EP3025361B1 - Schaltgerät mit einem elektromagnetischen lichtbogenantrieb - Google Patents

Schaltgerät mit einem elektromagnetischen lichtbogenantrieb Download PDF

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EP3025361B1
EP3025361B1 EP13815467.9A EP13815467A EP3025361B1 EP 3025361 B1 EP3025361 B1 EP 3025361B1 EP 13815467 A EP13815467 A EP 13815467A EP 3025361 B1 EP3025361 B1 EP 3025361B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching device
legs
arc
switching
shaped
Prior art date
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Active
Application number
EP13815467.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3025361A1 (de
Inventor
Ludwig Niebler
Vadzim Kulinovich
Tobias VIEHAUSER
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3025361A1 publication Critical patent/EP3025361A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3025361B1 publication Critical patent/EP3025361B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/346—Details concerning the arc formation chamber
    • 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
    • H01H9/446—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using magnetisable elements associated with the contacts

Definitions

  • the invention relates to a switching device with an electromagnetic arc drive, wherein the switching device has a switching chamber with a fixedly positioned switching piece and a movable contact piece arranged opposite thereto.
  • Such arc extinguishing device often consists of an arc chamber with Lichtbogenleitblechen and various components, which fulfill, among other things, fluidic tasks.
  • the arc chamber is often designed as a package of U-shaped punched quenching plates, which are arranged in parallel and are kept at a distance.
  • a strip of insulating material usually a VulkanfieberstMail folded, which keeps the quenching plates at a distance and summarized into an assembly.
  • the baffles are located at the top and bottom of the arc chamber.
  • the upper arc guide plate together with a movable contact bridge forms a contact point.
  • the arc migrates from the contact point into the arc chamber.
  • an arc is formed between the contacts that are separated from each other. Electromagnetic forces move the arc towards the arc quenching chamber.
  • the arc base points of the arc at the exit points of the arc guide plates thereby migrate away from the contact point along the arc guide plates electrically connected to the circuit.
  • the arc guide plates are shaped and arranged so that they lead the arc as quickly as possible to the arc chamber. Inside the arc chamber, the arc is then extinguished. During the described process, current or thermomechanical forces occur between the quenching plates and the arc guide plates. If the arc guide plate is not fixed stable enough, which often does not succeed due to the structural conditions often, they touch the outer quenching plates and weld with them. As a result, the efficiency of the arc chamber for further deletion processes is reduced.
  • the mechanism of action is accordingly that the flow of current across the arc creates a magnetic flux which is deflected by ferromagnetic parts near the contact point such that a force acts on the arc which drives it away from the contact point to an arc extinguishing system.
  • JP S63 126136 A The US 2008/073327 A1 , the US Pat. No. 5,589,572 , the US 5 548 258 A and the EP 1 998 349 A1 each disclose a switching device with an electromagnetic arc drive, wherein the switching device has a switching chamber with a fixedly positioned switching piece with a movable contact piece arranged opposite thereto.
  • the electromagnetic arc drive is designed in the form of a sheet which is positioned around the fixedly positioned switching piece around.
  • the object of the present invention is to provide a switching device with an electromagnetic arc drive, which allows optimization of the deflection and extinguishing of switching arcs.
  • a switching device with an electromagnetic arc drive wherein the Switching device having a switching chamber with a fixedly positioned switching piece and a movable contact piece arranged opposite thereto.
  • the invention is characterized in that the electromagnetic arc drive is designed in the form of a sheet, which is positioned around the fixedly positioned switching piece around.
  • the sheet in particular blower U-shaped with two legs, which are connected to each other via a connecting central part.
  • the connecting central part of the sheet is parallel between the legs of the U-shaped curved fixedly positioned contact piece arranged in the area behind the contacts. Due to the current flow from the conductor connection to the contact, a magnetic flux is induced in the connecting central part of the U-shaped metal sheet, which interacts with the magnetic flux which is induced by the current flow in the arc and thus generates a force on the arc. This force drives the arc away from the contacts.
  • the connecting middle part on the sheet metal is arranged in the area behind the contacts. If the connecting central part of the sheet were further offset in the direction of contacts, the current flow would reduce the induction of the magnetic flux in the sheet metal.
  • the lateral legs of the U-shaped sheet are pulled only so far in the direction of the movable contact piece that they cover the area in which the contacts are located. In this way, the interaction of the magnetic fields is caused by the flow of current in the movable contact piece or minimized by the flowing in the fixed contact piece to the right current to the plate.
