geometry, the polarity, the magnetic material used and the magnetization of the permanent magnet in an open magnetic circuit.
  • a magnet arrangement of the aforementioned type is in EP 1 998 350 B1 described.
  • This magnet arrangement has two iron plates laterally adjacent to a pre-chamber of a low-voltage switch and a permanent magnet which feeds magnetic flux into the two iron plates.
  • the magnetic induction of an open magnetic circuit acting in the antechamber between the two iron plates is used to improve the running characteristics of a switching arc formed upon the interruption of a direct current.
  • an arc quenching device for a low-voltage circuit breaker with double interruption in which the running characteristics of two formed when interrupting an alternating switching arcs, which in the interruption process each pass through two pre-chambers, are improved by means of two each one of the two antechambers associated coats of magnetic material.
  • Each jacket has U-profile and surrounds the associated pre-chamber laterally and adjacent to an arc runner leading to the lower foot of the switching arc.
  • the object is to provide a magnet assembly of the type mentioned for a low-voltage switch, which is characterized by a simple design and allows easy adjustment of the magnetic induction, and at the same time with a low-voltage switch to specify such a magnet arrangement.
  • a magnet assembly for improving the operating characteristics of a switching arc formed on opening a circuit in a pre-chamber of a low-voltage switch comprising a switching arc between two arc tracks, comprising an open magnetic circuit containing magnetic material and at least one permanent magnet for injecting magnetic flux into the circuit magnetic circuit forming a force acting on the switching arc in the antechamber magnetic induction.
  • the magnetic material is formed as a U-profile exhibiting, along the antechamber extending sheet and has a guided through this Vorhuntblech material recess in which the at least one permanent magnet is held.
  • the magnetic material By forming the magnetic material as a suitably shaped Vorhuntblech and by arranging the at least one permanent magnet in a material recess of Vorhuntblechs an easy-to-manufacture magnet assembly is achieved, which causes the desired improvement in the operating characteristics of the switching arc in the antechamber of a low-voltage switch with simple means.
  • the magnetic induction improving the running properties of the switching arc can now also be set extremely comfortably.
  • the material recess may be extended along a back connecting the two side surfaces of the U-profile.
  • the material recess may be bounded by a first web, which connects the two side surfaces of the U-profile with each other.
  • the material recess may additionally be delimited by a second web connecting the side surfaces.
  • the magnetic induction of the magnetic circuit acting in the prechamber may be adjustable by varying the geometric dimension of the first land.
  • Two pole faces of the at least one permanent magnet feeding the magnetic flux into the pre-chamber plate can protrude from the material recess on both sides of the prechamber plate.
  • the prechamber plate can be fastened, in particular plugged, on an electrically insulated prechamber insulation on a switching arc.
  • a label may be arranged, which designates the associated pole of the at least one permanent magnet.
  • Two side surfaces of the pre-chamber insulation, each associated with one of the two poles of the at least one permanent magnet, can have different colors, in particular achieved by coloring the material of the pre-chamber insulation.
  • the pre-chamber plate and / or the pre-chamber insulation can be held in a mounting unit of the low-voltage switch, in particular by plugging.
  • the invention also relates to a low-voltage switch with the aforementioned magnet arrangement.
  • the pre-chamber plate is mounted on a switching arc opposite the sheet electrically insulating Vorschisolation, and the Vorhuntblech and Vorhuntisolation part of a mounting unit of the low-voltage switch, such a switch can be in a particularly simple manufacture, maintain and retrofit when the mounting unit a fixable on a housing of the switch and optionally detachable from the switch housing housing part.
  • the assembly unit can be integrated into the switch housing with the aid of a form-fitting and force-locking fixing, preferably designed as riveting, screwing or pinning.
  • arc quenching device is disposed in an insulating housing 10 only partially shown and serves the deletion of two unillustrated switching arcs of a double-break, single or multi-pole low-voltage circuit breaker. It is constructed with respect to an electrically insulating partition wall 11 of the housing 10 largely mirror-symmetrical and has on both sides of the partition wall 11 each have a point of interruption with a fixed and a movable switching contact. Each of these two breakpoints interacts with one of two prechambers via two arc guide rails. Each chamber has one of two extinguishing chambers. Obviously, the double break switch is open.
  • Fig.1 is only the viewer facing interruption point 20 with a fixed 21 and a movable switching contact 22 can be seen. Shown are also a with the fixed switching contact 21 of the interruption point 20 via an arc guide rail 31 and the movable switching contact 22 of the interruption point 20 via an arc guide rail 32 cooperating antechamber 30 and the prechamber 30 is followed, quenching plates 41 containing quenching chamber 40th
  • a first power connection 51 of the switch is electrically conductively connected to its second power connection 55 via the following components: a current conductor 52, a blowout coil 53 of a short-circuit current release, a current conductor 54, the fixed switching contact 21, on a prong of a forked contact bridge 23 arranged movable switching contact 22, the contact bridge 23, the unseen second point of interruption, a non-apparent conductor and a non-designated overcurrent release.
