EP3157032B1 - Schaltgerät mit permanentmagnetischer lichtbogenlöschung - Google Patents

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EP3157032B1
EP3157032B1 EP16200162.2A EP16200162A EP3157032B1 EP 3157032 B1 EP3157032 B1 EP 3157032B1 EP 16200162 A EP16200162 A EP 16200162A EP 3157032 B1 EP3157032 B1 EP 3157032B1
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EP
European Patent Office
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arc
blow
contact
magnetic field
contact point
Prior art date
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EP16200162.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3157032A1 (de
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Robert Kralik
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Schaltbau GmbH
Original Assignee
Schaltbau GmbH
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Publication date
Application filed by Schaltbau GmbH filed Critical Schaltbau GmbH
Publication of EP3157032A1 publication Critical patent/EP3157032A1/de
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Publication of EP3157032B1 publication Critical patent/EP3157032B1/de
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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
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    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts

Definitions

  • the present invention relates to a switching device according to the preamble of independent claim 1.
  • a generic switching device has, inter alia, at least one contact point and an arc blowing device assigned to the contact point.
  • the arc blowing device comprises at least one blow magnet for generating a magnetic blow field.
  • the blowing field is designed in such a way that a switching arc that arises when the contact point is opened is blown out of the contact point.
  • Such a switching device is off, for example EP 2230678 A2 known. It is an arc-resistant contactor, whose arc blowing device includes both permanent magnets and electrically operated blow coils.
  • the use of blow coils to generate a magnetic blow field usually means that the switching device is relatively heavy, large and also expensive to manufacture.
  • the blowing effect on the arc is dependent on the current intensity, which leads to critical current ranges. Activating the blow coils at the moment of switching requires additional effort.
  • the blowing field has a first magnetic field area and a second magnetic field area arranged next to the first magnetic field area, wherein magnetic field lines of the first magnetic field area are oriented opposite to magnetic field lines of the second magnetic field area, and wherein the blowing field also has a transition area which connects the first magnetic field area and the second magnetic field area to one another, the alignment of the magnetic field lines in the transition area, starting from the first magnetic field area and the second magnetic field area, converging towards the contact point, so that the switching arc within the transition area either depends on the current direction starting from the contact point is directed into the first magnetic field region or into the second magnetic field region and is blown away in the same direction from the contact point in both cases.
  • a switching device according to the preamble of independent claim 1 is, for example, from US 2012/0145675 A1 known.
  • the object of the present invention is to provide a switching device of the generic type which, regardless of the direction of the current, ensures reliable extinguishing of the switching arc and has a simple and inexpensive construction.
  • the solution according to the invention offers the advantage that the switching arc is always blown out of the housing of the switching device in the same direction, regardless of the direction of current, so that only one arc quenching device is required to extinguish the switching arc.
  • the magnetic blowing field can be generated purely by permanent magnet, so that the use of heavy and expensive blow coils can be completely dispensed with.
  • the switching device according to the invention is thereby very compact.
  • the switching arc arises in the middle of the transition area of the blowing field and is therefore directed either into the first magnetic field area or into the second magnetic field area depending on the current direction.
  • the magnetic field lines are preferably fanned out over an angle of 180 ° in the transition region. A particularly simple construction results if the second magnetic field region is mirror-image of the first magnetic field region.
  • a first channel is assigned to the first magnetic field region and a second channel is assigned to the second magnetic field region, the first channel and second channel running parallel and being arranged next to one another, and the first channel being transverse to its longitudinal extension from the magnetic field lines of the first Magnetic field area, and the second channel is traversed by the magnetic field lines of the second magnetic field area transverse to its longitudinal extent.
  • the switching arc can be safely and reliably led away from the contact point.
  • the switching device also has an arc extinguishing device which is arranged such that the switching arc is blown into the arc extinguishing device by the arc blowing device, regardless of the current direction.
  • an arc extinguishing device which is arranged such that the switching arc is blown into the arc extinguishing device by the arc blowing device, regardless of the current direction.
  • the arc blowing device further has a first side pole plate, a second side pole plate and a middle pole plate arranged between them, the first magnetic field region between the first side pole plate and the middle pole plate, and the second magnetic field region between the second side pole plate and the middle pole plate.
  • the blowing field can be generated precisely and easily.
  • the magnetic field lines run essentially perpendicular to the pole plates.
  • the channels mentioned above each run between a side pole plate and the middle pole plate.
  • the pole plates preferably form the side walls of the channels.
  • At least one first blow magnet is assigned to the first side pole plate, and at least one second blow magnet is assigned to the second side pole plate, the first blow magnet and second blow magnet having opposite poles.
  • the first blow magnet and the second blow magnet are each preferably arranged between a lateral pole plate and the middle pole plate.
  • the first blowing magnet is preferably in direct contact with the first side pole plate
  • the second blowing magnet is preferably in direct contact with the second side pole plate.
  • the middle pole plate at a first end facing the contact point is shorter than the two side pole plates. This results in a particularly advantageous fanning out of the magnetic field lines in the transition region. It is particularly advantageous if the two side pole plates extend laterally next to the contact point, so that the contact point is between a first end of the first side pole plate and a first end of the second side pole plate. In this way it is ensured that the switching arc is reliably conducted either into the first magnetic field region or into the second magnetic field region depending on the direction of the current.
  • the central pole plate is also shorter at a second end opposite its first end than the two lateral pole plates, as a result of which the switching arc is guided back into the center before entering the arc quenching device, so to speak in the plane of symmetry of the middle pole plate.
  • the arc extinguishing device can be made particularly compact.
  • the contact point comprises a fixed contact and a movable contact
  • the fixed contact being assigned a first arcing baffle and a second arcing baffle
  • the first arcing baffle and the second arcing baffle each extending between the contact point and the arc quenching device and conducting with it are connected to the fixed contact
  • the movable contact being assigned a third arc baffle and a fourth arc baffle
  • the third arc baffle and the fourth arc baffle also each extending between the contact point and the arc extinguishing device
  • the third arc baffle and the fourth arc baffle each being from the movable contact are spaced apart
  • the first arc guide plate and the third arc guide plate are a first P assigned to the first magnetic field region aar of arc baffles and the second arc baffle and the fourth arc baffle form a second pair of arc baffles associated with the second magnetic field region, and the arc baffles of the first
  • the extinction of the switching arc is considerably simplified by its extension.
  • the third and fourth arc baffles are not connected to the movable contact. They can therefore be easily attached to a fixed component of the switching device. As a result, the mass that is connected to the movable contact and must therefore be accelerated when the contact point is closed or opened remains very small.
  • the drive of the movable contact can be dimensioned accordingly small. So that the switching arc can jump from the movable contact to the third or fourth arc guide plate, it is advantageous if there is only a small gap between the third or fourth arc guide plate and the movable contact.
  • the first and the second arc baffle are preferably firmly connected to the fixed contact and more preferably made in one piece with the fixed contact. In this way, only a few components have to be manufactured and installed. The construction of the switching device remains simple and inexpensive.
  • the switching device has a first contact point and a second contact point, the movable contacts of the first and second contact points being arranged on a common contact bridge, and the third arcing baffle and the fourth arcing baffle at the first contact point are electrically connected to the third arc guide plate and the fourth arc guide plate at the second contact point.
  • the third arc guide plate at the first contact point is electrically conductively connected to the third or fourth arc guide plate at the second contact point
  • the fourth arc guide plate at the first contact point via a second electrically conductive connection the other third or fourth arc baffle are electrically conductively connected at the second contact point, wherein there is a third electrically conductive connection between the first electrically conductive connection and the second electrically conductive connection, and wherein a diode is preferably provided in the third electrically conductive connection, that only allows one direction of current.
  • the switching device according to the invention is not only suitable for DC operation but also for AC operation. Even if an AC voltage is applied to the switching device, the switching arc is reliably extinguished.
  • the switching arc occurs at the first contact point, for example during a positive half-wave, it is conducted with appropriate polarity into the first magnetic field area, the current flowing through the switching arc at the first contact point, the diode and the switching arc at the second contact point. After the positive half-wave has ended, no more current can flow because the diode prevents current flow in the opposite direction. Reconsolidation occurs and the switching arc breaks down.
  • the third electrically conductive connection can be carried out anywhere between the first and second electrically conductive connection. For example, it is possible to provide the third electrically conductive connection between the third and fourth arc guide plates at the first contact point. The design effort is particularly low if the third and fourth arc guide plates are connected to one another in parallel at the first and second contact points.
  • the third arc guide plate at the first contact point is electrically conductively connected to the opposite third arc guide plate at the second contact point
  • the fourth arc guide plate at the first contact point is electrically conductively connected to the opposite fourth arc guide plate at the second contact point.
  • the third and fourth arc baffles can, if the polarity of the magnetic blowing field is changed accordingly, be connected to one another in a crosswise manner, but also crosswise.
  • the switching device has a first contact point and an adjacent second contact point, the middle pole plate at the first contact point and the middle pole plate at the second contact point having different poles. This optimizes the blowing fields at the two contact points.
  • the middle pole plate at the first contact point is preferably aligned with the middle pole plate of the second contact point.
  • the blow magnet or blow magnets are exclusively permanent magnets.
  • the switching device according to the invention is particularly simple in construction and inexpensive to manufacture.
  • the compact design can be further optimized if the permanent magnets are rare earth magnets.
  • the switching device has a first contact point and a second contact point, the first contact point being assigned a first arc blowing device and the second contact point being assigned a second arc blowing device, the first contact point having a first fixed contact and a first movable contact wherein the second contact point has a second fixed contact and a second movable contact, the first movable contact and the second movable contact being arranged at opposite ends of a common contact bridge, the first fixed contact is assigned at least one first arcing baffle and the second fixed contact is assigned at least one second arcing baffle, the first arcing baffle and the second arcing baffle extending between the respective fixed contact and the arc quenching device and being conductively connected to the respective fixed contact, a third arcing baffle and a fourth arc baffle are provided, the third arc baffle and the fourth arc baffle each extending in an arc from the first movable contact to the second movable contact, so that
  • This embodiment has a particularly simple structure and can therefore be manufactured inexpensively. At the same time, this embodiment results in a particularly high extinguishing potential, both in direct current operation and in alternating current operation.
  • the first arc blowing device and the second arc blowing device are essentially mirror-symmetrical to one another.
  • the magnetic polarity of the pole plates of the first arc blowing device therefore corresponds to the magnetic polarity of the pole plates of the second arc blowing device.
  • the ends of the third and fourth arc guide plates are each slightly spaced from the ends of the contact bridge, so that the contact bridge can be moved relative to the third and fourth arc guide plates.
  • a base point of the arc jumps from the contact bridge to the third or fourth arc guide plate when the arc is blown out of the contact point.
  • a particularly advantageous construction results if the contact bridge is arranged over the fixed contacts.
  • the first arc guide plate and the second arc guide plate are preferably arranged below the respective central pole plate and each extend in width both over the first channel and over the parallel second channel of the associated arc blowing device. They preferably connect the fixed contact to the associated connection contact.
  • the corners of the contact bridge are preferably rounded in order to increase the service life.
  • the first blow magnet of the first arc blow device and the first blow magnet of the second arc blow device disposed within the loop formed by the third arc baffle and the contact bridge, the second blow magnet of the first arc blower and the second blow magnet of the second arc blower disposed within the loop formed by the fourth arc baffle and the contact bridge.
