WO2014068054A1 - Gleichstromschaltgerät - Google Patents

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WO2014068054A1
WO2014068054A1 PCT/EP2013/072805 EP2013072805W WO2014068054A1 WO 2014068054 A1 WO2014068054 A1 WO 2014068054A1 EP 2013072805 W EP2013072805 W EP 2013072805W WO 2014068054 A1 WO2014068054 A1 WO 2014068054A1
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WO
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arc
switching
quenching
switching device
shaped
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PCT/EP2013/072805
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Inventor
Hermann HAIDER
Original Assignee
Eaton Industries (Austria) Gmbh
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Publication date
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Priority to EP13789741.9A priority patent/EP2915174B1/de
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/36—Metal parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/08—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/04—Contacts
    • H01H73/045—Bridging contacts

Definitions

  • the invention relates to a DC switching device according to the preamble of
  • AC switching devices have proved unsuitable in many respects. For example, when switching DC currents with an AC switch even at voltages and currents far below the maximum AC power limits of that one
  • the object of the invention is therefore to provide a DC switching device of the type mentioned, with which the mentioned disadvantages can be avoided, and with which DC currents high power can be switched safely.
  • Such a DC switching device has a high level of security, in particular against thermal destruction.
  • Fig. 1 shows a particularly preferred embodiment of a DC switching device in a partially sectioned view in elevation
  • FIG. 2 shows the arc extinguishing arrangement for a DC switching device according to FIG. 1 in axonometric representation
  • Fig. 3 is a detail of Figure 1 in section.
  • FIG. 4 shows a further detail from FIG. 1 in a first state of the arc
  • FIG. and FIG. 5 shows a further detail from FIG. 1 in a second state of the arc.
  • Figs. 1 to 5 show a particularly preferred embodiment of a
  • DC switching device 1 or parts of an arc extinguishing arrangement 6 of such a DC switching device 1, wherein the DC switching device 1 has at least one electrical input 2 and at least one electrical output 3, and with at least a first switching contact 4 and a movable switching bridge 20, wherein the
  • Gleichstromschaltêt 1 further comprises an arc extinguishing arrangement 6, wherein the arc extinguishing assembly 6 has at least a first arc extinguishing chamber 7, which has a plurality of extinguishing plates 9, wherein at least a first arc splitter 27 of the quenching plates 9 so shaped, in particular bent such that on - by a Switching caused - arcs 11, in the first arc quenching chamber 7, a Lorentz force 12 in the direction of the quenching plates 9 acts.
  • Such a DC switching device 1 has a high level of security, in particular against thermal destruction.
  • the subject invention relates to switching devices, which are used for switching
  • DC currents are provided and specially designed.
  • the invention relates to DC switching devices 1, which for the intended switching of high voltages in the range of several hundred volts, about 600V operating voltage, and currents in the two-digit ampere range provided and designed.
  • DC switching device 1 described in more detail with a single switching path. But it can also be versions with multiple parallel switching paths, therefore switchable
  • An objective DC switching device 1 has an electrical input 2 and an electrical output 3, which are preferably designed as screw terminals, as shown in Fig. 1. Furthermore, the DC switching device 1 has a
  • the DC switching device 1 has in its illustrated and preferred
  • Embodiment a single switching path, but with a double interruption of this single switching path is provided. It is preferably provided that the
  • Switching contact 5 which are both fixed to the housing, and can be electrically connected by a movable switching bridge 20, whereby an electrically conductive current path from the input 2 to the output 3 is formed. It is provided that the position of the switching bridge 20 is manually controlled by the shift lever 19. It is preferably provided that the shift lever 19 acts on the switching bridge 20 via a snap-action switching mechanism in order to achieve a sudden opening and closing of the switching path. It may also be provided to carry out the subject DC switching device 1 as so-called. Self-switch, which one or more triggers, such as a
  • the DC switching device 1 has a switching mechanism, in particular when the same is carried out as a self-switch.
  • representational DC switching devices 1 are provided, which in addition to the first switching contact 4 only have the movable switching bridge 20, which - is connected - for example by a flexible conductor - to the output 3, to such a current path through the DC switching device 1 form.
  • the DC switching device 1 from the electrical input 2 to the first switching contact 4, from this via the switching bridge 20 to the second switching contact 5 and from this further to Although the switching bridge 20 has two, designed as electrical contacts areas to the first switching contact 4 and the second
  • contact switching contact 5 this is referred to in the diction of the subject application only as a switching bridge 20. It can also be provided that also the first switching contact 4 and the second switching contact 5 are designed as movable electrical contacts.
  • the DC switching device 1 further comprises an arc extinguishing arrangement 6 to
  • Arcs 11 which arise in the course of a switching operation to bring to extinction.
  • Such arcs 11 occur in particular during a switch-off.
  • Switching off refers to the separation of the switching bridge 20 of the first and second electrical switching contact 4, 5 to prevent current flow through the DC switching device 1.
  • Arc 11 are described in the law of induction.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of the arc extinguishing arrangement 6, in forming the DC switching device with a first and a second switching contact 4, 5.
