EP2631928A1 - Permanentmagnetanordnung für eine Lichtbogentreiberanordnung und Schaltgerät - Google Patents

Permanentmagnetanordnung für eine Lichtbogentreiberanordnung und Schaltgerät Download PDF

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EP2631928A1
EP2631928A1 EP11191220.0A EP11191220A EP2631928A1 EP 2631928 A1 EP2631928 A1 EP 2631928A1 EP 11191220 A EP11191220 A EP 11191220A EP 2631928 A1 EP2631928 A1 EP 2631928A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching
contact
arrangement
arc
switching device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11191220.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Dauer
Anke Juelich
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 EP11191220.0A priority Critical patent/EP2631928A1/de
Priority to PL12794315T priority patent/PL2786389T3/pl
Priority to EP12794315.7A priority patent/EP2786389B1/de
Priority to US14/360,945 priority patent/US10290439B2/en
Priority to PCT/EP2012/073797 priority patent/WO2013079511A1/de
Publication of EP2631928A1 publication Critical patent/EP2631928A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H01H9/32—Insulating body insertable between contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0205—Magnetic circuits with PM in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/64—Protective enclosures, baffle plates, or screens for contacts
    • 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 invention relates to a switching device for DC applications.
  • the switching device comprises at least a first switching chamber for a first current path and a second switching chamber for a second current path, each current path at least one switching contact arrangement having a first contact and a second contact, wherein the two contacts in an on state of the switching device in contact and in a disconnected state of the switching device forming an isolating distance are kept out of contact with each other, and each current path at least one quenching device for erasing an arc occurring between the contacts.
  • Such a switching device is from the EP 2 061 053 A2 known.
  • a switching device for DC applications there is proposed to use the housing of a switching device for AC applications, in addition, at least two permanent magnets are provided which have a magnetic field with substantially transverse to the separation distance of the current paths field lines.
  • three switching chambers are provided in each case for a current path, each current path being assigned a movable switching contact element and two mutually opposite stationary switching contact elements.
  • the three movable switching contact elements are in this case jointly movable between a closed position, which corresponds to the switched-on state of the switching device, and an open position, which corresponds to the switched-off state of the switching device.
  • each current path has two separating sections, which, when the movable switching contact elements are open, extend between the ends thereof and the first and second stationary switching contact elements assigned to these ends form. When the switching contact elements are opened, an arc forms along the separating sections, which arc can be extinguished with the aid of the arc-extinguishing devices.
  • DC applications since erasure of an arc can not be achieved due to current zero crossing, as in AC applications, DC applications require the provision of a magnetic field which drives the arc into one of the arc quenching devices.
  • a switching device for DC applications which has at least a first switching chamber for a first current path and a second switching chamber for a second current path.
  • At least one switching contact arrangement is provided for each current path, which has a first contact and a second contact, wherein the two contacts are kept in contact with one another in an on state of the switching device and in an off state of the switching device an isolating distance is formed.
  • at least one extinguishing device is furthermore provided for extinguishing an arc occurring between the contacts.
  • an arc runner arrangement is provided which is arranged in one of the two switching chambers and at least in the region of the switching contact arrangement of the respective current path generates a magnetic field in order to drive the arc into the respective extinguishing device.
  • the switching device has a switching chamber in which a Lichtbogentreiberan Aunt is provided, and a switching chamber in which no arc running arrangement is provided.
  • the switching device is therefore suitable for both lower currents and high currents.
  • the switching chamber with arc runner arrangement is suitable for lower currents, in which the risk is low that an arc on the arc guide assembly rolls over.
  • the magnetic field of the arc runner assembly is also strong enough to drive arcs of a smaller current quickly into the quenching device.
  • the switching chamber without arc runner arrangement is particularly suitable for high currents, since no arc runner arrangement is arranged in this switching chamber and thus the arc can not overturn on such an arc runner arrangement.
  • the two switching chambers of the switching device are arranged side by side, so that the magnetic field of the arc runner assembly also radiates to the switching chamber without arc runner assembly and generates a Lorentz force on a resulting there arc.
  • the current paths are preferably arranged next to one another and parallel to one another.
  • the switching chambers can be formed separately from each other, in particular in a housing of the switching device by intermediate walls, wherein the intermediate walls are preferably made of an electrically insulating but magnetically permeable material.
  • the two current paths can be used depending on the application, ie at low currents occurring the current path is used with arc runner assembly and at high currents occurring the current path is used without the arc runner assembly.
  • the current paths can also be electrically connected in parallel or in series so that in principle current flows through both current paths and effects the extinction of an arc, depending on the occurring current intensity and the resulting quenching behavior of one of the two current paths. As a result, the maintained by the arcs Current flow interrupted at one point, so that all other arcs go out.