  • the blow magnets are shielded from the arc in a simple manner.
  • a protective covering of the blow magnets made of ceramic or the like is not necessary.
  • the middle pole plates of the first and second arc blowing device are encased in an electrically insulating manner.
  • the casing can be made of a suitable plastic or ceramic.
  • the arc extinguishing device has a first arc extinguishing device and a second arc extinguishing device, the first and second arc extinguishing devices being arranged on opposite sides of a housing of the switching device in such a way that the first channel and second channel of the first arc blowing device open into the first arc extinguishing device, the first and second channels of the second arc blowing device opening into the second arc extinguishing device.
  • a third arc extinguishing device is also particularly preferably arranged on an upper side of the housing connecting the two opposite sides of the housing, in such a way that the first and second channels of the first and second arc blowing devices also open into the third arc extinguishing device.
  • Parts of the housing that lie between the arc extinguishing device can be protected from the arc by suitable copper plates if necessary.
  • the arc extinguishing device possibly together with the two arc blowing devices, can be removed completely from the housing of the switching device for maintenance purposes, in order to allow unimpeded access to the fixed contacts and to the contact bridge in a simple manner.
  • the drive of the switching device is advantageously located below the two fixed contacts.
  • the arc extinguishing devices each have a plurality of quenching elements which are stacked on top of one another.
  • the extinguishing elements can be made of ceramic.
  • the extinguishing elements have at the end that the Contact point or facing the third and fourth arc guide plate, each have at least two wedge-shaped flanks, the wedge-shaped flanks of each extinguishing element with the wedge-shaped flanks of the subsequent quenching element to form two V-shaped grooves, which are each assigned to one of the two channels, complete.
  • the arc is blown into one of the two V-shaped grooves either through the first channel or through the second channel of the respective arc blowing device.
  • the arc extinguishing devices each have a plurality of openings to the outside so that the plasma which is generated by the switching arc can escape from the housing of the switching device.
  • the openings are preferably formed by corresponding grooves in the extinguishing elements.
  • the switching capacity can be increased further if, according to a further preferred embodiment, the contact bridge is arranged on a contact carrier made of electrically insulating material, the contact carrier between the first contact point and the second contact point extending over the clear width of the housing of the switching device.
  • the contact carrier is particularly preferably immersed on both sides in corresponding grooves in the housing, so that a barrier in the manner of a labyrinth seal is formed for the plasma which is formed by the arc.
  • a bellows can also be arranged below the contact carrier in order to avoid a short to ground, which otherwise takes place due to the plasma generated by the arc when the arc flashes onto the yoke plate of the drive of the switching device if correspondingly high loads are switched.
  • the switching device is very particularly preferably a contactor.
  • Figure 1 shows an oblique view of a switching device 1 according to the invention.
  • the switching device is a single-pole contactor.
  • Figure 2 shows a sectional plan view. The section runs through the axes of the in Figure 1 shown components 2.1 and 2.2.
  • the contactor 1 has two fixed contacts 7.1 and 7.2, each of which is electrically connected to an associated connection contact 8.1, 8.2.
  • the two fixed contacts 7.1 and 7.2 can be electrically connected to one another by means of a contact bridge 10.
  • the contact bridge 10 is actuated by the armature of an electromagnetic drive 19 and has two movable contacts 9.1, 9.2. When the contacts close, the first movable contact 9.1 comes into contact with the first fixed contact 7.1.
  • the second movable contact 9.2 contacts the second fixed contact 7.2.
  • the housing of the contactor 1 is not shown. In the illustration, only the chassis 20 of the switching device is shown, to which the electromagnetic drive is attached.
  • the switching device has an arc blowing device for each of the two contact points in order to blow the switching arc away from the contact point.
  • Each of the two arc blowing devices is assigned an arc extinguishing device 5.1 or 5.2.
  • the arc extinguishers are in Figure 2 shown schematically and can have several quenching plates or ceramic quenching elements in a well-known manner.
  • the structure of the arc blowing device is first explained for the first contact point, consisting of the first fixed contact 7.1 and the first movable contact 9.1.
  • the blowing field which is generated by the arc blowing device, is generated exclusively permanently magnetically in the switching device according to the invention. No electrically operated blow coils are required.
  • the two permanent magnets 2.1 and 2.2 are used.
  • the two permanent magnets 2.1 and 2.2 are each arranged between the first contact point and the arc extinguishing device 5.1, which is assigned to the first contact points.
  • the first permanent magnet 2.1 is in direct contact with a first side pole plate 6.1, which is arranged on a side wall of the switch housing, not shown.
  • the second permanent magnet 2.2 is also in direct contact with a second side pole plate 6.2, which is arranged on the opposite side of the housing and in Figure 1 is not shown for reasons of clarity. Between the two side pole plates 6.1 and 6.2 there is a middle pole plate 6.3 which runs parallel to the two side pole plates 6.1, 6.2 and in Figure 1 is also not shown. A magnetic yoke is arranged between the two permanent magnets and the middle pole plate 6.3. Both the yoke and the permanent magnets are cylindrical. In Figure 2 it can be seen that both components are each surrounded by a protective sleeve 21.
  • the two permanent magnets 2.1 and 2.2 are polarized in opposite directions.
  • the south pole is located on the outside of the first pole plate 6.1 and on the second pole plate 6.2.
  • the common north pole is located on the middle pole plate 6.3.
  • the opposite polarity has the effect that the magnetic field which is built up between the second lateral pole plate 6.2 (right) and the middle pole plate 6.3 is oriented exactly opposite to the magnetic field which is built up between the first pole plate 6.1 (left) and the middle pole plate 6.3 becomes. This fact can also be seen from the magnetic field lines 23, which are shown in FIG Figure 2 are drawn.
  • the pole plates define two channels between them, both of which open out from the first contact point in the arc extinguishing device 5.1.
  • the two channels are each penetrated transversely to their longitudinal extent by one of the two oppositely polarized magnetic fields. How from Figure 2 it becomes clear that the two side pole plates 6.1, 6.2 extend laterally next to the contact point, the middle pole plate 6.3 being somewhat shorter and ending in front of the contact point. This results in a transition region of the magnetic blowing field at the contact point.
  • the magnetic field lines run perpendicular to the magnetic field lines of the two magnetic fields in the channels 4.1 and 4.2. In the transition area, the magnetic field lines are spread out over an angle of 180 °. The direction of the magnetic field in channel 4.1 is thereby reversed in the transition area until it finally corresponds to the direction of the magnetic field in channel 4.2.
  • a switching arc 3.1 arises when the contacts open at the first contact point, which is caused by the magnetic blowing field in Figure 2 is first deflected to the right and then enters the channel 4.2 between the second lateral pole plate 6.2 and the middle pole plate 6.3.
  • the direction of movement of the switching arc 3.1 is illustrated by the arrow 24 in this case.
  • the switching arc is first deflected to the left in the opposite direction. It then enters the left channel 4.1 between the first side pole plate 6.1 and the middle pole plate 6.3 along the path illustrated by the arrow 25.
  • the switching arc is then driven by the magnetic blowing field into the arc quenching device 5.1.
  • the middle pole plate 6.3 is also somewhat shorter at the opposite end, which faces the arc quenching device 5.1, than the two side pole plates 6.1, 6.2.
  • the magnetic blowing field also has a transition region shortly before the arc extinguishing device 5.1, which leads the switching arc into the center of the arc extinguishing device 5.1.
  • the arc extinguishing device 5.1 can be kept compact.
  • an arc blowing device is also provided, which is constructed essentially identically to the arc blowing device at the first contact point.
  • the only essential difference is that the two permanent magnets 2.1, 2.2 are oriented in reverse.
  • the middle pole plate 6.3 thus marks the south pole at the second contact point.
  • the two side pole plates 6.1 and 6.2 each form the north pole of the magnetic field.
  • the switching arc 3.2 which arises at the second contact point is thus initially deflected to the left and then enters the channel between the left-hand side pole plate 6.1 and the middle pole plate 6.3 a. With the voltage reversed, the switching arc 3.2 at the second contact point is turned to the right deflected and therefore enters the channel between the right side pole plate 6.2 and the middle pole plate 6.3.
  • FIG. 1 it can be seen that several so-called arc baffles are provided in order to guide the switching arc on the one hand and to extend it on the other hand on the way into the arc extinguishing devices.
  • the arrangement of the arc guide plates is first explained again below for the first contact point.
  • the first fixed contact 7.1 has a first arc guide plate 11.1 and a second arc guide plate 12.1.
  • the opposite first movable contact 9.1 is also assigned two arcing baffles, namely a third arcing baffle 13.1 and a fourth arcing baffle 14.1.
  • the third arc guide plate 13.1 and the fourth arc guide plate 14.1 are not connected to the movable contact 9.1 or to the contact bridge 10, but rather are permanently installed in the switching device.
  • the first arc guide plate 11.1 forms an arc guide plate pair which is assigned to the first channel 4.1 between the first lateral pole plate 6.1 and the middle pole plate 6.3.
  • the second arc guide plate 12.1, together with the fourth arc guide plate 14.1, likewise forms a pair of arc guide plates, which is assigned to the second channel 4.2 between the second lateral pole plate 6.2 and the middle pole plate 6.3.
  • the two arc guide plates of a pair of arc guide plates diverge from the contact point in order to stretch the switching arc on the way into the arc extinguishing device.
  • Corresponding arc baffles are also provided at the second contact point, the third and fourth arc baffles 13.1, 14.1 at the first contact point each being electrically connected to the corresponding third and fourth arc baffles 13.2, 14.2 at the second contact point.
  • the fourth arc guide plate 14.1 at the first contact point is electrically connected to the fourth arc guide plate 14.2 at the second contact point via an electrical connection 16.
  • the diode is only required if the contactor is used in AC applications.
  • the second fixed contact 7.2 is connected to the two arc guide plates 11.2 and 12.2.
  • the arc guide plate 11.2 forms the first arc guide plate at the second contact point.
  • the arc guide plate 12.2 forms the second arc guide plate.
  • the switching arc 3.1 which arises at the first contact point enters the second channel 4.2 between the second side pole plate 6.2 and the middle pole plate 6.3 on. At the time of the formation of the switching arc 3.1, this exists between the first fixed contact 7.1 and the first movable contact 9.1, which is arranged on the contact bridge 10. In order to be able to enter channel 4.2, the switching arc must jump from contact bridge 10 to fourth arc guide plate 14.1.
  • the current flows from the first fixed contact 7.1 via the second arc guide plate 12.1, the first switching arc 3.1, the fourth arc guide plate 14.1, the electrical connecting line 17, the third arc guide plate 13.1, the electrical connecting line 15, the third arc guide plate 13.2 at the second contact point, the second Switching arc 3.2 and the first arc baffle 11.2 at the second contact point to the second fixed contact 7.2.
  • This case is in Figure 3 shown.
  • the switching device according to the invention is also suitable for AC operation. If the switching arcs 3.1 and 3.2 occur during the positive half-wave, the in Figure 3 shown state. At a mains frequency of 50 Hz, the duration of the positive half-wave is 10 milliseconds. This leaves enough time so that the switching arc can jump from the contact bridge to the corresponding arc guide plate. The transition to the negative half-wave is simply prevented by using the diode 18. The direction of the current can no longer be reversed. Reconsolidation occurs, which means that the switching arc cannot reignite in the negative half-wave. The same applies in the event that the switching arc occurs during the negative half-wave. In this case, the in Figure 4 shown situation. Here again, reconsolidation occurs and the arc is prevented from reigniting.
