WO2012076603A1 - Schalter mit loeschkammer - Google Patents

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WO2012076603A1
WO2012076603A1 PCT/EP2011/072092 EP2011072092W WO2012076603A1 WO 2012076603 A1 WO2012076603 A1 WO 2012076603A1 EP 2011072092 W EP2011072092 W EP 2011072092W WO 2012076603 A1 WO2012076603 A1 WO 2012076603A1
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contact
bridge
switch
arc
plates
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PCT/EP2011/072092
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French (fr)
Inventor
Lutz Friedrichsen
Volker Lang
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Eaton Industries Gmbh
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Publication date
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Priority to EP11794472.8A priority patent/EP2649630B1/de
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Priority to CA2820116A priority patent/CA2820116A1/en
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for interrupting dc
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/346—Details concerning the arc formation chamber

Definitions

  • the invention relates to switches with extinguishing chambers for the rapid extinction of an arc during the turn-off.
  • Electrical switches are components in a circuit which establish an electrically conductive connection by means of internal electrically conductive contacts
  • Circuit is disconnected by a switch, the flowing current can not go immediately to zero. In this case, an arc forms between the contacts.
  • This arc is a gas discharge by a per se non-conductive medium such as e.g. Air. Electric arcs in AC-powered switches clear at the zero crossing of the AC current at the latest. Due to the missing
  • Circuit is operated with sufficient current and voltage (typically greater than 1 A and greater than 50V), the arc will not extinguish by itself.
  • sufficient current and voltage typically greater than 1 A and greater than 50V
  • the arc time (time in which the arc burns) should be kept as small as possible, since the arc releases a large amount of heat, which is used to burn off the contacts and / or the thermal load of the
  • the movable bridge contact comprises two bridge plates extending for erasing the arcs with a second current direction opposite to the first current direction of the bridge contact along the axis of movement of the bridge contact respectively around the first contact areas to the back contact remote from the non-movable contacts.
  • Bridge contact comprises two bridge plates "here also means the possibility that the bridge contact and the bridge plates are indirectly mechanically interconnected via the bridge arrangement.
  • the bridge arrangement designates the arrangement with which the bridge contact is movably supported, for example by means of a spring and a guide in one
  • the bridge plates also provide thermal protection for the bridge
  • a switch according to the present invention comprises any type of single or multi-pole switches with at least two immovable contacts which can be electrically closed by at least one movable bridge contact. Examples of these switches are contactor, switch-disconnector or circuit-breaker. The switch is suitable for DC operation, but could also be used in the
  • DC operation refers to the operation of the switch in a DC circuit, wherein it is for the rapid erasure of the arcs in the switch not on the
  • Bridge plate acts as a cooling plate for the arc.
  • the claimed arrangement is the simple, symmetrical and therefore cost-effective Construction of the switch.
  • the stronger the magnetic field at the location of the arc the faster the arc is driven into the quenching chamber or along the bridge plate and so deleted.
  • the magnets in the switch the arc between one of the first and second contact areas in the corresponding first quenching chamber and the arc between the other first and second contact areas along the bridge plate driven.
  • the erase behavior would look the same, except that then the arcs would be driven respectively to the other extinguishing chamber or the other bridge plate.
  • the magnets are arranged in the switch so that the arcs between the two first and two second contact regions are driven by the magnetic field in each case in the first extinguishing chambers at a certain current direction in the switch or driven in reverse current direction in each case along the Brückeleitbleche. Both variants are included within the scope of the invention.
  • the term "substantially” in the present invention includes all embodiments that deviate less than 10% from the nominal value.
  • the first and second contact areas denote the areas of the fixed contacts and the movable bridge contact which are in direct contact after the closing of the switch (ON state).
  • ON state a current flows from one of the two first contacts via the first contact region into the second contact region which is in contact therewith, from the latter via the electrically conductive one
  • Bridge contact to the other second contact region of the bridge contact and from there via the other in contact with other first contact area in the other immovable contact.
  • the first and second contact regions may be subareas of the stationary contacts or the bridge contact, or separate components which are arranged on the stationary contacts or the bridge contact.
  • the above movement is along a movement axis of the bridge contact perpendicular to the surfaces of the bridge Contact areas.
  • the bridge contact is for example in a bridge assembly, preferably made of plastic, movably supported by a spring, which also generates the required contact pressure.
  • the movement axis is aligned perpendicular to the direction of movement of the arc in the first extinguishing chambers.
  • the switch is opened by moving the bridge contact in the opposite direction.
  • the movement of the bridge contact can be done manually or electrically.
  • the first and second contact areas may differ in shape and material.
  • the areas of the first and second contact areas can vary between extended areas and punctiform contacts.
  • the material of the contact areas may be any suitable electrically conductive material, for example silver tin oxide.
  • the first quenching chamber comprises any type of components that are suitable for bringing an arc to extinguish.
  • these include a plurality of quenching plates between a first and a second arc guide plate, which are both arranged in the quenching chamber parallel to each other.
  • the magnets used preferably permanent magnets, are used to generate a strong homogeneous magnetic field and to exert a force on the
  • the quenching plates in the quenching chambers are, for example, V-shaped.
  • the arc is divided in the quenching chamber into a plurality of partial arcs (Deionwait).
  • the required minimum voltage for maintaining the arc is proportional to the number of extinguishing plates in the quenching chamber, whereby the voltage required to maintain the arc exceeds the available voltage, which leads to the extinction of the arc.
  • the quenching plates are held in an insulating material to which the arc guide plates are also attached.
  • the arc guide plates can have any shape that is suitable to direct the arc in the quenching chambers.
  • the Arc guide plates can also be designed as a stamped and bent part.
  • the thickness and width of the arc guide plates can also vary. The distance between the first (lower) and the second (upper) arc guide plate can grow with increasing distance to the first and second contacts.
  • the bridge plates each extend to the second contact points of the movable bridge contact. Since the arc arises when switching off between the first and second contact areas, it is expedient that the bridge plate comes close to the location of the arc in order to be able to effect a rapid deletion via a fast routing of the arc.
  • the distance between the bridge plate and the back of the stationary contact increases with increasing distance to the
  • the magnet and the bridge plate are arranged such that the magnetic field also extends into the region between the bridge plate and the immovable contact.
  • the magnetic field drives the arc with the second current direction in the direction of the bridge plate and thus accelerates the extinguishing of the arc.
  • the magnet is arranged such that the field strength of the magnetic field is substantially equal between the first and second contact areas and between the bridge plates and the stationary contacts. The greater the magnetic field strength at the location of the arc, the stronger the driving Lorenz force acts on the arc. For a rapid erasure of the arcs with current flows in both directions, it is advantageous that a strong magnetic field in the range of movement of the arcs can act for both current directions.
  • the magnet is a permanent magnet.
  • a very strong permanent magnetic field may be provided by a permanent magnet which is, for example, a rare earth magnet.