  • the advantages of the switching device according to the invention with electromagnetic arc drive are that a magnetic flux is already induced by the current flow in the fixed contact piece between terminal and contact point in the sheet, whereby the magnetic force on the arc is increased. Since no insulation material between the lateral legs on the plate and the contacts is present, the arc can also commutate to the plate and divide. This results in a faster arc voltage increase, which limits the flow of current over the arc faster.
  • the sheet is U-shaped with two legs which are connected to each other via a connecting central part is formed.
  • the connecting central part of the U-shaped plate is arranged in parallel between the legs of the U-shaped bent fixedly positioned contact piece in the area behind the contacts. Due to the current flow from the conductor connection to the contact, a magnetic flux is induced in the connecting central part of the U-shaped metal sheet, which interacts with the magnetic flux induced by the current flow in the arc and thus generates a force on the arc. This force drives the arc away from the contacts.
  • another concept may be that the legs of the U-shaped plate are formed parallel to each other and congruent.
  • the spacing of the two mutually parallel legs of the U-shaped sheet is determined essentially by the leg of the U-shaped sheet.
  • a technical continuation of the inventive concept may consist in that the legs of the U-shaped sheet are guided obliquely from the connecting middle part to the rear.
  • the connecting central part of the sheet is arranged in the area behind the contacts. If the connecting central part were further offset in the direction of contacts, then the current flow would reduce the induction of the magnetic flux in the metal sheet.
  • the lateral legs on the plate are pulled only so far in the direction of moving contact piece that they cover the area in which the contacts are located. Thus, the interaction of the magnetic fields by the current flow in caused movable switching element, or minimized by the fixedly positioned switching piece to the right current flowing through the plate.
  • the connecting central part of the U-shaped sheet is positioned between two legs of the U-shaped fixedly positioned switching piece.
  • the connecting central part of the U-shaped sheet is arranged in parallel between the legs of the U-shaped fixed fixed contact piece in the area behind the contacts. Due to the current flow from the conductor connection to the contact, a magnetic flux is induced in the connecting central part of the sheet, which interacts with the magnetic flux which is induced by the current flow in the arc and thus generates a force on the arc.
  • the connecting central part is positioned below quenching plates, which are arranged in the switching chamber.
  • quenching plates which are arranged in the switching chamber.
  • the contours of the limbs of the U-shaped sheet are adapted to the positioning of the quenching plates arranged above it.
  • This particular geometric embodiment allows optimal use of space.
  • the end portions of the legs of the U-shaped plate are positioned in the region of the contact points of the fixed and the movable contact piece.
  • the lateral legs of the sheet are drawn only so far in the direction of movable contact piece that they cover the area in which the contacts are located.
  • an insulating body is positioned between the connecting central part of the U-shaped plate and the legs of the U-shaped, fixedly positioned contact piece.
  • the insulator essentially insulates the connecting central part of the sheet from the fixedly positioned contact piece.
  • the insulator does not isolate the lateral legs on the sheet metal toward the arc or to the switching chamber interior. This allows the arc created between the contacts to commutate and divide on the lateral legs. Since there is an insulating body between the connecting central part of the sheet and the fixedly positioned contact piece, the commutation of the arc does not interfere with the sheet. That is, there can be no short circuit at any other point between the fixedly positioned contact piece on the plate to the movable contact point.
  • the connecting central part of the U-shaped sheet between two legs of the U-shaped insulating body, which shield the legs of the fixedly positioned contact piece is positioned. Due to the positioning of the insulator, the commutation of the arc on the sheet does not interfere. This leads to the result that there can be no short circuit at any other point between the fixedly positioned contact piece on the plate to the movable contact piece.
  • the present invention finds application in particular in its preferred embodiment as a circuit breaker. In a further use, the present invention may also be used in a compact engine feeder.
  • Fig. 1 shows an arrangement of the components in a switching chamber of a switching device. These include a fixedly positioned contact piece 1 with a contact point 2, which is arranged opposite to a contact point 3 of a movable contact piece 4.
  • the fixedly positioned contact piece 1 is preferably U-shaped with two legs 5, 6, which may be of different lengths and parallel to each other, and the two legs 5, 6 interconnecting connecting portion 7.
  • an electromagnetic arc drive in the form of a sheet 8, which is preferably U-shaped with two legs 9, 10, which are preferably formed parallel and congruent to each other, and a connecting central portion 11.
  • the connecting central portion 11 of the sheet 8 is preferably between the legs 5, 6 of the fixedly positioned contact piece 1 is arranged.