  • FIGS Figures 1 to 4 show a second embodiment of a switching device according to the invention 1.
  • the structure corresponds in principle to the structure of the switching device from the Figures 1 to 4 ,
  • the same parts are identified by the same reference numerals.
  • the differences from the first exemplary embodiment are essentially shown in FIGS Figures 1 to 4 described.
  • the contact bridge 10 with the two movable contacts 9.1 and 9.2 in contrast to the first embodiment, is arranged above the two fixed contacts 7.1 and 7.2.
  • the electromagnetic drive 19 is located below the two contact points. This has the advantage that the upper part of the housing can be completely removed for maintenance purposes, which allows free access to the contacts. The upper housing part is locked using the in Figure 5 bolt 26 shown.
  • the switching device also has two contact points.
  • a first arc blowing device is assigned to the first contact point 7.1 / 9.1
  • a second arc blowing device is assigned to the second contact point 7.2 / 9.2.
  • the first arc blower is in Figure 8 shown in the lower half of the picture
  • the second arc blowing device takes on Figure 8 the upper half of the picture.
  • the first arc blow device and the second arc blow device are essentially constructed mirror-symmetrically to each other.
  • the magnetic polarity of the pole plates 6.1, 6.2 and 6.3 of the first arc blowing device in this exemplary embodiment therefore corresponds to the magnetic polarity of the pole plates 6.1, 6.2 and 6.3 of the second arc blowing device.
  • the arc extinguishing device of the switching device 1 has a first arc extinguishing device 5.1 and a second arc extinguishing device 5.2 on opposite sides of the housing.
  • the first arc extinguishing device 5.1 is assigned to the first contact point 7.1 / 9.1.
  • First channel 4.1 and second channel 4.2 of the first arc blowing device which is assigned to the first contact point, each open into the first arc extinguishing device 5.1.
  • the second arc extinguishing device 5.2 is assigned to the second contact point 7.2 / 9.2.
  • First channel 4.1 and second channel 4.2 of the second arc blowing device which is assigned to the second contact point, each open into the second arc extinguishing device 5.2.
  • a third arc extinguishing device 5.3 is also arranged on the top of the housing, the first and second channels of the first and second arc blowing devices also opening into the third arc extinguishing device 5.3.
  • the third arc extinguishing device increases the extinguishing potential if necessary.
  • Parts of the housing that lie between the arc extinguishing devices can be protected from the arc by suitable copper plates 32.
  • All three arc extinguishing devices 5.1, 5.2 and 5.3 each have a plurality of quenching elements 29 and 30 which are alternately stacked on top of one another.
  • the extinguishing elements are made of ceramic.
  • a first arcing baffle 11 is assigned to the first fixed contact 7.1 and a second arcing baffle 12 is assigned to the second fixed contact 7.2.
  • the first arc guide plate 11 and the second arc guide plate 12 extend between the respective fixed contact 7.1 or 7.2 and the respectively associated arc extinguishing device 5.1 or 5.2. They each connect the fixed contact 7.1 or 7.2 with the associated connection contact 8.1 or 8.2.
  • the first arc guide plate 11 and the second arc guide plate 12 are arranged below the respective middle pole plate 6.3 and they each extend in width both over the first channel 4.1 and over the parallel second channel 4.2 of the associated arc blowing device.
  • a third arc guide plate 13 and a fourth arc guide plate 14 are provided.
  • the third arc baffle 13 and the fourth arc baffle 14 each extend in an arc from the first movable contact 9.1 to the second movable contact 9.2, so that the third arc baffle 13 and the fourth arc baffle 14 together with the contact bridge 10 each form an almost closed loop.
  • the middle pole plates 6.3 of the first and second arc blowing device are each arranged between the third arc guide plate 13 and the fourth arc guide plate 14.
  • the third arc baffle 13 is shown in FIG Figure 6 behind the two middle pole plates 6.3 and is therefore shown in dashed lines in this figure.
  • the ends of the third arc baffle 13 and the fourth arc baffle 14 are each slightly spaced from the ends of the contact bridge 10, so that the contact bridge 10 can be moved relative to the third and fourth arc baffles.
  • a base point of the switching arc jumps from the contact bridge to the third or fourth arc baffle when the switching arc is blown out of the contact point.
  • the corners of the contact bridge are preferably rounded in order to increase the service life.
  • the first blow magnet 2.1 of the first arc blowing device and the first blow magnet 2.1 of the second arc blow device are arranged within the loop formed by the third arc guide plate 13 and the contact bridge 10, the second blow magnet 2.2 of the first arc blow device and the second blow magnet 2.2 of the second arc blow device are arranged within the loop formed by the fourth arc baffle 14 and the contact bridge 10.
  • the blow magnets are shielded from the arc in a simple manner.
  • a protective covering of the blow magnets made of ceramic or the like is not necessary.
  • the middle pole plates 6.3 of the first and second arc blowing device are sheathed in an electrically insulating manner.
  • the contact bridge 10 is arranged on a contact carrier 27 made of electrically insulating material. How Figure 7 shows, the contact carrier 27 extends between the first contact point and the second contact point over the clear width of the housing of the switching device.
  • the contact carrier is immersed on both sides in corresponding grooves in the housing, so that a barrier in the manner of a labyrinth seal is formed for the plasma which is formed by the arc.
  • a bellows 28 is also arranged below the contact carrier 27 in order to avoid a short to ground, which otherwise takes place due to the plasma generated by the arc when the arc flashes onto the yoke plate of the drive of the switching device if correspondingly high loads are switched.
  • the two switching arcs 3.1 and 3.2 which arise at the contact points 7.1 / 9.1 and 7.2 / 9.2, in the representation of the Figure 8 depending on the direction of current, either both deflected to the right or both to the left, then blown into the respective arc extinguishing device 5.1 or 5.2, and subsequently also into the third arc extinguishing device 5.3.
  • the switching arcs 3.1 and 3.2 are thus either through the channels 4.1 or, as in FIG Figure 6 is shown, driven through the channels 4.2 in the arc extinguishing devices.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltgerät nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Ein gattungsgemäßes Schaltgerät weist unter anderem zumindest eine Kontaktstelle und eine der Kontaktstelle zugeordnete Lichtbogenblaseinrichtung auf. Die Lichtbogenblaseinrichtung umfasst zumindest einen Blasmagneten zur Erzeugung eines magnetischen Blasfelds. Das Blasfeld ist derart beschaffen, dass ein beim Öffnen der Kontaktstelle entstehender Schaltlichtbogen aus der Kontaktstelle geblasen wird.
  • Ein derartiges Schaltgerät ist beispielsweise aus EP 2230678 A2 bekannt. Es handelt sich um ein lichtbogenresistentes Schütz, dessen Lichtbogenblaseinrichtung sowohl Permanentmagneten als auch elektrisch betriebene Blasspulen umfasst. Der Einsatz von Blasspulen zur Erzeugung eines magnetischen Blasfeldes bedeutet in der Regel, dass das Schaltgerät relativ schwer, groß und zudem teuer in der Herstellung ist. Außerdem ist der Blaseffekt auf den Lichtbogen abhängig von der Stromstärke, was zu kritischen Strombereichen führt. Die Aktivierung der Blasspulen im Schaltaugenblick erfordert zusätzliche Aufwendungen. Ferner ist bei einem gattungsgemäßen Schaltgerät vorgesehen, dass das Blasfeld einen ersten Magnetfeldbereich und einen neben dem ersten Magnetfeldbereich angeordneten zweiten Magnetfeldbereich aufweist, wobei Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereiches entgegengesetzt zu Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs ausgerichtet sind, und wobei das Blasfeld ferner einen Übergangsbereich aufweist, der den ersten Magnetfeldbereich und den zweiten Magnetfeldbereich miteinander verbindet, wobei sich die Ausrichtung der Magnetfeldlinien im Übergangsbereich, ausgehend jeweils von dem ersten Magnetfeldbereich und dem zweiten Magnetfeldbereich, zur Kontaktstelle hin angleicht, so dass der Schaltlichtbogen innerhalb des Übergangsbereichs in Abhängigkeit der Stromrichtung ausgehend von der Kontaktstelle entweder in den ersten Magnetfeldbereich oder in den zweiten Magnetfeldbereich geleitet und dort in beiden Fällen in gleicher Richtung von der Kontaktstelle weggeblasen wird.
  • Ein Schaltgerät gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 ist beispielsweise aus US 2012/0145675 A1 bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltgerät der gattungsgemäßen Art anzugeben, das unabhängig von der Stromrichtung eine zuverlässige Löschung des Schaltlichtbogens gewährleistet und dabei eine einfache und kostengünstige Konstruktion aufweist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass der Schaltlichtbogen unabhängig von der Stromrichtung immer in der gleichen Richtung aus dem Gehäuse des Schaltgeräts geblasen wird, so dass lediglich eine Lichtbogenlöscheinrichtung benötigt wird, um den Schaltlichtbogen zu löschen. Das magnetische Blasfeld kann dabei rein permanentmagnetisch erzeugt werden, so dass auf den Einsatz schwerer und teurer Blasspulen vollständig verzichtet werden kann. Das erfindungsgemäße Schaltgerät wird dadurch sehr kompakt. Der Schaltlichtbogen entsteht mitten im Übergangsbereich des Blasfeldes und wird daher in Abhängigkeit der Stromrichtung entweder in den ersten Magnetfeldbereich oder in den zweiten Magnetfeldbereich geleitet. Die Magnetfeldlinien sind im Übergangsbereich vorzugsweise über einen Winkel von 180° aufgefächert. Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn der zweite Magnetfeldbereich spiegelbildlich zum ersten Magnetfeldbereich ausgebildet ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dem ersten Magnetfeldbereich ein erster Kanal und dem zweiten Magnetfeldbereich ein zweiter Kanal zugeordnet, wobei erster Kanal und zweiter Kanal parallel verlaufen und nebeneinander angeordnet sind, und wobei der erste Kanal quer zu seiner Längserstreckung von den Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereichs, und der zweite Kanal quer zu seiner Längserstreckung von den Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs durchsetzt ist.
  • Durch das Vorsehen der Kanäle kann der Schaltlichtbogen sicher und zuverlässig von der Kontaktstelle weggeführt werden.
  • Erfindungsgemäß weist das Schaltgerät ferner eine Lichtbogenlöscheinrichtung auf, die derart angeordnet ist, dass der Schaltlichtbogen unabhängig von der Stromrichtung durch die Lichtbogenblaseinrichtung in die Lichtbogenlöscheinrichtung geblasen wird. Dadurch wird auf kostengünstige Weise eine zuverlässige Löschung des Schaltlichtbogens erreicht.