  • a third switching chamber can also be provided for a third flow path. If the arc runner arrangement is then arranged in the second switching chamber, this can be arranged between the first switching chamber and the second switching chamber.
  • the magnetic field of the arc runner assembly of the second switching chamber radiates to the other two, namely, the first switching chamber and the third switching chamber.
  • an arc runner arrangement is arranged in the first switching chamber and the third switching chamber, and the second switching chamber, which is located between the first and the third switching chamber, is free of an arc runner arrangement.
  • the arc runner assembly may include two permanent magnets disposed on opposite sides of the switch contact assembly that generate a magnetic field with field lines across the gap.
  • the arc runner arrangement may consist of a permanent magnet, which is provided above the switching contact arrangement, and which is arranged between two pole plates, which are located laterally on opposite sides of the switching contact arrangement.
  • At least one arc guide arrangement is provided per switching contact arrangement, by means of which the arc is directed to the extinguishing device of the respective switching contact arrangement.
  • Such an arc guide arrangement usually consists of baffles which extend from the contacts in the direction of the respective extinguishing device.
  • Each switching arrangement may basically consist of a fixed contact and a movable contact, wherein the first contacts are each arranged on a fixed contact carrier fixed in the switching chamber and the second contacts each arranged on a movable in the switching chamber Bridge arrangement are arranged.
  • the bridge arrangement serves to actuate the second contact.
  • a double interruption with two contact pairs can also be provided per current path, two contact arrangements being provided for each current path and the second contacts being arranged on a movable bridge contact piece and the second contacts being electrically connected to one another via the bridge contact element.
  • the two contact pairs each consisting of a first contact and a second contact, are thus connected in series.
  • arcs are formed between each contact pair.
  • the bridge switching pieces of all current paths can be actuated by a common bridge arrangement, so that by actuation of an element, namely the bridge arrangement, all contact pairs or switching contact arrangements are actuated.
  • FIG. 1 shows the switching device 1 according to the invention in a partial longitudinal section with a housing 2, which comprises a lower part 3 and an upper part 4.
  • FIG. 2 shows a view into the switching device 1, wherein the upper part 4 is omitted so that you can look into the lower part 3.
  • the two Figures 1 and 2 will be described together below.
  • the switching device 1 has three poles, ie three switching paths, namely a first switching path 5, a second switching path 6 and a third switching path 7.
  • Each switching path 5, 6, 7 is in a separate switching chamber, namely a first switching chamber 8, a second switching chamber 9 and a third switching chamber 10th arranged.
  • the switching chambers 8, 9, 10 are electrically separated from each other by partitions 11, 12 of the housing 2, wherein the intermediate walls 11, 12 are preferably magnetically permeable.
  • the three current paths 5, 6, 7 are identical in terms of their structure, wherein the structure of the current paths 5, 6, 7 is explained in more detail by way of example with reference to the middle second current path 6 in the following.
  • the second flow path 6 within the second switching chamber 9 is in FIG. 1 shown in longitudinal section.
  • the second switching path 6 is formed twice interrupting and has a first switching contact arrangement 13 and a second switching contact arrangement 16.
  • the two switch contact arrangements 13, 16 are identical and mirror images of each other.
  • the first switching contact arrangement 13, which in FIG. 1 is shown on the left side, comprises a contact pair with a first contact 14 and a second contact 15. Accordingly, the second switch contact arrangement 16 with a second contact pair comprising a first contact 17 and a second contact 18 is formed.
  • the first contact 14 of the first switching contact arrangement 13 is arranged on a first fixed contact carrier 19.
  • the first fixed contact carrier 19 is fixed and thus arranged immovably in the housing 2 of the switching device 1.
  • the first contact 17 is arranged at a first free end of the first fixed contact carrier 19. At a this end facing away from the end of the first fixed contact carrier 19, a first terminal 23 is provided for the connection of the first current path 5 in a DC circuit.
  • the second contact 15 of the first switch contact arrangement 13 is located on a bridge contact piece 20 of a bridge arrangement 21 and is movably arranged in the housing 2.
  • the bridge contact piece 20 is in the in FIG. 1 Oriented orientation vertically adjustable between a raised and a lowered position. In the raised position, the second contact 15 of the first switching contact arrangement 13 is in contact with the first contact 14. In a lowered position, the two contacts 14, 15 are out of contact. In this position, an isolating distance is formed between the first contact 14 and the second contact 15 along which an arc can form.
  • the second switching contact arrangement 16 is identical to the first switching contact arrangement 13.