  • the legs 9, 10 of the sheet 8 are preferably drawn obliquely backwards in the direction of the contact points 2, 3.
  • contours 13, 14 are incorporated, which take into account the positioning of the quenching plates 12.
  • Fig. 1 shows, in addition, a conductor terminal 15 is shown on the leg 6 of the fixedly positioned contact piece 1.
  • the current flow 16, in the form of arrows in Fig. 2 is shown, passes over the leg 6 of the fixedly positioned contact piece 1 and continues in the movable contact piece 4.
  • Fig. 3 In addition to the current flow 16 and arc 17, the induced magnetic fields 18, 19, 20 and the magnetic flux 21 are shown.
  • the induced magnetic field 18 is formed on the movable contact 4.
  • the induced magnetic field 19 is located between the movable contact 4 and the fixedly positioned contact 1.
  • the induced magnetic field 20 is formed at the connecting central portion 11 of the sheet 8.
  • the superposition of the magnetic fields 19 and 20 causes a deflection of the arc to the outside. Due to the flow of current from the conductor terminal 15 to the contact points 2, 3, a magnetic flux is induced in the connecting central part 11 of the U-shaped plate 8, which cooperates with the magnetic flux, which is induced by the current flow in the arc 17 and thus a force on the Arc 17 is generated.
  • Fig. 4 shows the arrangement of the components in a switching chamber of a switching device including an insulating body 22 which is U-shaped with two legs 23, 24 and a connecting part 25 between the legs 23, 24.
  • the legs 23, 24 are preferably parallel to each other and opposite each other aligned horizontally.
  • the leg 23 surrounds the leg 5 of the fixedly positioned contact piece 1.
  • the leg 24 of the insulating body 22 is formed in the form of a cover over the leg 6 of the fixedly positioned contact piece 1. Between the legs 23, 24 of the insulating body 22, the connecting central part 11 of the sheet 8 is placed.
  • Fig. 4 also shows the formation of arcs 26.
  • the switching device according to the invention with electromagnetic arc drive in the form of a sheet is characterized in that a magnetic flux is already induced by the current flow in the fixed contact between terminal and pad in the sheet, so that the magnetic force on the arc is significantly increased. Since there is no insulating material between the lateral legs on the plate and on the contacts, the arc can also commutate to the plate and divide. This results in a faster arc voltage increase, which limits the flow of current through the arc faster. In addition, since there is an insulating body between the connecting central part of the sheet and the fixed contact piece, the commutation of the arc does not interfere with the sheet. This causes the formation of a short circuit is excluded.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Lichtbogenantrieb, wobei das Schaltgerät eine Schaltkammer mit einem fest positionierten Schaltstück und einem gegenüber liegend dazu angeordneten beweglichen Schaltstück aufweist.
  • Bei derartigen Schaltgeräten entsteht beim Abschalten von elektrischen Strömen an den sich öffnenden Kontaktstellen ein Lichtbogen. Dieser Lichtbogen verursacht an den Kontaktstellen durch Abbrand des Kontaktmaterials einen Verschleiß und verzögert das Freischalten des Stromkreises, da der Strom über den Lichtbogen solange weiterfließt, bis dieser erlischt. Um den Schaden durch den Lichtbogen einzuschränken, sind elektrische Schalt- beziehungsweise Schutzgeräte ab einer bestimmten Leistung mit einer Lichtbogen-Löscheinrichtung ausgerüstet.
  • Eine derartige Lichtbogen-Löscheinrichtung besteht häufig aus einer Lichtbogenkammer mit Lichtbogenleitblechen und diversen Komponenten, welche unter Anderem auch strömungstechnische Aufgaben erfüllen.
  • Die Lichtbogenkammer ist oftmals als Paket aus U-förmig gestanzten Löschblechen ausgeführt, welche parallel angeordnet sind und auf Abstand gehalten werden. Um die Löschbleche herum ist ein Streifen aus isolierendem Material, meist ein Vulkanfieberstreifen gefaltet, der die Löschbleche auf Abstand hält und zu einer Baugruppe zusammenfasst. In den Isolierstreifen sind Öffnungen gestanzt, die unter Anderem die Strömungsverhältnisse in der Lichtbogenkammer beeinflussen. Die Leitbleche sind am oberen und am unteren Ende der Lichtbogenkammer angeordnet. Das obere Lichtbogenleitblech bildet zusammen mit einer beweglichen Kontaktbrücke eine Kontaktstelle.