  • Erfindungsgemäß weist die Lichtbogenblaseinrichtung ferner eine erste seitliche Polplatte, eine zweite seitliche Polplatte und eine dazwischen angeordnete mittlere Polplatte auf, wobei der erste Magnetfeldbereich zwischen erster seitlicher Polplatte und mittlerer Polplatte besteht, und wobei der zweite Magnetfeldbereich zwischen zweiter seitlicher Polplatte und mittlerer Polplatte besteht. Dadurch kann das Blasfeld exakt und auf einfache Weise erzeugt werden. Ferner wird dadurch eine besonders kompakte und konstruktiv günstige Lösung ermöglicht. Im ersten Magnetfeldbereich und im zweiten Magnetfeldbereich verlaufen die Magnetfeldlinien im Wesentlichen senkrecht zu den Polplatten. Die zuvor angesprochenen Kanäle verlaufen jeweils zwischen einer seitlichen Polplatte und der mittleren Polplatte. Die Polplatten bilden vorzugsweise die Seitenwände der Kanäle.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der ersten seitlichen Polplatte zumindest ein erster Blasmagnet, und der zweiten seitlichen Polplatte zumindest ein zweiter Blasmagnet zugeordnet, wobei erster Blasmagnet und zweiter Blasmagnet entgegengesetzt gepolt sind. Erster Blasmagnet und zweiter Blasmagnet sind vorzugsweise jeweils zwischen einer seitlichen Polplatte und der mittleren Polplatte angeordnet. Ferner vorzugsweise befindet sich der erste Blasmagnet in direktem Kontakt mit der ersten seitlichen Polplatte, der zweite Blasmagnet befindet sich vorzugsweise in direktem Kontakt mit der zweiten seitlichen Polplatte.
  • Erfindungsgemäß ist die mittlere Polplatte an einem der Kontaktstelle zugewandten ersten Ende kürzer als die beiden seitlichen Polplatten. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Auffächerung der Magnetfeldlinien im Übergangsbereich erreicht. Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die beiden seitlichen Polplatten seitlich neben die Kontaktstelle reichen, so dass sich die Kontaktstelle zwischen einem ersten Ende der ersten seitlichen Polplatte und einem ersten Ende der zweiten seitlichen Polplatte befindet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Schaltlichtbogen nach seiner Entstehung in Abhängigkeit der Stromrichtung zuverlässig entweder in den ersten Magnetfeldbereich oder in den zweiten Magnetfeldbereich geleitet wird. Erfindungsgemäß ist die mittlere Polplatte ferner an einem, ihrem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende ebenfalls kürzer als die beiden seitlichen Polplatten, wodurch der Schaltlichtbogen vor dem Eintritt in die Lichtbogenlöscheinrichtung wieder in die Mitte geführt wird, sozusagen in die Symmetrieebene der mittleren Polplatte. Dadurch kann die Lichtbogenlöscheinrichtung besonders kompakt ausgeführt werden.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Kontaktstelle einen Festkontakt und einen beweglichen Kontakt, wobei dem Festkontakt ein erstes Lichtbogenleitblech und ein zweites Lichtbogenleitblech zugeordnet sind, wobei sich das erste Lichtbogenleitblech und das zweite Lichtbogenleitblech jeweils zwischen Kontaktstelle und Lichtbogenlöscheinrichtung erstrecken und leitend mit dem Festkontakt verbunden sind, wobei dem beweglichen Kontakt ein drittes Lichtbogenleitblech und ein viertes Lichtbogenleitblech zugeordnet sind, wobei sich das dritte Lichtbogenleitblech und das vierte Lichtbogenleitblech ebenfalls jeweils zwischen Kontaktstelle und Lichtbogenlöscheinrichtung erstrecken, und wobei das dritte Lichtbogenleitblech und das vierte Lichtbogenleitblech jeweils von dem beweglichen Kontakt beabstandet sind, und wobei das erste Lichtbogenleitblech und das dritte Lichtbogenleitblech ein, dem ersten Magnetfeldbereich zugeordnetes erstes Paar von Lichtbogenleitblechen und das zweite Lichtbogenleitblech und das vierte Lichtbogenleitblech ein, dem zweiten Magnetfeldbereich zugeordnetes zweites Paar von Lichtbogenleitblechen bilden, und wobei die Lichtbogenleitbleche des ersten und zweiten Paars von der Kontaktstelle ausgehend jeweils derart auseinander laufen, dass der Schaltlichtbogen entweder zwischen erstem Lichtbogenleitblech und drittem Lichtbogenleitblech oder zwischen zweitem Lichtbogenleitblech und viertem Lichtbogenleitblech gestreckt wird, wenn der Schaltlichtbogen durch die Lichtbogenblaseinrichtung in die Lichtbogenlöscheinrichtung geblasen wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Löschung des Schaltlichtbogens durch dessen Streckung erheblich vereinfacht. Das dritte und das vierte Lichtbogenleitblech sind nicht mit dem beweglichen Kontakt verbunden. Sie können daher auf einfache Weise an einem feststehenden Bauteil des Schaltgeräts befestigt werden. Dadurch bleibt die Masse, die mit dem beweglichen Kontakt verbunden ist und dadurch beim Schließen bzw. Öffnen der Kontaktstelle beschleunigt werden muss, sehr gering. Der Antrieb des beweglichen Kontakts kann entsprechend klein dimensioniert werden. Damit der Schaltlichtbogen von dem beweglichen Kontakt auf das dritte bzw. vierte Lichtbogenleitblech überspringen kann, ist es von Vorteil, wenn zwischen dem dritten bzw. vierten Lichtbogenleitblech und dem beweglichen Kontakt lediglich ein geringer Spalt besteht. Das erste und das zweite Lichtbogenleitblech sind hingegen vorzugsweise fest mit dem Festkontakt verbunden und weiter vorzugsweise einteilig mit dem Festkontakt ausgeführt. Auf diese Weise müssen nur wenige Bauteile hergestellt und verbaut werden. Die Konstruktion des Schaltgeräts bleibt dadurch einfach und kostengünstig.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Schaltgerät eine erste Kontaktstelle und eine zweite Kontaktstelle auf, wobei die beweglichen Kontakte der ersten und zweiten Kontaktstelle auf einer gemeinsamen Kontaktbrücke angeordnet sind, und wobei das dritte Lichtbogenleitblech und das vierte Lichtbogenleitblech an der ersten Kontaktstelle mit dem dritten Lichtbogenleitblech und dem vierten Lichtbogenleitblech an der zweiten Kontaktstelle potentialverbunden sind. Bei dieser Ausführungsform wird auf einfache Weise sichergestellt, dass der Schaltlichtbogen auf die Lichtbogenleitbleche überspringt und zwischen den jeweils betroffenen Lichtbogenleitblechen auf dem Weg in die zugehörige Lichtbogenlöscheinrichtung geführt und dabei gestreckt wird.
  • Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das dritte Lichtbogenleitblech an der ersten Kontaktstelle über eine erste elektrisch leitende Verbindung mit dem dritten oder vierten Lichtbogenleitblech an der zweiten Kontaktstelle elektrisch leitend verbunden ist, wobei das vierte Lichtbogenleitblech an der ersten Kontaktstelle über eine zweite elektrisch leitende Verbindung mit dem jeweils anderen dritten oder vierten Lichtbogenleitblech an der zweiten Kontaktstelle elektrisch leitend verbunden sind, wobei zwischen der ersten elektrisch leitenden Verbindung und der zweiten elektrisch leitenden Verbindung eine dritte elektrisch leitende Verbindung besteht, und wobei in der dritten elektrisch leitenden Verbindung vorzugsweise eine Diode vorgesehen ist, die nur eine Stromrichtung zulässt. Bei dieser Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Schaltgerät nicht nur für Gleichstrombetrieb sondern auch für Wechselstrombetrieb geeignet. Selbst wenn an dem Schaltgerät eine Wechselspannung anliegt, erfolgt eine zuverlässige Löschung des Schaltlichtbogens. Entsteht der Schaltlichtbogen an der ersten Kontaktstelle beispielsweise während einer positiven Halbwelle, so wird er bei entsprechender Polung in den ersten Magnetfeldbereich geleitet, wobei der Strom dabei unter anderem über den Schaltlichtbogen an der ersten Kontaktstelle, die Diode und den Schaltlichtbogen an der zweiten Kontaktstelle fließt. Nach Beendigung der positiven Halbwelle kann kein Strom mehr fließen, da die Diode einen Stromfluss in der Gegenrichtung verhindert. Es kommt zu einer Wiederverfestigung, der Schaltlichtbogen bricht zusammen. Die dritte elektrisch leitende Verbindung kann an beliebiger Stelle zwischen der ersten und zweiten elektrisch leitenden Verbindung ausgeführt werden. Beispielsweise ist es möglich, die dritte elektrisch leitende Verbindung zwischen dem dritten und vierten Lichtbogenleitblech an der ersten Kontaktstelle vorzusehen. Der konstruktive Aufwand ist besonders gering, wenn die dritten und vierten Lichtbogenleitbleche an der ersten und zweiten Kontaktstelle parallel miteinander verbunden werden. Dies bedeutet, das dritte Lichtbogenleitblech an der ersten Kontaktstelle wird mit dem gegenüberliegenden dritten Lichtbogenleitblech an der zweiten Kontaktstelle elektrisch leitend verbunden, und das vierte Lichtbogenleitblech an der ersten Kontaktstelle wird mit dem gegenüberliegenden vierten Lichtbogenleitblech an der zweiten Kontaktstelle elektrisch leitend verbunden. Die dritten und vierten Lichtbogenleitbleche können, bei entsprechend geänderter Polung des magnetischen Blasfelds an einer der beiden Kontaktstellen, aber auch kreuzweise miteinander verbunden werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Schaltgerät eine erste Kontaktstelle und eine benachbart angeordnete zweite Kontaktstelle auf, wobei die mittlere Polplatte an der ersten Kontaktstelle und die mittlere Polplatte an der zweiten Kontaktstelle magnetisch unterschiedlich gepolt sind. Dadurch werden die Blasfelder an den beiden Kontaktstellen optimiert. Die mittlere Polplatte an der ersten Kontaktstelle fluchtet dabei vorzugsweise mit der mittleren Polplatte der zweiten Kontaktstelle.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der oder die Blasmagneten ausschließlich Permanentmagneten. Dadurch ist das erfindungsgemäße Schaltgerät besonders einfach aufgebaut und günstig herstellbar. Die kompakte Bauweise kann weiter optimiert werden, wenn es sich bei den Permanentmagneten um Seltenerdmagneten handelt.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Schaltgerät eine erste Kontaktstelle und eine zweite Kontaktstelle auf, wobei der ersten Kontaktstelle eine erste Lichtbogenblaseinrichtung und der zweiten Kontaktstelle eine zweite Lichtbogenblaseinrichtung zugeordnet ist, wobei die erste Kontaktstelle einen ersten Festkontakt und einen ersten beweglichen Kontakt aufweist, wobei die zweite Kontaktstelle einen zweiten Festkontakt und einen zweiten beweglichen Kontakt aufweist, wobei der erste bewegliche Kontakt und der zweite bewegliche Kontakt an gegenüberliegenden Enden einer gemeinsamen Kontaktbrücke angeordnet sind, wobei dem ersten Festkontakt zumindest ein erstes Lichtbogenleitblech und dem zweiten Festkontakt zumindest ein zweites Lichtbogenleitblech zugeordnet ist, wobei sich das erste Lichtbogenleitblech und das zweite Lichtbogenleitblech zwischen dem jeweiligen Festkontakt und der Lichtbogenlöscheinrichtung erstrecken und leitend mit dem jeweiligen Festkontakt verbunden sind, wobei ferner ein drittes Lichtbogenleitblech und ein viertes Lichtbogenleitblech vorgesehen sind, wobei sich das dritte Lichtbogenleitblech und das vierte Lichtbogenleitblech jeweils bogenförmig vom ersten beweglichen Kontakt zum zweiten beweglichen Kontakt erstrecken, sodass das dritte Lichtbogenleitblech und das vierte Lichtbogenleitblech zusammen mit der Kontaktbrücke jeweils eine nahezu geschlossene Schlaufe bildet, und wobei die mittleren Polplatten der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtung jeweils zwischen drittem und viertem Lichtbogenleitblech angeordnet sind.