  • the first switching contact 4 and the second switching contact 5 are shown, but this without any further contacting are shown, only their arrangement relative to the respective arc extinguishing chambers 7, 8 to
  • the arc extinguishing arrangement 6 has a first arc quenching chamber 7 and a second arc quenching chamber 8. It is preferably provided that the first arc quenching chamber 7 is assigned to the first switching contact 4, and that the second arc quenching chamber 8 is assigned to the second switching contact 5, wherein also embodiments are provided with only a first arc quenching chamber 7, if no second switching contact 5 is present.
  • the term "assigned" in this context refers to an arrangement of the relevant
  • FIG. 2 shows the two switching contacts 4, 5 in Area of the respective arc quenching chamber 7, 8.
  • DC switching device 1 are arranged parallel to each other, as shown in Fig. 2.
  • a plurality of quenching plates 9 are arranged in each case.
  • the quenching plates 9 are preferably arranged substantially normal to the arc guide rail 18, wherein between the side by side mounted quenching plates 9 is in each case a distance.
  • at least one quenching plate 9 of the first arc quenching chamber 7 is electrically conductively connected to a quenching plate 9 of the second arc quenching chamber 8, provided that a first and a second arc extinguishing chamber 7, 8 are provided.
  • the quenching plates 9 are preferably formed from an electrically and magnetically conductive metal, preferably comprising iron. Furthermore, it is preferably provided that the quenching plates 9 are formed substantially identical to each other. In particular, it may be provided that individual quenching plates 9 are formed larger than the vast majority of quenching plates 9. These quenching plates 9, which protrude from the overall composite of the quenching plates 9, in particular in a region next to the path of movement of the switching bridge 20 are arranged.
  • At least a first quenching plate 27 of the quenching plates 9 is shaped, in particular bent such that - caused by a switching operation - arcs 11, in the first arc quenching chamber 7, a Lorentz force 12 in the direction of the quenching plates 9 acts.
  • the first quenching plate 27 is here a quenching plate 9, which is formed differently from the other quenching plates 9. In this way, the - caused by a switching process - arcs 11 are driven in the direction of the quenching plates 9, whereby the energy of the arc 11 can dissipate quickly.
  • the first quenching plate 27 may delimit a quenching plate stack of the quenching plates 9 of the first arc quenching chamber 7. According to FIGS. 1, 3, 4 and 5 it can be provided that the first quenching plate 27 is arranged at one end of the quenching plate stack of the quenching plates 9.
  • the first quenching plate 27 may be part of the particular
  • the first arc splitter 27 is arranged at a first end of the splitter stack of quenching plates 9, which first end is arranged adjacent to a position switching bridge 20, which position the switching bridge 20 occupies when the switching bridge 20 of the switch contacts 4, 5 is disconnected. Thereby, the arc 11 can skip well on the first arc splitter 27, wherein the arc 11 is formed immediately after this skipping between the switching contact 4,5 and the first arc splitter 27.
  • the first quenching plate 27 is arranged adjacent to a movement path of the switching bridge 20.
  • Movement path of the switching bridge 20 is arranged. When opening the switching bridge 20, that part of the switching bridge 20, which is provided with the first moves
  • Switching contact 4 and / or the second switching contact 5 to be in contact, along this trajectory of the switching bridge 20.
  • the arc 11 therefore also initially moves along the trajectory of the switching bridge 20.
  • the first quenching plate 27 has a receptacle 30, and that a contact abutment part 31 made of insulating material is arranged in the receptacle 30.
  • the contact stop member 31 is in this case provided in particular a stop for form the switching bridge 20, so that it can be arranged immediately adjacent to the first splitter plate 27 in the open state.
  • the first arc splitter 27 is U-shaped.
  • a Lorentz force 12 in the direction of the quenching plates 9 is particularly easy to cause.
  • the local field strength can be increased by a U-shaped curved surface.
  • the first quenching plate 27 can be divided by the U-shaped bent region into a first leg 28 and a second leg 29.
  • DC switching device 1 is conductively connected. This can cause a current flow of the
  • Arc 11 are discharged through the first arc splitter 27. Furthermore, it can be dispensed with the additional use of magnets, since the magnetic field, which can be generated by the current flow of the Lichbogens 11 itself, the Lorentz force 12. Another advantage is that the stronger the current intensity of the arc 11, and therefore the more dangerous the arc 11, the strength of the Lorentz force 12 also increases, and the arc 11 can be deleted quickly and reliably in the quenching plates 9.
  • first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first leg 28 may be provided that the first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first leg 28 of the U-shaped first
  • Erase plate 27 is conductively connected to the electrical output 3.
  • Quenching plate 27 is arranged substantially parallel to an adjacent arranged quenching plate 9. Thereby, a plane-parallel gap 32 between the second leg 29 and an adjacent arranged quenching plate 9 are formed.
  • the arc 11 is pulled by the Lorentz force 12 in the gap 32, whereby the energy of the arc 11 can be well dissipated.
  • Such a plane-parallel gap 32 can in particular cause a propagation direction 25 of the arc 11 away from the switching contacts 4, 5.
  • the first leg 28 and the second leg 29 of the U-shaped first quenching plate 27 are arranged substantially parallel to each other. If one end of the arc 11 has jumped over the first bridge plate 27 during the switch-off operation, a particularly strong Lorentz force 12 can be formed in the direction of the quenching plates 9 by this arrangement, as shown in particular in FIG. 4.
