EP2608236A1 - Für einen Gleichstrombetrieb geeignetes Schaltgerät - Google Patents

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EP2608236A1
EP2608236A1 EP11195176.0A EP11195176A EP2608236A1 EP 2608236 A1 EP2608236 A1 EP 2608236A1 EP 11195176 A EP11195176 A EP 11195176A EP 2608236 A1 EP2608236 A1 EP 2608236A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arc
contact
switching device
baffle
extinguishing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11195176.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karsten Gerving
Volker Lang
Johannes Meissner
Ralf Thar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Industries GmbH
Original Assignee
Eaton Industries GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eaton Industries GmbH filed Critical Eaton Industries GmbH
Priority to EP11195176.0A priority Critical patent/EP2608236A1/de
Priority to PCT/EP2012/075270 priority patent/WO2013092351A1/de
Priority to US14/366,010 priority patent/US20140360982A1/en
Priority to EP12809173.3A priority patent/EP2795644B1/de
Publication of EP2608236A1 publication Critical patent/EP2608236A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/18—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H33/182—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
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    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/36—Metal parts
    • H01H9/362—Mounting of plates in arc chamber

Definitions

  • the invention relates to a switching device which is suitable for a DC operation, wherein the switching device has at least one pair of contacts with a first contact and a second contact, wherein at least one of the two contacts is movable and the two contacts in an on state of the switching device in contact with each other and in an off state of the switching device are out of contact, further comprising a Lichtbogentreiberan Aunt to generate a magnetic field and an arc guide assembly for conducting an arc occurring between the contacts to a canceling device.
  • a switching device for DC applications uses a magnetic field with substantially transverse to the separation distance of the current paths field lines.
  • one or more receiving areas are provided for each one current path per pole, wherein each current path is associated with a movable switching contact element and, for example, two mutually opposite stationary switching contact elements.
  • the movable switching contact elements may be movable together between a closed position, which corresponds to the switched-on state of the switching device, and an open position, which corresponds to a switched-off state of the switching device.
  • the individual current paths are each associated with two arc quenching devices, which are each in the form of individual stacked, electrically insulated from each other quenching plates are formed.
  • each current path has one or two separating sections which, when the movable switching contact elements are open, form between the ends thereof and the first and second stationary switching contact elements assigned to these ends.
  • an arc forms along the separating sections, which arc can be extinguished with the aid of the arc-extinguishing devices.
  • This magnetic field is formed for example by permanent magnets, wherein a magnetic field is established with field lines in an orientation which extend transversely to the separation paths and generate a Lorenz force on these arcs forming along these separation lines, which drives the arcs in the direction of one of the arc extinguishing devices.
  • an arc is driven between a first contact pair in the direction of a first arc quenching device and the arc between a second contact pair in a second arc quenching device.
  • Such a switching device is for example from the EP 2 061 053 A2 known. Since the movement of the arcs depends on the current flow direction in the arc, the switching device is suitable only for one direction of current, ie polarity. If the switching device operated with reverse polarity, the arcs would not be driven into the arc extinguishing devices, but in the opposite direction.
  • An object of the present invention is to provide a switching device that can be operated independently of polarity, which can thus be used for different current directions, in particular resulting arcs can be deleted regardless of the current direction in only one arc quenching device.
  • the switching device is suitable for a DC operation, has at least one contact pair with a first contact and a second contact, wherein at least the second contact is movable and the first contact with the second contact in an on state of the switching device in contact and in a switched off state of the switching device out of contact wherein an arc runner arrangement is provided for generating a magnetic field, in particular for generating a substantially homogeneous magnetic field using permanent magnets.
  • An arc guide arrangement is provided for conducting an arc occurring between the first contact and the second contact to a quenching device.
  • the arc guide assembly is divided into a first arc guide path and a second arc conduction path, the first arc guide path for conducting an arc occurring between the first contact and the second contact having a first current direction, and the second arc conducting path for conducting one between the first contact and the second arc Contact occurring arc is provided with one of the first current direction opposite second current direction and wherein the second Lichtbogenleitweg causes a reversal of the arc.
  • An inversion of the arc according to the invention comprises a change in the position of the arc relative to its surroundings, so that, assuming a homogeneous and unchangeable magnetic field, a change in the direction of force of the Lorentz force results due to the change in the position of the arc.
  • any change in the position of the arc also means a change in the direction of current flow relative to the homogeneous and unchangeable magnetic field.
  • An inversion of the arc is equivalent to a reversal of the direction of the current in the arc relative to the homogeneous and unchangeable magnetic field.
  • the first arc guide path is designed in such a way that an arc with the first current direction is conducted in the direction of the quenching device and that the second arc conduction path is configured so that an arc with the second current direction in a direction away from the Deletion directed, deflected and directed back towards the extinguishing device.
  • the quenching device is designed as a deion quenching chamber with a plurality of quenching plates arranged in parallel.
  • the first arc run path is formed from two first baffles which start apart from the contact pair and the second arc run path is formed from two second baffles which start apart from the contact pair.
  • an upper first guide plate and a lower second guide plate each extend from a contact carrier, wherein the second contact is arranged on the contact carrier.
  • a fixed contact carrier in sections forms an upper first baffle and partially forms a lower second baffle.
  • the upper first baffle extends around the contact area and to the extinguishing device.
  • at least one Leitblechfortsatz adds to the further guidance of the arc, the upper first baffle and / or the lower second baffle.