  • In der Lichtbogen-Löscheinrichtung wandert der Lichtbogen von der Kontaktstelle in die Lichtbogenkammer. Beim Öffnen der Kontaktstelle entsteht ein Lichtbogen zwischen den sich voneinander entfernenden Kontakten. Durch elektromagnetische Kräfte wird der Lichtbogen in Richtung der Lichtbogen-Löschkammer bewegt. Die Lichtbogenfußpunkte des Lichtbogens an den Austrittsstellen der Lichtbogenleitbleche wandern dabei von der Kontaktstelle weg entlang der mit dem Stromkreis elektrisch verbundenen Lichtbogenleitbleche.
  • Dabei sind die Lichtbogenleitbleche so geformt und angeordnet, dass sie den Lichtbogen möglichst rasch zur Lichtbogenkammer hinführen. Im Inneren der Lichtbogenkammer wird der Lichtbogen dann gelöscht. Während des beschriebenen Ablaufs treten Strom- beziehungsweise thermomechanische Kräfte zwischen den Löschblechen und den Lichtbogenleitblechen auf. Werden die Lichtbogenleitblech nicht stabil genug fixiert, was auf Grund der konstruktiven Gegebenheiten oftmals nicht ausreichend gelingt, so berühren sie die äußeren Löschbleche und verschweißen mit diesen. Hierdurch wird die Effizienz der Lichtbogenkammer für weitere Löschabläufe gemindert.
  • Bei besonders starken Lichtbögen - wie sie als Folge von Kurzschlussabschaltungen auftreten - besteht die Gefahr, dass diese die Lichtbogenkammer durchlaufen und sich dahinter kurzschließen. In diesem Fall ist die Löschwirkung der Lichtbogenkammer nicht mehr gegeben.
  • Um das Kurzschließen des Lichtbogens im Raum hinter der Lichtbogenkammer zu vermeiden, sind verschiedene Lösungen bekannt. So ist es zum Beispiel möglich, die Lichtbogenleitbleche relativ kurz zu halten, das heißt, nicht bis zum Ende der Lichtbogenkammer, wo die Löschbleche enden.
  • Eine andere Möglichkeit ist der gänzliche Verzicht auf das untere Lichtbogenleitblech. Üblicherweise werden die sehr kurz gehaltenen Lichtbogenleitbleche entweder überhaupt nicht mechanisch abgestützt, oder aber es wird zur Abstützung ein zusätzliches Kunststoffteil eingesetzt, womit allerdings zusätzliche Kosten verbunden sind. Die Lösung mit kurzen Leitblechen hat den bedeutenden Nachteil, dass unter Umständen nicht das gesamte Volumen des inneren Teils der Lichtbogenkammer beim Löschvorgang optimal ausgenutzt wird.
  • Der Wirkmechanismus besteht demgemäß darin, dass der Stromfluss über dem Lichtbogen einen magnetischen Fluss erzeugt, der durch ferrogmagnetische Teile in der Nähe der Kontaktstelle so abgelenkt wird, dass auf den Lichtbogen eine Kraft wirkt, die ihn von der Kontaktstelle weg zu einem Lichtbogenlöschsystem antreibt.
  • Die WO 2013/130035 A1 , JP S63 126136 A , Die US 2008/073327 A1 , die US 5 589 572 A , die US 5 548 258 A und die EP 1 998 349 A1 offenbaren jeweils ein Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Lichtbogenantrieb, wobei das Schaltgerät eine Schaltkammer mit einem fest positionierten Schaltstück mit einem gegenüberliegend dazu angeordneten beweglichen Schaltstück aufweist. Dabei ist der elektromagnetische Lichtbogenantrieb in Form eines Blechs ausgebildet, welches um das fest positionierte Schaltstück herum positioniert ist.
  • Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Lichtbogenantrieb zu schaffen, welches eine Optimierung hinsichtlich des Ablenkens und Löschens von Schaltlichtbögen ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Lichtbogenantrieb gelöst, wobei das Schaltgerät eine Schaltkammer mit einem fest positionierten Schaltstück und einem gegenüber dazu angeordneten beweglichen Schaltstück aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass der elektromagnetische Lichtbogenantrieb in Form eines Bleches ausgebildet ist, welches um das fest positionierte Schaltstück herum positioniert ist.