  • Fig. 1 shows a particularly preferred embodiment of this
  • DC switching device 1 according to which a DC switching device 1 with at least one electrical input 2 and at least one electrical output 3, and at least a first switching contact 4 and a movable switching bridge 20 may be provided, wherein the DC switching device 1 further comprises an arc extinguishing arrangement 6, wherein the arc extinguishing arrangement 6 at least a first
  • Arc quenching chamber 7, which has a plurality of quenching plates 9, wherein the first quenching plate 27 is U-shaped, wherein the first leg 28 of the U-shaped first quenching plate 27 is conductively connected to the electrical output 3, wherein the second leg 29 of the U-shaped first quenching plate 27 is arranged substantially parallel to an adjacent arranged quenching plate 9, wherein the first leg 28 and the second leg 29 of the U-shaped first quenching plate 27 are arranged substantially parallel to each other.
  • a particularly advantageous behavior of the arc 11 can be effected.
  • FIG. 4 shows the preferred embodiment in a first state of the arc 11, wherein one end of the arc 11 jumps from the switching bridge 20, which is in particular potential-free, to the first arc splitter 27, which is conductively connected to the electrical output 3.
  • the first arc splitter 27 which is conductively connected to the electrical output 3.
  • the current flow in the u-shaped region and in the first leg 28 in this case a magnetic field is generated, which causes a Lorentz force 12 in the direction of the quenching plates 9, and in particular away from the switching bridge 20.
  • FIG. 5 essentially shows FIG. 4 in a second state of the arc 11, which second state substantially immediately follows the first state in FIG. 4. Due to the penetration of the arc 11 into the gap 32 between the second leg 29 and the adjacent splitter plate 9, a current flow in the second leg 29 forms, wherein the path of the current flow in the second leg 29 increases with increasing penetration depth of the arc 11 into the gap 32. This further strengthens the Lorentz force 12, which drives the arc into the quenching plates, as a result of which a particularly fast dissipation of the arc 11 can be achieved.
  • the arc extinguishing arrangement 6 has a second arc quenching chamber 8, comprising a plurality of quenching plates 9, and that in the second arc quenching chamber 8 also a first quenching plate 27 is arranged.
  • the first quenching plate 27 of the second arc quenching chamber 8 may be formed equal to the first quenching plate 27 of the first arc quenching chamber 7.
  • the DC switching device 1 at least one
  • Arc running rail 18 is part of the first arc quenching chamber 7. As a result, the arc 11 can be offered an electrotechnically attractive way.
  • Switching contact 4 pulled away, which sweeps across the quenching stack away, and thereby each loses energy.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Bei einem Gleichstromschaltgerät (1) mit wenigstens einem elektrischen Eingang (2) sowie wenigstens einem elektrischen Ausgang (3), sowie mit wenigstens einem ersten Schaltkontakt (4) und einer beweglichen Schaltbrücke (20), wobei das Gleichstromschaltgerät (1) weiters eine Lichtbogenlöschanordnung (6) aufweist, wobei die Lichtbogenlöschanordnung (6) wenigstens eine erste Lichtbogenlöschkammer (7) aufweist, welche eine Mehrzahl an Löschblechen (9) aufweist, wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein erstes Löschblech (27) der Löschbleche (9) derart geformt, insbesondere derart gebogen, ist, dass auf –durch einen Schaltvorgang verursachte –Lichtbögen (11), in der ersten Lichtbogenlöschkammer (7), eine Lorentzkraft (12) in Richtung der Löschbleche (9) wirkt.

Description

Gleichstromschaltgerät Die Erfindung betrifft ein Gleichstromschaltgerät gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Es sind Schaltgeräte zum Schalten von Gleichströmen an sich bekannt. Jedoch war die Anwendung von Gleichstrom über lange Zeit in der Regel auf den Kleinleistungsbereich beschränkt, in welchem kaum Probleme beim Schalten der Gleichströme auftraten. Seit der Verbreitung von Fotovoltaikanwendungen sowie leistungsstarker Batterie-Back-up- Systeme für EDV- Serveranlagen ist es erforderlich auch Gleichströme, Gleichspannungen höherer Spannung und Leistung zu Schalten. Dabei haben sich die bekannten
Wechselstromschaltgeräte als in vielen Belangen ungeeignet erwiesen. So kann es etwa beim Schalten von Gleichströmen mit einem Wechselstromschalter selbst bei Spannungen und Strömen weit unter den maximalen Wechselstrom-Leistungsgrenzen des betreffenden
Wechselstromschalters zu dessen Totalverlust kommen. Dies kann in weiterer Folge, neben dem Ausfall einer elektrischen Anlage, auch zu einem Brand führen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Gleichstromschaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, und mit welchem Gleichströme hoher Leistung sicher geschaltet werden können.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.
Dadurch kann ein Gleichstromschaltgerät geschaffen werden, welches ein hohes
Schaltvermögen bei Gleichströmen aufweist, und welches daher dazu geeignet ist,
Gleichströme hoher Leistung zu schalten. Ein derartiges Gleichstromschaltgerät weist eine hohe Sicherheit, insbesondere gegen thermische Zerstörung auf.
Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Patentansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen eine lediglich bevorzugte Ausführungsform beispielhaft dargestellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Gleichstromschaltgeräts in teilweise geschnittener Ansicht im Aufriss;
Fig. 2 die Lichtbogenlöschanordnung für ein Gleichstromschaltgerät gemäß Fig. 1 in axonometrischer Darstellung;
Fig. 3 ein Detail aus Fig. 1 im Schnitt;
Fig. 4 ein weiteres Detail aus Fig. 1 in einem ersten Zustand des Lichtbogens; und Fig. 5 ein weiteres Detail aus Fig. 1 in einem zweiten Zustand des Lichtbogens.
Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines
Gleichstromschaltgeräts 1, bzw. Teile einer Lichtbogenlöschanordnung 6 eines solchen Gleichstromschaltgeräts 1 , wobei das Gleichstromschaltgerät 1 wenigstens einen elektrischen Eingang 2 sowie wenigstens einen elektrischen Ausgang 3 aufweist, sowie mit wenigstens einem ersten Schaltkontakt 4 und einer beweglichen Schaltbrücke 20, wobei das
Gleichstromschaltgerät 1 weiters eine Lichtbogenlöschanordnung 6 aufweist, wobei die Lichtbogenlöschanordnung 6 wenigstens eine erste Lichtbogenlöschkammer 7 aufweist, welche eine Mehrzahl an Löschblechen 9 aufweist, wobei wenigstens ein erstes Löschblech 27 der Löschbleche 9 derart geformt, insbesondere derart gebogen, ist, dass auf - durch einen Schaltvorgang verursachte - Lichtbögen 11, in der ersten Lichtbogenlöschkammer 7, eine Lorentzkraft 12 in Richtung der Löschbleche 9 wirkt.
Dadurch kann ein Gleichstromschaltgerät 1 geschaffen werden, welches ein hohes
Schaltvermögen bei Gleichströmen aufweist, und welches daher dazu geeignet ist,
Gleichströme hoher Leistung zu schalten. Ein derartiges Gleichstromschaltgerät 1 weist eine hohe Sicherheit, insbesondere gegen thermische Zerstörung auf.
Die gegenständliche Erfindung betrifft Schaltgeräte, welche für das Schalten von
Gleichströmen vorgesehen und speziell ausgebildet sind. Insbesondere betrifft die Erfindung Gleichstromschaltgeräte 1, welche zum bestimmungsgemäßen Schalten hoher Spannungen im Bereich mehrerer Hundert Volt, etwa 600V Betriebsspannung, sowie von Strömen im zweistelligen Amperebereich vorgesehen und ausgebildet sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform eines
Gleichstromschaltgeräts 1 mit einer einzelnen Schaltstrecke näher beschrieben. Es können aber auch Ausführungen mit mehreren parallelen Schaltstrecken, daher schaltbaren
Strompfaden, vorgesehen sein.
Ein gegenständliches Gleichstromschaltgerät 1 weist einen elektrischen Eingang 2 sowie einen elektrischen Ausgang 3 auf, welche bevorzugt als Schraubklemmen ausgebildet sind, wie auch in Fig. 1 dargestellt. Weiters weist das Gleichstromschaltgerät 1 ein
Isolierstoffgehäuse auf. Das Gleichstromschaltgerät 1 weist in dessen dargestellten und bevorzugten
Ausführungsform eine einzelne Schaltstrecke auf, wobei jedoch eine doppelte Unterbrechung dieser einzelnen Schaltstrecke vorgesehen ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das
Gleichstromschaltgerät 1 neben dem ersten Schaltkontakt 4 weiters einen zweiten
Schaltkontakt 5 aufweist, welche beide gehäusefest angeordnet sind, und durch eine bewegliche Schaltbrücke 20 elektrisch leitend verbunden werden können, wodurch ein elektrisch leitender Strompfad vom Eingang 2 zum Ausgang 3 gebildet wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Stellung der Schaltbrücke 20 durch den Schalthebel 19 manuell steuerbar ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schalthebel 19 über ein Sprungeinschaltwerk auf die Schaltbrücke 20 wirkt, um ein sprunghaftes Öffnen und Schließen der Schaltstrecke zu erreichen. Es kann auch vorgesehen sein, das gegenständliche Gleichstromschaltgerät 1 als sog. Selbstschalter auszuführen, welches einen oder mehrere Auslöser, etwa einen
Überstromaus löser und/oder einen Kurzschlussauslöser aufweist. Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass das Gleichstromschaltgerät 1 ein Schaltschloss aufweist, insbesondere bei Ausführung des Selbigen als Selbstschalter. Es sind auch - nicht dargestellte - Ausführungen gegenständlicher Gleichstromschaltgeräte 1 vorgesehen, welche neben dem ersten Schaltkontakt 4 lediglich die bewegliche Schaltbrücke 20 aufweisen, welche - etwa durch einen flexiblen Leiter - mit dem Ausgang 3 verbunden ist, um derart einen Strompfad durch das Gleichstromschaltgerät 1 zu bilden.