  • rare earth magnets are made of NdFeB or SmCo alloy. These materials have a high
  • Coercive field strength and therefore also allow, for example, a provision of the magnets as very thin plates.
  • the permanent magnets are arranged so that they generate a substantially homogeneous magnetic field at least in the region of the first and second contacts, preferably along the arc guide plates and bridge plates. The time until the arc in the extinguishing chambers or along the
  • the permanent magnets are preferably arranged so that they generate a magnetic field perpendicular to the current flow in the arc and perpendicular to the desired direction of movement of the arc, ie along the arc guide and bridge plates.
  • the permanent magnet for this purpose comprises two plate-shaped permanent magnets whose surfaces are arranged parallel to each other and at least over the first and second contact areas parallel to the bridge contact and the first and second
  • Arc guide plates and the first Brückleitblechen extend at least in the OFF state of the switch.
  • the permanent magnets are thus also substantially parallel to
  • Permanent magnets thin plates, because the available space in the switch is limited.
  • the distance between the opposed permanent magnets to produce a homogeneous magnetic field may vary as a function of the magnetic material used.
  • Between the opposite magnetic surfaces are the first and second contact areas and at least parts of the movable bridge contact and the stationary contacts and at least parts of the arc guide plates and
  • the magnetic inference can take place via a magnetic material bridge between the opposing permanent magnets.
  • the distance between the opposing permanent magnets can take place via a magnetic material bridge between the opposing permanent magnets.
  • Permanent magnets for a given thickness and material of the permanent magnet in one Switches for operation with 1500 V DC and currents of 30A are about 8mm. Since the switches are preferably constructed symmetrically, the magnet for exercising a Lorenz force on the arc by a total of 4
  • Permanent magnets arranged as two pairs of, for example, flat plates in the region of the two respective first and second contact surfaces. To the preferably deletion of the two arcs between the two first and second contacts in each case a first arc chamber for the one arc and in the
  • the two pairs of permanent magnets must each generate a field with opposite field direction. If the field direction in both pairs of permanent magnets were the same in another embodiment of the switch, the arcs would either be both in the first quenching chambers or in the direction of the bridge to the
  • Bridge plates or second extinguishing chamber are driven.
  • the geometric shape of the magnets may be chosen differently in other embodiments in the context of the present invention.
  • first arc guide plates are each with the first
  • Arcs such as air gaps avoided at least for the immovable contacts.
  • the bridge plates extend into at least one second quench chamber, which is arranged on the movable bridge contact.
  • the bridge plate acts as an arc guide plate.
  • the second quenching chamber may have a similar or the same basic structure as the first quenching chamber.
  • the size of the second quenching chamber may be smaller than the first quenching chamber due to the position of the second quenching chamber at the movable bridge contact.
  • the bridge contact comprises two separate second extinguishing chambers into which the bridge plates each extend.
  • the stationary contacts each include a
  • the second quenching chamber includes extinguishing plates for extinguishing the arc, which are arranged parallel to the axis of movement of the bridge contact. As a result, a small design of the second quenching chamber is made possible.
  • the magnet extends to the second quenching chamber.
  • the driving magnetic force acts on the arc until it arrives in the quenching chamber, which additionally supports a fast and safe arc quenching.
  • Switch the rapid deletion of arcs in the first and second extinguishing chambers or bridge plates, since the magnetic fields drive the arcs, especially in strong permanent magnets regardless of the current direction in the switch in one or the other extinguishing chamber or bridge plate.
  • the bridge plates provide a thermal protection for the bridge arrangement.
  • the first arc guide plate or the contact baffle of the first contact are connected directly to the first contact region, so that during movement of the
  • Arc to the first or second arcing chamber to bridge any obstructing barriers such as air gaps.
  • the arrangement of the permanent magnets as parallel surfaces in close proximity to the first and second contact areas increases the driving Lorenz force on the arcs to the quenching chambers.
  • the deletion of Arcs thus happens in a predetermined safe, fast and independent of the direction of current in the switch way.
  • Fig.1 Cross section through an embodiment of a switching chamber of a
  • Fig.2 enlarged cross section of Fig. 1 for one half of the switching chamber of the switch.
  • Fig.3 Cross section through another embodiment of a switching chamber of a switch according to the present invention. Detailed description of embodiments
  • Fig. L and Fig.2 show a cross section through an embodiment of a
  • Switching chamber of a switch 1 according to the present invention.
  • a switch includes, in addition to the switching chambers, other components known to those skilled in the art.
  • the switch 1 is suitable by its construction for a polarity-independent DC operation.
  • the entire switch in a symmetrical design is shown in Fig. 1, while Fig. 2 for a better understanding shows the left part of the switch of Fig. 1 in an enlarged view.
  • the switch 1 comprises two separate stationary contacts 2 each having a first contact region 21, 22 and a movable electrically conductive
  • Bridge contact 3 with two second contact regions 31, 32, which are used to establish an electrically conductive connection between the first and second contact regions 21, 22, 31, 32 in the ON state of the switch 1 along the movement axis BA of
  • the bridge contact 3 For disconnecting the first and second contact regions 21, 22, 31, 32 in the OFF state of the switch 1, the bridge contact 3 is moved in the opposite direction along the movement axis BA, so that between the first and second contact regions 21, 22, 31, 32 a Separation path arises. In these separation sections arcs 51, 52 may arise after switching off.
  • the switch 1 comprises at least one magnet 71, 72, which generates a substantially constant magnetic field M in the region of the first and second contact regions 21, 22, 31, 32 for exerting a magnetic force Fl, F2 an arc 51, 52 located between the first and second contact regions 21, 22, 31, 32 is provided.
  • the field direction of the magnetic field is shown in the left part of the figures by the circle M with black center ( Figures 1 and 2). In this illustration, the field lines emerge upwards from the leaf surface. In Fig. 1, in addition, the magnetic field direction M for the right part of the switch 1 is shown as a circle with a cross. In this illustration, the field lines exit downward through the leaf surface. In the area of the plate-shaped magnets 71, 72, the field lines are in
  • Bridge plate 81 for extinguishing the arcs 51, 52 is pressed, as shown by the dashed arrows Fl, F2 above the Schalhunt.
  • the arcs 51, 52 can each be moved quickly into the first quenching chamber 4, they are at least in the OFF state of the switch 1 by means of a first arc guide 61 with the first contact areas 21, 22 and by means of a second arc guide plate 62 with The second contact regions 31, 32 are connected or the arc guide plates extend at least to the first and second contact regions.
  • the term "extend” refers to the state where components are interconnected or possibly located close to each other, yet separated by an air gap (spacing). In the case of bridge plates, the term “extend” in this example even refers to a much larger one Distance, for example of the order of a few millimeters or more.