  • Dabei ist das Blech, insbesondere Blasblech U-förmig mit zwei Schenkeln ausgebildet, die über ein verbindendes Mittelteil miteinander verbunden sind. Das verbindende Mittelteil des Blechs ist dabei parallel zwischen den Schenkeln des U-förmig gebogenen fest positionierten Schaltstücks im Bereich hinter den Kontakten angeordnet. Durch den Stromfluss vom Leiteranschluss zum Kontakt wird in das verbindende Mittelteil des U-förmigen Blechs ein Magnetfluss induziert, der mit dem Magnetfluss, der durch den Stromfluss im Lichtbogen induziert wird, zusammenwirkt und so eine Kraft auf den Lichtbogen erzeugt. Diese Kraft treibt den Lichtbogen von den Kontakten weg.
  • Ebenfalls wird durch den Stromfluss durch das bewegliche Schaltstück ein Magnetfeld induziert. Da die seitlichen Schenkel des U-förmigen Blechs nur bis zu den Kontakten gezogen sind, wirken im Wesentlichen nur das Magnetfeld des Lichtbogens und der Magnetfluss im Blasblech zueinander. Die Besonderheit dieser geometrischen Anordnung besteht darin, dass keine oder nur sehr geringe Kontakt öffnende Kräfte auf das bewegliche Schaltstück wirken, aber auch hohe Kräfte auf den Lichtbogen.
  • Das verbindende Mittelteil am Blech ist im Bereich hinter den Kontakten angeordnet. Wäre das verbindende Mittelteil des Blechs weiter in Richtung Kontakte versetzt, so würde der Stromfluss die Induktion des magnetischen Flusse im Blech reduzieren. Die seitlichen Schenkel des U-förmigen Blechs sind nur so weit in Richtung des beweglichen Schaltstücks gezogen, dass sie den Bereich abdecken, indem sich die Kontakte befinden. Auf diese Art wird die Wechselwirkung der Magnetfelder durch den Stromfluss im beweglichen Schaltstück hervorgerufen bzw. durch den im festen Schaltstück nach rechts fließenden Strom mit dem Blech minimiert.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Schaltgeräts mit elektromagnetischem Lichtbogenantrieb bestehen darin, dass bereits durch den Stromfluss im fest positionierten Schaltstück zwischen Anschluss und Kontaktstelle in das Blech ein magnetischer Fluss induziert wird, wodurch die magnetische Kraftwirkung auf den Lichtbogen erhöht wird. Da zwischen den seitlichen Schenkeln am Blech und den Kontakten kein Isoliermaterial vorhanden ist, kann der Lichtbogen auch auf das Blech kommutieren und sich teilen. Dadurch entsteht ein rascherer Bogenspannungsanstieg, wodurch der Stromfluss über dem Lichtbogen schneller begrenzt wird.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Blech U-förmig mit zwei Schenkeln, die über ein verbindendes Mittelteil miteinander verbunden sind, ausgebildet ist. Das verbindende Mittelteil des U-förmigen Blechs ist parallel zwischen den Schenkeln des U-förmig gebogenen fest positionierten Schaltstücks im Bereich hinter den Kontakten angeordnet. Durch den Stromfluss vom Leiteranschluss zum Kontakt wird in das verbindende Mittelteil des U-förmigen Blechs ein Magnetfluss induziert, der mit dem Magnetfluss, der durch den Stromfluss im Lichtbogen induziert wird, zusammenwirkt und so eine Kraft auf den Lichtbogen erzeugt. Diese Kraft treibt den Lichtbogen von den Kontakten weg.
  • In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann ein weiteres Konzept darin bestehen, dass die Schenkel des U-förmigen Blechs parallel zueinander und deckungsgleich ausgebildet sind. Die Beabstandung der beiden parallel zueinander ausgerichteten Schenkel des U-förmigen Blechs wird dabei im Wesentlichen durch den Schenkel des U-förmigen Blechs bestimmt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann eine technische Weiterführung des erfindungsgemäßen Konzepts darin bestehen, dass die Schenkel des U-förmigen Blechs ausgehend vom verbindenden Mittelteil schräg nach hinten geführt sind. Das verbindende Mittelteil des Blechs ist im Bereich hinter den Kontakten angeordnet. Wäre das verbindende Mittelteil weiter in Richtung Kontakte versetzt, so würde der Stromfluss die Induktion des magnetischen Flusses im Blech reduzieren. Die seitlichen Schenkel am Blech sind nur soweit in Richtung bewegliches Schaltstück gezogen, dass sie den Bereich abdecken, in dem sich die Kontakte befinden. So wird die Wechselwirkung der Magnetfelder durch den Stromfluss im beweglichen Schaltstück hervorgerufen, bzw. durch den im fest positionierten Schaltstück nach rechts fließenden Strom durch das Blech minimiert.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das verbindende Mittelteil des U-förmigen Blechs zwischen zwei Schenkeln des U-förmigen fest positionierten Schaltstücks positioniert ist. Das verbindende Mittelteil des U-förmigen Blechs ist parallel zwischen den Schenkeln des U-förmig gebogenen festen Schaltstücks im Bereich hinter den Kontakten angeordnet. Durch den Stromfluss vom Leiteranschluss bis zum Kontakt wird in das verbindende Mittelteil des Blechs ein Magnetfluss induziert, der mit dem Magnetfluss, der durch den Stromfluss im Lichtbogen induziert wird, zusammenwirkt und so eine Kraft auf den Lichtbogen erzeugt.