  • the second arc runway has a reverse baffle, wherein an arc on the second arc run along the Umwallleitblechs reversible and from the second contact to the lower second baffle is conductive.
  • first arc run and the second arc run are at least partially insulated from each other.
  • the extinguishing device is divided by an insulating device into two extinguishing areas.
  • the insulating device is comb-shaped.
  • the switching device according to the invention is preferably carried out simply interrupting.
  • the invention can be readily applied to double-break switching devices, wherein two pairs of contacts, each with a first contact and a second contact, forming a double-breaking switch assembly, wherein the second contacts are arranged on a contact carrier movable to the first contacts and wherein In the on state of the switching device, the second contacts are each in contact with one of the first contacts and the contact carrier electrically connects the two second contacts.
  • the arc guide arrangements for the two contact pairs are arranged in mirror image on opposite sides of the contact carrier.
  • a plurality of single or double interrupting switch assemblies are arranged side by side, wherein the contact carrier of the individual switch assemblies are actuated by a common switching bridge.
  • the arc runner assembly comprises at least one permanent magnet which is arranged between two pole plates, wherein the contact pair is arranged between the pole plates.
  • FIGS. 1 to 6 shown switching devices are shown for the sake of clarity only in part and without housing or magnet assembly.
  • a single switching track 2 with the terminal 4 is partially shown.
  • the switching path 2 comprises a fixed contact carrier 8, which extends to a contact region 12, where a fixed first contact 10 is arranged, which cooperates with a movable second contact 11 on a contact carrier 18.
  • the further current flow is known in principle to a person skilled in the art.
  • the switching device according to the invention proves to be particularly effective at a single break, since a particularly low height can be achieved here.
  • the illustrated device would again be connected in mirror image form on the cut surface S. That is, the current flows through the contact carrier 18 to a second contact region, not shown, and further in closed contacts in a further fixed contact carrier with a corresponding connection.
  • the described device can be multiplied, wherein the contact carrier 18 are synchronously switchable for a plurality of poles, provided that they are fixed to a common switching bridge. Assuming this in each case, the details of the various embodiments are explained below.
  • a Arc runner assembly 24 for generating a magnetic field is the FIG. 7 refer to.
  • the FIG. 1 shows a switching device according to the invention, which is suitable for a DC operation.
  • An arc guide arrangement is provided for conducting an arc occurring between the first contact 10 and the second contact 11 to an extinguishing device 32, the arc guide arrangement being divided into a first arc conduction path 22 and a second arc conduction path 23.
  • the first arc guide path 22 is provided for conducting an arc occurring between the first contact 10 and the second contact 11 with a first current direction.
  • the second arc guide path is provided for conducting an arc occurring between the first contact 10 and the second contact 11 with a second current direction opposite to the first current direction.
  • the second Lichtbogenleitweg 23 causes a reversal of the arc, or a reversal of the current direction in the arc, relative to the generated by permanent magnets, substantially homogeneous magnetic field, thereby allowing the arcs regardless of the original flow direction of the current in the arc be performed in a common erasing device 32.
  • the higher mass and surface area of the common erase device 32 over two separate erase devices has the advantage of improved heat dissipation and thus improved erase performance.
  • the first arc runout 22 is formed from two first baffles 28, 30 extending from the contact pair 12, wherein an upper first baffle 28 extends from the contact carrier 18 to the extinguishing device 32 and a lower first baffle 30 from a portion of the fixed contact carrier 8 is formed.
  • the second arc runout 23 is likewise formed from two second baffles 29, 31 which extend apart from the contact pair 12.
  • a lower second guide plate 29 extends from the contact carrier 18 to the extinguishing device 32, wherein a further portion of the fixed contact carrier 8 forms an upper second guide plate 31.
  • the upper second baffle 31 extends around the contact region 12 and on to the extinguishing device 32.
  • the second arc run 23 has a reverse baffle 35, wherein an arc on the second arc run 23 along the Umledgeleitblechs 35 reversible and to the lower second baffle 29 is conductive.
  • an insulating partition 6 in particular a part of the housing, is provided between the first arc conduction path 22 and the second arc conduction path 23 extending from the contact region 12 extends to the extinguishing device 32.
  • a comb-shaped insulation 34 can engage the extinguishing device 32, whereby the ionized gases generated by the arc are retained and can not propagate between the extinguishing plates 33.
  • the arc J1 travels directly into the extinguishing device 32, while The arc J2 is first reversed until it is rotated by about 180 degrees.
  • the arc J2 aligned after the reversal as well as the arc J1 is now likewise driven into the single extinguishing device 32.
  • the current direction in the arc J2 has reversed relative to the magnetic field B, so that the direction of the Lorentz force acting on the arc is also reversed.
  • FIGS. 4 to 6 a further preferred embodiment of the switching device according to the invention is shown, wherein the embodiment is advantageously easier to implement in practice.
  • the in the FIGS. 4 and 5 clearly distinguishable from the previously described embodiment relate to the arc guide, namely the upper first baffle 28 of the first arc guide 22 and the lower second baffle 29 of the second arc guide 23.
  • the baffles 28, 29 are connected to the movable contact carrier 18.
  • the moving parts less expensive, smaller, or easier to make easier to use and in particular the design of the switching device. For this reason, the upper first baffle 28 and the lower second baffle 29 are shortened, they do not extend to the extinguishing device 32.