  • a back 61 of the pre-chamber insulation 60 connecting the two side surfaces 62 of the U-profile extends along the arc guide rail 32 and delimits the pre-chamber 30 from the bottom.
  • the side surfaces 62 of the pre-chamber insulation 30 formed by the legs of the U-profile extend along the arc guide rails 31 and 32 and bound the pre-chamber 30 laterally.
  • Vorschblech 70 On the side facing away from the interior of the pre-chamber 30 side of the pre-chamber insulation 60 a likewise U-profile exhibiting Vorhuntblech 70 is arranged, which is formed of a magnetic material, such as typically soft iron or steel, and in a guided through the sheet material recess 71 a permanent magnet 80 takes.
  • the Vorschblech 70 can be made in procedural advantageous manner by punching from a flat magnetic sheet and plastic deformation of the stamped part. It can be plugged into the prechamber insulation 60 or attached to the prechamber insulation 60 and by snapping or Spreading its elastically deformable side surfaces 72 are attached to the prechamber insulation 60.
  • a short circuit or an overcurrent occurs in a circuit led from a voltage source via the power connection 55, the closed arc extinguishing device and the current connection 51 to a consumer, open as in Fig.1 illustrated the two interruption points 20 to form two in Fig.1 not shown switching arcs.
  • One of the two base points of the switching arc formed in the observer facing the front break point 20 commutes from the fixed switch contact 21 on the upper arc run rail 31 and the movable switch contact 32 on the lower arc runner 32. Due to self-generated magnetic forces migrates the switching arc along the rails 31, 32nd through the antechamber 30 into the quenching chamber 40 and is there cooled to the quenching plates 41, divided into partial arcs and deleted. Accordingly, the switching arc formed at the second breakpoint, not shown, behaves. The unwanted short-circuit or overcurrent is thus interrupted by deleting both switching arcs.
  • the Vorschblech 70 and the permanent magnet 80 form one in the FIGS. 2 and 3 magnified illustrated magnet assembly M, which improves the operating characteristics of the switching arc along the arc runners 31, 32 in the pre-chamber 30 in interrupting a direct current or a DC superimposed alternating current.
  • the magnet assembly M has an open magnetic circuit containing the prechamber sheet 80 into which the permanent magnet 80 feeds magnetic flux.
  • the material recess 71 is rectangular and formed by one of the two side surfaces resp. Leg 72 of the U-profile connecting back 73 out.
  • the longitudinal side of the rectangle run parallel to the back 73 and therefore form two comparatively large areas, through which at the north pole N resp. at the non-visible south pole S of the permanent magnet 80 of the magnetic flux is fed into the acting as an open magnetic circuit prechamber plate 70.
  • a separate fastening device for the permanent magnet 80 is not required since the permanent magnet in the material recess 71 is held in a stable position by the magnetic flux guided in the magnetic circuit.
  • two pole faces N and S of the permanent magnet 80 which feed the magnetic flux into the prechamber plate 70, project out of the material recess 71 on both sides of the prechamber plate 70. It can thus be achieved while maintaining a stable position of the permanent magnet 80 in the material recess 71, a large magnetic flux in the magnetic circuit. Since the areas of the material recess 71 formed by the longitudinal sides of the rectangle and the pole faces N, S of the feeding permanent magnet 80 can be snapped together virtually without gaps, a comparatively high proportion of the magnetic flux of the permanent magnet in the magnetic circuit resp. the prechamber plate 70 is fed. The majority of the injected magnetic flux is guided into the legs 72 of the prechamber plate 30, which act as magnetic poles, and acts with a comparatively high magnetic induction in the prechamber 30 located between the pole limbs 72 of the open magnetic circuit.
  • the magnetic induction acting in the antechamber 30 between the pole legs 72 supports and accelerates the switching arc during its movement on the arc runners 31, 32, even with comparatively small arc currents and a correspondingly small magnetic self-field.
  • the U-profile of the antechamber plate 70 can be designed geometrically almost arbitrary, provided that only a sufficient magnetic induction in the running region of the switching arc between the two pole legs 72 is ensured.
  • the magnetic induction between the two pole legs 72 can be influenced in a particularly simple manner in that the magnetic circuit has a shunt. This shunt is clearly achieved in that the two shorter side of the material recess 71 bounding rectangle respectively as web 74, respectively. 75 are executed.
  • the induction between the two pole legs 72 can be adjusted by the geometric configuration of the two webs 74, 75 with fully magnetized permanent magnet 80. It can be so much easier A defined magnetic induction in the antechamber 30 can be achieved.
  • a marking 76 a resp. 76 b which denotes the associated pole N of the permanent magnet 80.