  • In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das verbindende Mittelteil unterhalb von Löschblechen, die in der Schaltkammer angeordnet sind, positioniert ist. Die unmittelbare Nähe zu den Löschmitteln in der Schaltkammer ermöglicht ein schnelles Ablöschen der Schaltlichtbögen.
  • In einer speziellen Weiterführung dieses Konzepts kann vorgesehen sein, dass die Konturen der Schenkel des U-förmigen Blechs an die Positionierung der darüber angeordneten Löschbleche angepasst sind. Diese besondere geometrische Ausführungsform ermöglicht eine optimale Nutzung des Bauraums.
  • Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Endbereiche der Schenkel des U-förmigen Blechs im Bereich der Kontaktstellen des fest positionierten und des beweglichen Schaltstücks positioniert sind. Die seitlichen Schenkel des Blechs sind nur soweit in Richtung bewegliches Schaltstück gezogen, dass sie den Bereich abdecken, in dem sich die Kontakte befinden. So wird die Wechselwirkung der Magnetfelder durch den Stromfluss im beweglichen Schaltstück hervorgerufen, bzw. durch den im fest positionierten Schaltstück nach rechts fließenden Strom durch das Blech minimiert.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen dem verbindenden Mittelteil des U-förmigen Blechs und den Schenkeln des U-förmig ausgebildeten, fest positionierten Schaltstücks ein Isolierkörper positioniert ist. Der Isolierkörper isoliert im Wesentlichen das verbindende Mittelteil des Blechs vom fest positionierten Schaltstück. Der Isolierkörper isoliert nicht die seitlichen Schenkel am Blech zum Lichtbogen hin oder zum Schaltkammerinnenraum. Dadurch kann der Lichtbogen, der zwischen den Kontakten entsteht, auf die seitlichen Schenkel kommutieren und sich teilen. Da sich zwischen dem verbindenden Mittelteil des Blechs und dem fest positionierten Schaltstück ein Isolierkörper befindet, stört die Kommutierung des Lichtbogens auf das Blech nicht. Das heißt, es kann an keiner anderen Stelle zwischen dem fest positionierten Schaltstück über das Blech zum beweglichen Schaltstück hin ein Kurzschluss entstehen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das verbindende Mittelteil des U-förmigen Blechs zwischen zwei Schenkeln des U-förmigen Isolierkörpers, die die Schenkel des fest positionierten Schaltstücks abschirmen, positioniert ist. Durch die Positionierung des Isolierkörpers stört die Kommutierung des Lichtbogens auf das Blech nicht. Dies führt in der Folge dazu, dass es an keiner anderen Stelle zwischen dem fest positionierten Schaltstück über das Blech zum beweglichen Schaltstück ein Kurzschluss entstehen kann.
  • Die oben ausgeführten Merkmalskombinationen können insbesondere in einem Schütz Anwendung finden. Es ist jedoch auch möglich, dass die vorliegende Erfindung insbesondere in ihrer bevorzugten Ausgestaltung als Leistungsschalter Anwendung findet. In einer weiteren Verwendung kann die vorliegende Erfindung auch in einem Kompaktmotorabzweig benutzt werden.
  • Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.
  • Dabei zeigen schematisch:
    • Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung ein fest positioniertes und ein bewegliches Schaltstück mit einem elektromagnetischen Lichtbogenantrieb in Form eines Bleches;
    • Fig. 2 in einer Schnittdarstellung die Darstellung nach Fig. 1;
    • Fig. 3 in einer perspektivischen Darstellung die Darstellung nach Fig. 1 inklusive des Stromflusses und der induzierten Magnetfelder;
    • Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung die Darstellung nach Fig. 1 inklusive Isolierkörper.