  • the movable bridge contact 3 comprises two bridge plates 81, 82 which are arranged to extinguish the arcs 51, 52 of the bridge contact 3 along the movement axis BA of the bridge contact 3 in each case around the first contact areas 21, 22 on the rear sides facing away from the bridge contact 3 23 of the immovable contacts 2 extend, provided that the current direction in the arc is the second current direction, which has the opposite direction to the first current direction.
  • the arc is moved along the curved bridge plate and therefore describes a circular path around the immobile contact 2 around on the rear side 23. Due to the increasing distance A between immobile contact 2 (back 23) and the bridge plate 81, the arc is brought to extinction since, at a certain distance A, the voltage necessary to maintain the arc 51 exceeds the actual operating voltage present.
  • Fig. 3 shows a cross section through another embodiment of a switch according to the present invention.
  • the illustrated bridge plate 81 (the same applies to the other side of the switch corresponding to the Brückeleitblech 82) in a second extend here, the switch 1 with respect to the figures 1 and 2 by the design of the extinguishing path to the bridge contact
  • the immovable contacts 2 each include a
  • the second arcing chamber 10 can be arranged to save space in a switch 1, the quenching plates 11 of the second
  • Extinguishing chambers 10 arranged parallel to the movement axis BA of the bridge contact 3. It is advantageous for a rapid quenching of the arc when the magnet 71, 72 extends to the second quenching chamber 10.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

Die Erfindung stellt einen Schalter mit einem schnellen und von der jeweiligen Polung unabhängigen Löschverhalten für Lichtbögen und eines thermischen Schutzes der Brückenanordnung bereit, wobei der Schalter mindestens zwei separate unbewegliche Kontakte (2) mit jeweils einem ersten Kontaktbereich (21, 22) und mindestens einen beweglichen elektrisch leitfähigen Brückenkontakt (3) mit zwei zweiten Kontaktbereichen (31, 32) zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen (21, 22, 31, 32) im EIN-Zustand des Schalters (1) und zum Trennen der ersten und zweiten Kontaktbereiche (21, 22, 31, 32) im AUS-Zustand des Schalter (1), mindestens einen Magneten (71, 72) geeignet zur Erzeugung eines im Wesentlichen konstanten magnetischen Feldes (M) im Bereich der ersten und zweiten Kontaktbereiche (21, 22, 31, 32) zur Ausübung einer magnetischen Kraft (F) auf einen zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen (21, 22, 31, 32) beim Herstellen des AUS-Zustands auftretenden Lichtbogen (51, 52), zwei erste Löschkammern (41, 42) zum Löschen der Lichtbögen (51, 52) mit einer ersten Stromrichtung, wobei sich von den ersten Löschkammern (41, 42) zumindest im AUS-Zustand jeweils ein erstes Lichtbogenleitblech (61) zum ersten Kontaktbereich (21, 22) und ein zweites Lichtbogenleitblech (62) zum zweiten Kontaktbereich (31, 32) zur Ableitung des Lichtbogens (51, 52) in die ersten Löschkammern (41, 42) erstreckt, und wobei der bewegliche Brückenkontakt (3) zwei Brückenbleche (81, 82) umfasst, die sich zum Löschen der Lichtbögen (51, 52) mit einer zweiten Stromrichtung entgegengesetzt zur ersten Stromrichtung von dem Brückenkontakt (3) entlang der Bewegungsachse (BA) des Brückenkontakts (3) jeweils um die ersten Kontaktbereiche (21, 22) herum auf die von dem Brückenkontakt (3) abgewandten Rückseiten (23) der unbeweglichen Kontakte (2) erstrecken, umfasst.

Description

SCHALTER MIT LOESCHKAMMER
Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf Schalter mit Löschkammern zur schnellen Löschung eines Lichtbogens während des Ausschaltvorgangs. Stand der Technik
Elektrische Schalter sind Komponenten in einem Stromkreis, die mittels interner elektrisch leitender Kontakte eine elektrisch leitende Verbindung herstellen
(Schaltzustand„EHST" oder EIN-Zustand) oder trennen (Schaltzustand "AUS", oder AUS-Zustand). Im Fall einer zu trennenden stromführenden Verbindung fließt Strom durch die Kontakte bis diese voreinander getrennt werden. Wenn ein induktiver
Stromkreis durch einen Schalter getrennt wird, kann der fließende Strom nicht unmittelbar auf Null gehen. In diesem Fall bildet sich ein Lichtbogen zwischen den Kontakten. Dieser Lichtbogen ist eine Gasentladung durch ein an sich nichtleitendes Medium wie z.B. Luft. Lichtbögen in Schaltern mit Wechselstrombetrieb (AC) löschen spätestens beim Nulldurchgang des Wechselstroms. Aufgrund des fehlenden
Nulldurchgangs des Stroms entstehen in Schaltern mit Gleichstrombetrieb (DC) beim Trennen der Kontakte (Ausschalten des Schalters) stabil brennende Lichtbögen, sofern die Lichtbogenspannung deutlich kleiner als die Betriebsspannung ist. Wenn der
Schaltkreis bei ausreichend Strom und Spannung betrieben wird, (typischerweise bei mehr als 1 A und mehr als 50V) wird sich der Lichtbogen nicht von selbst löschen. Zu diesem Zweck werden in solchen Schaltern Löschkammern zum Löschen des
Lichtbogens verwendet. Die Lichtbogenzeit (Zeit in der der Lichtbogen brennt) soll möglichst klein gehalten werden, da der Lichtbogen eine große Wärmemenge freisetzt, die zum Abbrennen der Kontakte und/oder zur thermischen Belastung der
Brückenanordnung im Schalter führt und somit die Lebensdauer des Schalters verringert. Es ist deshalb notwenig, dass dieser Lichtbogen schnell gelöscht wird. Eine Löschung eines Lichtbogens wird in der Regel durch die Verwendung eines magnetischen Feldes beschleunigt, das so gepolt ist, dass es eine treibende Kraft auf den Lichtbogen in Richtung der Löschkammern ausübt. Die Größe der treibenden Kraft hängt hierbei von der Stärke des oder der Magneten ab. Üblicherweise werden zur Erzeugung eines starken Magnetfeldes Permanentmagneten verwendet.