  • Diese Ausführungsform ist besonders einfach aufgebaut und kann daher kostengünstig hergestellt werden. Gleichzeitig ergibt sich bei dieser Ausführungsform ein besonders hohes Löschpotential, und zwar sowohl im Gleichstrombetrieb als auch im Wechselstrombetrieb. Die erste Lichtbogenblaseinrichtung und die zweite Lichtbogenblaseinrichtung sind im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut. Die magnetische Polung der Polplatten der ersten Lichtbogenblaseinrichtung stimmt bei diesem Ausführungsbeispiel daher mit der magnetischen Polung der Polplatten der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung überein. Die Enden des dritten und vierten Lichtbogenleitblechs sind jeweils geringfügig von den Enden der Kontaktbrücke beabstandet, so dass die Kontaktbrücke relativ zum dritten und vierten Lichtbogenleitblech bewegt werden kann. Ein Fußpunkt des Lichtbogens springt von der Kontaktbrücke auf das dritte bzw. vierte Lichtbogenleitblech über, wenn der Lichtbogen aus der Kontaktstelle geblasen wird. Eine besonders vorteilhafte Konstruktion ergibt sich, wenn die Kontaktbrücke über den Festkontakten angeordnet ist. Das erste Lichtbogenleitblech und das zweite Lichtbogenleitblech sind vorzugsweise unterhalb der jeweiligen mittleren Polplatte angeordnet und erstrecken sich in der Breite jeweils sowohl über den ersten Kanal als auch über den parallelen zweiten Kanal der zugehörigen Lichtbogenblaseinrichtung. Sie verbinden vorzugsweise jeweils den Festkontakt mit dem zugehörigen Anschlusskontakt. Die Ecken der Kontaktbrücke sind vorzugsweise abgerundet, um die Lebensdauer zu erhöhen.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind der erste Blasmagnet der ersten Lichtbogenblaseinrichtung und der erste Blasmagnet der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung innerhalb der Schlaufe angeordnet, die durch das dritte Lichtbogenleitblech und die Kontaktbrücke gebildet wird, wobei der zweite Blasmagnet der ersten Lichtbogenblaseinrichtung und der zweite Blasmagnet der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung innerhalb der Schlaufe angeordnet sind, die durch das vierte Lichtbogenleitblech und die Kontaktbrücke gebildet wird. Dadurch sind die Blasmagneten auf einfache Weise vom Lichtbogen abgeschirmt. Eine Schutzumhüllung der Blasmagneten aus Keramik oder dergleichen ist nicht erforderlich.
  • In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die mittleren Polplatten der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtung elektrisch isolierend ummantelt. Die Ummantelung kann aus geeignetem Kunststoff oder aus Keramik bestehen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform weist die Lichtbogenlöscheinrichtung eine erste Lichtbogenlöscheinrichtung und eine zweite Lichtbogenlöscheinrichtung auf, wobei erste und zweite Lichtbogenlöscheinrichtung derart an gegenüberliegenden Seiten eines Gehäuses des Schaltgeräts angeordnet sind, dass erster Kanal und zweiter Kanal der ersten Lichtbogenblaseinrichtung in die erste Lichtbogenlöscheinrichtung münden, wobei erster und zweiter Kanal der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung in die zweite Lichtbogenlöscheinrichtung münden. Besonders bevorzugt ist an einer die beiden gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses verbindenden Oberseite des Gehäuses ferner eine dritte Lichtbogenlöscheinrichtung angeordnet, dergestalt dass die ersten und zweiten Kanäle der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtungen auch in die dritte Lichtbogenlöscheinrichtung münden. Dadurch kann das Löschpotential bei Bedarf noch erhöht werden. Teile des Gehäuses, die zwischen den Lichtbogenlöscheinrichtung liegen, können bei Bedarf durch geeignete Kupferplatten vor dem Lichtbogen geschützt werden. Weiter ist es von Vorteil, wenn die Lichtbogenlöscheinrichtung, gegebenenfalls zusammen mit den beiden Lichtbogenblaseinrichtungen, zu Wartungszwecken komplett vom Gehäuse der Schalteinrichtung abgenommen werden kann, um auf einfache Weise einen ungehinderten Zugang zu den Festkontakten und zur Kontaktbrücke zu ermöglichen. Der Antrieb des Schaltgeräts befindet sich vorteilhafterweise unterhalb der beiden Festkontakte.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Lichtbogenlöscheinrichtungen jeweils mehrere Löschelemente auf, die aufeinandergestapelt sind. Die Löschelemente können aus Keramik bestehen. Die Löschelemente weisen an demjenigen Ende, das der Kontaktstelle bzw. dem dritten und vierten Lichtbogenleitblech zugewandt ist, jeweils zumindest zwei keilförmige Flanken auf, wobei sich die keilförmigen Flanken eines jeden Löschelements mit den keilförmigen Flanken des jeweils darauffolgenden Löschelements zu zwei V-förmigen Nuten, die jeweils einem der beiden Kanäle zugeordnet sind, ergänzen. Je nach Stromrichtung wird der Lichtbogen entweder durch den ersten Kanal oder durch den zweiten Kanal der jeweiligen Lichtbogenblaseinrichtung in eine der beiden V-förmigen Nuten geblasen. Die Lichtbogenlöscheinrichtungen weisen jeweils mehrere Öffnungen nach außen auf, damit das Plasma, das durch den Schaltlichtbogen erzeugt wird, aus dem Gehäuse des Schaltgeräts entweichen kann. Die Öffnungen werden bevorzugt durch entsprechende Nuten in den Löschelementen gebildet.
  • Das Schaltvermögen kann weiter erhöht werden, wenn die Kontaktbrücke gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auf einem Kontaktträger aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist, wobei sich der Kontaktträger zwischen der ersten Kontaktstelle und der zweiten Kontaktstelle über die lichte Breite des Gehäuses des Schaltgeräts erstreckt. Besonders bevorzugt taucht der Kontaktträger beidseitig in entsprechende Nuten des Gehäuses ein, so dass für das Plasma, das durch den Lichtbogen gebildet wird, eine Barriere nach Art einer Labyrinthdichtung gebildet wird. Unterhalb des Kontaktträgers kann ferner ein Faltenbalg angeordnet sein, um einen Masseschluss zu vermeiden, der ansonsten aufgrund des durch den Lichtbogen erzeugten Plasmas bei einem Überschlag des Lichtbogens auf die Jochplatte des Antriebs des Schaltgeräts stattfindet, falls entsprechend hohe Lasten geschaltet werden.
  • Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Schaltgerät um ein Schaltschütz.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts bei geöffnetem Gehäuse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
    Figur 2:
    eine geschnittene Draufsicht auf das erfindungsgemäße Schaltgerät aus Figur 1,
    Figur 3:
    das Schaltgerät aus den Figuren 1 und 2 in der Ansicht aus Figur 1 kurz nach dem Öffnen der Kontaktstellen,
    Figur 4:
    die Darstellung aus Figur 3 bei umgekehrter Stromrichtung,
    Figur 5:
    eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
    Figur 6:
    einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 5 entlang der in Figur 5 eingezeichneten Schnittlinie VI (geschnittene Seitenansicht),
    Figur 7:
    einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 5 entlang der in Figur 5 eingezeichneten Schnittlinie VII (Längsschnitt),
    Figur 8:
    einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schalter aus Figur 5 entlang der in Figur 5 eingezeichneten Schnittlinie VIII (geschnittene Draufsicht),
    Figur 9:
    ein Löschelement der Lichtbogenlöscheinrichtungen des erfindungsgemäßen Schalters aus den Figuren 5 bis 8,
    Figur 10:
    ein weiteres Löschelement der Lichtbogenlöscheinrichtungen des erfindungsgemäßen Schalters aus den Figuren 5 bis 8,
    Figur 11:
    die beiden Löschelemente aus den Figuren 9 und 10 im aufeinandergestapelten Zustand.
  • Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Sofern in einer Zeichnung Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.
  • Figur 1 zeigt eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1. Bei dem Schaltgerät handelt es sich um ein einpoliges Schaltschütz. Aus Gründen der Anschaulichkeit sind das Gehäuse des Schaltgeräts sowie diverse andere Bauteile, die zum Teil in Figur 2 dargestellt sind, nicht gezeigt. Figur 2 zeigt eine geschnittene Draufsicht. Der Schnitt verläuft durch die Achsen der in Figur 1 gezeigten Bauteile 2.1 und 2.2.
  • Das Schaltschütz 1 weist zwei Festkontakte 7.1 und 7.2 auf, die jeweils mit einem zugehörigen Anschlusskontakt 8.1, 8.2 elektrisch verbunden sind. Die beiden Festkontakte 7.1 und 7.2 können mittels einer Kontaktbrücke 10 elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Die Kontaktbrücke 10 wird durch den Anker eines elektromagnetischen Antriebs 19 betätigt und weist zwei bewegliche Kontakte 9.1, 9.2 auf. Beim Schließen der Kontakte kommt dabei der erste bewegliche Kontakt 9.1 mit dem ersten Festkontakt 7.1 zur Anlage. Der zweite bewegliche Kontakt 9.2 kontaktiert den zweiten Festkontakt 7.2. Wie bereits erwähnt, ist das Gehäuse des Schaltschützes 1 nicht dargestellt. In der Darstellung ist lediglich das Chassis 20 des Schaltgeräts dargestellt, an dem der elektromagnetische Antrieb befestigt ist.
  • Beim Öffnen der Kontakte entsteht zwischen dem ersten Festkontakt 7.1 und dem ersten beweglichen Kontakt 9.1 und zwischen dem zweiten Festkontakt 7.2 und dem zweiten beweglichen Kontakt 9.2 jeweils ein Schaltlichtbogen.
  • Um zu verhindern, dass das Schaltgerät aufgrund der Entstehung der Schaltlichtbögen Schaden nimmt, müssen diese aus dem Kontaktbereich herausgeführt und zum Erlöschen gebracht werden. Im Folgenden wird die Paarung aus erstem Festkontakt 7.1 und erstem beweglichen Kontakt 9.1 als erste Kontaktstelle bezeichnet. Die Paarung aus zweitem Kontakt 7.2 und zweitem beweglichen Kontakt 9.2 wird als zweite Kontaktstelle bezeichnet. Das Schaltgerät verfügt für jede der beiden Kontaktstellen über eine Lichtbogenblaseinrichtung, um den Schaltlichtbogen von der Kontaktstelle wegzublasen. Jeder der beiden Lichtbogenblaseinrichtungen ist eine Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 bzw. 5.2 zugeordnet. Die Lichtbogenlöscheinrichtungen sind in Figur 2 schematisch dargestellt und können in wohlbekannter Weise mehrere Löschbleche oder keramische Löschelemente aufweisen.