  • Fig. 1 zeigt eine Anordnung der Bauteile in einer Schaltkammer eines Schaltgeräts. Dazu gehören ein fest positioniertes Schaltstück 1 mit einer Kontaktstelle 2, die gegenüber liegend zu einer Kontaktstelle 3 eines beweglichen Schaltstücks 4 angeordnet ist. Das fest positionierte Schaltstücks 1 ist vorzugsweise U-förmig ausgebildet mit zwei Schenkeln 5, 6, die unterschiedlich lang und parallel zueinander ausgebildet sein können, und einem die beiden Schenkel 5, 6 miteinander verbindenden Verbindungsbereich 7. Zudem zeigt Fig. 1 einen elektromagnetischen Lichtbogenantrieb in Form eines Bleches 8, welches vorzugsweise U-förmig ausgebildet ist mit zwei Schenkeln 9, 10, die vorzugsweise parallel und deckungsgleich zueinander ausgebildet sind, und einem verbindenden Mittelteil 11. Das verbindende Mittelteil 11 des Blechs 8 ist vorzugsweise zwischen den Schenkeln 5, 6 des fest positionierten Schaltstücks 1 angeordnet. Oberhalb des Bereichs des verbindenden Mittelteils 11 des Blechs 8 sind vorzugsweise Löschbleche 12 angeordnet. Die Schenkel 9, 10 des Blechs 8 sind vorzugsweise schräg nach hinten in Richtung der Kontaktstellen 2, 3 gezogen. In die Schenkel 9, 10 sind Konturen 13, 14 eingearbeitet, die die Positionierung der Löschbleche 12 berücksichtigen.
  • Aus Fig. 2 geht die Anordnung aus Fig. 1 hervor, wobei zusätzlich ein Leiteranschluss 15 an den Schenkel 6 des fest positionierten Schaltstücks 1 gezeigt ist. Der Stromfluss 16, der in Form von Pfeilen in Fig. 2 dargestellt ist, verläuft über den Schenkel 6 des fest positionierten Schaltstücks 1 und setzt sich im beweglichen Schaltstück 4 fort. Außerdem ist in Fig. 2 die Positionierung des Lichtbogens 17 im Auslösefall dargestellt, der zwischen den Kontaktstellen 2 ,3 des fest positionierten Schaltstücks 1 und des beweglichen Schaltstücks 4 zu erwarten ist.
  • In Fig. 3 sind zusätzlich zum Stromfluss 16 und Lichtbogen 17 die induzierten Magnetfelder 18, 19, 20 sowie der magentische Fluss 21 dargestellt. Das induzierte Magnetfeld 18 bildet sich am beweglichen Schaltstück 4 aus. Das induzierte Magnetfeld 19 befindet sich zwischen dem beweglichen Schaltstück 4 und dem fest positionierten Schaltstück 1. Das induzierte Magnetfeld 20 ist am verbindenden Mittelteil 11 des Blechs 8 ausgebildet. Die Überlagerung der Magnetfelder 19 und 20 bewirkt eine Ablenkung des Lichtbogens nach außen. Durch den Stromfluss vom Leiteranschluss 15 zu den Kontaktstellen 2, 3 wird in das verbindende Mittelteil 11 des U-förmigen Blechs 8 ein Magnetfluss induziert, der mit dem Magnetfluss, der durch den Stromfluss im Lichtbogen 17 induziert wird, zusammenwirkt und so eine Kraft auf den Lichtbogen 17 erzeugt. Diese Kraft treibt den Lichtbogen 17 von den Kontaktstellen 2, 3 weg. Ebenfalls wird durch den Stromfluss durch das bewegliche Schaltstück 4 ein Magnetfeld induziert. Die erfindungsgemäße Anordnung mit Blech 8 ermöglicht es, dass keine oder nur sehr geringe Kontakt öffnenden Kräfte auf das bewegliche Schaltstück 4 wirken, aber hohe Kräfte auf den Lichtbogen 17.
  • Fig. 4 zeigt die Anordnung der Bauteile in einer Schaltkammer eines Schaltgeräts inklusive eines Isolierkörpers 22, der U-förmig ausgebildet ist mit zwei Schenkeln 23, 24 und einem Verbindungsteil 25 zwischen den Schenkeln 23, 24. Die Schenkel 23, 24 sind vorzugsweise parallel zueinander und sich gegenüber liegend ausgerichtet. Der Schenkel 23 ummantelt den Schenkel 5 des fest positionierten Schaltstücks 1. Der Schenkel 24 des Isolierkörpers 22 ist in Form einer Abdeckung über den Schenkel 6 des fest positionierten Schaltstücks 1 ausgebildet. Zwischen den Schenkeln 23, 24 des Isolierkörpers 22 ist das verbindende Mittelteil 11 des Blechs 8 platziert. Fig. 4 zeigt zudem die Ausbildung von Lichtbögen 26.