Bei geschlossenen Schaltkontakten erfolgt der Stromfiuss durch das dargestellte
Gleichstromschaltgerät 1 vom elektrischen Eingang 2 zum ersten Schaltkontakt 4, von diesem über die Schaltbrücke 20 zum zweiten Schaltkontakt 5 und von diesem weiter zum elektrischen Ausgang 3. Wenngleich die Schaltbrücke 20 dabei zwei, als elektrische Kontakte ausgebildete Bereiche aufweist, um mit dem ersten Schaltkontakt 4 und dem zweiten
Schaltkontakt 5 zu kontaktieren, wird diese in der Diktion der gegenständlichen Anmeldung lediglich als Schaltbrücke 20 bezeichnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass auch der erste Schaltkontakt 4 und der zweite Schaltkontakt 5 als bewegliche elektrische Kontakte ausgebildet sind.
Das Gleichstromschaltgerät 1 weist weiters eine Lichtbogenlöschanordnung 6 auf, um
Lichtbögen 11, welche im Zuge eines Schalt Vorgangs entstehen, zum Verlöschen zu bringen.
Dadurch soll verhindert werden, dass aufgrund sog.„stehender" Lichtbögen 11 weiterhin ein Stromfluss über das Gleichstromschaltgerät 1 erfolgt und zudem aufgrund der thermischen
Wirkung der Lichtbögen 11 eine Beschädigung des Gleichstromschaltgeräts 1 erfolgt.
Derartige Lichtbögen 11 treten insbesondere bei einem Ausschaltvorgang auf.
„Ausschaltvorgang" bezeichnet dabei das Trennen der Schaltbrücke 20 von dem ersten und zweiten elektrischen Schaltkontakt 4, 5 zum Unterbinden eines Stromflusses durch das Gleichstromschaltgerät 1. Die physikalischen Zusammenhänge beim Zünden eines
Lichtbogens 11 sind im Induktionsgesetz beschriebenen.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführung der Lichtbogenlöschanordnung 6, bei Ausbildung des Gleichstromschaltgeräts mit einem ersten und einem zweiten Schaltkontakt 4, 5. Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 sind der erste Schaltkontakt 4 und der zweite Schaltkontakt 5 dargestellt, wobei diese jedoch ohne jede weitere Kontaktierung dargestellt sind, um lediglich deren Anordnung relativ zu den jeweiligen Lichtbogenlöschkammern 7, 8 zu
veranschaulichen. Selbiges trifft auf die ebenfalls in Fig. 2 dargestellte Schaltbrücke 20 zu.
Die Lichtbogenlöschanordnung 6 weist in der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform eine erste Lichtbogenlöschkammer 7 und eine zweite Lichtbogenlöschkammer 8 auf. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste Lichtbogenlöschkammer 7 dem ersten Schaltkontakt 4 zugeordnet ist, und dass die zweite Lichtbogenlöschkammer 8 dem zweiten Schaltkontakt 5 zugeordnet ist, wobei auch Ausführungen mit nur einer ersten Lichtbogenlöschkammer 7 vorgesehen sind, wenn kein zweiter Schaltkontakt 5 vorhanden ist. Der Begriff„zugeordnet" bezeichnet in diesem Zusammenhang eine Anordnung der betreffenden
Lichtbogenlöschkammer 7, 8 gegenüber dem angegebenen Schaltkontakt 4, 5 in der Art, dass ein an dem Schaltkontakt 4, 5 entstehender Lichtbogen 11 seinen Weg in bzw. an die betreffende Lichtbogenlöschkammer 7, 8 findet. Fig. 2 zeigt die beiden Schaltkontakte 4, 5 im Bereich der jeweiligen Lichtbogenlöschkammer 7, 8.
Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste
Lichtbogenlöschkammer 7 und die zweite Lichtbogenlöschkammer 8 in dem
Gleichstromschaltgerät 1 parallel nebeneinander angeordnet sind, wie in Fig. 2 dargestellt. In der ersten Lichtbogenlöschkammer 7 und der zweiten Lichtbogenlöschkammer 8 sind jeweils eine Mehrzahl an Löschblechen 9 angeordnet. Die Löschbleche 9 sind dabei bevorzugt im Wesentlichen Normal auf die Lichtbogenlaufschiene 18 angeordnet, wobei zwischen den nebeneinander montierten Löschblechen 9 jeweils ein Abstand besteht. Jeweils wenigstens ein Löschblech 9 der ersten Lichtbogenlöschkammer 7 ist dabei mit einem Löschblech 9 der zweiten Lichtbogenlöschkammer 8 elektrisch leitend verbunden, sofern eine erste und eine zweite Lichtbogenlöschkammer 7, 8 vorgesehen sind.
Die Löschbleche 9 sind bevorzugt aus einem elektrisch und magnetisch leitfähigem Metall gebildet, bevorzugt umfassend Eisen. Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass die Löschbleche 9 im Wesentlichen zueinander identisch ausgebildet sind. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass einzelne Löschbleche 9 größer ausgebildet sind, als der überwiegende Großteil der Löschbleche 9. Diese Löschbleche 9, welche aus dem Gesamtverbund der Löschbleche 9 herausragen, sind insbesondere in einem Bereich nächst der Bewegungsbahn der Schaltbrücke 20 angeordnet.
