[0001] Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät für Gleichstrom-Anwendungen, das unter Verwendung
von Komponenten von Schaltgeräten für Wechselstrom-Anwendungen, z. B. Leitungsschutzschalter,
Leistungsschalter, Lasttrennschalter und Fehlerstromschutzschalter, konstruiert ist.
[0002] Zur Abschaltung von Kurzschlussströmen in Verbrauchernetzen werden zumeist Schaltgeräte
verwendet, die eine bzw. mehrere Strombahnen aufweisen, welche ihrerseits feststehende
und bewegbare Schaltkontaktelemente umfassen. Die bewegbaren Schaltkontaktelemente
sind dabei gemeinsam zwischen einer Schließstellung, in der sich die einander zugeordneten
bewegbaren und feststehenden Schaltkontaktelementen berühren, und einer Öffnungsstellung
bewegbar, in der sich eine Trennstrecke zwischen den einander jeweils zugeordneten
bewegbaren und feststehenden Schaltkontaktelementen bildet. Sobald die bewegbaren
Schaltkontaktelemente unter Last, d. h. unter Stromfluss in die Öffnungsstellung bewegt
werden, entstehen längs der Trennstrecken (Ausschalt-) Lichtbögen. Die Dauer der Lichtbögen
bestimmt die Schaltzeit, da der Stromfluss zwischen den Schaltkontaktelementen aufrechterhalten
wird. Außerdem wird durch die Lichtbögen eine große Wärmemenge freigesetzt, die zur
thermischen Zerstörung der Schaltkontaktelemente und damit zur Verringerung der Lebensdauer
des Schaltgeräts führen. Es ist daher notwendig, die Lichtbögen möglichst schnell
zu löschen, was durch Lichtbogenlöscheinrichtungen wie beispielsweise Lichtbogenleitschienen,
Lichtbogenlöschblechpakete oder Deion-Pakete erfolgen kann. Durch diese Löscheinrichtungen
werden die Lichtbögen in einzelne Teillichtbögen unterteilt; wenn die Lichtbogenspannungen
höher sind als die treibenden Spannungen, werden die Lichtbögen sicher gelöscht.
[0003] Bei Wechselstrom-Anwendungen wird die Löschung der Lichtbögen dadurch begünstigt,
dass der Strom einen natürlichen Nulldurchgang hat. Bei großen abzuschaltenden (Kurzschluss-)Strömen
kann es aber nach dem Stromnulldurchgang zu einer Rückzündung der Lichtbögen kommen;
die sich bei großen Strömen bildenden Lichtbögen erzeugen aber ihrerseits ein derart
großes Eigenmagnetfeld, so dass sie selbsttätig zu den Lichtbogenlöscheinrichtungen
hin abgelenkt und schließlich zum Erlöschen gebracht werden.
[0004] Bei Schaltgeräten für Gleichstrom-Anwendungen kommt es zu keiner selbstständigen
Unterbrechung des Lichtbogens wie beim Nulldurchgang des Wechselstroms. Im Falle von
Gleichstrom-Anwendungen werden daher sogenannte Blasmagnete eingesetzt, die ein Magnetfeld
mit einer Stärke und Ausrichtung erzeugen, welche auf die Lichtbögen eine Ablenkkraft
(Lorenzkraft) ausüben, die die Lichtbögen zu den Lichtbogenlöscheinrichtungen hin
ablenkt. In den Löscheinrichtungen werden die Lichtbögen wie an sich bekannt gestreckt,
gekühlt und in Teillichtbögen aufgeteilt und dadurch zum Erlöschen gebracht.
[0006] Entsprechend dem Stand der Technik existiert eine Trennung zwischen Wechselstrom-
und Gleichstrom-Schaltgeräten. Während Wechselstrom-Schaltgeräte in ein- oder mehrpoliger
Ausgestaltung in sehr großen Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden können,
werden Gleichstrom-Schaltgeräte als ein- oder zweipolige Schaltgeräte in deutlich
geringeren Stückzahlen gefertigt. Daher handelt es sich bei Gleichstrom-Schaltgeräten,
teilweise mit vorgegebener Einspeiserichtung, um Spezialgeräte. Die Nutzung regenerativer
Energiequellen wie beispielsweise Solarenergie, Brennstoffzellen, Batteriebänke usw.
erfordert vermehrt Schaltgeräte mit Gleichstrom-Schaltvermögen und Trennerfunktion
im kleinen und mittleren Strombereich bei Spannungen bis zu ca. 1000 V.