Unglücklicherweise ist die treibende Kraft des magnetischen Feldes in Richtung der Löschkammern nur bei einer bestimmten Stromflussrichtung gegeben. Um
polungsbedingte Einbaufehler von Schaltern zu vermeiden oder wenn Schalter für beide Stromrichtungen benötigt werden, wären Schalter mit einem schnellen und von der jeweiligen Polung unabhängigen Löschverhalten für Lichtbögen, die während des Abschaltens des Schalters zwischen den geöffneten Kontakten entstehen,
wünschenswert.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Schalter bereitzustellen, der die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schalter geeignet für einen
polaritätsunabhängigen Gleichstrombetrieb mit mindestens zwei separaten unbeweglichen Kontakten mit jeweils einem ersten Kontaktbereich und mindestens einem beweglichen elektrisch leitfähigen Brückenkontakt mit zwei zweiten Kontaktbereichen zur
Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen im EIN-Zustand des Schalters und zum Trennen der ersten und zweiten Kontaktbereiche im AUS-Zustand des Schalter, mit mindestens einem Magneten geeignet zur Erzeugung eines im Wesentlichen konstanten magnetischen Feldes im
Bereich der ersten und zweiten Kontaktbereiche zur Ausübung einer magnetischen Kraft auf einen zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen beim Herstellen des AUS- Zustands auftretenden Lichtbogen, mit zwei ersten Löschkammern zum Löschen der Lichtbögen mit einer ersten Stromrichtung, wobei sich von den ersten Löschkammern zumindest im AUS-Zustand jeweils ein erstes Lichtbogenleitblech zum ersten
Kontaktbereich und ein zweites Lichtbogenleitblech zum zweiten Kontaktbereich zur Ableitung des Lichtbogens in die ersten Löschkammern erstreckt, und wobei der bewegliche Brückenkontakt zwei Brückenbleche umfasst, die sich zum Löschen der Lichtbögen mit einer zweiten Stromrichtung entgegengesetzt zur ersten Stromrichtung von dem Brückenkontakt entlang der Bewegungsachse des Brückenkontakts jeweils um die ersten Kontaktbereiche herum zu den dem Brückenkontakt abgewandten Rückseiten der unbeweglichen Kontakte erstrecken. Der Ausdruck„wobei der bewegliche
Brückenkontakt zwei Brückenbleche umfasst" bezeichnet hier auch die Möglichkeit, dass der Brückenkontakt und die Brückenbleche über die Brückenanordnung indirekt mechanisch miteinander verbunden sind. Die Brückenanordnung bezeichnet dabei die Anordnung, mit der der Brückenkontakt beweglich gehaltert ist, beispielsweise mittels einer Feder und einer Führung in einer entsprechend geformten Brückenanordnung aus Plastik. Die Brückenbleche stellen hier auch einen thermischen Schutz für die
Brückenanordnung dar.
Ein Schalter gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst jede Art von ein- oder mehrpoligen Schaltern mit mindestens zwei unbeweglichen Kontakten, die durch mindestens einen beweglichen Brückenkontakt elektrisch geschlossen werden können. Beispiele für diese Schalter sind Schütz, Lasttrennschalter oder Leistungsschalter. Der Schalter ist dabei geeignet für Gleichstrombetrieb, könnte aber auch im
Wechselspannungsbetrieb verwendet werden. Der polaritätsunabhängige
Gleichstrombetrieb bezeichnet den Betrieb des Schalters in einem Gleichstromschaltkreis, wobei es für das schnelle Löschen der Lichtbögen im Schalter nicht auf die
Stromrichtung im Schalter ankommt. Hier können zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen Lichtbögen auftreten, in denen der Strom vom ersten zum zweiten Kontaktbereich oder umgekehrt fließen kann. Da das im Wesentlichen konstante und in seiner Richtung festgelegte Magnetfeld (vorgegeben durch den Einbau der Magnete in den Schalter) den Lichtbogen bei einer festen Stromrichtung immer in eine entsprechend der Lorenzkraft definierten Richtung treibt, müssen für den Betrieb des Schalter in der anderen Stromrichtung (zweite Stromrichtung im Lichtbogen) zusätzliche Maßnahmen zur schnellen Löschung von Lichtbögen getroffen werden, was durch die Brückenbleche und ihre spezielle Anordnung in der vorliegenden Erfindung realisiert ist. Das
Brückenblech wirkt hier als Kühlblech für den Lichtbogen. Der Vorteil der
beanspruchten Anordnung ist der einfache, symmetrische und damit kostengünstige Aufbau des Schalters. Je stärker das magnetische Feld am Ort des Lichtbogens ist, desto schneller wird der Lichtbogen in die Löschkammer bzw. entlang des Brückenblechs getrieben und so gelöscht. Bei einer bevorzugten Anordnung der Magnete werden im Schalter der Lichtbogen zwischen einem der ersten und zweiten Kontaktbereiche in die entsprechende erste Löschkammer und der Lichtbogen zwischen den anderen ersten und zweiten Kontaktbereichen entlang des Brückenblechs getrieben. Bei einem Betrieb des Schalters mit einer umgekehrten Stromrichtung würde das Löschverhalten genauso aussehen, nur dass dann die Lichtbögen jeweils zur anderen Löschkammer bzw. zum anderen Brückenblech getrieben würden. In einer alternativen Ausführungsform sind die Magnete im Schalter so angeordnet, dass die Lichtbögen zwischen den beiden ersten und den beiden zweiten Kontaktbereichen bei einer bestimmten Stromrichtung im Schalter vom Magnetfeld jeweils in die ersten Löschkammern getrieben werden oder bei umgekehrter Stromrichtung jeweils entlang der Brückeleitbleche getrieben werden. Beide Varianten sind vom Schutzbereich der Erfindung umfasst. Der Ausdruck„im Wesentlichen" umfasst in der vorliegenden Erfindung alle Ausführungsformen, die weniger als 10% vom Sollwert abweichen.
Die ersten und zweiten Kontaktbereiche bezeichnen hier die Bereiche der unbeweglichen Kontakte und des beweglichen Brückenkontakts, die nach dem Schließen des Schalters (EIN-Zustand) im direkten Kontakt sind. Im EIN-Zustand fließt ein Strom von einem der beiden ersten Kontakte über den ersten Kontaktbereich in den dazu im Kontakt stehenden zweiten Kontaktbereich, von diesem über den elektrisch leitfähigen
Brückenkontakt zum anderen zweiten Kontaktbereich des Brückenkontakts und von dort über den dazu in Kontakt stehenden anderen ersten Kontaktbereich im anderen unbeweglichen Kontakt. Die ersten Kontakte sowie die ersten und zweiten
Kontaktbereiche und der Brückenkontakt bestehen dazu aus einem elektrisch leitfähigen Material. Zum Schließen der Kontakte (EIN-Zustand) wird der Brückenkontakt mit den zweiten Kontaktbereichen auf die ersten Kontaktbereiche bewegt. Die ersten und zweiten Kontaktbereiche können dabei Teilbereiche der unbeweglichen Kontakte oder des Brückenkontakts sein, oder separate Komponenten, die auf den unbeweglichen Kontakten oder dem Brückenkontakt angeordnet sind. Die obige Bewegung erfolgt entlang einer Bewegungsachse des Brückenkontakts senkrecht zu den Oberflächen der Kontaktbereiche. Der Brückenkontakt ist dabei beispielsweise in einer Brückenanordnung, vorzugsweise aus Plastik, mittels einer Feder beweglich gehaltert, die auch den erforderlichen Kontaktdruck erzeugt. In einer Ausführungsform ist die Bewegungsachse senkrecht zur Bewegungsrichtung des Lichtbogens in die ersten Löschkammern ausgerichtet. Das Öffnen des Schalters erfolgt durch Bewegung des Brückenkontakts in die umgekehrte Richtung. Die Bewegung des Brückenkontakts kann manuell oder elektrisch erfolgen. Die ersten und zweiten Kontaktbereiche können sich in Form und Material unterscheiden. Die Flächen der ersten und zweiten Kontaktbereiche können dabei zwischen ausgedehnten Flächen und punktförmigen Kontakten variieren. Das Material der Kontaktbereiche kann j edes geeignete elektrisch leitfähige Material, beispielsweise Silberzinnoxyd, sein.