  • Der Aufbau der Lichtbogenblaseinrichtung wird zunächst für die erste Kontaktstelle, bestehend aus dem ersten Festkontakt 7.1 und dem ersten beweglichen Kontakt 9.1, erläutert. Das Blasfeld, das durch die Lichtbogenblaseinrichtung erzeugt wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät ausschließlich permanentmagnetisch erzeugt. Es werden keine elektrisch betriebenen Blasspulen benötigt. Es kommen somit lediglich die beiden Permanentmagneten 2.1 und 2.2 zum Einsatz. Die beiden Permanentmagneten 2.1 und 2.2 sind jeweils zwischen der ersten Kontaktstelle und der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 angeordnet, die der ersten Kontaktstellen zugeordnet ist. Der erste Permanentmagnet 2.1 steht dabei in direktem Kontakt mit einer ersten seitlichen Polplatte 6.1, die an einer Seitenwand des nicht gezeigten Schaltergehäuses angeordnet ist. Der zweite Permanentmagnet 2.2 steht ebenfalls in direktem Kontakt mit einer zweiten seitlichen Polplatte 6.2, die an der gegenüberliegenden Gehäuseseite angeordnet und in Figur 1 aus Gründen der besseren Anschaulichkeit nicht dargestellt ist. Zwischen den beiden seitlichen Polplatten 6.1 und 6.2 befindet sich eine mittlere Polplatte 6.3, die parallel zu den beiden seitlichen Polplatten 6.1, 6.2 verläuft und in Figur 1 ebenfalls nicht dargestellt ist. Zwischen den beiden Permanentmagneten und der mittleren Polplatte 6.3 ist jeweils ein magnetischer Rückschluss angeordnet. Sowohl der Rückschluss als auch die Permanentmagneten sind zylindrisch ausgebildet. In Figur 2 ist zu erkennen, dass beide Bauteile jeweils von einer Schutzhülse 21 umgeben sind.
  • Die beiden Permanentmagneten 2.1 und 2.2 sind entgegengesetzt gepolt. Der Südpol befindet sich jeweils außen an der ersten Polplatte 6.1 bzw. an der zweiten Polplatte 6.2. Der gemeinsame Nordpol befindet sich an der mittleren Polplatte 6.3. Die entgegengesetzte Polung bewirkt, dass das Magnetfeld, das zwischen der zweiten seitlichen Polplatte 6.2 (rechts) und der mittleren Polplatte 6.3 aufgebaut wird, genau entgegengesetzt zu dem Magnetfeld ausgerichtet ist, das zwischen der ersten Polplatte 6.1 (links) und der mittleren Polplatte 6.3 aufgebaut wird. Dieser Umstand ist auch anhand der Magnetfeldlinien 23 ersichtlich, die in Figur 2 eingezeichnet sind.
  • Die Polplatten definieren zwischen sich zwei Kanäle, die beide jeweils ausgehend von der ersten Kontaktstelle in der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 münden. Dabei besteht zwischen der ersten seitlichen Polplatte 6.1 und der mittleren Polplatte 6.3 ein erster Kanal 4.1. Zwischen der zweiten seitlichen Polplatte 6.2 und der mittleren Polplatte 6.3 besteht ein zweiter Kanal 4.2. Die beiden Kanäle sind jeweils quer zu ihrer Längserstreckung von einem der beiden entgegengesetzt gepolten Magnetfelder durchsetzt. Wie aus Abbildung 2 deutlich wird, reichen die beiden seitlichen Polplatten 6.1, 6.2 seitlich neben die Kontaktstelle, wobei die mittlere Polplatte 6.3 etwas kürzer ist und vor der Kontaktstelle endet. Dadurch ergibt sich an der Kontaktstelle ein Übergangsbereich des magnetischen Blasfeldes. Etwa in der Mitte des feststehenden Kontakts 7.1 bzw. des beweglichen Kontakts 9.1 verlaufen die Magnetfeldlinien senkrecht zu den Magnetfeldlinien der beiden Magnetfelder in den Kanälen 4.1 und 4.2. Im Übergangsbereich sind die Magnetfeldlinien quasi über einen Winkel von 180° aufgefächert. Die Richtung des Magnetfelds im Kanal 4.1 wird dadurch im Übergangsbereich umgekehrt, bis sie schließlich der Richtung des Magnetfelds im Kanal 4.2 entspricht.
  • Ist nun der erste Anschlusskontakt 8.1 mit dem Pluspol einer Spannungsquelle verbunden, so entsteht beim Öffnen der Kontakte an der ersten Kontaktstelle ein Schaltlichtbogen 3.1, der durch das magnetische Blasfeld in Figur 2 zunächst nach rechts ausgelenkt wird und anschließend in den Kanal 4.2 zwischen der zweiten seitlichen Polplatte 6.2 und der mittleren Polplatte 6.3 eintritt. Die Bewegungsrichtung des Schaltlichtbogens 3.1 ist für diesen Fall mit dem Pfeil 24 verdeutlicht. Ist der erste Anschlusskontakt 8.1 mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden, so wird der Schaltlichtbogen zunächst in entgegengesetzter Richtung nach links ausgelenkt. Er tritt anschießend entlang des durch den Pfeil 25 verdeutlichten Pfads in den linken Kanal 4.1 zwischen der ersten seitlichen Polplatte 6.1 und der mittleren Polplatte 6.3 ein. In beiden Fällen wird der Schaltlichtbogen anschießend durch das magnetische Blasfeld in die Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 getrieben. Die mittlere Polplatte 6.3 ist auch an dem gegenüberliegenden Ende, welches der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 zugewandt ist, etwas kürzer als die beiden seitlichen Polplatten 6.1, 6.2. Dadurch weist das magnetische Blasfeld auch kurz vor der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 einen Übergangsbereich auf, der den Schaltlichtbogen in die Mitte der Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 leitet. Dadurch kann die Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 kompakt gehalten werden.
  • An der zweiten Kontaktstelle, die durch den zweiten Festkontakt 7.2 und den zweiten beweglichen Kontakt 9.2 gebildet wird, ist ebenfalls eine Lichtbogenblaseinrichtung vorgesehen, die im Wesentlichen identisch zu der Lichtbogenblaseinrichtung an der ersten Kontaktstelle aufgebaut ist. Der einzige wesentliche Unterschied ist, dass die beiden Permanentmagnete 2.1, 2.2 umgekehrt ausgerichtet sind. An der zweiten Kontaktstelle markiert somit die mittlere Polplatte 6.3 den Südpol. Die beiden seitlichen Polplatten 6.1 und 6.2 bilden jeweils den Nordpol des Magnetfelds. Wenn der erste Anschlusskontakt 8.1 mit dem Pluspol, und der zweite Anschlusskontakt 8.2 mit dem Minuspol einer Spannungsquelle verbunden sind, wird der an der zweiten Kontaktstelle entstehende Schaltlichtbogen 3.2 somit zunächst nach links ausgelenkt und tritt anschließend in den Kanal zwischen der linken seitlichen Polplatte 6.1 und der mittleren Polplatte 6.3 ein. Bei umgekehrter Spannung wird der Schaltlichtbogen 3.2 an der zweiten Kontaktstelle nach rechts ausgelenkt und tritt daher in den Kanal zwischen der rechten seitlichen Polplatte 6.2 und der mittleren Polplatte 6.3 ein.
  • In Figur 1 ist zu erkennen, dass mehrere sogenannte Lichtbogenleitbleche vorgesehen sind, um den Schaltlichtbogen zum einen zu führen und zum anderen auf dem Weg in die Lichtbogenlöscheinrichtungen zu strecken. Die Anordnung der Lichtbogenleitbleche wird im Folgenden zunächst wieder für die erste Kontaktstelle erläutert. Der erste Festkontakt 7.1 verfügt über ein erstes Lichtbogenleitblech 11.1 und ein zweites Lichtbogenleitblech 12.1. Dem gegenüberliegenden ersten beweglichen Kontakt 9.1 sind ebenfalls zwei Lichtbogenleitbleche zugeordnet, nämlich ein drittes Lichtbogenleitblech 13.1 und ein viertes Lichtbogenleitblech 14.1. Das dritte Lichtbogenleitblech 13.1 und das vierte Lichtbogenleitblech 14.1 sind nicht mit dem beweglichen Kontakt 9.1 bzw. mit der Kontaktbrücke 10 verbunden, sondern fest in dem Schaltgerät installiert. Zwischen dem dritten Lichtbogenleitblech 13.1 und der Kontaktbrücke 10 bzw. zwischen dem vierten Lichtbogenleitblech 14.1 und der Kontaktbrücke 10 besteht daher der in Figur 2 angedeutete Spalt 22. Das erste Lichtbogenleitblech 11.1 bildet zusammen mit dem dritten Lichtbogenleitblech 13.1 ein Lichtbogenleitblechpaar, welches dem ersten Kanal 4.1 zwischen dem ersten seitlichen Polblech 6.1 und dem mittleren Polblech 6.3 zugeordnet ist. Das zweite Lichtbogenleitblech 12.1 bildet zusammen mit dem vierten Lichtbogenleitblech 14.1 ebenfalls ein Lichtbogenleitblechpaar, welches dem zweiten Kanal 4.2 zwischen dem zweiten seitlichen Polblech 6.2 und dem mittleren Polblech 6.3 zugeordnet ist. Die beiden Lichtbogenleitbleche eines Lichtbogenleitblechpaars laufen von der Kontaktstelle ausgehend auseinander, um den Schaltlichtbogen auf dem Weg in die Lichtbogenlöscheinrichtung zu strecken.
  • An der zweiten Kontaktstelle sind ebenfalls entsprechende Lichtbogenleitbleche vorgesehen, wobei das dritte und vierte Lichtbogenleitblech 13.1, 14.1 an der ersten Kontaktstelle jeweils mit dem entsprechenden dritten und vierten Lichtbogenleitblech 13.2, 14.2 an der zweiten Kontaktstelle potenzialverbunden sind. Das bedeutet, das dritte Lichtbogenleitblech 13.1 an der ersten Kontaktstelle ist über eine elektrische Verbindung 15 mit dem dritten Lichtbogenleitblech 13.2 an der zweiten Kontaktstelle leitend verbunden. Ebenso ist das vierte Lichtbogenleitblech 14.1 an der ersten Kontaktstelle über eine elektrische Verbindung 16 mit dem vierten Lichtbogenleitblech 14.2 an der zweiten Kontaktstelle elektrisch verbunden. Zusätzlich besteht zwischen dem dritten Lichtbogenleitblech 13.1 und dem vierten Lichtbogenleitblech 14.1 an der ersten Kontaktstelle eine elektrische Verbindung 17, in der eine Diode 18 vorgesehen ist, die nur eine Stromrichtung zulässt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Diode nur erforderlich ist, falls das Schaltschütz bei AC-Anwendungen eingesetzt wird. Der zweite Festkontakt 7.2 ist mit den beiden Lichtbogenleitblechen 11.2 und 12.2 verbunden. Das Lichtbogenleitblech 11.2 bildet dabei an der zweiten Kontaktstelle das erste Lichtbogenleitblech. Das Lichtbogenleitblech 12.2 bildet das zweite Lichtbogenleitblech.