[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, Schaltgeräte mit Gleichstrom-Schaltvermögen und -Trennerfunktion
kostengünstig herstellen zu können.
[0008] Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einer ersten Variante der Erfindung ein Schaltgerät
für Gleichstrom-Anwendungen vorgeschlagen, das versehen ist mit
- einem Gehäuse, das zwei einander gegenüberliegende Seitenwände aufweist,
- mindestens drei Aufnahmebereichen für zueinander im wesentlichen parallele Strombahnen
mit Trennstrecken, wobei die Aufnahmebereiche in dem Gehäuse zwischen dessen Seitenwänden
nebeneinanderliegend angeordnet sind und mindestens zwei der Aufnahmebereiche mit
jeweils einer Strombahn versehen sind und jede Strombahn mindestens ein feststehendes
Schaltkontaktelement und ein bewegbares Schaltkontaktelement aufweist, das zum Kontaktieren
des feststehenden Schaltkontaktelements in eine Schließstellung und zur Bildung der
Trennstrecke in eine Öffnungsstellung bewegbar ist, in der ein sich längs der Trennstrecke
erstreckender Lichtbogen ausbildbar ist, wobei sämtliche bewegbaren Schaltkontaktelemente
gemeinsam aus ihren Öffnungsstellungen in ihre Schließstellungen und umgekehrt bewegbar
sind,
- den Strombahnen zugeordneten Löscheinrichtungen, die ebenfalls nebeneinanderliegend
in dem Gehäuse zwischen dessen beiden Seitenwänden angeordnet sind und
- mindestens einem außen an mindestens einer der Seitenwände angeordneten Magnet, vorzugsweise
Permanentmagnet, mit einem Magnetfeld mit im wesentlichen quer zu den Trennstrecken
verlaufenden Feldlinien und einer Ausrichtung zur Erzeugung von auf die Lichtbögen
wirkenden und diese in die Löscheinrichtungen hineintreibenden Ablenkkräften.
[0009] Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung wird ein Schaltgerät für Gleichstrom-Anwendungen
vorgeschlagen, das versehen ist mit
- einem Gehäuse, das zwei einander gegenüberliegende Seitenwände aufweist,
- mindestens drei Aufnahmebereichen für zueinander im wesentlichen parallele Strombahnen
mit Trennstrecken, wobei die Aufnahmebereiche in dem Gehäuse zwischen dessen Seitenwänden
nebeneinanderliegend angeordnet sind und mindestens zwei der Aufnahmebereiche mit
jeweils einer Strombahn versehen sind und jede Strombahn mindestens ein feststehendes
Schaltkontaktelement und ein bewegbares Schaltkontaktelement aufweist, das zum Kontaktieren
des feststehenden Schaltkontaktelements in eine Schließstellung und zur Bildung der
Trennstrecke in eine Öffnungsstellung bewegbar ist, in der ein sich längs der Trennstrecke
erstreckender Lichtbogen ausbildbar ist, wobei sämtliche bewegbaren Schaltkontaktelemente
gemeinsam aus ihren Öffnungsstellungen in ihre Schließstellungen und umgekehrt bewegbar
sind,
- wobei mindestens einer der Aufnahmebereiche frei von einer Strombahn und frei von
zumindest dem bewegbaren Schaltkontaktelement ist,
- den Strombahnen zugeordneten Löscheinrichtungen, die ebenfalls nebeneinanderliegend
in dem Gehäuse zwischen dessen beiden Seitenwänden angeordnet sind,
- mindestens einem in dem mindestens einen freien Aufnahmeraum angeordneten Magnet,
vorzugsweise Permanentmagnet, mit einem Magnetfeld mit im wesentlichen quer zu den
Trennstrecken verlaufenden Feldlinien und einer Ausrichtung zur Erzeugung von auf
die Lichtbögen wirkenden und diese in die Löschkammern hineintreibenden Ablenkkräften.