  • the first contact 17 of the second switching contact arrangement 16 is located on a second fixed contact carrier 22 and is arranged at a first end of the second fixed contact carrier 22. At a this end remote from the end of the second fixed contact carrier 22, a second terminal 24 is provided.
  • the second contact 18 of the second switching contact arrangement 16 is likewise arranged on the bridge contact piece 20, specifically on an end remote from the second contact 15 of the first switching contact arrangement 13.
  • the bridge switching piece 20 is electrically conductive and connects the two second contacts 15, 18 electrically to each other.
  • the second contact 18 of the second switching arrangement 16 is in contact with the first contact 17, wherein in the lowered position of the bridge switching piece 20, the two contacts 17, 18 are kept out of contact and forms an insulating gap between them, along which can also form an arc.
  • a current can thus flow from the first terminal 23 via the first fixed contact carrier 19 to the first contact of the first switching contact arrangement 13, then on to the second contact 15 of the first switching contact arrangement 13 via the bridge contact piece 20 to the second contact 18 of the second switching contact arrangement 16 , From there, the current continues to flow to the first contact 17 of the second switching contact arrangement 16 via the second fixed contact carrier 22 to the second connection 24.
  • a switching bridge 30 is provided, which is arranged vertically displaceable in the housing 2 and the bridge switching piece 20 adjusted.
  • the bridge switching piece 20 is pressed with its second contacts 15, 18 via a spring 31 against the first contacts 14, 17, wherein the spring 31 is supported between the bridge switching piece 20 and the switching bridge 30.
  • two erasing devices namely a first erasing device 27 and a second erasing device 28 are provided.
  • the first erasing device 27 is assigned to the first switching contact arrangement 13 and the second erasing device 28 to the second switching contact arrangement 16.
  • the two erasing devices 27, 28 are each arranged on a side of the respective switching contact arrangement 13, 16 facing away from the switching bridge arrangement 21.
  • the first arc runner arrangement 32 comprises two first permanent magnets 25, which are arranged within the second switching chamber 9 on the intermediate walls 11, 12 and receive the first switching contact arrangement 13 between them.
  • the first permanent magnets 25 are designed plate-shaped and arranged parallel to the intermediate walls 11, 12.
  • the two first permanent magnets 25 are arranged rectified with respect to their magnetization, so that forms an approximately homogeneous magnetic field with field lines transverse to the separation direction between them.
  • the field lines of the magnetic field also extend transversely to an arc, which forms between the first contact 14 and the second contact 15 of the first switching contact arrangement 13.
  • a Lorenz force is generated by the magnetic field, which acts on the arc and drives it in the direction of the first extinguishing device 27.
  • the second arc driver assembly 33 is constructed similar to the first arc driver assembly 32 and includes two second ones
  • Permanent magnets 26 which receive the second switching contact arrangement 16 between them.
  • the magnetic field is in this case aligned in opposite to the magnetic field of the first permanent magnet 25.
  • An arc, which forms between the first contact 17 and the second contact 18 of the second switching contact arrangement 16, has a current direction which is spatially opposite to the current direction of an arc between the contacts 14, 15 of the first switching contact arrangement 13. If an arc as shown in FIG. 1 between the contacts 17, 18 of the second switching contact arrangement 16 has a current direction vertically downward, an arc between the contacts 14, 15 of the first switching contact arrangement, a current direction vertically upwards.
  • the first flow path 5 and the third flow path 7 as well as the first switching chamber 8 and the third switching chamber 10 are identical to the second flow path 6 and the second switching chamber 9, but with the difference that in the first switching chamber 8 and the third switching chamber 10 no arc drive arrangements are arranged. In the first switching chamber 8 and in the third switching chamber 10 thus no permanent magnets are arranged.
  • the arc runner arrangements 32, 33 of the first current path 6 radiate to the adjacent switching chambers, namely the first switching chamber 8 and the third switching chamber 10, in order to be able to exert a Lorentz force on a developing arc there as well.

Abstract

Permanentmagnetanordnung 25, 26 für eine Lichtbogentreiberanordnung 32, 33 eines elektrischen Schaltgeräts 1 mit einem Permanentmagneten 34 und einer Abdeckung 35 aus elektrisch isolierendem Material, wobei die Abdeckung 35 unmittelbar mit dem Permanentmagneten 34 verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät für Gleichstromanwendungen. Das Schaltgerät umfasst mindestens eine erste Schaltkammer für eine erste Strombahn und eine zweite Schaltkammer für eine zweite Strombahn, je Strombahn mindestens eine Schaltkontaktanordnung, die einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt aufweist, wobei die beiden Kontakte in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts in Kontakt und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts eine Trennstrecke bildend außer Kontakt zueinander gehalten sind, sowie je Strombahn mindestens eine Löscheinrichtung zum Löschen eines zwischen den Kontakten auftretender Lichtbogens.