  • the marking can be executed arbitrarily and in addition to letters, numbers or signs also include a coloring. Such coloration can be achieved in manufacturing technology advantageously by coloring the material of the pre-chamber insulation 60.
  • the prechamber plate 70 and the prechamber insulation 60 are held in a mounting unit E of the low voltage switch.
  • the mounting unit E has a fixable on the housing 10 of the switch and possibly also from the switch housing 10 detachable housing part 12. In this housing part 12 holes 13 are formed.
  • holes 14 are aligned with the holes 13
  • rivets are introduced into the holes 13, 14 and the parts 10 and 12 riveted together, whereby the housing part 12 and thus the mounting unit E fixed and integrated into the switch housing 10 are.
  • the housing part 12 can also be fixed by means of an elastically deformable connection on the switch housing 10.
  • Such a compound may comprise elastically deformable parts of the housing part 12 and / or the switch housing 10, the housing part 12 during assembly to form a plug resp. set a snap connection on the switch housing 10 and so integrate the mounting unit E in the switch.
  • the assembly unit E facilitates the manufacture and maintenance of the low-voltage circuit breaker substantially and at the same time allows to change the field of application of the switch with simple means, so that it can solve different switching tasks without significant effort.
  • the magnet assembly M may also include two or more than two permanent magnets instead of a single permanent magnet.
  • To achieve a large magnetic flux in the magnetic circuit of the permanent magnet may be the shape of a plate, respectively. Having a rod, but can also be designed as a horseshoe with a contour adapted to the curvature of the back 73 contour and with pole faces N, S, which feed the magnetic flux directly into the legs 72.
  • the magnet assembly M can also be installed in another low-voltage switch, such as a motor protection switch.
  • another low-voltage switch such as a motor protection switch.
  • two magnet arrangements according to the invention are generally used to improve the running properties of the two switching arcs formed at the two break points.
  • a single magnet arrangement according to the invention is sufficient to improve the running properties of the single switching arc formed when the current is interrupted.

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Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Magnetanordnung nach dem einleitenden Teil von Patentanspruch 1 und auf einen eine solche Magnetanordnung enthaltenden Niederspannungsschalter.
    • STAND DER TECHNIK
  • In Niederspannungsschaltern werden solche Magnetanordnungen in einer zwischen einer Unterbrechungsstelle und einer Lichtbogenlöschkammer angeordneten Vorkammer eingesetzt, um die Laufeigenschaften des beim Unterbrechen eines Kurzschluss- oder Überstroms gebildeten Schaltlichtbogens zu verbessern. Die wirksame magnetische Induktion auf den Schaltlichtbogen wird hierbei vor allem durch die Geometrie, die Polarität, das eingesetzte magnetische Material und die Aufmagnetisierung des Permanentmagneten in einem offenen magnetischen Kreis bestimmt.
  • Eine Magnetanordnung der vorgenannten Art ist in EP 1 998 350 B1 beschrieben.
  • Diese Magnetanordnung weist zwei an eine Vorkammer eines Niederspannungsschalters seitlich angrenzende Eisenplatten auf sowie einen Permanentmagneten, der magnetischen Fluss in die beiden Eisenplatten einspeist. Die in der Vorkammer zwischen den beiden Eisenpatten wirkende magnetische Induktion eines offenen magnetischen Kreises werden zur Verbesserung der Laufeigenschaften eines beim Unterbrechen eines Gleichstroms gebildeten Schaltlichtbogens verwendet.
  • Aus EP 1 548 773 B1 ist ferner eine Lichtbogenlöscheinrichtung für einen Niederspannungsschutzschalter mit Doppeltunterbrechung bekannt, bei der die Laufeigenschaften zweier beim Unterbrechen eines Wechselstroms gebildeter Schaltlichtbögen, die beim Unterbrechungsvorgang jeweils eine zweier Vorkammern passieren, mit Hilfe zweier jeweils einer der beiden Vorkammern zugeordneter Mäntel aus magnetischem Material verbessert werden. Jeder Mantel weist U-Profil auf und umgibt die zugeordnet Vorkammer seitlich und benachbart zu einer den unteren Fusspunkt des Schaltlichtbogens führenden Lichtbogenlaufschiene.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetanordnung der eingangs genannten Art für einen Niederspannungsschalter zu schaffen, die sich durch eine einfache Bauweise auszeichnet und die eine bequeme Einstellung der magnetische Induktion ermöglicht, und zugleich einen Niederspannungsschalter mit einer solchen Magnetanordnung anzugeben.
  • Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine Magnetanordnung zur Verbesserung der Laufeigenschaften eines beim Öffnen eines Stromkreises gebildeten Schaltlichtbogens in einer den Schaltlichtbogen zwischen zwei Lichtbogenlaufschienen führenden Vorkammer eines Niederspannungsschalters bereitgestellt mit einem magnetisches Material enthaltenden, offenen magnetischen Kreis und mindestens einem Permanentmagneten zur Einspeisung von magnetischem Fluss in den magnetischen Kreis unter Bildung einer im Bereich der Vorkammer auf den Schaltlichtbogen wirkenden magnetischen Induktion. Bei dieser Magnetanordnung ist das magnetische Material als ein U-Profil aufweisendes, entlang der Vorkammer erstrecktes Blech ausgebildet und weist eine durch dieses Vorkammerblech geführte Materialausnehmung auf, in der der mindestens eine Permanentmagnet gehalten ist.
  • Durch die Ausbildung des magnetischen Materials als geeignet geformtes Vorkammerblech und durch Anordnung des mindestens einen Permanentmagneten in einer Materialausnehmung des Vorkammerblechs wird eine leicht zu fertigende Magnetanordnung erreicht, die die angestrebte Verbesserung der Laufeigenschaften des Schaltlichtbogens in der Vorkammer eines Niederspannungsschalters mit einfachen Mitteln bewirkt. Durch geeignete Dimensionierung der Materialausnehmung kann nun auch die die Laufeigenschaften des Schaltlichtbogens verbessernde magnetische Induktion äusserst bequem eingestellt werden.
  • Die Materialausnehmung kann entlang einem die beiden Seitenflächen des U-Profils verbindenden Rücken erstreckt sein. Die Materialausnehmung kann von einem ersten Steg begrenzt sein, der die beiden Seitenflächen des U-Profils miteinander verbindet. Die Materialausnehmung kann zusätzlich von einem die Seitenflächen verbindenden zweiten Steg begrenzt sein. Die in der Vorkammer wirkende magnetische Induktion des magnetischen Kreises kann durch Verändern der geometrischen Abmessung des ersten Stegs einstellbar sein.
  • Zwei den magnetischen Fluss ins Vorkammerblech einspeisende Polflächen des mindestens einen Permanentmagneten können auf beiden Seiten des Vorkammerblechs aus der Materialausnehmung herausragen.
  • Das Vorkammerblech kann auf einer den Schaltlichtbogen gegenüber dem Blech elektrisch isolierenden Vorkammerisolation befestigt, insbesondere aufgesteckt, sein.
  • Auf dem Vorkammerblech und/oder einem freiliegenden Oberflächenabschnitt der Vorkammerisolation kann eine Kennzeichnung angeordnet sein, die den zugeordneten Pol des mindestens einen Permanentmagneten bezeichnet.
  • Zwei Seitenflächen der Vorkammerisolation, die jeweils je einem beider Pole des mindestens einen Permanentmagneten zugeordnet sind, können unterschiedliche, insbesondere durch Einfärben des Materials der Vorkammerisolation erreichte Farbgebung aufweisen.
  • Das Vorkammerblech und/oder die Vorkammerisolation können in einer Montageeinheit des Niederspannungsschalters, insbesondere durch Einstecken, gehalten sein.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Niederspannungsschalter mit der vorgenannten Magnetanordnung. Ist bei diesem Schalter das Vorkammerblech auf einer den Schaltlichtbogen gegenüber dem Blech elektrisch isolierenden Vorkammerisolation befestigt, und sind das Vorkammerblech und die Vorkammerisolation Teil einer Montageeinheit des Niederspannungsschalters, so lässt sich ein solcher Schalter in besonders einfacher Weise fertigen, warten und umrüsten, wenn die Montageeinheit ein an einem Gehäuse des Schalters festsetzbares und gegebenenfalls vom Schaltergehäuse lösbares Gehäuseteil aufweist.