[0010] Schließlich wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe gemäß einer dritten
Variante der Erfindung ein Schaltgerät für Gleichstrom-Anwendungen vorgeschlagen,
der versehen ist mit
- einem Gehäuse, das zwei einander gegenüberliegende Seitenwände aufweist,
- mindestens drei Aufnahmebereichen für zueinander im wesentlichen parallele Strombahnen
mit Trennstrecken, wobei die Aufnahmebereiche in dem Gehäuse zwischen dessen Seitenwänden
nebeneinanderliegend angeordnet sind und mindestens zwei der Aufnahmebereiche mit
jeweils einer Strombahn versehen sind und jede Strombahn mindestens ein feststehendes
Schaltkontaktelement und ein bewegbares Schaltkontaktelement aufweist, das zum Kontaktieren
des feststehenden Schaltkontaktelements in eine Schließstellung und zur Bildung der
Trennstrecke in eine Öffnungsstellung bewegbar ist, in der ein sich längs der Trennstrecke
erstreckender Lichtbogen ausbildbar ist, wobei sämtliche bewegbaren Schaltkontaktelemente
gemeinsam aus ihren Öffnungsstellungen in ihre Schließstellungen und umgekehrt bewegbar
sind,
- den Strombahnen zugeordneten Löscheinrichtungen, die ebenfalls nebeneinanderlegend
in dem Gehäuse zwischen dessen beiden Seitenwänden angeordnet sind, und
- in dem Gehäuse beidseitig der Paare aus jeweils einem bewegbaren und einem feststehenden
Schaltkontaktelement ausgebildeten Aufnahmeräumen für Magnetfeldverstärkungselemente
zur Verstärkung des Eigenmagnetfeldes eines sich längs der Trennstrecke ausbildenden
Lichtbogens,
- wobei in mindestens einem der Aufnahmeräume ein Magnet mit einem Magnetfeld, vorzugsweise
Permanentmagnet, mit im wesentlichen quer zu den Trennstrecken verlaufenden Feldlinien
und einer Ausrichtung zur Erzeugung von auf die Lichtbögen wirkenden und diese in
die Löscheinrichtungen hineintreibenden Ablenkkräften angeordnet ist.
[0011] Sämtlichen zuvor genannten Varianten des erfindungsgemäßen Schaltgeräts für Gleichstrom-Anwendungen
gemeinsam ist der Gedanke, bei der Herstellung des Schaltgeräts auf das Gehäuse eines
Schaltgeräts für Wechselstrom-Anwendungen zurückzugreifen, um dieses Gehäuse auf einfache
Art und Weise und mit geringem Aufwand für die Gleichstrom-Anwendung anzupassen. Dies
bedeutet, dass das Gehäuse des Schaltgeräts für Wechselstrom-Anwendungen um einen
Magnet, vorzugsweise Permanentmagnet, ergänzt werden muss. Dieser Magnet kann entweder
an der Außenseite des Gehäuses angeordnet sein (siehe obige Variante 1) oder aber
in einem der mindestens drei Aufnahmebereiche für die Strombahnen integriert sein
(siehe obige Variante 2), wobei dann der betreffende Aufnahmebereich frei von dem
bewegbaren Schaltkontaktelement ist, oder aber in einem speziellen Aufnahmeraum des
Gehäuses des Schaltgeräts für Wechselstrom-Anwendungen integriert ist (siehe obige
Variante 3), in dem normalerweise ein Magnetfeldverstärkungselement zur Verstärkung
des Eigenmagnetfeldes des Lichtbogens untergebracht ist.
[0012] Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Schaltgeräts für Gleichstrom-Anwendungen
besteht darin, dass durch die Einführung externer oder interner Magnete, vorzugsweise
Permanentmagnete, das Gleichstrom-Schaltvermögen konventioneller Wechselstrom-Schaltgeräte
erheblich erhöht wird. Dabei braucht nicht notwendigerweise jeder Trennstrecke und
jeder Löscheinrichtung jeweils ein einzelner Magnet zugeordnet zu sein, wie dies bei
bekannten Gleichstrom-Schaltgeräten der Fall ist.