Die erste Löschkammer umfasst dabei jede Art von Komponenten, die geeignet sind, einen Lichtbogen zum Löschen zu bringen. In einer Ausführungsform der Löschkammer umfassen diese eine Vielzahl an Löschblechen zwischen einem ersten und einem zweiten Lichtbogenleitblech, die beide in der Löschkammer parallel zueinander angeordnet sind. Die verwendeten Magnete, vorzugsweise Permanentmagnete, werden zur Erzeugung eines starken homogenen Magnetfeldes und zum Ausüben einer Kraft auf den
Lichtbogen in Richtung der Löschkammern verwendet. Zum schnellen Löschen eines Lichtbogens wird auf diesen durch die Permanentmagneten die Lorenzkraft
vorzugsweise ausgeübt, bis dieser in die Löschkammer eintritt. Wenn die Baugröße innerhalb des Schalters ausreicht, ist es daher vorteilhaft, die Permanentmagneten so dicht wie möglich an die Löschkammern heran oder gar seitlich über die Löschkammern hinaus anzuordnen. Die Löschbleche in den Löschkammern sind beispielsweise V- förmig. Der Lichtbogen wird in der Löschkammer in eine Vielzahl an Teillichtbögen unterteilt (Deionkammer). Die dabei benötigte Minimal Spannung zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens ist proportional zur Anzahl der in der Löschkammer vorhandenen Löschbleche, wodurch die benötigte Spannung zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens die zur Verfügung stehende Spannung übersteigt, was zum Löschen des Lichtbogens führt. Die Löschbleche sind in einem isolierenden Material gehaltert, an dem ebenso die Lichtbogenleitbleche befestigt sind. Die Lichtbogenleitbleche können dabei jede Form besitzen, die geeignet ist, den Lichtbogen in die Löschkammern zu leiten. Die Lichtbogenleitbleche können auch als Stanzbiegeteil ausgeführt sein. Auch können Dicke und Breite der Lichtbogenleitbleche variieren. Der Abstand zwischen dem ersten (unteren) und dem zweiten (oberen) Lichtbogenleitblech kann dabei mit größer werdendem Abstand zu den ersten und zweiten Kontakten anwachsen.
In einer Ausführungsform erstrecken sich die Brückenbleche jeweils zu den zweiten Kontaktstellen des beweglichen Brückenkontakts. Da der Lichtbogen beim Ausschalten zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen entsteht, ist es zweckmäßig, dass das Brückenblech nahe an den Ort des Lichtbogens heranreicht, um über eine schnelle Wegleitung des Lichtbogens eine schnelle Löschung bewirken zu können.
In einer Ausführungsform vergrößert sich der Abstand zwischen dem Brückenblech und der Rückseite des unbeweglichen Kontakts mit wachsendem Abstand zur
Bewegungsachse des Brückenkontakts. Dadurch wird die Lichtbogenstrecke vergrößert und somit die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens notwendige Lichtbogenspannung erhöht. Übersteigt die Lichtbogenspannung die Betriebsspannung des Schalters, erlischt der Lichtbogen.
In einer Ausführungsform sind der Magnet und das Brückenblech so angeordnet, dass sich das magnetische Feld auch in den Bereich zwischen dem Brückenblech und dem unbeweglichem Kontakt erstreckt. Damit treibt das Magnetfeld den Lichtbogen mit der zweiten Stromrichtung in Richtung des Brückenblechs und beschleunigt somit das Löschen des Lichtbogens. In einer Ausführungsform ist der Magnet so angeordnet, dass die Feldstärke des magnetischen Feldes zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen und zwischen den Brückenblechen und den unbeweglichen Kontakten im Wesentlichen gleich ist. Je größer die magnetische Feldstärke am Ort des Lichtbogens ist, desto stärker wirkt die treibende Lorenzkraft auf den Lichtbogen. Für eine schnelle Löschung der Lichtbögen mit Stromflüssen in beide Richtungen ist es vorteilhaft, dass ein starkes Magnetfeld im Bewegungsbereich der Lichtbögen für beide Stromrichtungen wirken kann. In einer Ausführungsform ist der Magnet ein Permanentmagnet. Ein sehr starkes permanentes Magnetfeld kann durch einen Permanentmagneten bereitgestellt werden, der beispielsweise ein Seltenerdmagnet ist. Seltenerdmagnete bestehen beispielsweise aus einer NdFeB- oder SmCo-Legierung. Diese Materialien besitzen eine hohe
Koerzitivfeldstärke und ermöglichen daher auch beispielsweise eine Bereitstellung der Magnete als sehr dünne Platten. Die Permanentmagnete sind dabei so angeordnet, dass sie ein im Wesentlichen homogenes Magnetfeld zumindest im Bereich der ersten und zweiten Kontakte, bevorzugt entlang der Lichtbogenleitbleche und Brückenbleche erzeugen. Die Zeit bis der Lichtbogen in die Löschkammern bzw. entlang der
Brückenbleche getrieben wird, hängt von der Magnetfeldstärke und von der
Homogenität des Magnetfeldes ab. Dazu sind die Permanentmagnete bevorzugt so angeordnet, dass sie ein Magnetfeld senkrecht zum Stromfluss im Lichtbogen und senkrecht zur gewünschten Bewegungsrichtung des Lichtbogens, also entlang der Lichtbogenleitbleche und Brückenbleche, erzeugen. In einer Ausführungsform umfasst der Permanentmagnet dazu zwei plattenförmige Permanentmagnete, deren Flächen parallel zueinander angeordnet sind und die sich zumindest über die ersten und zweiten Kontaktbereiche parallel zum Brückenkontakt und den ersten und zweiten
Lichtbogenleitblechen und den ersten Brückleitblechen zumindest im AUS-Zustand des Schalters erstrecken.