  • Ein solches Schaltgerät ist aus der EP 2 061 053 A2 bekannt. Zur Schaffung eines Schaltgeräts für Gleichstromanwendungen wird dort vorgeschlagen, das Gehäuse eines Schaltgeräts für Wechselstromanwendungen zu verwenden, wobei zusätzlich mindestens zwei Permanentmagnete vorgesehen sind, die ein Magnetfeld mit im wesentlichen quer zur Trennstrecke der Strombahnen verlaufende Feldlinien aufweisen. In dem Gehäuse sind drei Schaltkammern für jeweils eine Strombahn vorgesehen, wobei jeder Strombahn ein bewegbares Schaltkontaktelement sowie zwei einander gegenüberliegende feststehende Schaltkontaktelemente zugeordnet sind. Die drei bewegbaren Schaltkontaktelemente sind dabei gemeinsam zwischen einer Schließstellung, die dem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts entspricht, und einer Öffnungsstellung, die dem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts entspricht, bewegbar. 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 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 eines der Lichtbogenlöscheinrichtungen treibt. Durch das durch die Permanentmagneten gebildete Magnetfeld wirkt auf einen sich längs der Trennstrecke ausbildenden Lichtbogen eine Lorenzkraft, welche diesen in Richtung auf eine der Lichtbogenlöscheinrichtungen treibt. Bei geringen Stromstärken wird daher der Lichtbogen sicher in der Lichtbogenlöscheinrichtung gelöscht. Bei sehr hohen Stromstärken besteht jedoch die Gefahr, dass der Lichtbogen auf einen der Permanentmagnete überschlägt und diesen verbrennt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Schaltgerät bereitzustellen, dass sowohl für geringe Ströme als auch für hohe Ströme einer Gleichstromanwendung gleichermaßen verwendet werden kann.
  • Die Erfindung wird durch ein Schaltgerät für Gleichstromanwendungen gelöst, welches mindestens eine erste Schaltkammer für eine erste Strombahn und eine zweite Schaltkammer für eine zweite Strombahn aufweist. Je Strombahn ist mindestens eine Schaltkontaktanordnung vorgesehen, die einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt aufweist, wobei die beiden Kontakte in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts in Kontakt und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts eine Trennstrecke bildend außer Kontakt zueinander gehalten sind. Je Strombahn ist ferner mindestens eine Löscheinrichtung zum Löschen eines zwischen den Kontakten auftretender Lichtbogens vorgesehen. Hierbei ist eine Lichtbogentreiberanordnung vorgesehen, die in einer der beiden Schaltkammern angeordnet ist und zumindest im Bereich der Schaltkontaktanordnung der jeweiligen Strombahn ein Magnetfeld erzeugt, um den Lichtbogen in die jeweilige Löscheinrichtung zu treiben.
  • Somit weist das Schaltgerät eine Schaltkammer auf, in der eine Lichtbogentreiberanordnung vorgesehen ist, und eine Schaltkammer, in der keine Lichtbogentreiberanordnung vorgesehen ist. Das Schaltgerät eignet sich daher sowohl für geringere Ströme als auch für hohe Ströme. Die Schaltkammer mit Lichtbogentreiberanordnung ist für geringere Ströme geeignet, bei denen die Gefahr gering ist, dass ein Lichtbogen auf die Lichtbogentreiberanordnung überschlägt. Das Magnetfeld der Lichtbogentreiberanordnung ist zudem stark genug, um auch Lichtbögen eines kleineren Stroms schnell in die Löscheinrichtung zu treiben. Die Schaltkammer ohne Lichtbogentreiberanordnung ist besonders für hohe Ströme geeignet, da in dieser Schaltkammer keine Lichtbogentreiberanordnung angeordnet ist und somit der Lichtbogen nicht auf eine solche Lichtbogentreiberanordnung überschlagen kann. Hierdurch ist gewährleistet, dass sich nur geringe Kohlenstoffablagerungen durch Abbrand eines Permanentmagneten oder angrenzender Gehäusewände bilden, die das Löschen eines Lichtbogens erschweren würden. Je nach Geometrie der Schaltkontaktanordnung kann der Lichtbogen bereits einen eigenständigen Impuls erhalten, der diesen in die Löscheinrichtung treibt. Andererseits sind die beiden Schaltkammern des Schaltgeräts nebeneinander angeordnet, so dass das Magnetfeld der Lichtbogentreiberanordnung auch auf die Schaltkammer ohne Lichtbogentreiberanordnung ausstrahlt und eine Lorenzkraft auf einen dort entstehenden Lichtbogen erzeugt. Hierbei sind die Strombahnen vorzugsweise nebeneinander und parallel zueinander angeordnet. Die Schaltkammern können insbesondere in einem Gehäuse des Schaltgeräts durch Zwischenwände voneinander getrennt ausgebildet sein, wobei die Zwischenwände vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden aber magnetisch permeablen Material gefertigt sind.