  • Das erfindungsgemäße Schaltgerät mit elektromagnetischem Lichtbogenantrieb in Form eines Blechs zeichnet sich dadurch aus, dass bereits durch den Stromfluss im festen Schaltstück zwischen Anschluss und Kontaktstelle in das Blech ein magnetischer Fluss induziert wird, so dass die magnetische Kraftwirkung auf den Lichtbogen deutlich erhöht wird. Da zwischen den seitlichen Schenkeln am Blech und an den Kontakten kein Isoliermaterial ist, kann der Lichtbogen auch auf das Blech kommutieren und sich teilen. Dadurch entsteht ein rascherer Bogenspannungsanstieg, wodurch der Stromfluss über den Lichtbogen schneller begrenzt wird. Da sich zudem zwischen dem verbindenden Mittelteil des Blechs und dem festen Schaltstück ein Isolierkörper befindet, stört die Kommutierung des Lichtbogens auf das Blech nicht. Das führt dazu, dass die Bildung eines Kurzschlusses ausgeschlossen wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    fest positioniertes Schaltstück
    2
    Kontaktstelle
    3
    Kontaktstelle
    4
    bewegliches Schaltstück
    5, 6
    Schenkel
    7
    Verbindungsbereich
    8
    Blech
    9, 10
    Schenkel
    11
    verbindendes Mittelteil
    12
    Löschbleche
    13, 14
    Konturen
    15
    Leiteranschluss
    16
    Stromfluss
    17
    Lichtbogen
    18, 19, 20
    induzierte Magnetfelder
    21
    Fluss
    22
    Isolierkörper
    23, 24
    Schenkel
    25
    Verbindungsteil
    26
    Lichtbögen

Claims (10)

  1. Schaltgerät mit einem elektromagnetischen Lichtbogenantrieb, wobei das Schaltgerät eine Schaltkammer mit einem fest positionierten Schaltstück (1) mit einer Kontaktstelle (2) und einem gegenüberliegend dazu angeordneten beweglichen Schaltstück (4) mit einer Kontaktstelle (3) aufweist, wobei der elektromagnetische Lichtbogenantrieb in Form eines Blechs (8) ausgebildet ist, welches um das fest positionierte Schaltstück (1) herum positioniert ist, wobei zwischen dem verbindenden Mittelteil (11) des U-förmigen Blechs (8) und den Schenkeln (5,6) des U-förmig ausgebildeten fest positionierten Schaltstücks (1) ein Isolierkörper (22) positioniert ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper U-förmig ausgebildet ist mit zwei Schenkeln (23, 24) und einem Verbindungsteil (25) zwischen den Schenkeln (23, 24) und wobei der Schenkel (23) den Schenkel (5) des fest positionierten Schaltstücks (1) ummantelt.
  2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (8) U-förmig mit zwei Schenkeln (9,10), die über ein verbindendes Mittelteil (11) miteinander verbunden sind, ausgebildet ist.
  3. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (9,10) des U-förmigen Blechs (8) parallel zueinander und deckungsgleich ausgebildet sind.
  4. Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (9,10) des U-förmigen Blechs (8) ausgehend vom verbindenden Mittelteil (11) schräg nach hinten in Richtung der Kontaktstellen (2,3) geführt sind.
  5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verbindende Mittelteil (11) des U-förmigen Blechs (8) zwischen zwei Schenkeln (5,6) des U-förmigen fest positionierten Schaltstücks (1) positioniert ist.
  6. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endbereiche der Schenkel (9,10) des U-förmigen Blechs (8) im Bereich der Kontaktstellen (2,3) des fest positionierten und des beweglichen Schaltstücks (1,4) positioniert sind.
  7. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verbindende Mittelteil (11) des U-förmigen Blechs (8) zwischen zwei Schenkeln (23,24) des U-förmigen Isolierkörpers (22), die die Schenkel (5,6) des fest positionierten Schaltstücks (1) abschirmen, positioniert ist.
  8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät ein Schütz ist.
  9. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät ein Leistungsschalter ist.
  10. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät ein Kompaktmotorabzweig ist.
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