Die Permanentmagnete stehen damit auch im Wesentlichen parallel zur
Bewegungsrichtung des beweglichen Brückenkontakts. Bevorzugt sind die
Permanentmagnete dünne Platten, da der verfügbare Platz im Schalter begrenzt ist. Die Distanz zwischen den gegenüber angeordneten Permanentmagneten zur Erzeugung eines homogenen Magnetfeldes kann als Funktion des verwendeten magnetischen Materials variieren. Zwischen den gegenüberliegenden Magnetflächen sind die ersten und zweiten Kontaktbereiche sowie zumindest Teile des beweglichen Brückenkontakts und der unbeweglichen Kontakte und zumindest Teile der Lichtbogenleitbleche und
Brückenbleche angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform kann der magnetische Rückschluss über eine magnetische Materialbrücke zwischen den gegenüberliegenden Permanentmagneten erfolgen. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den
Permanentmagneten bei gegebener Dicke und Material des Permanentmagneten in einem Schalter für einen Betrieb mit 1500 V Gleichspannung und Strömen von 30A ungefähr 8mm betragen. Da die Schalter bevorzugt symmetrisch aufgebaut sind, kann der Magnet zur Ausübung einer Lorenzkraft auf den Lichtbogen durch insgesamt 4
Permanentmagnete, angeordnet als zwei Paare von beispielsweise flachen Platten im Bereich der beiden jeweils ersten und zweiten Kontaktflächen, ausgeführt sein. Um die vorzugsweise Löschung der beiden Lichtbögen zwischen den beiden ersten und zweiten Kontakten in jeweils einer ersten Löschkammer für den einen Lichtbogen und im
Brückenblech bzw. in der zweiten Löschkammer für den anderen Lichtbogen zu erzielen, müssen die beiden Paare der Permanentmagneten jeweils ein Feld mit entgegengesetztes Feldrichtung erzeugen. Würde die Feldrichtung in beiden Paaren der Permanentmagnete in einer anderen Ausführungsform des Schalters gleich sein, würden die Lichtbögen entweder beide in die ersten Löschkammern oder in Richtung der Brücke zu den
Brückenblechen bzw. zweiten Löschkammer getrieben werden. Die geometrische Form der Magnete kann dabei in anderen Ausführungsformen im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch anders gewählt sein.
In einer Ausführungsform sind erste Lichtbogenleitbleche jeweils mit den ersten
Kontaktbereichen fest verbunden. Damit sind Hindernisse für die Bewegung des
Lichtbogens wie beispielsweise Luftspalte zumindest für die unbeweglichen Kontakte vermieden.
In einer Ausführungsform erstrecken sich die Brückenbleche in mindestens eine zweite Löschkammer, die an dem beweglichen Brückenkontakt angeordnet ist. Hier wirkt das Brückenblech als Lichtbogenleitblech. Der Ausdruck„an dem beweglichen
Brückenkontakt angeordnet" bezeichnet hier auch die Möglichkeit, dass der
Brückenkontakt und die Löschkammer über die Brückenanordnung indirekt mechanisch miteinander verbunden sind. Die zweite Löschkammer kann einen ähnlichen oder gleichen prinzipiellen Aufbau wie die erste Löschkammer besitzen. Die Größe der zweiten Löschkammer kann aufgrund der Position der zweiten Löschkammer an dem beweglichen Brückenkontakt kleiner als bei der ersten Löschkammer ausfallen.
Vorzugsweise umfasst der Brückenkontakt zwei separate zweite Löschkammern, in die sich die Brückenbleche jeweils erstrecken. In einer Ausführungsform umfassen die unbeweglichen Kontakte jeweils ein
Kontaktleitblech, das sich von dem ersten Kontaktbereich zur zweiten Löschkammer erstreckt. Dadurch wird der Lichtbogen entsprechend zu den ersten Löschkammern auf von den ersten Kontaktbereichen entlang eines Lichtbogenleitblechs, hier das
Kontaktleitblech des ersten Kontakts, zur zweiten Löschkammer geführt. Dieses Kontaktleitblech des ersten Kontakts führt bei gleicher Lorenzkraft zu einem schnelleren Transport des Lichtbogens in die zweite Löschkammer. Durch das Vorhandensein der zweiten Löschkammer kann die erste Löschkammer auch kompakter, d.h. kleiner, gebaut werden.
In einer Ausführungsform umfassen die zweite Löschkammer Löschbleche zum Löschen des Lichtbogens, die parallel zur Bewegungsachse des Brückenkontakts angeordnet sind. Dadurch wird eine kleine Bauform der zweiten Löschkammer ermöglicht.
In einer Ausführungsform erstreckt sich der Magnet bis zur zweiten Löschkammer. Somit wirkt die treibende magnetische Kraft auf den Lichtbogen bis zu dessen Eintreffen in der Löschkammer, was eine schnelle und sichere Lichtbogenlöschung noch zusätzlich unterstützt.
Im Gegensatz zu Schaltern gemäß des Stands der Technik ermöglicht der
erfindungsgemäße Schalter das schnelle Löschen von Lichtbögen in ersten und zweiten Löschkammern bzw. Brückenblechen, da die Magnetfelder die Lichtbögen, insbesondere bei starken Permanentmagneten unabhängig von der Stromrichtung im Schalter in die eine oder in die andere Löschkammer bzw. zum Brückenblech treiben. Außerdem stellen die Brückenbleche einen thermischen Schutz für die Brückenanordnung dar. Ferner sind jeweils das erste Lichtbogenleitblech bzw. das Kontaktleitblech des ersten Kontakts direkt mit dem ersten Kontaktbereich verbunden, so dass bei der Bewegung des
Lichtbogen auf die erste oder zweite Löschkammer zu keine hindernden Barrieren wie Luftspalte zu überbrücken sind. Die Anordnung der Permanentmagnete als parallele Flächen in dichtem Abstand zu den ersten und zweiten Kontaktbereichen erhöht die treibende Lorenzkraft auf die Lichtbögen zu den Löschkammern hin. Das Löschen von Lichtbögen geschieht somit in einer vorbestimmten sicheren, schnellen und von der Stromrichtung im Schalter unabhängigen Art und Weise.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen im Detail dargestellt.
Abb.1 : Querschnitt durch eine Ausführungsform einer Schaltkammer eines
Schalters gemäß der vorliegenden Erfindung.
Abb.2: vergrößerter Querschnitt aus Fig. 1 für die eine Hälfte der Schaltkammer des Schalters.