  • Die Montageeinheit kann mit Hilfe einer das Gehäuseteil form- und kraftschlüssig festsetzenden, vorzugsweise als Vernietung, Verschraubung oder Verstiftung ausgeführten Verbindung ins Schaltergehäuse integriert sein.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigt jeweils in isometrischer Darstellung:
    • Fig.1
    eine Lichtbogenlöscheinrichtung eines Niederspannungsschutzschalters, in die eine Magnetanordnung nach der Erfindung eingebaut ist,
    Fig.2
    einen Permanentmagneten und ein diesen Magneten haltendes Vorkammerblech der in Fig.1 dargestellten Magnetanordnung,
    Fig.3
    die Magnetanordnung nach der Erfindung nach Aufbringen des den Permanentmagneten haltenden Vorkammerblechs gemäss Fig.2 auf eine Vorkammerisolation der Lichtbogenlöscheinrichtung gemäss Fig.1, und
    Fig.4
    eine die Lichtbogenlöscheinrichtung nach Fig.1 enthaltende Ausführungsform des Niederspannungsschutzschalters, bei der die erfindungsgemässe Magnetanordnung in einer Montageeinheit des Schalters angeordnet ist.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Die in Fig.1 dargestellte Lichtbogenlöscheinrichtung ist in einem nur teilweise dargestellten Isoliergehäuse 10 angeordnet und dient der Löschung zweier nicht dargestellter Schaltlichtbögen eines doppeltunterbrechenden, ein- oder mehrpoligen Niederspannungsschutzschalters. Sie ist bezüglich einer elektrisch isolierenden Trennwand 11 des Gehäuses 10 weitgehend spiegelsymmetrisch aufgebaut und weist zu beiden Seiten der Trennwand 11 jeweils eine Unterbrechungsstelle mit einem feststehenden und einem beweglichen Schaltkontakt auf. Jede dieser beiden Unterbrechungsstellen wirkt über zwei Lichtbogenleitschienen mit einer von zwei Vorkammern zusammen. An jede Vorkammer schliesst eine von zwei Löschkammern an. Ersichtlich ist der doppeltunterbrechende Schalter geöffnet. Aus Fig.1 ist nur die dem Betrachter zugewandte Unterbrechungsstelle 20 mit einem feststehenden 21 und einem beweglichen Schaltkontakt 22 ersichtlich. Dargestellt sind ferner eine mit dem feststehenden Schaltkontakt 21 der Unterbrechungsstelle 20 über eine Lichtbogenleitschiene 31 und mit dem beweglichen Schaltkontakt 22 der Unterbrechungsstelle 20 über eine Lichtbogenleitschiene 32 zusammenwirkende Vorkammer 30 und die an die Vorkammer 30 sich anschliessende, Löschbleche 41 enthaltende Löschkammer 40.
  • Bei geschlossenem Schalter ist ein erster Stromanschluss 51 des Schalters mit seinem zweiten Stromanschluss 55 elektrisch leitend verbunden und zwar über folgende Komponenten: einen Stromleiter 52, eine Blasspule 53 eines Kurzschlussstromauslösers, einen Stromleiter 54, den feststehenden Schaltkontakt 21, den auf einer Zinke einer gabelförmigen Kontaktbrücke 23 angeordneten beweglichen Schaltkontakt 22, die Kontaktbrücke 23, die nicht ersichtliche zweite Unterbrechungsstelle, einen nicht ersichtlichen Stromleiter und einen nicht bezeichneten Überstromauslöser.
  • Die sich hauptsächlich zwischen den beiden Lichtbogenleitschienen 31 und 32 erstreckende Vorkammer 30 ist zu beiden Seiten der Schienen 31, 32 und nach unten durch eine U-Profil aufweisende Vorkammerisolation 60 abgeschirmt. Ein die beiden Seitenflächen 62 des U-Profils verbindender Rücken 61 der Vorkammerisolation 60 erstreckt sich entlang der Lichtbogenleitschiene 32 und grenzt die Vorkammer 30 nach unten ab. Die von den Schenkeln des U-Profils gebildeten Seitenflächen 62 der Vorkammerisolation 30 erstrecken sich entlang den Lichtbogenleitschienen 31 und 32 und begrenzen die Vorkammer 30 seitlich.
  • Auf der vom Inneren der Vorkammer 30 abgewandten Seite der Vorkammerisolation 60 ist ein ebenfalls U-Profil aufweisendes Vorkammerblech 70 angeordnet, welches aus einem magnetischen Material, wie typischerweise Weicheisen oder Stahl, gebildet ist, und das in einer durch das Blech geführten Materialausnehmung 71 einen Permanentmagneten 80 aufnimmt. Das Vorkammerblech 70 kann in verfahrenstechnisch vorteilhafter Weise durch Ausstanzen aus einem flachen magnetischen Blech und plastisches Verformen des Stanzteils gefertigt werden. Es kann in die Vorkammerisolation 60 eingesteckt oder auf die Vorkammerisolation 60 aufgesteckt und durch Aufschnappen oder Einspreizen seiner elastisch verformbaren Seitenflächen 72 an der Vorkammerisolation 60 befestigt werden.
  • Tritt in einem von einer Spannungsquelle über den Stromanschluss 55, die geschlossene Lichtbogenlöscheinrichtung und den Stromanschluss 51 zu einem Verbraucher geführten Stromkreis ein Kurzschluss- oder ein Überstrom auf, so öffnen wie in Fig.1 dargestellt die beiden Unterbrechungsstellen 20 unter Bildung zweier in Fig.1 nicht dargestellter Schaltlichtbögen. Je einer der beiden Fusspunkte des in der dem Betrachter zugewandten vorderen Unterbrechungsstelle 20 gebildeten Schaltlichtbogens kommutiert vom feststehenden Schaltkontakt 21 auf die obere Lichtbogenlaufschiene 31 und vom beweglichen Schaltkontakt 32 auf die untere Lichtbogenlaufschiene 32. Aufgrund selbsterzeugter magnetischer Kräfte wandert der Schaltlichtbogen entlang den Schienen 31, 32 durch die Vorkammer 30 hindurch in die Löschkammer 40 und wird dort an den Löschblechen 41 gekühlt, in Teillichtbögen aufgeteilt und gelöscht. Entsprechend verhält sich der an der nicht dargestellten zweiten Unterbrechungsstelle gebildete Schaltlichtbogen. Der unerwünschte Kurzschluss- oder Überstrom wird so durch Löschen beider Schaltlichtbögen unterbrochen.