  • first baffle extension 36 and a second baffle extension 37 are provided, which each extend as far as the extinguishing device 32.
  • the first Leitblechfortsatz 36 thus supplements the first Lichtbogenleitweg 22 and the second Leitblechfortsatz 37 the second Lichtbogenleitweg 23.
  • FIG. 6 is the switching device according to FIG. 5 again with the partition wall 6 and the comb-shaped insulation 34, wherein it can also be seen that the housing part which forms the partition wall 6 is pulled under the extinguishing device 32.
  • an arc runner assembly 24 is provided, which in FIG. 7 is shown by way of example.
  • the arc running assembly 24 includes, for example, two permanent magnets 41 each disposed between two pole plates 25, 26, 27. Overall, therefore, three pole plates, namely a middle pole plate 25 between the two permanent magnets 41 and a first outer pole plate 26 and a second outer pole plate 27 are provided.
  • the permanent magnets 41 may, for example, be located above the arc guide arrangement, wherein the pole plates 25, 26, 27 extend vertically downwards and limit the switching chambers laterally. Either the pole plates 25, 26, or the pole plates 26, 27 are arranged in the region of the first contact pairs 12 and preferably cover the entire area of the two arc guide arrangement.
  • This arrangement of the permanent magnets 28 and the pole plates 25, 26, 27 ensures that a homogeneous magnetic field is formed between the pole plates 25, 26, 27, which extends at right angles to the pole plates, the field lines thus transverse to the direction of movement of the contact carrier 18 gone.
  • the field lines of the magnetic field formed by the arc guiding arrangement 24 also extend transversely to an arc, which can form between the first contact 10 and the second contact 11.
  • the magnetic field produces a Lorentz force which acts on the arc and, depending on the orientation of the magnetic field and the current direction of the arc, drives it in a specific direction.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Schaltgerät, welches für einen Gleichstrombetrieb geeignet ist, wobei das Schaltgerät mindestens ein Kontaktpaar mit einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt aufweist, wobei zumindest einer der beiden Kontakte beweglich ist und die beiden Kontakte in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts außer Kontakt sind, weiterhin aufweisend eine Lichtbogentreiberanordnung zur Erzeugung eines Magnetfelds und eine Lichtbogenleitanordnung zum Leiten eines zwischen den Kontakten auftretenden Lichtbogens zu einer Löscheinrichtung. Bei einem im Wesentlichen homogenen, von Permanentmagneten erzeugten Magnetfeld wird die Aufgabe gelöst, Lichtbögen unabhängig von der Stromrichtung stets in nur einer einzelnen Löschvorrichtung zu löschen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät, welches für einen Gleichstrombetrieb geeignet ist, wobei das Schaltgerät mindestens ein Kontaktpaar mit einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt aufweist, wobei zumindest einer der beiden Kontakte beweglich ist und die beiden Kontakte in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts außer Kontakt sind, weiterhin aufweisend eine Lichtbogentreiberanordnung zur Erzeugung eines Magnetfelds und eine Lichtbogenleitanordnung zum Leiten eines zwischen den Kontakten auftretenden Lichtbogens zu einer Löscheinrichtung.
  • Ein Schaltgerät für Gleichstromanwendungen verwendet ein Magnetfeld mit im wesentlichen quer zur Trennstrecke der Strombahnen verlaufenden Feldlinien. In einem Gehäuse sind einer oder mehrere Aufnahmebereiche für jeweils eine Strombahn je Pol vorgesehen, wobei jeder Strombahn ein bewegbares Schaltkontaktelement sowie beispielsweise zwei einander gegenüberliegende feststehende Schaltkontaktelemente zugeordnet sind. Die bewegbaren Schaltkontaktelemente können dabei gemeinsam zwischen einer Schließstellung, die dem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts entspricht, und einer Öffnungsstellung, die einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts entspricht, bewegbar sein. Den einzelnen Strombahnen sind jeweils zwei Lichtbogenlöscheinrichtungen zugeordnet, die jeweils in Form von einzelnen übereinander angeordneten, elektrisch voneinander isolierten Löschblechen ausgebildet sind. Außerdem weist jede Strombahn eine oder zwei Trennstrecken auf, die sich bei geöffneten bewegbaren Schaltkontaktelementen zwischen deren Enden und den diesen Enden zugeordneten ersten und zweiten feststehenden Schaltkontaktelementen ausbilden. Beim Öffnen der Schaltkontaktelemente bildet sich entlang der Trennstrecken jeweils ein Lichtbogen, der mit Hilfe der Lichtbogenlöscheinrichtungen gelöscht werden kann. Da bei Gleichstromanwendungen das Löschen eines Lichtbogens nicht aufgrund eines Nulldurchgangs des Stroms, wie bei Wechselstromanwendungen, erreicht werden kann, bedarf es bei Gleichstromanwendungen dem Vorsehen eines Magnetfeldes, welches den Lichtbogen in eine der Lichtbogenlöscheinrichtungen treibt. Dieses Magnetfeld wird beispielsweise durch Permanentmagneten gebildet, wobei ein Magnetfeld mit Feldlinien in einer Ausrichtung aufgebaut wird, die quer zu den Trennstrecken verlaufen und auf sich längs dieser Trennstrecken bildenden Lichtbögen eine Lorenzkraft erzeugen, welche die Lichtbögen in Richtung auf eine der Lichtbogenlöscheinrichtungen treibt. Hierbei wird ein Lichtbogen zwischen einem ersten Kontaktpaar in Richtung einer ersten Lichtbogenlöscheinrichtung und der Lichtbogen zwischen einem zweiten Kontaktpaar in eine zweite Lichtbogenlöscheinrichtung getrieben.