  • Die beiden Strombahnen können je nach Anwendungsfall benutzt werden, d. h. bei niedrigen auftretenden Strömen wird die Strombahn mit Lichtbogentreiberanordnung verwendet und bei hohen auftretenden Strömen wird die Strombahn ohne Lichtbogentreiberanordnung verwendet. Andererseits können die Strombahnen auch elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet sein, so dass durch beide Strombahnen grundsätzlich Strom fließt und je nach auftretender Stromstärke und dem sich daraus resultierenden Löschverhalten einer der beiden Strombahnen die Löschung eines Lichtbogens bewirkt. Hierdurch wird der durch die Lichtbögen aufrechterhaltene Stromfluss an einer Stelle unterbrochen, so dass auch alle weiteren Lichtbögen erlöschen.
  • Grundsätzlich kann auch eine dritte Schaltkammer für eine dritte Strombahn vorgesehen sein. Ist dann die Lichtbogentreiberanordnung in der zweiten Schaltkammer angeordnet, kann diese zwischen der ersten Schaltkammer und der zweiten Schaltkammer angeordnet sein. Somit strahlt das Magnetfeld der Lichtbogentreiberanordnung der zweiten Schaltkammer auf die anderen beiden, nämlich die erste Schaltkammer und die dritte Schaltkammer, aus. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass in der ersten Schaltkammer und der dritten Schaltkammer eine Lichtbogentreiberanordnung angeordnet ist und die zweite Schaltkammer, welche sich zwischen der ersten und der dritten Schaltkammer befindet, frei von einer Lichtbogentreiberanordnung ist.
  • Die Lichtbogentreiberanordnung kann zwei Permanentmagneten umfassen, die auf gegenüberliegenden Seiten der Schaltkontaktanordnung angeordnet sind und die ein Magnetfeld mit Feldlinien quer zur Trennstrecke erzeugen. Grundsätzlich kann die Lichtbogentreiberanordnung jedoch aus einem Permanentmagneten bestehen, der oberhalb der Schaltkontaktanordnung vorgesehen ist, und welcher zwischen zwei Polplatten angeordnet ist, die sich seitlich auf gegenüberliegenden Seiten der Schaltkontaktanordnung befinden.
  • Vorzugsweise ist je Schaltkontaktanordnung zumindest eine Lichtbogenleitanordnung vorgesehen, mittels derer der Lichtbogen zur Löscheinrichtung der jeweiligen Schaltkontaktanordnung gelenkt wird. Eine solche Lichtbogenleitanordnung besteht üblicherweise aus Leitblechen, die von den Kontakten in Richtung zur jeweiligen Löscheinrichtung verlaufen.
  • Jede Schaltanordnung kann grundsätzlich aus einem Festkontakt und einem beweglichen Kontakt bestehen, wobei der erste Kontakte jeweils auf einem in der Schaltkammer feststehenden Festkontaktträger angeordnet sind und der zweite Kontakte jeweils an einer in der Schaltkammer bewegbar angeordneten Brückenanordnung angeordnet sind. Die Brückenanordnung dient hierbei zum Betätigen des zweiten Kontakts.
  • Grundsätzlich kann je Strombahn auch eine doppelte Unterbrechung mit zwei Kontaktpaaren vorgesehen sein, wobei je Strombahn zwei Kontaktanordnungen vorgesehen sind und die zweiten Kontakte auf einem bewegbaren Brückenschaltstück angeordnet sind und wobei die zweiten Kontakte über das Brückenschaltstück miteinander elektrisch verbunden sind. Die beiden Kontaktpaare, jeweils bestehend aus einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt, sind somit in Reihe geschaltet. Hierbei bilden sich zwischen jedem Kontaktpaar Lichtbögen aus.
  • Grundsätzlich können die Brückenschaltstücke aller Strombahnen von einer gemeinsamen Brückenanordnung betätigbar sein, so dass durch Betätigen eines Elements, nämlich der Brückenanordnung, alle Kontaktpaare bzw. Schaltkontaktanordnungen betätigt werden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigt
    • Figur 1
    einen Teillängsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltgerät und
    Figur 2
    eine Draufsicht in das Schaltgerät gemäß Figur 1.
  • Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Schaltgerät 1 in einem Teillängsschnitt mit einem Gehäuse 2, welches ein Unterteil 3 und ein Oberteil 4 umfasst. Figur 2 zeigt einen Blick in das Schaltgerät 1, wobei das Oberteil 4 weggelassen ist, so dass man in das Unterteil 3 blicken kann. Die beiden Figuren 1 und 2 werden im folgenden zusammen beschrieben.
  • Das Schaltgerät 1 weist drei Pole, d. h. drei Schaltbahnen, nämlich eine erste Schaltbahn 5, eine zweite Schaltbahn 6 und eine dritte Schaltbahn 7 auf. Jede Schaltbahn 5, 6, 7 ist in einer separaten Schaltkammer, nämlich einer ersten Schaltkammer 8, einer zweiten Schaltkammer 9 und einer dritten Schaltkammer 10 angeordnet. Die Schaltkammern 8, 9, 10 sind durch Zwischenwände 11, 12 des Gehäuses 2 elektrisch voneinander getrennt, wobei die Zwischenwände 11, 12 vorzugsweise magnetisch permeabel sind. Die drei Strombahnen 5, 6, 7 sind hinsichtlich ihres Aufbaus identisch, wobei im folgenden der Aufbau der Strombahnen 5, 6, 7 exemplarisch anhand der mittleren zweiten Strombahn 6 näher erläutert wird.
  • Die zweite Strombahn 6 innerhalb der zweiten Schaltkammer 9 ist in Figur 1 im Längsschnitt dargestellt. Die zweite Schaltbahn 6 ist doppelt unterbrechend ausgebildet und weist eine erste Schaltkontaktanordnung 13 und eine zweite Schaltkontaktanordnung 16 auf. Die beiden Schaltkontaktanordnungen 13, 16 sind identisch und spiegelbildlich zueinander ausgebildet.
  • Die erste Schaltkontaktanordnung 13, welche in Figur 1 auf der linken Seite dargestellt ist, umfasst ein Kontaktpaar mit einem ersten Kontakt 14 und einem zweiten Kontakt 15. Entsprechend ist die zweite Schaltkontaktanordnung 16 mit einem zweiten Kontaktpaar umfassend einen ersten Kontakt 17 und einen zweiten Kontakt 18 ausgebildet.
  • Der erste Kontakt 14 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 ist auf einem ersten Festkontaktträger 19 angeordnet. Der erste Festkontaktträger 19 ist feststehend und somit unbeweglich im Gehäuse 2 des Schaltgeräts 1 angeordnet. Der erste Kontakt 17 ist an einem ersten freien Ende des ersten Festkontaktträgers 19 angeordnet. An einem diesem Ende abgewandten Ende des ersten Festkontaktträgers 19 ist ein erster Anschluss 23 für den Anschluss der ersten Strombahn 5 in einem Gleichstromkreis vorgesehen.
  • Der zweite Kontakt 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 befindet sich an einem Brückenschaltstück 20 einer Brückenanordnung 21 und ist bewegbar im Gehäuse 2 angeordnet. Das Brückenschaltstück 20 ist in der in Figur 1 dargestellten Orientierung vertikal zwischen einer angehobenen und einer abgesenkten Stellung verstellbar. In der angehobenen Stellung ist der zweite Kontakt 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 in Kontakt mit dem ersten Kontakt 14. In einer abgesenkten Stellung sind die beiden Kontakte 14, 15 außer Kontakt. In dieser Stellung bildet sich eine Trennstrecke zwischen dem ersten Kontakt 14 und dem zweiten Kontakt 15 entlang welcher sich ein Lichtbogen ausbilden kann.
  • Die zweite Schaltkontaktanordnung 16 ist identisch zur ersten Schaltkontaktanordnung 13 ausgebildet. Der erste Kontakt 17 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 befindet sich auf einem zweiten Festkontaktträger 22 und ist an einem ersten Ende des zweiten Festkontaktträgers 22 angeordnet. An einem diesem Ende abgewandten Ende des zweiten Festkontaktträgers 22 ist ein zweiter Anschluss 24 vorgesehen.
  • Der zweite Kontakt 18 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 ist ebenfalls am Brückenschaltstück 20 angeordnet und zwar an einem vom zweiten Kontakt 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 abgewandten Ende desselben. Das Brückenschaltstück 20 ist elektrisch leitend ausgebildet und verbindet die beiden zweiten Kontakte 15, 18 elektrisch miteinander. Im angehobenen Zustand des Brückenschaltstücks 20 ist der zweite Kontakt 18 der zweiten Schaltanordnung 16 in Kontakt zum ersten Kontakt 17, wobei in der abgesenkten Stellung des Brückenschaltstücks 20 die beiden Kontakte 17, 18 außer Kontakt gehalten sind und sich zwischen diesen eine Trennstrecke bildet, entlang welcher sich ebenfalls ein Lichtbogen ausbilden kann.