Wird - bei einem Stromfluss über das Gleichstromschaltgerät 1 - die Schaltbrücke 20 von dem ersten Schaltkontakt 4 und dem zweiten Schaltkontakt 5 weg bewegt, entsteht ein Lichtbogen 11 vom ersten Schaltkontakt 4 zur Schaltbrücke 20, sowie ein weiterer
Lichtbogen 11 von der Schaltbrücke 20 zum zweiten Schaltkontakt 5.
Bei einer gewissen Länge der durch die Lichtbögen 11 zu überbrückenden Luftstrecke springen diese zu den Löschblechen 9 der Lichtbogenlöschkammern 7, 8 über. Es hat sich dabei gezeigt, dass die zu diesem Zeitpunkt bestehenden Lichtbögen 11 eine erstaunliche Stabilität aufweisen, und es sein kann, dass diese Lichtbögen 11 an den betreffenden
Löschblechen 9, an denen sie Kontaktieren, bestehen bleiben, bis es zur thermischen
Zerstörung des Gleichstromschaltgeräts 1 kommt. Dieses Problem ist in der
Wechselstromtechnik in der Art nicht bekannt, da es aufgrund der ständig erfolgenden Nulldurchgänge der anliegenden Spannung schnell zu einem Verlöschen auftretender Wechselstromlichtbögen kommt. Es ist daher vorgesehen, dass wenigstens ein erstes Löschblech 27 der Löschbleche 9 derart geformt, insbesondere derart gebogen, ist, dass auf - durch einen Schaltvorgang verursachte - Lichtbögen 11, in der ersten Lichtbogenlöschkammer 7, eine Lorentzkraft 12 in Richtung der Löschbleche 9 wirkt. Das erste Löschblech 27 ist hierbei ein Löschblech 9, welches unterschiedlich zu den anderen Löschblechen 9 ausgebildet ist. Hierdurch kann der - durch einen Schaltvorgang verursachte - Lichtbögen 11 in Richtung der Löschbleche 9 getrieben werden, wodurch die Energie des Lichtbogens 11 schnell dissipieren kann.
Insbesondere kann vorgesehen dass das erste Löschblech 27 einen Löschblechstapel der Löschbleche 9 der ersten Lichtbogenlöschkammer 7 begrenzt. Gemäß Fig. 1, 3, 4 und 5 kann vorgesehen sein, dass das erste Löschblech 27 an einem Ende des Löschblechstapel der Löschbleche 9 angeordnet ist. Das erste Löschblech 27 kann insbesondere Teil des
Löschblechstapels der Löschbleche 9 sein. Weiters kann vorgesehen sein, dass das erste Löschblech 27 an einem ersten Ende des Löschblechstapels der Löschbleche 9 angeordnet ist, welches erste Ende benachbart zu einer Position Schaltbrücke 20 angeordnet ist, welche Position die Schaltbrücke 20 einnimmt, wenn die Schaltbrücke 20 von den Schaltkontakten 4, 5 getrennt ist. Dadurch kann der Lichtbogen 11 gut auf das erste Löschblech 27 überspringen, wobei der Lichtbogen 11 unmittelbar nach diesem Überspringen zwischen dem Schaltkontakt 4,5 und dem ersten Löschblech 27 ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das erste Löschblech 27 angrenzend an eine Bewegungsbahn der Schaltbrücke 20 angeordnet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste Löschblech 27 in der Lichtbogenlöschanordnung 6, insbesondere in der ersten Lichtbogenlöschkammer 7 und oder der zweiten Lichtbogenlöschkammer 8 an eine
Bewegungsbahn der Schaltbrücke 20 angeordnet ist. Beim Öffnen der Schaltbrücke 20 bewegt sich jener Teil der Schaltbrücke 20, welcher vorgesehen ist mit dem ersten
Schaltkontakt 4 und/oder dem zweiten Schaltkontakt 5 in Kontakt zu sein, entlang dieser Bewegungsbahn der Schaltbrücke 20. Bei Öffnen zieht sich der Lichtbogen 11 daher ebenfalls zunächst entlang der Bewegungsbahn der Schaltbrücke 20. Durch die Anordnung des ersten Löschbleches 27 an die Bewegungsbahn der Schaltbrücke 20 kann ein Ende des Lichtbogens 11 leicht von der Schaltbrücke 20 auf das erste Löschblech 27 überspringen. Weiters kann insbesondere vorgesehen sein, das erste Löschblech 27 eine Aufnahme 30 aufweist, und dass in der Aufnahme 30 ein Kontaktanschlagteil 31 aus Isolierstoff angeordnet ist. Der Kontaktanschlagteil 31 ist hierbei insbesondere dazu vorgesehen einen Anschlag für die Schaltbrücke 20 auszubilden, damit diese im geöffneten Zustand unmittelbar benachbart zum ersten Löschblech 27 angeordnet sein kann.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste Löschblech 27 u-förmig ausgebildet ist. Durch die u-förmige Ausgestaltung kann, wie in Fig. 4 dargestellt, eine besonders einfach eine Lorentzkraft 12 in Richtung der Löschbleche 9 verursacht werden. Weiters kann die lokale Feldstärke durch eine u-förmig gebogene Oberfläche gesteigert werden. Das erste Löschblech 27 kann hierbei durch den u-förmig gebogenen Bereich in einen ersten Schenkel 28 und einen zweiten Schenkel 29 unterteilt sein.