  • Das Vorkammerblech 70 und der Permanentmagnet 80 bilden eine in den Figuren 2 und 3 vergrössert dargestellte Magnetanordnung M, die die Laufeigenschaften des Schaltlichtbogens entlang den Lichtbogenlaufschienen 31, 32 in der Vorkammer 30 beim Unterbrechen eines Gleichstroms oder eines mit Gleichstrom überlagerten Wechselstroms verbessert.
  • Die Magnetanordnung M weist einen das Vorkammerblech 80 enthaltenden, offenen magnetischen Kreis auf, in den der Permanentmagnet 80 magnetischen Fluss einspeist. Ersichtlich ist die Materialausnehmung 71 rechteckförmig ausgebildet und durch einen die beiden Seitenflächen resp. Schenkel 72 des U-Profils verbindenden Rücken 73 geführt. Die Längsseite des Rechtecks verlaufen parallel zum Rücken 73 und bilden daher zwei vergleichsweise grosse Flächen, durch die am Nordpol N resp. am nicht ersichtlichen Südpol S des Permanentmagneten 80 der magnetische Fluss in das als offener magnetischer Kreis wirkende Vorkammerblech 70 eingespeist wird. Eine separate Befestigungsvorrichtung für den Permanentmagneten 80 ist nicht erforderlich, da der Permanentmagnet in der Materialausnehmung 71 durch den im magnetischen Kreis geführten magnetischen Fluss in einer stabilen Lage gehalten wird.
  • Ersichtlich ragen zwei den magnetischen Fluss ins Vorkammerblech 70 einspeisende Polflächen N und S des Permanentmagneten 80 auf beiden Seiten des Vorkammerblechs 70 aus der Materialausnehmung 71 heraus. Es kann so unter Beibehalt einer stabilen Lage des Permanentmagneten 80 in der Materialausnehmung 71 ein grosser magnetischer Fluss im magnetischen Kreis erreicht werden. Da die von den Längsseiten des Rechtecks gebildeten Flächen der Materialausnehmung 71 und die Polflächen N, S des einspeisenden Permanentmagneten 80 praktisch spaltfrei aneinander geschmiegt werden können, wird so ein vergleichsweise hoher Anteil des magnetischen Flusses des Permanentmagneten in den magnetischen Kreis resp. das Vorkammerblech 70 eingespeist. Der überwiegende Teil des eingespeisten magnetischen Flusses wird in die als Magnetpole wirkenden Schenkel 72 des Vorkammerblechs 30 geführt und wirkt mit einer vergleichsweise hohen magnetischen Induktion in der zwischen den Polschenkeln 72 des offenen magnetischen Kreises befindlichen Vorkammer 30.
  • Die in der Vorkammer 30 zwischen den Polschenkeln 72 wirkende magnetische Induktion unterstützt und beschleunigt den Schaltlichtbogen bei seiner Bewegung auf den Lichtbogenlaufschienen 31, 32 auch bei vergleichsweise kleinen Lichtbogenströmen und einem entsprechend geringen magnetischen Eigenfeld.
  • Das U-Profil des Vorkammerblechs 70 kann geometrisch nahezu beliebig gestaltet werden, sofern nur eine ausreichende magnetische Induktion im Laufbereich des Schaltlichtbogens zwischen den beiden Polschenkeln 72 sichergestellt ist.
  • Die magnetische Induktion zwischen den beiden Polschenkeln 72 kann in besonders einfacher Weise dadurch beeinflusst werden, dass der magnetische Kreis einen Nebenschluss aufweist. Dieser Nebenschluss wird ersichtlich dadurch erreicht, dass die beiden kürzeren Seite des die Materialausnehmung 71 begrenzenden Rechtecks jeweils als Steg 74 resp. 75 ausgeführt sind. Die Induktion zwischen den beiden Polschenkeln 72 kann durch die geometrische Gestaltung der beiden Stege 74, 75 bei voll aufmagnetisiertem Permanentmagneten 80 eingestellt werden. Es kann so in besonders einfacher Weise eine definierte magnetische Induktion in der Vorkammer 30 erreicht werden.
  • Anstelle zweier Stege 74, 75 kann auch lediglich ein einziger die beiden Polschenkel 72 des Vorkammerblechs 30 miteinander verbindender Steg 75 vorgesehen sein. Durch Verändern der geometrischen Abmessungen des Stegs 75 kann auch bei dieser Ausführungsform der Magnetanordnung M die in der Vorkammer 30 wirkende magnetische Induktion optimiert werden.