  • Im angehobenen Zustand des Brückenschaltstücks 20 kann somit ein Strom vom ersten Anschluss 23 über den ersten Festkontaktträger 19 zum ersten Kontakt der ersten Schaltkontaktanordnung 13, dann weiter zum zweiten Kontakt 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 über das Brückenschaltstück 20 zum zweiten Kontakt 18 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 fließen. Von dort fließt der Strom weiter zum ersten Kontakt 17 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 über den zweiten Festkontaktträger 22 zum zweiten Anschluss 24.
  • Zum Verstellen des Brückenschaltstücks 20 ist eine Schaltbrücke 30 vorgesehen, welche vertikal verschiebbar im Gehäuse 2 angeordnet ist und das Brückenschaltstück 20 verstellt. Im angehobenen Zustand des Brückenschaltstücks 20, welcher dem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts 1 entspricht, wird das Brückenschaltstück 20 mit seinen zweiten Kontakten 15, 18 über eine Feder 31 gegen die ersten Kontakte 14, 17 gedrückt, wobei sich die Feder 31 zwischen dem Brückenschaltstück 20 und der Schaltbrücke 30 abstützt.
  • In der zweiten Schaltkammer 9 sind zwei Löscheinrichtungen, nämlich eine erste Löscheinrichtung 27 und eine zweite Löscheinrichtung 28 vorgesehen. Die erste Löscheinrichtung 27 ist der ersten Schaltkontaktanordnung 13 und die zweite Löscheinrichtung 28 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 zugeordnet. Die beiden Löscheinrichtungen 27, 28 sind jeweils auf einer der Schaltbrückenanordnung 21 abgewandten Seite der jeweiligen Schaltkontaktanordnung 13, 16 angeordnet.
  • Um entstehende Lichtbögen zwischen den Kontaktpaaren in die Löscheinrichtungen 27, 28 zu treiben, sind in der zweiten Schaltkammer 9 zwei Lichtbogentreiberanordnungen vorgesehen, nämlich eine erste Lichtbogentreiberanordnung 32 und eine zweite Lichtbogentreiberanordnung 33, wobei die erste Lichtbogentreiberanordnung 32 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 und die zweite Lichtbogentreiberanordnung 33 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 zugeordnet ist. Die erste Lichtbogentreiberanordnung 32 umfasst zwei erste Permanentmagneten 25, die innerhalb der zweiten Schaltkammer 9 an den Zwischenwänden 11, 12 angeordnet sind und die erste Schaltkontaktanordnung 13 zwischen sich aufnehmen. Die ersten Permanentmagneten 25 sind plattenförmig gestaltet und parallel zu den Zwischenwänden 11, 12 angeordnet. Die beiden ersten Permanentmagneten 25 sind bezüglich ihrer Magnetisierung gleichgerichtet angeordnet, so dass sich zwischen ihnen ein annähernd homogenes Magnetfeld mit Feldlinien quer zur Trennrichtung ausbildet. Somit verlaufen die Feldlinien des Magnetfeldes auch quer zu einem Lichtbogen, der sich zwischen dem ersten Kontakt 14 und dem zweiten Kontakt 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 ausbildet. Hierdurch entsteht durch das Magnetfeld eine Lorenzkraft, die auf den Lichtbogen einwirkt und diesen in Richtung zur ersten Löscheinrichtung 27 treibt.
  • Die zweite Lichtbogentreiberanordnung 33 ist vergleichbar zur ersten Lichtbogentreiberanordnung 32 aufgebaut und umfasst zwei zweite
  • Permanentmagnete 26, die die zweite Schaltkontaktanordnung 16 zwischen sich aufnehmen. Das Magnetfeld ist hierbei in entgegengesetzt zum Magnetfeld der ersten Permanentmagneten 25 ausgerichtet. Ein Lichtbogen, der sich zwischen dem ersten Kontakt 17 und dem zweiten Kontakt 18 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 ausbildet, weist eine Stromrichtung auf, die der Stromrichtung eines Lichtbogens zwischen den Kontakten 14, 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 räumlich entgegengesetzt ist. Wenn ein Lichtbogen gemäß der Darstellung in Figur 1 zwischen den Kontakten 17, 18 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 eine Stromrichtung vertikal nach unten aufweist, weist ein Lichtbogen zwischen den Kontakten 14, 15 der ersten Schaltkontaktanordnung eine Stromrichtung vertikal nach oben auf. Um ein sicheres Löschen der Lichtbögen unabhängig von der Stromrichtung in der jeweiligen Strombahn zu gewährleisten, muss daher in einer ersten Stromrichtung der Lichtbogen an der ersten Schaltkontaktanordnung 13 nach links in die erste Löscheinrichtung 27 und ein Lichtbogen an der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 nach rechts in die zweite Löscheinrichtung 28 getrieben werden. Um dies zu erzielen, müssen demnach die Magnetfelder in entgegengesetzte Richtung ausgerichtet sein.