Weiters kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein erster Schenkel 28 des u-förmigen ersten Löschblechs 27 mit einem, auf einem elektrischen Potenzial liegenden, Teil des
Gleichstromschaltgeräts 1 leitend verbunden ist. Dadurch kann ein Stromfluss des
Lichtbogens 11 durch das erste Löschblech 27 abgeleitet werden. Weiters kann dadurch auf die zusätzliche Verwendung von Magneten verzichtet werden, da das magnetische Feld, welches die Lorentzkraft 12 durch den Stromfluss des Lichbogens 11 selbst erzeugt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass je stärker die Stromstärke des Lichtbogens 11 ist, und daher je gefährlicher der Lichtbogen 11 ist, die Stärke der Lorentzkraft 12 ebenfalls zunimmt, und der Lichtbogen 11 schnell und zuverlässig in den Löschblechen 9 gelöscht werden kann.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Schenkel 28 des u-förmigen ersten
Löschblechs 27 leitend mit dem elektrischen Ausgang 3 verbunden ist. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass im Wesentlichen ein Ende des ersten Schenkels 28 leitend mit dem elektrischen Ausgang 3 verbunden ist, wodurch der Stromfluss des Lichtbogens 11 zumindest zum Teil durch den ersten Schenkel 28 fließt.
Weiters kann vorgesehen sein, dass der zweite Schenkel 29 des u-förmigen ersten
Löschblechs 27 im Wesentlichen parallel zu einem benachbart angeordneten Löschblech 9 angeordnet ist. Dadurch kann ein planparalleler Spalt 32 zwischen dem zweiten Schenkel 29 und einem benachbart angeordneten Löschblech 9 ausgebildet werden. Hierbei wird der Lichtbogen 11 durch die Lorentzkraft 12 in den Spalt 32 gezogen, wodurch die Energie des Lichtbogens 11 gut dissipiert werden kann. Ein derartiger planparalleler Spalt 32 kann insbesondere eine Ausbreitungsrichtung 25 des Lichtbogens 11 von den Schaltkontakten 4,5 weg verursachen. Weiters kann vorgesehen sein, dass der erste Schenkel 28 und der zweite Schenkel 29 des u- förmigen ersten Löschblechs 27 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Wenn ein Ende des Lichtbogens 11 beim Ausschaltvorgang von der Schaltbrücke 20 auf das erste Löschblech 27 übergesprungen ist, kann durch diese Anordnung, wie insbesondere in Fig. 4 gezeigt, eine besonders starke Lorentzkraft 12 in Richtung der Löschbleche 9 ausgebildet werden.
Fig. 1 zeigt hierbei eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines
Gleichstromschaltgerätes 1 , gemäß welcher ein Gleichstromschaltgerät 1 mit wenigstens einem elektrischen Eingang 2 sowie wenigstens einem elektrischen Ausgang 3, sowie mit wenigstens einem ersten Schaltkontakt 4 und einer beweglichen Schaltbrücke 20 vorgesehen sein kann, wobei das Gleichstromschaltgerät 1 weiters eine Lichtbogenlöschanordnung 6 aufweist, wobei die Lichtbogenlöschanordnung 6 wenigstens eine erste
Lichtbogenlöschkammer 7 aufweist, welche eine Mehrzahl an Löschblechen 9 aufweist, wobei das erste Löschblech 27 u-förmig ausgebildet ist, wobei der erste Schenkel 28 des u- förmigen ersten Löschblechs 27 leitend mit dem elektrischen Ausgang 3 verbunden ist, wobei der zweite Schenkel 29 des u- förmigen ersten Löschblechs 27 im Wesentlichen parallel zu einem benachbart angeordneten Löschblech 9 angeordnet ist, wobei der erste Schenkel 28 und der zweite Schenkel 29 des u- förmigen ersten Löschblechs 27 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Bei einer derartigen Anordnung kann ein besonders vorteilhaftes Verhalten des Lichtbogens 11 bewirkt werden.
Fig. 4 zeigt die bevorzugte Ausführungsform in einem ersten Zustand des Lichtbogens 11, wobei ein Ende des Lichtbogens 11 von der Schaltbrücke 20, welche insbesondere potenzialfrei ist, auf das erste Löschblech 27 springt, welches leitend mit dem elektrischen Ausgang 3 verbunden ist. Hierbei fließt, wie durch den Pfeil angedeutet, über den u- förmigen Bereich und weiters durch den ersten Schenkel 28 der Stromfluss des Lichtbogens 11 in Richtung elektrischen Ausgang 3 ab. Durch den Stromfluss im u-förmigen Bereich und im ersten Schenkel 28 wird hierbei ein magnetisches Feld erzeugt, welches eine Lorentzkraft 12 in Richtung der Löschbleche 9, und insbesondere weg von der Schaltbrücke 20 bewirkt.