  • Auf dem Vorkammerblech 70 resp. einem freiliegenden Oberflächenabschnitt der Vorkammerisolation 60 ist eine Kennzeichnung 76a resp. 76b angeordnet, die den zugeordneten Pol N des Permanentmagneten 80 bezeichnet. Durch diese Kennzeichnung ist die Einbaurichtung des Permanentmagneten 80 und damit auch die Polarisierung der beiden Polschenkel 72 festgelegt. Die Kennzeichnung kann beliebig ausgeführt sein und neben Buchstaben, Ziffern oder Vorzeichen auch eine Farbgebung umfassen. Eine solche Farbgebung kann in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise durch Einfärben des Materials der Vorkammerisolation 60 erreicht werden. Durch die Kennzeichnung 76a und/oder 76b wird die Montage und Wartung der Magnetanordnung M erleichtert.
  • Bei der die Magnetanordnung M enthaltenden Ausführungsform des Niederspannungsschutzschalters nach Fig.4 sind das Vorkammerblech 70 und die Vorkammerisolation 60 in einer Montageeinheit E des Niederspannungsschalters gehalten. Die Montageeinheit E weist ein am Gehäuse 10 des Schalters festsetzbares und gegebenenfalls auch vom Schaltergehäuse 10 lösbares Gehäuseteil 12 auf. In dieses Gehäuseteil 12 sind Bohrungen 13 eingeformt.
  • Bei der Fertigung oder Wartung des Schalters wird die Montageeinheit E - wie aus Fig.4 ersichtlich - in das am Boden offene Schaltergehäuse 10 eingesetzt. Sobald während der Montage ins Schaltergehäuse 10 eingeformte Bohrungen 14 mit den Bohrungen 13 fluchten, werden in die Bohrungen 13, 14 Nieten eingebracht und die Teile 10 und 12 miteinander vernietet, wodurch das Gehäuseteil 12 und damit auch die Montageeinheit E festgesetzt und ins Schaltergehäuse 10 integriert sind.
  • Anstelle von Nieten können auch andere eine form- und kraftschlüssige Verbindung bewirkende Verbindungsmittel, wie Schrauben oder Stifte, verwendet werden. Das Gehäuseteil 12 kann auch mit Hilfe einer elastisch verformbaren Verbindung am Schaltergehäuse 10 festgesetzt werden. Eine solche Verbindung kann elastisch verformbare Teile des Gehäuseteils 12 und/oder des Schaltergehäuses 10 umfassen, die das Gehäuseteil 12 bei der Montage unter Bildung einer Steck- resp. eine Schnappverbindung am Schaltergehäuse 10 festsetzen und so die Montageeinheit E in den Schalter integrieren.
  • Die Montageeinheit E erleichtert Fertigung und Wartung des Niederspannungsschutzschalters wesentlich und ermöglicht zugleich den Einsatzbereich des Schalters mit einfachen Mitteln zu verändern, so dass er ohne nennenswerten Aufwand unterschiedliche Schaltaufgaben lösen kann.
  • Die Magnetanordnung M kann anstelle eines einzigen Permanentmagneten auch zwei oder mehr als zwei Permanentmagnete enthalten. Zur Erzielung eines grossen magnetischen Flusses im magnetischen Kreis kann der Permanentmagnet die Form einer Platte resp. eines Stabes aufweisen, kann aber auch als Hufeisen ausgebildet sein mit einer an die Krümmung des Rückens 73 angepassten Kontur und mit Polflächen N, S, die den magnetischen Fluss unmittelbar in die Schenkel 72 einspeisen.