  • Ein solches Schaltgerät ist beispielsweise aus der EP 2 061 053 A2 bekannt. Da die Bewegung der Lichtbögen von der Stromflussrichtung in dem Lichtbogen abhängig ist, ist das Schaltgerät nur für eine Stromrichtung, d.h. Polung, geeignet. Würde das Schaltgerät mit umgekehrter Polung betrieben, würden die Lichtbögen nicht in die Lichtbogenlöscheinrichtungen getrieben werden, sondern in die entgegengesetzte Richtung.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schaltgerät bereitzustellen, das polaritätsunabhängig betrieben werden kann, das also für unterschiedliche Stromrichtungen eingesetzt werden kann, wobei insbesondere entstehende Lichtbögen unabhängig von der Stromrichtung in lediglich einer Lichtbogenlöscheinrichtung gelöscht werden können.
  • Die Aufgabe wird durch ein Schaltgerät gemäß dem Hauptanspruch gelöst. In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Schaltgerät ist geeignet für einen Gleichstrombetrieb, weist mindestens ein Kontaktpaar mit einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt auf, wobei zumindest der zweite Kontakt beweglich ist und der erste Kontakt mit dem zweiten Kontakt in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts außer Kontakt sind, wobei eine Lichtbogentreiberanordnung zur Erzeugung eines Magnetfelds vorgesehen ist, insbesondere zur Erzeugung eines im Wesentlichen homogenen Magnetfelds unter Verwendung von Permanentmagneten. Eine Lichtbogenleitanordnung ist zum Leiten eines zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt auftretenden Lichtbogens zu einer Löscheinrichtung vorgesehen. Die Lichtbogenleitanordnung ist in einen ersten Lichtbogenleitweg und einen zweiten Lichtbogenleitweg aufgeteilt, wobei der erste Lichtbogenleitweg zum Leiten eines zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt auftretenden Lichtbogens mit einer ersten Stromrichtung vorgesehen ist und der zweite Lichtbogenleitweg zum Leiten eines zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt auftretenden Lichtbogens mit einer der ersten Stromrichtung entgegengesetzten zweiten Stromrichtung vorgesehen ist und wobei der zweite Lichtbogenleitweg eine Umkehrung des Lichtbogens bewirkt.
  • Eine Umkehrung des Lichtbogens im Sinne der Erfindung umfasst eine Änderung der Lage des Lichtbogens relativ zu seiner Umgebung, so dass sich unter der Voraussetzung eines homogenen und unveränderlichen Magnetfelds eine Änderung der Kraftrichtung der Lorentzkraft auf Grund der Änderung der Lage des Lichtbogens ergibt. Anders ausgedrückt, bedeutet jede Änderung der Lage des Lichtbogens auch eine Änderung der Stromflussrichtung relativ zu dem homogenen und unveränderlichen Magnetfeld. Eine Umkehrung des Lichtbogens ist gleichbedeutend mit einer Umkehrung der Stromrichtung in dem Lichtbogen relativ zu dem homogenen und unveränderlichen Magnetfeld. Durch die so ebenfalls umgekehrte Richtung der Lorentzkraft wird vorteilhaft erreicht, dass jeder Lichtbogen polaritätsunabhängig stets in ein und dieselbe Löscheinrichtung führbar ist. Eine Beeinflussung der Lorentzkraft durch Änderung des Magnetfelds ist nicht Gegenstand der Erfindung.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Lichtbogenleitweg derart gestaltet ist, dass ein Lichtbogen mit der ersten Stromrichtung in Richtung zu der Löscheinrichtung geleitet wird und dass der zweite Lichtbogenleitweg derart gestaltet ist, dass ein Lichtbogen mit der zweiten Stromrichtung in einer Richtung fort von der Löscheinrichtung geleitet, umgelenkt und zurück in Richtung zu der Löscheinrichtung geleitet wird.
  • Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass die Löscheinrichtung als Deion-Löschkammer mit einer Mehrzahl von parallel angeordneten Löschblechen ausgebildet ist.
  • Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Lichtbogenlaufweg aus zwei von dem Kontaktpaar ausgehend auseinander strebenden ersten Leitblechen gebildet ist und der zweite Lichtbogenlaufweg aus zwei von dem Kontaktpaar ausgehend auseinander strebenden zweiten Leitblechen gebildet ist. Besonders bevorzugt erstrecken ein oberes erstes Leitblech und ein unteres zweites Leitblech sich jeweils von einem Kontaktträger aus, wobei an dem Kontaktträger der zweite Kontakt angeordnet ist. Weiterhin besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Festkontaktträger abschnittsweise ein oberes erstes Leitblech bildet und abschnittsweise ein unteres zweites Leitblech bildet. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das obere erste Leitblech sich um den Kontaktbereich herum und zu der Löschvorrichtung erstreckt. Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass mindestens ein Leitblechfortsatz zur weiteren Führung des Lichtbogens das obere erste Leitblech und/oder das untere zweite Leitblech ergänzt.
  • Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass der zweite Lichtbogenlaufweg ein Umkehrleitblech aufweist, wobei ein Lichtbogen auf dem zweite Lichtbogenlaufweg entlang des Umkehrleitblechs umkehrbar und von dem zweiten Kontakt zu dem unteren zweiten Leitblech leitbar ist.
  • Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Lichtbogenlaufweg und der zweite Lichtbogenlaufweg zumindest abschnittsweise voneinander isoliert verlaufen. Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass die Löschvorrichtung durch eine Isoliervorrichtung in zwei Löschbereiche aufgeteilt ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Isoliervorrichtung kammförmig ausgeführt ist.
  • Das erfindungsgemäße Schaltgerät ist vorzugsweise einfachunterbrechend ausgeführt. Die Erfindung lässt sich jedoch ohne weiteres auf doppeltunterbrechende Schaltgeräte anwenden, wobei zwei Kontaktpaare, jeweils mit einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt, eine doppelt unterbrechende Schalteranordnung bildend vorgesehen sind, wobei die zweiten Kontakte auf einem zu den ersten Kontakten beweglichen Kontaktträger angeordnet sind und wobei im eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts die zweiten Kontakte jeweils mit einem der ersten Kontakte in Kontakt sind und der Kontaktträger die beiden zweiten Kontakte elektrisch miteinander verbindet. Besonders bevorzugt ist dann vorgesehen, dass die Lichtbogenleitanordnungen für die beiden Kontaktpaare spiegelbildlich auf gegenüberliegenden Seiten des Kontaktträgers angeordnet sind. Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass mehrere einfach oder doppelt unterbrechende Schalteranordnungen nebeneinander angeordnet sind, wobei die Kontaktträger der einzelnen Schalteranordnungen von einer gemeinsamen Schaltbrücke betätigt werden.
  • Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass die Lichtbogentreiberanordnung zumindest einen Permanentmagneten umfasst, der zwischen zwei Polplatten angeordnet ist, wobei das Kontaktpaar zwischen den Polplatten angeordnet ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Ausführungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
  • Es zeigen
    • Figur 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts in einer perspektivischen Teilansicht;
    • Figur 2 eine weitere Ausführungsform des Schaltgeräts nach Figur 1,
    • Figur 3 eine Seitenansicht des Schaltgeräts nach Figur 1,
    • Figur 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts;
    • Figur 5 eine perspektivische Teilansicht der Ausführungsform des Schaltgeräts nach Figur 4,
    • Figur 6 eine weitere Ausführungsform des Schaltgeräts nach Figur 1,
    • Figur 7 eine Lichtbogentreiberanordnung mit einem Permanentmagneten und Poplatten.
  • Die in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Schaltgeräte sind der Übersichtlichkeit halber nur zum Teil und ohne Gehäuse oder Magnetanordnung dargestellt. Eine einzelne Schaltbahn 2 mit dem Anschluss 4 ist teilweise dargestellt. Die Schaltbahn 2 umfasst einen Festkontaktträger 8, der sich zu einem Kontaktbereich 12 erstreckt, wo ein feststehender erster Kontakt 10 angeordnet ist, der mit einem beweglichen zweiten Kontakt 11 an einem Kontaktträger 18 zusammenwirkt. Bei geschlossenen Kontakten 10, 11 fließt Strom von dem Festkontaktträger 8 in den beweglichen Kontaktträger 18. Der weitere Stromfluss ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Bei einem einfach unterbrechenden Schaltgerät fließt der Strom von dem Kontaktträger aus zu einem nicht dargestellten zweiten Anschluss. Tatsächlich erweist sich das erfindungsgemäße Schaltgerät als besonders effektiv bei einer Einfachunterbrechung, da hier eine besonders geringe Bauhöhe erreicht werden kann. Bei einem doppelt unterbrechenden Schaltgerät würde sich an der Schnittfläche S die abgebildete Vorrichtung spiegelbildlich noch einmal anschließen. Das heißt, der Strom fließt über den Kontaktträger 18 zu einem nicht dargestellten zweiten Kontaktbereich und bei geschlossenen Kontakten weiter in einen weiteren Festkontaktträger mit einem entsprechenden Anschluss. Für den Fall eines mehrpoligen Schaltgeräts kann die beschriebene Vorrichtung vervielfacht werden, wobei die Kontaktträger 18 für mehrere Pole synchron schaltbar sind, sofern diese an einer gemeinsamen Schaltbrücke festgelegt sind. Dies jeweils voraussetzend, werden nachfolgend die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsformen erläutert. Eine Lichtbogentreiberanordnung 24 zur Erzeugung eines Magnetfelds ist der Figur 7 zu entnehmen.
  • Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Schaltgerät, welches für einen Gleichstrombetrieb geeignet ist. Eine Lichtbogenleitanordnung ist zum Leiten eines zwischen dem ersten Kontakt 10 und dem zweiten Kontakt 11 auftretenden Lichtbogens zu einer Löscheinrichtung 32 vorgesehen, wobei die Lichtbogenleitanordnung in einen ersten Lichtbogenleitweg 22 und einen zweiten Lichtbogenleitweg 23 aufgeteilt ist. Der erste Lichtbogenleitweg 22 ist zum Leiten eines zwischen dem ersten Kontakt 10 und dem zweiten Kontakt 11 auftretenden Lichtbogens mit einer ersten Stromrichtung vorgesehen. Dementsprechend ist der zweite Lichtbogenleitweg zum Leiten eines zwischen dem ersten Kontakt 10 und dem zweiten Kontakt 11 auftretenden Lichtbogens mit einer der ersten Stromrichtung entgegengesetzten, zweiten Stromrichtung vorgesehen. Der zweite Lichtbogenleitweg 23 bewirkt dabei eine Umkehrung des Lichtbogens, bzw. eine Umkehrung der Stromrichtung in dem Lichtbogen, relativ zu dem durch Permanentmagnete erzeugten, im Wesentlichen homogenen Magnetfeld, wodurch ermöglicht wird, dass die Lichtbögen unabhängig von der ursprünglichen Flussrichtung des Stroms in dem Lichtbogen in eine gemeinsame Löschvorrichtung 32 geführt werden. Die höhere Masse und Oberfläche der gemeinsamen Löschvorrichtung 32 gegenüber zwei getrennten Löschvorrichtungen hat den Vorteil einer verbesserten Wärmeabfuhr und somit einer verbesserten Löschleistung.
  • Der erste Lichtbogenlaufweg 22 ist aus zwei von dem Kontaktpaar 12 ausgehend auseinander strebenden ersten Leitblechen 28, 30 gebildet, wobei ein oberes erstes Leitblech 28 sich von dem Kontaktträger 18 aus zu der Löschvorrichtung 32 erstreckt und ein unteres erstes Leitblech 30 von einem Abschnitt des Festkontaktträgers 8 gebildet ist. Der zweite Lichtbogenlaufweg 23 ist ebenfalls aus zwei von dem Kontaktpaar 12 ausgehend auseinander strebenden zweiten Leitblechen 29, 31 gebildet. Ein unteres zweites Leitblech 29 erstreckt sich von dem Kontaktträger 18 aus zu der Löschvorrichtung 32, wobei ein weiterer Abschnitt des Festkontaktträgers 8 ein oberes zweites Leitblech 31 bildet. Das obere zweite Leitblech 31 erstreckt sich dabei um den Kontaktbereich 12 herum und weiter bis zu der Löschvorrichtung 32. Zusätzlich weist der zweite Lichtbogenlaufweg 23 ein Umkehrleitblech 35 auf, wobei ein Lichtbogen auf dem zweite Lichtbogenlaufweg 23 entlang des Umkehrleitblechs 35 umkehrbar und zu dem unteren zweiten Leitblech 29 leitbar ist.
  • Je nach Stromflussrichtung in dem Lichtbogen, wird dieser durch ein im Wesentlichen homogenes Magnetfeld entweder direkt über den ersten Lichtbogenleitweg 22 in die Löschvorrichtung 32 getrieben und dort gelöscht, oder zunächst in entgegengesetzter Richtung getrieben und zwischen dem oberen zweiten Leitblech 31 und dem Umkehrleitblech 35 umgekehrt und über den zweiten Lichtbogenleitweg 23 in die gleiche Löschvorrichtung 32 getrieben und dort gelöscht.
  • Im Zusammenhang mit der Figur 2 werden Merkmale eines verbesserten Schaltgeräts beschrieben. Um einen Überschlag des Lichtbogens von dem ersten Lichtbogenleitweg 22 auf Teile des zweiten Lichtbogenleitwegs 23 und umgekehrt zu verhindern, ist eine isolierende Trennwand 6, insbesondere ein Teil des Gehäuses zwischen dem ersten Lichtbogenleitweg 22 und dem zweiten Lichtbogenleitweg 23 vorgesehen, die sich von dem Kontaktbereich 12 bis zu der Löschvorrichtung 32 erstreckt. Als zusätzliche Sicherung kann eine kammförmige Isolierung 34 in die Löschvorrichtung 32 eingreifen, wodurch die durch den Lichtbogen entstehenden ionisierten Gase zurückgehalten werden und sich nicht zwischen den Löschblechen 33 ausbreiten können.
  • Anhand der Seitenansicht in Figur 3 wird das Treiben der Lichtbögen mit verschiedenen Stromflussrichtungen näher erläutert. Zwischen den geöffneten Kontakten 10, 11 sind Lichtbögen schematisch zum Vergleich als Pfeile J1 und J2 dargestellt, wobei die Richtung der Pfeile J1 und J2 verschieden ist, um die verschiedenen Stromflussrichtungen in den Lichtbögen zu verdeutlichen. Selbstverständlich treten niemals zwei Lichtbögen mit unterschiedlicher Stromrichtung gleichzeitig in einem Schalter auf, die Darstellung dient lediglich dem Vergleich der Lichtbogenleitwege 22, 23. Ein homogenes Magnetfeld B ist eingezeichnet, dessen Feldlinien aus der Zeichenebene herausweisen. Die Lichtbögen J1 und J2 werden zunächst in unterschiedliche Richtungen getrieben. Dadurch wandert der Lichtbogen J1 auf direktem Weg in die Löschvorrichtung 32, während der Lichtbogen J2 zunächst umgekehrt wird, bis dieser um etwa 180 Grad gedreht ist. Der nach der Umkehrung ebenso wie der Lichtbogen J1 ausgerichtete Lichtbogen J2 wird nun ebenfalls in die einzige Löschvorrichtung 32 getrieben. Anders ausgedrückt, hat sich die Stromrichtung in dem Lichtbogen J2 relativ zu dem Magnetfeld B umgekehrt, so dass die Richtung der Lorenzkraft, die auf den Lichtbogen wirkt ebenfalls umgekehrt ist.