  • Im Folgenden wird die Funktion der Lichtbogenleitbleche und der entsprechenden elektrischen Verbindungsleitungen näher erläutert. Wenn der erste Anschlusskontakt 8.1 mit dem Pluspol und der zweite Anschlusskontakt 8.2 mit dem Minuspol einer Spannungsquelle verbunden sind, so tritt der Schaltlichtbogen 3.1, der an der ersten Kontaktstelle entsteht, in den zweiten Kanal 4.2 zwischen der zweiten seitlichen Polplatte 6.2 und der mittleren Polplatte 6.3 ein. Zum Zeitpunkt der Entstehung des Schaltlichtbogens 3.1 besteht dieser zwischen dem ersten Festkontakt 7.1 und dem ersten beweglichen Kontakt 9.1, welcher auf der Kontaktbrücke 10 angeordnet ist. Um in den Kanal 4.2 eintreten zu können, muss der Schaltlichtbogen von der Kontaktbrücke 10 auf das vierte Lichtbogenleitblech 14.1 überspringen. Der Strom fließt dabei vom ersten Festkontakt 7.1 über das zweite Lichtbogenleitblech 12.1, den ersten Schaltlichtbogen 3.1, das vierte Lichtbogenleitblech 14.1, die elektrische Verbindungsleitung 17, das dritte Lichtbogenleitblech 13.1, die elektrische Verbindungsleitung 15, das dritte Lichtbogenleitblech 13.2 an der zweiten Kontaktstelle, den zweiten Schaltlichtbogen 3.2 und das erste Lichtbogenleitblech 11.2 an der zweiten Kontaktstelle zum zweiten Festkontakt 7.2. Dieser Fall ist in Figur 3 dargestellt.
  • Bei entgegengesetzt angelegter Spannung stellt sich der in Figur 4 gezeigte Fall ein. Der Strom fließt dabei vom zweiten Festkontakt 7.2 über das zweite Lichtbogenleitblech 12.2 an der zweiten Kontaktstelle, den zweiten Schaltlichtbogen 3.2, das vierte Lichtbogenleitblech 14.2, die elektrische Verbindungsleitung 16, das vierte Lichtbogenleitblech 14.1, die elektrische Verbindungsleitung 17, das dritte Lichtbogenleitblech 13.1, den ersten Schaltlichtbogen 3.1 und das erste Lichtbogenleiblech 11.1 an der ersten Kontaktstelle zum ersten Festkontakt 7.1. In beiden Fällen werden der erste Schaltlichtbogen 3.1 und der zweite Schaltlichtbogen 3.2 durch die Lichtbogenleitbleche entsprechend gestreckt und schlussendlich in der zugehörigen Lichtbogenlöscheinrichtung zum Erlöschen gebracht.
  • Durch den Einsatz der Diode 18 in der elektrischen Verbindungsleitung 17 zwischen dem dritten Lichtbogenleitblech 13.1 und dem vierten Lichtbogenleitblech 14.1 an der ersten Kontaktstelle ist das erfindungsgemäße Schaltgerät auch für einen Wechselstrombetrieb geeignet. Entstehen die Schaltlichtbögen 3.1 und 3.2 während der positiven Halbwelle, so stellt sich zunächst der in Figur 3 gezeigte Zustand ein. Bei einer Netzfrequenz von 50 Hz beträgt die Dauer der positiven Halbwelle 10 Millisekunden. Es verbleibt dadurch genügend Zeit, so dass der Schaltlichtbogen von der Kontaktbrücke auf das entsprechende Lichtbogenleitblech überspringen kann. Der Übergang zur negativen Halbwelle wird durch den Einsatz der Diode 18 schlichtweg verhindert. Die Stromrichtung kann sich nicht mehr umkehren. Es kommt zu einer Wiederverfestigung, wodurch der Schaltlichtbogen in der negativen Halbwelle nicht wiederzünden kann. Gleiches gilt für den Fall, dass der Schaltlichtbogen während der negativen Halbwelle entsteht. In diesem Fall stellt sich zunächst die in Figur 4 gezeigte Situation ein. Auch hierbei kommt es wiederum zu einer Wiederverfestigung und zu einer Verhinderung einer Wiederzündung des Lichtbogens.
  • Die Figuren 5 bis 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts 1. Der Aufbau entspricht im Prinzip dem Aufbau des Schaltgeräts aus den Figuren 1 bis 4. Gleiche Teile sind durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel aus den Figuren 1 bis 4 beschrieben.
  • Wie aus Figur 6 hervorgeht, ist die Kontaktbrücke 10 mit den beiden beweglichen Kontakten 9.1 und 9.2 im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel oberhalb der beiden Festkontakte 7.1 und 7.2 angeordnet. Der elektromagnetische Antrieb 19 befindet sich wie beim ersten Ausführungsbeispiel unterhalb der beiden Kontaktstellen. Dies hat den Vorteil, dass der obere Teil des Gehäuses zu Wartungszwecken komplett abgenommen werden kann, wodurch freier Zugang zu den Kontakten ermöglicht wird. Die Verriegelung des oberen Gehäuseteils erfolgt mittels des in Figur 5 gezeigten Riegels 26.
  • Auch das Schaltgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verfügt über zwei Kontaktstellen. Der ersten Kontaktstelle 7.1/9.1 ist eine erste Lichtbogenblaseinrichtung zugeordnet, der zweiten Kontaktstelle 7.2/9.2 ist eine zweite Lichtbogenblaseinrichtung zugeordnet. Die erste Lichtbogenblaseinrichtung ist in Figur 8 in der unteren Bildhälfte dargestellt, die zweite Lichtbogenblaseinrichtung nimmt in Figur 8 die obere Bildhälfte ein. Die erste Lichtbogenblaseinrichtung und die zweite Lichtbogenblaseinrichtung sind im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut. Die magnetische Polung der Polplatten 6.1, 6.2 und 6.3 der ersten Lichtbogenblaseinrichtung stimmt bei diesem Ausführungsbeispiel daher mit der magnetischen Polung der Polplatten 6.1, 6.2 und 6.3 der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung überein.
  • Die Lichtbogenlöscheinrichtung des Schaltgeräts 1 weist an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses eine erste Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 und eine zweite Lichtbogenlöscheinrichtung 5.2 auf. Die erste Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 ist der ersten Kontaktstelle 7.1/9.1 zugeordnet. Erster Kanal 4.1 und zweiter Kanal 4.2 der ersten Lichtbogenblaseinrichtung, welche der ersten Kontaktstelle zugeordnet ist, münden jeweils in die erste Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1. Die zweite Lichtbogenlöscheinrichtung 5.2 ist der zweiten Kontaktstelle 7.2/9.2 zugeordnet. Erster Kanal 4.1 und zweiter Kanal 4.2 der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung, welche der zweiten Kontaktstelle zugeordnet ist, münden jeweils in die zweite Lichtbogenlöscheinrichtung 5.2. An der Oberseite des Gehäuses ist ferner eine dritte Lichtbogenlöscheinrichtung 5.3 angeordnet, wobei die ersten und zweiten Kanäle der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtungen auch in die dritte Lichtbogenlöscheinrichtung 5.3 münden. Durch die dritte Lichtbogenlöscheinrichtung wird das Löschpotential bei Bedarf erhöht. Teile des Gehäuses, die zwischen den Lichtbogenlöscheinrichtungen liegen, können durch geeignete Kupferplatten 32 vor dem Lichtbogen geschützt werden. Alle drei Lichtbogenlöscheinrichtungen 5.1, 5.2, und 5.3 weisen jeweils mehrere Löschelemente 29 und 30 auf, die abwechselnd aufeinandergestapelt sind. Die Löschelemente bestehen aus Keramik. Sie weisen an demjenigen Ende, das der Kontaktstelle zugewandt ist, jeweils zwei keilförmige Flanken auf, wobei sich die keilförmigen Flanken eines ersten in Figur 9 gezeigten Löschelements 29 mit den keilförmigen Flanken eines darauffolgenden zweiten Löschelements 30 zu zwei V-förmigen Nuten 31, die jeweils einem der beiden Kanäle 4.1 und 4.2 zugeordnet sind, ergänzen. Das zweite Löschelement 30 ist in Figur 10 gezeigt, die sich ergebenden V-förmigen Nuten sind in Figur 11 dargestellt. Je nach Stromrichtung wird der Lichtbogen entweder durch den ersten Kanal 4.1 oder durch den zweiten Kanal 4.2 der jeweiligen Lichtbogenblaseinrichtung in eine der beiden V-förmigen Nuten geblasen.
  • Dem ersten Festkontakt 7.1 ist ein erstes Lichtbogenleitblech 11 zugeordnet und dem zweiten Festkontakt 7.2 ist ein zweites Lichtbogenleitblech 12 zugeordnet. Das erste Lichtbogenleitblech 11 und das zweite Lichtbogenleitblech 12 erstrecken sich zwischen dem jeweiligen Festkontakt 7.1 bzw. 7.2 und der jeweils zugehörigen Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 bzw. 5.2. Sie verbinden jeweils den Festkontakt 7.1 bzw. 7.2 mit dem zugehörigen Anschlusskontakt 8.1 bzw. 8.2. Das erste Lichtbogenleitblech 11 und das zweite Lichtbogenleitblech 12 sind unterhalb der jeweiligen mittleren Polplatte 6.3 angeordnet und sie erstrecken sich in der Breite jeweils sowohl über den ersten Kanal 4.1 als auch über den parallelen zweiten Kanal 4.2 der zugehörigen Lichtbogenblaseinrichtung. Ferner sind ein drittes Lichtbogenleitblech 13 und ein viertes Lichtbogenleitblech 14 vorgesehen. Das dritte Lichtbogenleitblech 13 und das vierte Lichtbogenleitblech 14 erstrecken sich jeweils bogenförmig vom ersten beweglichen Kontakt 9.1 zum zweiten beweglichen Kontakt 9.2, sodass das dritte Lichtbogenleitblech 13 und das vierte Lichtbogenleitblech 14 zusammen mit der Kontaktbrücke 10 jeweils eine nahezu geschlossene Schlaufe bilden. Wie Figur 6 zeigt, sind die mittleren Polplatten 6.3 der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtung jeweils zwischen drittem Lichtbogenleitblech 13 und viertem Lichtbogenleitblech 14 angeordnet. Das dritte Lichtbogenleitblech 13 befindet sich in der Darstellung der Figur 6 hinter den beiden mittleren Polplatten 6.3 und ist daher in dieser Abbildung gestrichelt dargestellt.
  • Die Enden des dritten Lichtbogenleitblechs 13 und des vierten Lichtbogenleitblechs 14 sind jeweils geringfügig von den Enden der Kontaktbrücke 10 beabstandet, so dass die Kontaktbrücke 10 relativ zum dritten und vierten Lichtbogenleitblech bewegt werden kann. Ein Fußpunkt des Schaltlichtbogens springt von der Kontaktbrücke auf das dritte bzw. vierte Lichtbogenleitblech über, wenn der Schaltlichtbogen aus der Kontaktstelle geblasen wird. Die Ecken der Kontaktbrücke sind vorzugsweise abgerundet, um die Lebensdauer zu erhöhen.