Fig. 5 zeigt im Wesentlichen Fig. 4 in einem zweiten Zustand des Lichtbogens 11, welcher zweiter Zustand dem ersten Zustand in Fig. 4 im Wesentlichen unmittelbar folgt. Durch das Eindringen des Lichtbogens 11 in den Spalt 32 zwischen dem zweiten Schenkel 29 und dem benachbarten Löschblech 9 bildet sich ein Stromfluss im zweiten Schenkel 29 aus, wobei sich der Weg des Stromfiusses im zweiten Schenkel 29 mit zunehmender Eindringtiefe des Lichtbogens 11 in den Spalt 32 zunimmt. Dadurch wir die Lorentzkraft 12, welche den Lichtbogen in die Löschbleche treibt weiters verstärkt, wodurch ein besonders schnelles dissipieren des Lichtbogens 11 erreicht werden kann. Bevorzugt kann weiters vorgesehen sein, dass die Lichtbogenlöschanordnung 6 eine zweite Lichtbogenlöschkammer 8 aufweist, umfassend eine Mehrzahl an Löschblechen 9, und dass in der zweiten Lichtbogenlöschkammer 8 ebenfalls ein erstes Löschblech 27 angeordnet ist. Insbesondere kann das erste Löschblech 27 der zweiten Lichtbogenlöschkammer 8 gleich dem ersten Löschblech 27 der ersten Lichtbogenlöschkammer 7 ausgebildet sein.
Weiters kann vorgesehen sein, dass das Gleichstromschaltgerät 1 wenigstens eine
Lichtbogenlaufschiene 18 aufweist, welche Lichtbogenlaufschiene 18 mit dem ersten Schaltkontakt 4 leitend verbunden ist, und welche Lichtbogenlaufschiene 18
gegenüberliegend den Löschblechen 9 in dem Gleichstromschaltgerät 1 angeordnet ist. Je nach Aufbau des Gleichstromschaltgeräts 1 kann dabei vorgesehen sein, dass die
Lichtbogenlaufschiene 18 Teil der ersten Lichtbogenlöschkammer 7 ist. Dadurch kann dem Lichtbogen 11 ein elektrotechnisch attraktiver Weg geboten werden. Durch die
Lichtbogenlaufschiene 18 wird der Lichtbogen 11 in eine Richtung 26 vom ersten
Schaltkontakt 4 weggezogen, wobei dieser über den Löschblechstapel hinweg streicht, und dabei jeweils an Energie einbüßt.

Claims

Patentansprueche
1. Gleichstromschaltgerät (1) mit wenigstens einem elektrischen Eingang (2) sowie
wenigstens einem elektrischen Ausgang (3), sowie mit wenigstens einem ersten
Schaltkontakt (4) und einer beweglichen Schaltbrücke (20), wobei das
Gleichstromschaltgerät (1) weiters eine Lichtbogenlöschanordnung (6) aufweist, wobei die Lichtbogenlöschanordnung (6) wenigstens eine erste Lichtbogenlöschkammer (7) aufweist, welche eine Mehrzahl an Löschblechen (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erstes Löschblech (27) der Löschbleche (9) derart geformt, insbesondere derart gebogen, ist, dass auf - durch einen Schaltvorgang verursachte - Lichtbögen (11), in der ersten Lichtbogenlöschkammer (7), eine Lorentzkraft (12) in Richtung der Löschbleche (9) wirkt.
2. Gleichstromschaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Löschblech (27) u-förmig ausgebildet ist.
3. Gleichstromschaltgerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schenkel (28) des u-förmigen ersten Löschblechs (27) mit einem, auf einem elektrischen Potenzial liegenden, Teil des Gleichstromschaltgeräts (1) leitend verbunden ist.
4. Gleichstromschaltgerät (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (28) des u-förmigen ersten Löschblechs (27) leitend mit dem elektrischen Ausgang (3) verbunden ist.
5. Gleichstromschaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Schenkel (29) des u-förmigen ersten Löschblechs (27) im Wesentlichen parallel zu einem benachbart angeordneten Löschblech (9) angeordnet ist.
6. Gleichstromschaltgerät (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (28) und der zweite Schenkel (29) des u-förmigen ersten Löschblechs (27) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
7. Gleichstromschaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Löschblech (27) einen Löschblechstapel der Löschbleche (9) der ersten Lichtbogenlöschkammer (7) begrenzt.
8. Gleichstromschaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Löschblech (27) angrenzend an eine Bewegungsbahn der Schaltbrücke (20) angeordnet ist.
9. Gleichstromschaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Löschblech (27) eine Aufnahme (30) aufweist, und dass in der Aufnahme (30) ein Kontaktanschlagteil (31) aus Isolierstoff angeordnet ist.
10. Gleichstromschaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen zweiten Schaltkontakt (5) aufweist, und dass, zum Herstellen des leitenden Strompfades vom Eingang (2) zum Ausgang (3), der erste Schaltkontakt (4) und der zweite Schaltkontakt (5) mittels der Schaltbrücke (20) leitend verbunden sind.
11. Gleichstromschaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenlöschanordnung (6) eine zweite Lichtbogenlöschkammer (8) aufweist, umfassend eine Mehrzahl an Löschblechen (9), und dass in der zweiten
Lichtbogenlöschkammer (8) ebenfalls ein erstes Löschblech (27) angeordnet ist.
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