  • In den Figuren 4 bis 6 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltgeräts dargestellt, wobei die Ausführungsform in der Praxis vorteilhafterweise einfacher zu realisieren ist. Die in den Figuren 4 und 5 deutlich erkennbaren Unterschiede zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform betreffen die Lichtbogenleitanordnung, nämlich das obere erste Leitblech 28 des ersten Lichtbogenleitwegs 22 und das untere zweite Leitblech 29 des zweiten Lichtbogenleitwegs 23. Die Leitbleche 28, 29 sind mit dem beweglichen Kontaktträger 18 verbunden. Die bewegbaren Teile weniger aufwändig, kleiner, bzw. leichter zu machen, erleichtert die Bedienbarkeit und insbesondere die Konstruktion des Schaltgeräts. Aus diesem Grund sind das obere erste Leitblech 28 und das untere zweite Leitblech 29 verkürzt, Sie erstrecken sich nicht bis zu der Löschvorrichtung 32. Statt dessen sind sie endseitig derart abgewinkelt, dass der jeweilige Endbereich der Leitbleche 28, 29 in konstantem Abstand zu der Löschvorrichtung 32 verläuft. Statt dessen ist ein erster Leitblechfortsatz 36 und ein zweiter Leitblechfortsatz 37 vorgesehen, die sich jeweils bis zu der Löschvorrichtung 32 erstrecken. Der erste Leitblechfortsatz 36 ergänzt somit den ersten Lichtbogenleitweg 22 und der zweite Leitblechfortsatz 37 den zweiten Lichtbogenleitweg 23. Da der Lichtbogen in dem abgewinkelten Endbereich der Leitbleche 28, 29 diesen nicht weiter folgen kann, entsteht ein zweiter Lichtbogen, und zwar entweder zwischen dem oberen ersten Leitblech 28 und dem ersten Leitblechfortsatz 36 oder zwischen dem unteren zweiten Leitblech 29 und dem zweiten Leitblechfortsatz 37, je nachdem, auf welchem der Lichtbogenleitwege 22, 23 der Lichtbogen sich befindet. Sodann ist entweder der erste Leitblechfortsatz 36 oder der zweite Leitblechfortsatz 37 mit dem jeweiligen Leitblech 28, 29 verbunden, also auf gleichem Potenzialniveau. Der ursprüngliche Lichtbogen kann zwischen dem ersten Leitblechfortsatz 36 und dem unteren ersten Leitblech 30 oder zwischen dem zweiten Leitblechfortsatz 37 und dem oberen zweiten Leitblech 31 weiter geleitet werden. Nach dem Löschen des Lichtbogens in der Löschvorrichtung 32 erlischt auch der zusätzliche Lichtbogen zu dem Leitblechfortsatz 36, 37.
  • In der Figur 6 ist das Schaltgerät gemäß Figur 5 wiederum mit der Trennwand 6 und der kammförmigen Isolierung 34 dargestellt, wobei auch erkennbar ist, dass das Gehäuseteil, das die Trennwand 6 bildet, bis unter die Löschvorrichtung 32 gezogen ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät ist eine Lichtbogentreiberanordnung 24 vorgesehen, welche in Figur 7 beispielhaft dargestellt ist. Die Lichtbogentreiberanordnung 24 umfasst beispielsweise zwei Permanentmagneten 41, die jeweils zwischen zwei Polplatten 25, 26, 27 angeordnet sind. Insgesamt sind somit drei Polplatten, nämlich eine mittlere Polplatte 25 zwischen den beiden Permanentmagneten 41 und eine erste äußere Polplatte 26 und eine zweite äußere Polplatte 27 vorgesehen. Die Permanentmagneten 41 können sich beispielsweise oberhalb der Lichtbogenleitanordnung befinden, wobei die Polplatten 25, 26, 27 vertikal nach unten reichen und die Schaltkammern seitlich begrenzen. Entweder die Polplatten 25, 26, oder die Polplatten 26, 27 sind im Bereich der ersten Kontaktpaare 12 angeordnet und überdecken vorzugsweise den kompletten Bereich der beiden Lichtbogenleitanordnung. Durch diese Anordnung der Permanentmagneten 28 und der Polplatten 25, 26, 27 ist gewährleistet, dass zwischen den Polplatten 25, 26, 27 ein homogenes Magnetfeld gebildet wird, welches im rechten Winkel zu den Polplatten verläuft, wobei die Feldlinien somit quer zur Bewegungsrichtung des Kontaktträgers 18 verlaufen. Somit verlaufen die Feldlinien des durch die Lichtbogenleitanordnung 24 gebildeten Magnetfeldes auch quer zu einem Lichtbogen, der sich zwischen dem ersten Kontakt 10 und dem zweiten Kontakt 11 ausbilden kann. Somit entsteht durch das Magnetfeld eine Lorenzkraft, die auf den Lichtbogen einwirkt und diesen, je nach Ausrichtung des Magnetfeldes und Stromrichtung des Lichtbogens, in eine bestimmte Richtung treibt.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Schaltbahn
    4
    Anschluss
    6
    Trennwand, Gehäuseteil
    8
    Festkontaktträger
    10
    Erster Kontakt
    11
    Zweiter Kontakt
    12
    Kontaktpaar
    18
    Kontaktträger
    22
    Erster Lichtbogenleitweg
    23
    Zweiter Lichtbogenleitweg
    24
    Lichtbogentreiberanordnung
    25
    Mittlere Polplatte
    26
    Erste äußere Polplatte
    27
    Zweite äußere Polplatte
    28
    Oberes erstes Leitblech
    29
    Unters zweites Leitblech
    30
    Unteres erstes Leitblech