  • Der erste Blasmagnet 2.1 der ersten Lichtbogenblaseinrichtung und der erste Blasmagnet 2.1 der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung sind innerhalb der Schlaufe angeordnet, die durch das dritte Lichtbogenleitblech 13 und die Kontaktbrücke 10 gebildet wird, wobei der zweite Blasmagnet 2.2 der ersten Lichtbogenblaseinrichtung und der zweite Blasmagnet 2.2 der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung innerhalb der Schlaufe angeordnet sind, die durch das vierte Lichtbogenleitblech 14 und die Kontaktbrücke 10 gebildet wird. Dadurch sind die Blasmagneten auf einfache Weise vom Lichtbogen abgeschirmt. Eine Schutzumhüllung der Blasmagneten aus Keramik oder dergleichen ist nicht erforderlich.
  • Die mittleren Polplatten 6.3 der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtung sind elektrisch isolierend ummantelt. Die Kontaktbrücke 10 ist auf einem Kontaktträger 27 aus elektrisch isolierendem Material angeordnet. Wie Figur 7 zeigt, erstreckt sich der Kontaktträger 27 zwischen der ersten Kontaktstelle und der zweiten Kontaktstelle über die lichte Breite des Gehäuses des Schaltgeräts. Der Kontaktträger taucht beidseitig in entsprechende Nuten des Gehäuses ein, so dass für das Plasma, das durch den Lichtbogen gebildet wird, eine Barriere nach Art einer Labyrinthdichtung gebildet wird. Unterhalb des Kontaktträgers 27 ist ferner ein Faltenbalg 28 angeordnet, um einen Masseschluss zu vermeiden, der ansonsten aufgrund des durch den Lichtbogen erzeugten Plasmas bei einem Überschlag des Lichtbogens auf die Jochplatte des Antriebs des Schaltgeräts stattfindet, falls entsprechend hohe Lasten geschaltet werden.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 5 bis 8 werden die beiden Schaltlichtbögen 3.1 und 3.2, die an den Kontaktstellen 7.1/9.1 und 7.2/9.2 entstehen, in der Darstellung der Figur 8 je nach Stromrichtung zunächst entweder beide nach rechts oder beide nach links abgelenkt, dann in die jeweilige Lichtbogenlöscheinrichtung 5.1 bzw. 5.2, und in weiterer Folge auch in die dritte Lichtbogenlöscheinrichtung 5.3 geblasen. Je nach Stromrichtung werden die Schaltlichtbögen 3.1 und 3.2 somit entweder durch die Kanäle 4.1 oder, so wie es in Figur 6 gezeigt ist, durch die Kanäle 4.2 in die Lichtbogenlöscheinrichtungen getrieben.

Claims (11)

  1. Schaltgerät (1) mit zumindest einer Kontaktstelle und einer der Kontaktstelle zugeordneten Lichtbogenblaseinrichtung, wobei die Lichtbogenblaseinrichtung zumindest einen Blasmagneten (2.1, 2.2) zur Erzeugung eines magnetischen Blasfelds aufweist, wobei das Blasfeld derart beschaffen ist, dass ein beim Öffnen der Kontaktstelle entstehender Schaltlichtbogen (3.1, 3.2) aus der Kontaktstelle geblasen wird, wobei das Blasfeld einen ersten Magnetfeldbereich und einen neben dem ersten Magnetfeldbereich angeordneten zweiten Magnetfeldbereich aufweist, wobei Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereichs entgegengesetzt zu Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs ausgerichtet sind, und wobei das Blasfeld ferner einen Übergangsbereich aufweist, der den ersten Magnetfeldbereich und den zweiten Magnetfeldbereich miteinander verbindet, wobei sich die Ausrichtung der Magnetfeldlinien im Übergangsbereich, ausgehend jeweils von dem ersten Magnetfeldbereich und dem zweiten Magnetfeldbereich, zur Kontaktstelle hin angleicht, so dass der Schaltlichtbogen (3.1, 3.2) innerhalb des Übergangsbereichs in Abhängigkeit der Stromrichtung ausgehend von der Kontaktstelle entweder in den ersten Magnetfeldbereich oder in den zweiten Magnetfeldbereich geleitet und dort in beiden Fällen in gleicher Richtung von der Kontaktstelle weggeblasen wird, wobei die Lichtbogenblaseinrichtung eine erste seitliche Polplatte (6.1), eine zweite seitliche Polplatte (6.2) und eine dazwischen angeordnete mittlere Polplatte (6.3) aufweist, wobei der erste Magnetfeldbereich zwischen erster seitlicher Polplatte (6.1) und mittlerer Polplatte (6.3) besteht, und wobei der zweite Magnetfeldbereich zwischen zweiter seitlicher Polplatte (6.2) und mittlerer Polplatte (6.3) besteht, wobei die mittlere Polplatte (6.3) an einem der Kontaktstelle zugewandten ersten Ende kürzer ist als die beiden seitlichen Polplatten (6.1, 6.2), wobei das Schaltgerät (1) ferner eine Lichtbogenlöscheinrichtung (5.1, 5.2, 5.3) aufweist, die derart angeordnet ist, dass der Schaltlichtbogen (3.1, 3.2) unabhängig von der Stromrichtung durch die Lichtbogenblaseinrichtung in die Lichtbogenlöscheinrichtung (5.1, 5.2, 5.3) geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Polplatte (6.3) an einem ihrem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende ebenfalls kürzer ist als die beiden seitlichen Polplatten (6.1, 6.2), so dass der Schaltlichtbogen (3.1, 3.2) vor dem Eintritt in die Lichtbogenlöscheinrichtung (5.1, 5.2, 5.3) wieder in die Mitte zwischen erster seitlicher Polplatte (6.1) und zweiter seitlicher Polplatte (6.2) geführt wird.
  2. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Magnetfeldbereich ein erster Kanal (4.1), und dem zweiten Magnetfeldbereich ein zweiter Kanal (4.2) zugeordnet ist, wobei erster Kanal (4.1) und zweiter Kanal (4.2) parallel verlaufen und nebeneinander angeordnet sind, und wobei der erste Kanal (4.1) quer zu seiner Längserstreckung von den Magnetfeldlinien des ersten Magnetfeldbereichs, und der zweite Kanal (4.2) quer zu seiner Längserstreckung von den Magnetfeldlinien des zweiten Magnetfeldbereichs durchsetzt ist.
  3. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten seitlichen Polplatte (6.1) zumindest ein erster Blasmagnet (2.1), und der zweiten seitlichen Polplatte (6.2) zumindest ein zweiter Blasmagnet (2.2) zugeordnet ist, wobei erster Blasmagnet (2.1) und zweiter Blasmagnet (2.2) entgegengesetzt gepolt sind, und wobei die Blasmagneten (2.1, 2.2) Permanentmagneten sind.
  4. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden seitlichen Polplatten (6.1, 6.2) seitlich neben die Kontaktstelle reichen, so dass sich die Kontaktstelle zwischen einem ersten Ende der ersten seitlichen Polplatte (6.1) und einem ersten Ende der zweiten seitlichen Polplatte (6.2) befindet.
  5. Schaltgerät (1) nach Anspruch 1 in Kombination mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (1) eine erste Kontaktstelle und eine zweite Kontaktstelle aufweist, wobei der ersten Kontaktstelle eine erste Lichtbogenblaseinrichtung, und der zweiten Kontaktstelle eine zweite Lichtbogenblaseinrichtung zugeordnet ist, wobei die erste Kontaktstelle einen ersten Festkontakt (7.1) und einen ersten beweglichen Kontakt (9.1) aufweist, wobei die zweite Kontaktstelle einen zweiten Festkontakt (7.2) und einen zweiten beweglichen Kontakt (9.2) aufweist, wobei der erste bewegliche Kontakt (9.1) und der zweite bewegliche Kontakt (9.2) an gegenüberliegenden Enden einer gemeinsamen Kontaktbrücke (10) angeordnet sind, wobei dem ersten Festkontakt (7.1) zumindest ein erstes Lichtbogenleitblech (11) und dem zweiten Festkontakt (7.2) zumindest ein zweites Lichtbogenleitblech (12) zugeordnet ist, wobei sich das erste Lichtbogenleitblech (11) und das zweite Lichtbogenleitblech (12) zwischen dem jeweiligen Festkontakt (7.1, 7.2) und der Lichtbogenlöscheinrichtung (5.1, 5.2) erstrecken und leitend mit dem jeweiligen Festkontakt (7.1, 7.2) verbunden sind, wobei ferner ein drittes Lichtbogenleitblech (13) und ein viertes Lichtbogenleitblech (14) vorgesehen sind, wobei sich das dritte Lichtbogenleitblech (13) und das vierte Lichtbogenleitblech (14) jeweils bogenförmig vom ersten beweglichen Kontakt (9.1) zum zweiten beweglichen Kontakt (9.2) erstrecken, sodass das dritte Lichtbogenleitblech (13) und das vierte Lichtbogenleitblech (14) zusammen mit der Kontaktbrücke (10) jeweils eine nahezu geschlossene Schlaufe bildet, und wobei die mittleren Polplatten (6.3) der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtung jeweils zwischen drittem und viertem Lichtbogenleitblech (13, 14) angeordnet sind.
  6. Schaltgerät (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Blasmagnet (2.1) der ersten Lichtbogenblaseinrichtung und der erste Blasmagnet (2.1) der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung innerhalb der Schlaufe angeordnet sind, die durch das dritte Lichtbogenleitblech (13) und die Kontaktbrücke (10) gebildet ist, wobei der zweite Blasmagnet (2.2) der ersten Lichtbogenblaseinrichtung und der zweite Blasmagnet (2.2) der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung innerhalb der Schlaufe angeordnet sind, die durch das vierte Lichtbogenleitblech (14) und die Kontaktbrücke (10) gebildet ist.
  7. Schaltgerät (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mittleren Polplatten (6.3) der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtung elektrisch isolierend ummantelt sind.
  8. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, jeweils in Kombination mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenlöscheinrichtung (5.1, 5.2, 5.3) eine erste Lichtbogenlöscheinrichtung (5.1) und eine zweite Lichtbogenlöscheinrichtung (5.2) aufweist, wobei erste und zweite Lichtbogenlöscheinrichtung (5.1, 5.2) derart an gegenüberliegenden Seiten eines Gehäuses des Schaltgeräts (1) angeordnet sind, dass erster Kanal (4.1) und zweiter Kanal (4.2) der ersten Lichtbogenblaseinrichtung in die erste Lichtbogenlöscheinrichtung (5.1) münden, wobei erster Kanal (4.1) und zweiter Kanal (4.2) der zweiten Lichtbogenblaseinrichtung in die zweite Lichtbogenlöscheinrichtung (5.2) münden.
  9. Schaltgerät (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einer die beiden gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses verbindenden Oberseite des Gehäuses ferner eine dritte Lichtbogenlöscheinrichtung (5.3) angeordnet ist, dergestalt dass die ersten und zweiten Kanäle (4.1, 4.2) der ersten und zweiten Lichtbogenblaseinrichtungen auch in die dritte Lichtbogenlöscheinrichtung (5.3) münden.
  10. Schaltgerät (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenlöscheinrichtung (5.1, 5.2, 5.3), gegebenenfalls zusammen mit den beiden Lichtbogenblaseinrichtungen, komplett abnehmbar ist.
  11. Schaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (10) auf einem Kontaktträger (27) aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist, wobei sich der Kontaktträger (27) zwischen der ersten Kontaktstelle und der zweiten Kontaktstelle über die lichte Breite des Gehäuses des Schaltgeräts (1) erstreckt.
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