Abb.3 : Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Schaltkammer eines Schalters gemäß der vorliegenden Erfindung. Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Abb. l und Abb.2 zeigen einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer
Schaltkammer eines Schalters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die Figuren auf die Schaltkammern des Schalters beschränkt. Ein Schalter beinhaltet natürlich zusätzlich zu den Schaltkammern weitere Komponenten, die dem Fachmann bekannt sind. Der Schalter 1 ist durch seinen Aufbau geeignet für einen polaritätsunabhängigen Gleichstrombetrieb. Der gesamte Schalter in einer symmetrischen Ausführung wird in Fig. 1 gezeigt, während die Fig. 2 für ein besseres Verständnis den linken Teil des Schalters aus Fig. 1 in einer vergrößerten Darstellung zeigt. Dazu umfasst der Schalter 1 zwei separate unbewegliche Kontakte 2 mit jeweils einem ersten Kontaktbereich 21, 22 und einem beweglichen elektrisch leitfähigen
Brückenkontakt 3 mit zwei zweiten Kontaktbereichen 31, 32, die zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen 21, 22, 31, 32 im EIN-Zustand des Schalters 1 entlang der Bewegungsachse BA des
Brückenkontakts zueinander in Kontakt gebracht werden. Zum Trennen der ersten und zweiten Kontaktbereiche 21, 22, 31, 32 im AUS-Zustand des Schalter 1 wird der Brückenkontakt 3 in entgegengesetzter Richtung entlang der Bewegungsachse BA bewegt, so dass zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen 21, 22, 31, 32 eine Trennstrecke entsteht. In diesen Trennstrecken können nach erfolgtem Abschalten Lichtbögen 51, 52 entstehen. Zu deren zuverlässiger und schneller Löschung umfasst der Schalter 1 mindestens einen Magneten 71, 72, der zur Erzeugung eines im Wesentlichen konstanten magnetischen Feldes M im Bereich der ersten und zweiten Kontaktbereiche 21, 22, 31, 32 zur Ausübung einer magnetischen Kraft Fl, F2 auf einen zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen 21, 22, 31, 32 befindlichen Lichtbogen 51, 52 vorgesehen ist. Die Feldrichtung des Magnetfeldes ist im linken Teil der Figuren durch den Kreis M mit schwarzem Mittelpunkt (Fig.1 und 2) dargestellt. In dieser Darstellung treten die Feldlinien aus der Blattoberfläche nach oben aus. In Fig. 1 ist zusätzlich die Magnetfeldrichtung M für den rechten Teil des Schalters 1 als Kreis mit einem Kreuz dargestellt. In dieser Darstellung treten die Feldlinien durch die Blattoberfläche nach unten aus. Im Bereich der plattenförmigen Magnete 71, 72 sind die Feldlinien im
Wesentlichen parallel zueinander. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die den dargestellten Magneten gegenüberliegenden entsprechenden plattenförmigen Magnete nicht dargestellt, um einen Blick auf die Kontaktstellen und die Lichtleitbleche zu ermöglichen. In einem vollständigen Schalter sind die Magnete immer paarweise gegenüber angeordnet, um ein homogenes Magnetfeld senkrecht zur Stromrichtung II, 12 durch die Lichtbögen und senkrecht zu den Lichtbogenleitblechen, Kontaktleitblechen und Brückenblechen erzeugen zu können. Unter Einwirkung dieser magnetischen Kraft Fl, F2 (Lorenzkraft) wird in der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der eine Lichtbogen 52 auf der rechten Seite mit Stromrichtung 12 mit der Kraft F2 in Richtung der ersten Löschkammern 4 und der andere Lichtbogen 51 auf der linken Seite mit der entgegengesetzten Stromrichtung II mit der Kraft Fl in Richtung des
Brückenblechs 81 zum Löschen der Lichtbögen 51, 52 gedrückt, wie durch die gestrichelten Pfeile Fl, F2 oberhalb der Schalkammer dargestellt ist. Die
Stromrichtungen II, 12 in den jeweiligen Lichtbögen sind durch die gestrichelten Pfeile dargestellt. Bei einer umgekehrten Stromrichtung würden entsprechend der linke Lichtbogen 51 in die linke erste Löschkammer 4 und der rechte Lichtbogen 52 zum rechten Brückenblech 82 getrieben. Die beiden möglichen Bewegungsrichtungen des Lichtbogens 51 sind in Fig. 2 durch die Pfeile F 1, F2 in Abhängigkeit von den beiden Stromrichtungen II, 12 bei gegebener Magnetfeldrichtung M dargestellt. Hier wirken Kraft Fl bei der Stromrichtung II und Kraft F2 bei der Stromrichtung 12 auf den Lichtbogen 51. Damit die Lichtbögen 51, 52 jeweils schnell in die erste Löschkammer 4 bewegt werden können, sind diese zumindest im AUS-Zustand des Schalters 1 mittels eines ersten Lichtbogenleitblechs 61 mit den zum ersten Kontaktbereichen 21, 22 und mittels eines zweiten Lichtbogenleitblechs 62 mit den zweiten Kontaktbereichen 31, 32 verbunden oder die Lichtbogenleitbleche erstrecken sich zumindest zu den ersten und zweiten Kontaktbereichen. Der Begriff„erstrecken" bezeichnet den Zustand, wo Komponenten miteinander verbunden sind oder ggf. nahe beieinander angeordnet sind, aber dennoch durch einen Luftspalt (Abstand) getrennt sind. Im Falle der Brückenbleche bezeichnet der Begriff„erstrecken" in diesem Beispiel sogar einen wesentlich größeren Abstand, z.B. in der Größenordnung von einigen Millimetern oder mehr. Des Weiteren umfasst der bewegliche Brückenkontakt 3 zwei Brückenbleche 81, 82, die sich zum Löschen der Lichtbögen 51, 52 von dem Brückenkontakt 3 entlang der Bewegungsachse BA des Brückenkontakts 3 jeweils um die ersten Kontaktbereiche 21, 22 herum auf die von dem Brückenkontakt 3 abgewandten Rückseiten 23 der unbeweglichen Kontakte 2 erstrecken, sofern die Stromrichtung im Lichtbogen die zweite Stromrichtung ist, die die entgegengesetzte Richtung zur ersten Stromrichtung besitzt. Hier wird der Lichtbogen entlang des gebogenen Brückenblechs bewegt und beschreibt daher eine kreisförmige Bahn um den unbeweglichen Kontakt 2 herum auf dessen Rückseite 23. Durch den sich vergrößernden Abstand A zwischen unbeweglichem Kontakt 2 (Rückseite 23) und dem Brückenblech 81 wird der Lichtbogen zum Löschen gebracht, da ab einem bestimmten Abstand A die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens 51 notwendige Spannung die tatsächlich vorhandene Betriebsspannung übersteigt.
Abb.3 zeigt einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Schalters gemäß der vorliegenden Erfindung. Hier unterscheidet sich der Schalter 1 gegenüber den Figuren 1 und 2 durch die Ausgestaltung der Löschstrecke an dem Brückenkontakt 3. Hier erstrecken sich das dargestellte Brückenblech 81 (entsprechendes gilt für die andere Seite des Schalters entsprechend für das Brückeleitblech 82) in eine zweite
Löschkammer 10, die an dem beweglichen Brückenkontakt 3 angeordnet ist. Damit der Lichtbogen 51 vom Magnetfeld M schnell und zuverlässig in die Löschkammer 10 getrieben werden kann, umfassen die unbeweglichen Kontakte 2 jeweils ein
Kontaktleitblech 91, 92, das sich von dem ersten Kontaktbereich 21 zur zweiten Löschkammer 10 erstreckt. Damit die zweite Löschkammer 10 in einem Schalter 1 platzsparend angeordnet werden kann, sind die Löschbleche 11 der zweiten
Löschkammern 10 parallel zur Bewegungsachse BA des Brückenkontakts 3 angeordnet. Vorteilhaft für eine schnelle Löschung des Lichtbogens ist es dabei, wenn sich der Magnet 71, 72 bis zur zweiten Löschkammer 10 erstreckt.