[0013] Bei der oben genannten ersten Variante des erfindungsgemäßen Schaltgeräts befindet
sich mindestens ein (Außen-)Magnet außen an mindestens einer der beiden Seitenwände
des Gehäuses. Zweckmäßig ist es, wenn an beiden Seitenwänden mindestens ein Außenmagnet
angeordnet ist. Der bzw. die Außenmagnete "durchsetzen" mit ihren Feldlinien die nebeneinander
angeordneten Trennstrecken der einzelnen Strombahnen innerhalb des Gehäuses. Der Magnetfluss
bzw. das Magnetfeld, das die Trennstrecken durchquert, kann durch ein magnetisches
Rückschlusselement, mit dem die beiden Magnete gekoppelt sind, verstärkt werden. Sämtliche
dieser Komponenten (ein oder mehrere Außenmagnete sowie ein oder mehrere Rückschlusselemente)
können auf einfache Art und Weise außen an dem Gehäuse des Wechselstrom-Schaltgeräts
angeordnet werden, um dessen Gleichstrom-Schaltvermögen zu verbessern. Ferner ist
es möglich, bei Verwendung eines Gehäuses für Wechselstrom-Schaltgeräte als Schaltgerät
für Gleichstrom-Anwendungen mindestens eine der Strombahnen (und hier insbesondere
mindestens eines der bewegbaren Schaltkontaktelemente), wie es für die Wechselstrom-Anwendung
erforderlich ist, nicht vorzusehen. Während nämlich Wechselstrom-Schaltgeräte im allgemeinen
drei- oder vierpolig ausgebildet sind, benötigt man bei Gleichstrom-Schaltgeräten
allenfalls zweipolige Ausführungen. Damit ist es möglich, für die Konstruktion eines
Gleichstrom-Schaltgeräts auf Basis des Gehäuses für ein Wechselstrom-Schaltgerät auf
die dritte oder die vierte Strombahn zu verzichten. Dies reduziert ebenfalls die Herstellungskosten
des Gleichstrom-Schaltgeräts. Es ist aber auch möglich, die Strombahnen eines Wechselstrom-Schaltgerätgehäuses
beizubehalten und mindestens zwei der Strombahnen in Reihe zu schalten, um ein derartiges
Schaltgerät zur ggf. einpoligen Abschaltung bei Gleichstrom-Anwendungen unter Verwendung
mehrerer Trennstrecken zu nutzen.
[0014] Sofern bei einem drei- oder vierpoligen Wechselstrom-Schaltgerätgehäuse mindestens
eine Strombahn und insbesondere mindestens ein bewegbares Schaltkontaktelement nicht
vorhanden ist, kann der entsprechende Aufnahmebereich des Schaltgerätgehäuses zur
Unterbringung des (Blas-)Magneten oder eines zusätzlichen (Blas-)Magneten genutzt
werden.
[0015] Die erfindungsgemäßen Schaltgeräte können als EIN-AUS-Schaltgeräte (sogenannte Lastschalter)
oder aber auch als Leistungs- bzw. Schutzschalter ausgebildet sein, die über einen
Lastschalter hinaus mit einer zusätzlichen Funktionalität, nämlich der automatischen
Erkennung und Abschaltung im Falle eines Kurzschlussstroms oder dergleichen, versehen
sind.
[0016] Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht eines dreipoligen Wechselstrom-Schaltgerätgehäuses bei in ihren
Schließstellungen befindlichen bewegbaren Schaltelementen,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht ähnlich der gemäß Fig. 1, jedoch bei in den Öffnungsstellungen
befindlichen bewegbaren Schaltkontaktelementen,
- Fig. 3
- eine Draufsicht auf das Schaltgerätgehäuse gemäß den Fign. 1 und 2, wobei seitlich
zweier einander gegenüberliegender Seitenwände des Gehäuses jeweils ein zusätzliches
Element angeordnet ist, dass jeweils zwei Permanentmagnete trägt,
- Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht eines der Seitenelemente gemäß Fig. 3,
- Fig. 5
- eine perspektivische Darstellung eines alternativ ausgebildeten Schaltgeräts für Gleichstrom-Anwendungen,
bei dem die außenliegenden Magnete über Rückschlusselemente magnetisch gekoppelt sind,
- Fig. 6
- eine perspektivische Darstellung der Magnetanordnung mit Rückschlusselementen, wie
sie im Ausführungsbeispiel des Schaltgerätgehäuses nach Fig. 5 eingesetzt sind,
- Fig. 7
- eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wechselstrom-Schaltgerätgehäuses,
welches für die Verwendung als Gleichstrom-Schaltgehäuse modifiziert ist, und
- Fig. 8
- eine Draufsicht ähnlich der gemäß Fig. 7, wobei ein alternativ ausgestaltetes Wechselstrom-Schaltgerätgehäuse
gezeigt ist, dass für die Nutzung als Gleichstrom-Schaltgerät modifiziert ist.