  • Anstelle in einen Niederspannungsschutzschalter kann die Magnetanordnung M auch in einen anderen Niederspannungsschalter, beispielsweise einen Motorschutzschalter, eingebaut werden. Weist der Niederspannungsschalter wie beschrieben zwei Unterbrechungsstellen auf, so werden im allgemeinen zwei Magnetanordnungen nach der Erfindung zur Verbesserung der Laufeigenschaften der an den beiden Unterbrechungsstellen gebildeten zwei Schaltlichtbögen eingesetzt. Weist der Niederspannungsschalter hingegen lediglich eine Unterbrechungsstelle auf, so genügt eine einzige Magnetanordnung nach der Erfindung, um die Laufeigenschaften des beim Unterbrechen des Stroms gebildeten einzigen Schaltlichtbogens zu verbessern.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Schaltergehäuse
    11
    Trennwand
    12
    Teil des Schaltergehäuses
    13, 14
    Bohrungen
    20
    Unterbrechungsstelle
    21
    feststehender Schaltkontakt
    22
    beweglicher Schaltkontakt
    23
    Kontaktbrücke
    30
    Vorkammer
    31, 32
    Lichtbogenschienen
    40
    Löschkammer
    41
    Löschkammerbleche
    51
    Stromanschluss
    52
    Stromleiter
    53
    Blasspule
    54
    Stromleiter
    55
    Stromanschluss
    60
    Vorkammerisolation
    61
    Rücken der Vorkammerisolation
    62
    Seitenflächen der Vorkammerisolation
    70
    Vorkammerblech
    71
    Materialausnehmung
    72
    Seitenflächen des Vorkammerblechs, Polschenkel
    73
    Rücken des Vorkammerblechs
    74, 75
    Stege
    76a, 76b
    Kennzeichnungen
    80
    Permanentmagnet
    N, S
    Magnetpole, Polflächen
    E
    Montageeinheit
    M
    Magnetanordnung

Claims (15)

  1. Magnetanordnung (M) zur Verbesserung der Laufeigenschaften eines beim Öffnen eines Stromkreises gebildeten Schaltlichtbogens in einer den Schaltlichtbogen zwischen zwei Lichtbogenlaufschienen (31, 32) führenden Vorkammer (30) eines Niederspannungsschalters mit einem magnetisches Material enthaltenden, offenen magnetischen Kreis und mindestens einem Permanentmagneten (80) zur Einspeisung von magnetischem Fluss in den magnetischen Kreis unter Bildung einer im Bereich der Vorkammer (30) auf den Schaltlichtbogen wirkenden magnetischen Induktion, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material als ein U-Profil aufweisendes, entlang der Vorkammer (30) erstrecktes Blech (70) ausgebildet ist und eine durch dieses Vorkammerblech (70) geführte Materialausnehmung (71) aufweist, in der der mindestens eine Permanentmagnet (80) gehalten ist.
  2. Magnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialausnehmung (71) entlang einem die beiden Schenkel (72) des U-Profils verbindenden Rücken (73) erstreckt ist.
  3. Magnetanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialausnehmung (71) von einem ersten Steg (75) begrenzt ist, der die beiden Schenkel (72) des U-Profils miteinander verbindet.
  4. Magnetanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialausnehmung (71) von einem die Schenkel (72) des U-Profils verbindenden zweiten Steg (74) begrenzt ist.
  5. Magnetanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Vorkammer (30) wirkende magnetische Induktion des magnetischen Kreises durch Verändern der geometrischen Abmessung des ersten Stegs (75) einstellbar ist.
  6. Magnetanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei den magnetischen Fluss ins Vorkammerblech (70) einspeisende Polflächen (N, S) des mindestens einen Permanentmagneten (80) auf beiden Seiten des Vorkammerblechs (70) aus der Materialausnehmung (71) herausragen.
  7. Magnetanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkammerblech (70) auf einer den Schaltlichtbogen gegenüber dem Blech (70) elektrisch isolierenden Vorkammerisolation (60) befestigt ist.
  8. Magnetanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkammerblech (70) auf die Vorkammerisolation (60) aufgesteckt oder in die Vorkammerisolation (60) eingesteckt ist.
  9. Magnetanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Vorkammerblech (70) und/oder einem freiliegenden Oberflächenabschnitt der Vorkammerisolation (60) eine Kennzeichnung (76a, 76b) angeordnet ist, die den zugeordneten Pol (N, S) des mindestens einen Permanentmagneten (80) bezeichnet.
  10. Magnetanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Seitenflächen (62) der Vorkammerisolation (60), die jeweils je einem beider Pole (N, S) des mindestens einen Permanentmagneten (80) zugeordnet sind, unterschiedliche, insbesondere durch Einfärben des Materials der Vorkammerisolation (60) erreichte Farbgebung aufweisen.
  11. Magnetanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkammerblech (70) und die Vorkammerisolation (60) in einer Montageeinheit (E) des Niederspannungsschalters gehalten sind.
  12. Magnetanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkammerblech (70) und die Vorkammerisolation (60) in die Montageeinheit (E) eingesteckt sind.
  13. Niederspannungsschalter mit einer Magnetanordnung (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Schalter nach Anspruch 13, bei dem das Vorkammerblech (70) auf einer den Schaltlichtbogen gegenüber dem Blech (70) elektrisch isolierenden Vorkammerisolation (60) befestigt ist, und bei dem das Vorkammerblech (70) und die Vorkammerisolation (60) Teil einer Montageeinheit (E) des Schalters sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageeinheit (E) ein an einem Gehäuse (10) des Schalters festsetzbares und gegebenenfalls vom Schaltergehäuse (10) lösbares Gehäuseteil (12) aufweist.
  15. Schalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageeinheit (E) mit Hilfe einer das Gehäuseteil (12) form- und kraftschlüssig festsetzenden, vorzugsweise als Vernietung, Verschraubung oder Verstiftung ausgeführten Verbindung ins Schaltergehäuse (10) integriert ist.
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