    31
    Oberes zweites Leitblech
    32
    Löscheinrichtung
    33
    Löschblech
    34
    Kammförmige Isolierung
    35
    Umkehrleitblech
    36
    Erster Leitblechfortsatz
    37
    Zweiter Leitblechfortsatz
    41
    Permanentmagnet
    S
    Schnittfläche
    B
    Magnetfeld
    J1, J2
    Lichtbogen, Pfeile

Claims (14)

  1. Schaltgerät, geeignet für einen Gleichstrombetrieb, mit mindestens einem Kontaktpaar (12) mit einem ersten Kontakt (10) und einem zweiten Kontakt (11), wobei zumindest der zweite Kontakt (11) beweglich ist und die ersten Kontakte (10) mit den zweiten Kontakten (11) in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalte-ten Zustand des Schaltgeräts außer Kontakt sind, wobei eine Lichtbogentreiberanordnung (24) zur Erzeugung eines Magnetfelds vorgesehen ist und eine Lichtbogenleitanordnung zum Leiten eines zwischen dem ersten Kontakt (10) und dem zweiten Kontakt (11) auftretenden Lichtbogens zu einer Löscheinrichtung (32) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenleitanordnung in einen ersten Lichtbogenleitweg (22) und einen zweiten Lichtbogenleitweg (23) aufgeteilt ist, wobei der erste Lichtbogenleitweg zum Leiten eines zwischen dem ersten Kontakt (10) und dem zweiten Kontakt (11) auftretenden Lichtbogens mit einer ersten Stromrichtung vorgesehen ist und der zweite Lichtbogenleitweg zum Leiten eines zwischen dem ersten Kontakt (10) und dem zweiten Kontakt (11) auftretenden Lichtbogens mit einer der ersten Stromrichtung entgegengesetzten zweiten Stromrichtung vorgesehen ist und wobei der zweite Lichtbogenleitweg (23) eine Umkehrung des Lichtbogens und/oder der Strom bewirkt.
  2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lichtbogenleitweg (22) derart gestaltet ist, dass ein Lichtbogen mit der ersten Stromrichtung in Richtung zu der Löscheinrichtung (32) geleitet wird und
    dass der zweite Lichtbogenleitweg (23) derart gestaltet ist, dass ein Lichtbogen mit der zweiten Stromrichtung in einer Richtung fort von der Löscheinrichtung geleitet, umgelenkt und zurück in Richtung zu der Löscheinrichtung (32) geleitet wird.
  3. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löscheinrichtung (32) als Deion-Löschkammern mit einer Mehrzahl von parallel angeordneten Löschblechen (33) ausgebildet ist.
  4. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lichtbogenlaufweg (22) aus zwei von dem Kontaktpaar ausgehend auseinander strebenden ersten Leitblechen (28, 30) gebildet ist und der zweite Lichtbogenlaufweg (23) aus zwei von dem Kontaktpaar ausgehend auseinander strebenden zweiten Leitblechen (29, 31) gebildet ist.
  5. Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberes erstes Leitblech (28) und ein unteres zweites Leitblech (29) sich jeweils von einem beweglichen Kontaktträger (18) aus erstrecken, wobei an dem Kontaktträger der zweite Kontakt (11) angeordnet ist.
  6. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leitblechfortsatz (36, 37) zur weiteren Führung des Lichtbogens das obere erste Leitblech (28) und/oder das untere zweite Leitblech (29) ergänzt.
  7. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Festkontaktträger (8) abschnittsweise ein unteres erstes Leitblech (30) bildet und abschnittsweise ein oberes zweites Leitblech (31) bildet.
  8. Schaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das obere zweite Leitblech (31) sich um den Kontaktbereich (12) herum und zu der Löschvorrichtung (32) erstreckt.
  9. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lichtbogenlaufweg (23) ein Umkehrleitblech (35) aufweist, wobei ein Lichtbogen auf dem zweiten Lichtbogenlaufweg entlang des Umkehrleitblechs umkehrbar und von dem zweiten Kontakt (11) zu dem unteren zweiten Leitblech (29) leitbar ist.
  10. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lichtbogenlaufweg und der zweite Lichtbogenlaufweg zumindest abschnittsweise voneinander isoliert verlaufen.
  11. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschvorrichtung (32) durch eine Isoliervorrichtung (34) in zwei Löschbereiche aufgeteilt ist.
  12. Schaltgerät nach Anspruch 11, wobei die Isoliervorrichtung (34) kammförmig ausgeführt ist.
  13. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schalter nebeneinander angeordnet sind, wobei die Kontaktträger (18) der einzelnen Schalter von einer gemeinsamen Schaltbrücke betätigt werden.
  14. Schaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogentreiberanordnung (22, 23) zumindest einen Permanentmagneten (28) umfasst, der zwischen zwei Polplatten (25, 26, 27) angeordnet ist, wobei das Kontaktpaar (12, 17) zwischen den zwei Polplatten (25, 26, 27) angeordnet ist.
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