[0017] In den Fign. 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltgeräts
10 für Gleichstrom-Anwendungen gezeigt, das auf Basis eines Schaltgeräts für Wechselstrom-Anwendungen
konstruiert ist. Das Schaltgerät 10 weist ein Schaltgerätgehäuse 12 auf, indem zwischen
zwei gegenüberliegenden (Außen-)Seitenwänden 14 drei Aufnahmebereiche 16,18,20 nebeneinanderliegend
angeordnet sind, wobei sich in jedem Aufnahmeraum eine Strombahn 22 befindet. Dabei
umfasst jede Strombahn 22 ein bewegbares Schaltkontaktelement 24 sowie zwei einander
gegenüberliegende feststehende Schaltkontaktelemente 26,28, die jeweils mit Anschlussklemmen
30 versehen sind. Die drei bewegbaren Schaltkontaktelemente 24 sind dabei gemeinsam
zwischen einer Schließstellung (siehe Fig. 1) und einer Öffnungsstellung (siehe Fig.
2) bewegbar, und zwar mit Hilfe eines in diesem Ausführungsbeispiel als Knebelschalter
31 ausgebildeten Betätigungselements 32, das in gewohnter Weise mit einem Schaltschloss
34 zum Verriegeln der bewegbaren Schaltkontaktelemente 24 in deren Schließstellungen
und zur gemeinsamen Freigabe der bewegbaren Schaltkontaktelemente 24 zusammenwirkt.
Den einzelnen Strombahnen 22 zugeordnet sind jeweils zwei Lichtbogenlöscheinrichtungen
36,38, die jeweils in Form von einzelnen übereinander angeordneten Löschblechen 40
ausgebildet sind, wie dies an sich bekannt ist. Außerdem weist jede Strombahn 22 zwei
Trennstrecken 42,43 auf, die sich bei geöffneten bewegbaren Schaltkontaktelementen
24 zwischen deren Enden und den diesen Enden zugeordneten ersten und zweiten feststehenden
Schaltkontaktelementen 26,28 ausbilden (siehe Fig. 2). Längs dieser Trennstrecken
42,43 bilden sich beim Öffnen des dreipoligen Schaltgeräts 10 unter Last Lichtbögen
aus, die mit Hilfe der Lichtbogenlöscheinrichtungen 36,38 gelöscht werden müssen.
Da bei Gleichstrom-Anwendungen das Löschen der Lichtbögen nicht aufgrund des Nulldurchgangs
des Stroms erleichtert bzw. erreicht werden kann, bedarf es für die Gleichstrom-Anwendung
des Schaltgeräts 10 des Vorsehens von ersten und zweiten Permanentmagneten 44,46,
die im Ausführungsbeispiel gemäß den Fign. 1 bis 4 außen an den Seitenwänden 14 angeordnet
sind und von scheibenförmigen Halteelementen 48,50 gehalten sind. Dabei weisen die
ersten Magnete 44 ein Magnetfeld mit Feldlinien in einer Ausrichtung auf, die quer
zu den Trennstrecken 42,43 verlaufen und auf sich längs dieser Trennstrecken 42,43
bildende Lichtbögen eine Lorenzkraft erzeugen, welche die Lichtbögen in Richtung auf
die ersten Löscheinrichtungen 36 treiben. Die zweiten außenliegenden Magnete 46 erzeugen
ihrerseits ein Magnetfeld mit Feldlinien und einer Ausrichtung, die quer zu den zweiten
Trennstrecken 43 verlaufen und auf sich längs dieser zweiten Trennstrecken 43 ausbildende
Lichtbögen eine Lorenzkraft erzeugen, welche die Lichtbögen in Richtung auf die zweiten
Löscheinrichtungen 38 ablenken. Dabei sind die ersten Magnete 44 zu den ersten Trennstrecken
42 ausgerichtet, während die zweiten Magnete 46 in Verlängerung der nebeneinanderliegenden
zweiten Trennstrecken 43 angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich nun also das
dreipolige, ursprünglich für Wechselstrom-Anwendungen gedachte Schaltgerät 10 für
Gleichstrom-Anwendungen einsetzen, wobei sein Gleichstrom-Abschaltvermögen gegenüber
dem Gleichstrom-Schaltvermögen eines Wechselstrom-Schaltgeräts deutlich verbessert
ist, ohne dass es dazu wesentlicher konstruktiver Änderungen bedarf. Es ist vielmehr
lediglich erforderlich, außen an den gegenüberliegenden Außenseiten 14 des Gehäuses
12 des Schaltgeräts 10 die zuvor erwähnten Magnete 44,46 anzuordnen, wobei anzumerken
ist, dass grundsätzlich ein erster bzw. ein zweiter Magnet, also für sämtliche ersten
Trennstrecken 42 und für sämtliche zweiten Trennstrecken 43 jeweils ein einziger Magnet
erforderlich ist. Ebenso sei an dieser Stelle erwähnt, dass es zur Realisierung der
Erfindung nicht zwingend erforderlich ist, ein Schaltgerät 10 vorzusehen, das pro
Strombahn zwei Trennstrecken aufweist. Die Adaption eines Wechselstrom-Schaltgeräts
zur Anwendung für Gleichstrom-Applikationen ist auch bei Wechselstrom-Schaltgerätgehäusen
möglich, die pro Strombahn 22 über eine einzige Trennstrecke verfügen, also pro Strombahn
22 ein bewegbares Schaltkontaktelement und ein einziges feststehendes Schaltkontaktelement
aufweisen, so dass dann für sämtliche Trennstrecken lediglich ein einziger Magnet
erforderlich ist.