  • Die erste Strombahn 5 und die dritte Strombahn 7 sowie die erste Schaltkammer 8 und die dritte Schaltkammer 10 sind identisch zur zweiten Strombahn 6 und zur zweiten Schaltkammer 9 ausgebildet, jedoch mit dem Unterschied, dass in der ersten Schaltkammer 8 und der dritten Schaltkammer 10 keine Lichtbogentreiberanordnungen angeordnet sind. In der ersten Schaltkammer 8 und in der dritten Schaltkammer 10 sind somit keine Permanentmagneten angeordnet. Die Lichtbogentreiberanordnungen 32, 33 der ersten Strombahn 6 strahlen auf die benachbarten Schaltkammern, nämlich die erste Schaltkammer 8 und die dritte Schaltkammer 10, aus um auch dort eine Lorenzkraft auf einen entstehenden Lichtbogen ausüben zu können.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltgerät
    2
    Gehäuse
    3
    Unterteil
    4
    Oberteil
    5
    erste Strombahn
    6
    zweite Strombahn
    7
    dritte Strombahn
    8
    erste Schaltkammer
    9
    zweite Schaltkammer
    10
    dritte Schaltkammer
    11
    Zwischenwand
    12
    Zwischenwand
    13
    erste Schaltkontaktanordnung
    14
    erster Kontakt
    15
    zweiter Kontakt
    16
    zweite Schaltkontaktanordnung
    17
    erster Kontakt
    18
    zweiter Kontakt
    19
    erster Festkontaktträger
    20
    Brückenschaltstück
    21
    Brückenanordnung
    22
    zweiter Festkontaktträger
    23
    erster Anschluss
    24
    zweiter Anschluss
    25
    erste Permanentmagneten
    26
    zweite Permanentmagneten
    27
    erste Löscheinrichtung
    28
    zweite Löscheinrichtung
    29
    Löschblech
    30
    Schaltbrücke
    31
    Feder
    32
    erste Lichtbogentreiberanordnung
    33
    zweite Lichtbogentreiberanordnung

Claims (8)

  1. Permanentmagnetanordnung (25, 26) für eine Lichtbogentreiberanordnung (32, 33) eines elektrischen Schaltgeräts (1) mit einem Permanentmagneten (34) und einer Abdeckung (35) aus elektrisch isolierendem Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (35) unmittelbar mit dem Permanentmagneten (34) verbunden ist.
  2. Permanentmagnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (35) aus einem elektrisch isolierenden und magnetisch permeablen Material gefertigt ist.
  3. Schaltgerät für Gleichstromanwendungen umfassend mindestens eine Strombahn (5, 6, 7),
    mindestens eine Schaltkontaktanordnung (13, 16) zum Unterbrechen der mindestens einen Strombahn (5, 6, 7), wobei die Schaltkontaktanordnung (13, 16) in einer Schaltkammer (8, 9, 10) eines Gehäuses (2) des Schaltgeräts (1) angeordnet ist, sowie eine Lichtbogentreiberanordnung (32, 33), die in der Schaltkammer (8, 9, 10) angeordnet ist und zumindest im Bereich der Schaltkontaktanordnung (13, 16) der jeweiligen Strombahn (5, 6, 7) ein Magnetfeld erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogentreiberanordnung (32, 33) zumindest eine Permanentmagnetanordnung (25, 26) nach Anspruch 1 umfasst.
  4. Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogentreiberanordnung (32, 33) zwei Permanentmagnetanordnungen (25, 26) nach Anspruch 1 umfasst, zwischen denen die Schaltkontaktanordnung (13, 16) angeordnet ist.
  5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (25, 26) in einer Aufnahmekammer (38) des Gehäuses (1) aufgenommen ist und ausschließlich mit der Abdeckung (35) aus dieser hervorsteht.
  6. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmekammer (38) in eine Wand (11, 12) des Gehäuses (1) eingebracht ist.
  7. Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (11, 12) aus einem elektrisch isolierenden und magnetisch permeablen Material gefertigt ist.
  8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (25, 26) einen Kodiervorsprung (44) aufweist, mit dem die Permanentmagnetanordnung (25, 26) in eine Kodierausnehmung (43) der Aufnahmekammer (38) eintaucht.
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