Die detaillierte Darstellung der Erfindung in diesem Abschnitt und in den Figuren ist als Beispiel für mögliche Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung und daher nicht einschränkend zu verstehen. Insbesondere angegebene Größen sind auf die jeweiligen Betriebsbedingungen des Schalters (Strom, Spannung) von Fachmann anzupassen. Daher sind alle angegebenen Größen nur als Beispiel für bestimmte Ausführungsformen zu verstehen.
Alternative Ausführungsformen, die der Fachmann möglicherweise im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Betracht zieht, sind vom Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung ebenfalls mit umfasst. In den Ansprüchen umfassen Ausdrücke wie "ein" auch die Mehrzahl. In den Ansprüchen angegebene Bezugszeichen sind nicht einschränkend auszulegen.
B ezugszei chenli ste
1 Schalter gemäß der vorliegenden Erfindung
2 unbeweglicher Kontakt
21, 22 erste Kontaktbereiche
23 Rückseite der unbeweglichen Kontakte
3 beweglicher Brückenkontakt
31, 32 zweite Kontaktbereiche
33 Feder des beweglichen Brückenkontakts
4 erste Löschkammer
51, 52 Lichtbögen
61 erstes Lichtbogenleitblech
62 zweites Lichtbogenleitblech
71, 72 Magnete, bevorzugt Permanentmagnete
81, 82 Brückenbleche
91, 92 Kontaktleitbleche der ersten Kontakte
10 zweite Löschkammer
11 Löschblech A Abstand Brückenblech zu unbeweglichen Kontakt
BA Bewegungsachse des beweglichen Brückenkontakts
II, 12 Stromrichtungen im Lichtbogen
M Magnetfeld
Fl, F2 Lorenzkraft auf den Lichtbogen
ZA getrennter Schalter (AUS-Zustand)

Claims

Patentansprüche
1. Ein Schalter (1) geeignet für einen polaritätsunabhängigen Gleichstrombetrieb mit mindestens zwei separaten unbeweglichen Kontakten (2) mit jeweils einem ersten Kontaktbereich (21, 22) und mindestens einem beweglichen elektrisch leitfähigen Brückenkontakt (3) mit zwei zweiten Kontaktbereichen (31, 32) zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen (21, 22, 31, 32) im EIN-Zustand des Schalters (1) und zum Trennen der ersten und zweiten Kontaktbereiche (21, 22, 31, 32) im AUS-Zustand des Schalter (1), mit mindestens einem Magneten (71, 72), geeignet zur Erzeugung eines im Wesentlichen konstanten magnetischen Feldes (M) im Bereich der ersten und zweiten Kontaktbereiche (21, 22, 31, 32) zur Ausübung einer magnetischen Kraft (F) auf einen zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen (21, 22, 31, 32) beim Herstellen des AUS-Zustands auftretenden Lichtbogen (51, 52), mit zwei ersten Löschkammern (41, 42) zum Löschen der Lichtbögen (51, 52) mit einer ersten Stromrichtung, wobei sich von den ersten Löschkammern (4) zumindest im AUS-Zustand jeweils ein erstes Lichtbogenleitblech (61) zum ersten Kontaktbereich (21, 22) und ein zweites Lichtbogenleitblech (62) zum zweiten Kontaktbereich (31, 32) zur Ableitung des Lichtbogens (51, 52) in die ersten Löschkammern (4) erstreckt, und wobei der bewegliche Brückenkontakt (3) zwei Brückenbleche (81, 82) umfasst, die sich zum Löschen der Lichtbögen (51, 52) mit einer zweiten Stromrichtung entgegengesetzt zur ersten Stromrichtung von dem
Brückenkontakt (3) entlang der Bewegungsachse (BA) des Brückenkontakts (3) jeweils um die ersten Kontaktbereiche (21, 22) herum zu den von dem Brückenkontakt (3) abgewandten Rückseiten (23) der unbeweglichen Kontakte (2) erstrecken.
2. Der Schalter (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Brückenbleche (81, 82) sich jeweils zu den zweiten Kontaktstellen (31, 32) des beweglichen Brückenkontakts (3) erstrecken.
3. Der Schalter (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand (A) zwischen dem Brückenblech (81, 82) und der Rückseite (23) des unbeweglichen Kontakts (2) mit wachsendem Abstand zur Bewegungsachse (B A) des Brückenkontakts (3) vergrößert.
4. Der Schalter (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Magnet (71, 72) und das Brückenblech (81, 82) so angeordnet sind, dass sich das magnetische Feld (M) auch in den Bereich zwischen dem Brückenblech (81, 82) und dem unbeweglichem Kontakt (2) erstreckt.
5. Der Schalter (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (71, 72) so angeordnet ist, dass die Feldstärke des magnetischen Feldes (M) zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen (21, 22, 31, 32) und zwischen den
Brückenblechen (81, 82) und den unbeweglichen Kontakten (2) in Wesentlichen gleich ist.
6. Der Schalter (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Magnet (71, 72) ein Permanentmagnet ist.
7. Der Schalter (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Permanentmagnet (71, 72) zwei plattförmige Permanentmagnete umfasst, deren Flächen parallel zueinander angeordnet sind und die sich zumindest über die ersten und zweiten Kontaktbereiche (21, 22, 31, 32) parallel zum Brückenkontakt (3) und den ersten und zweiten Lichtbogenleitblechen (61, 62) und den ersten Brückleitblechen (81, 82) zumindest im AUS-Zustand des Schalters (1) erstrecken
8. Der Schalter (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lichtbogenleitbleche (61) jeweils mit den ersten Kontaktbereichen (21, 22) fest verbunden sind.
9. Der Schalter (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Brückenbleche (81, 82) mindestens in eine zweite
Löschkammer (10), die an dem beweglichen Brückenkontakt (3) angeordnet ist, erstrecken.
10. Der Schalter (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die unbeweglichen Kontakte (2) jeweils ein Kontaktleitblech (91, 92) umfassen, das sich von dem ersten Kontaktbereich (21, 22) zur zweiten Löschkammer (10) erstreckt.
11. Der Schalter nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dassdie zweite Löschkammer (10) Löschbleche (11) zum Löschen des Lichtbogens (51, 52) umfasst, die parallel zur Bewegungsachse (BA) des Brückenkontakts (3) angeordnet sind.
12. Der Schalter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dasssich der Magnet (71, 72) bis zur zweiten Löschkammer (10) erstreckt.
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