[0018] In den Fign. 5 und 6 ist ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fign. 1 bis 4
leicht modifiziertes Schaltgerät 10' gezeigt, dessen Gehäuse 12 so konstruiert und
aufgebaut ist, wie es anhand der Fign. 1 bis 3 gezeigt ist, und der über alternativ
ausgestaltete außenliegende erste und zweite Magnete 44,46 verfügt. Soweit die Einzelbestandteile
des Gehäuses 12 gemäß den Fign. 5 und 6 gleich bzw. funktionsgleich mit den Einzelbestandteilen
des Schaltgeräts 10 der Fign. 1 bis 4 sind, sind sie in den Fign. 5 und 6 mit den
gleichen Bezugszeichen wie in den Fign. 1 bis 4 versehen. So ist in den Fign. 5 und
6 gezeigt, dass die beiden ersten Magnete 44 und die beiden zweiten Magnete 46 über
magnetische Rückschlusselemente 52,54 magnetisch miteinander gekoppelt sind, was dazu
führt, dass das Magnetfeld zwischen den sich jeweils gegenüberliegenden ersten und
zweiten Magneten 44,46 verstärkt ist. Somit ergibt sich also ein verstärktes Magnetfeld,
welches quer zu den ersten bzw. zweiten Trennstrecken 42,43 verläuft, was zu einer
verbesserten bzw. verstärkten Lichtbogenlöschfunktion führt bzw. was es ermöglicht,
bei gleicher Lichtbogenlöschfunktion wie im Ausführungsbeispiel der Fign. 1 bis 4
mit kleineren Magneten 44,46 zu arbeiten.
[0019] Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf das Gehäuse 12 eines modifizierten Schaltgeräts
10" bei entferntem Oberteil und Modifikation für Gleichstrom-Anwendungen. Soweit die
Einzelbestandteile des Gehäuses 12 gemäß Fig. 7 gleich bzw. funktionsgleich mit den
Einzelbestandteilen des Schaltgeräts 10 der Fign. 1 bis 4 sind, sind sie in Fig. 7
mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fign. 1 bis 4 versehen.
[0020] Grundsätzlich ist das Gehäuse 12 gemäß Fig. 7 so aufgebaut, wie in den Fign. 1 bis
3 wiedergegeben. Zusätzlich weist das Gehäuse 12 gemäß Fig. 7 Aufnahmeräume 56 auf,
die den Trennstrecken 42,43 zugeordnet sind und beidseitig dieser Trennstrecken angeordnet
sind. Diese Aufnahmeräume 56 dienen bei einem Wechselstrom-Schaltgerät der Aufnahme
von Eigenmagnetfeldverstärkungselementen, wie sie bei Wechselstrom-Schaltgeräten bei
kleineren Kurzschlussströmen erforderlich sind, um den Lichtbogen in die Lichtbogenlöscheinrichtung
abzulenken, wo es dann zur Löschung des Lichtbogens kommt. Für die Anwendung bzw.
für die Adaption des Wechselstrom-Schaltgerätgehäuses 12 für Gleichstrom-Anwendungen
sind die Magnetfeld-Verstärkungselemente entfernt, so dass die Aufnahmeräume 56 nunmehr
frei sind, um die Magnete 44,46 aufzunehmen. Dabei ist es möglich, dass, anders als
in Fig. 7 gezeigt, beispielsweise die mittlere Strombahn 22 entfernt ist, so dass
das Schaltgerät 10" als zweipoliges Gleichstrom-Schaltgerät einsetzbar ist.
[0021] An dieser Stelle sei erwähnt, dass die drei Strombahnen der Schaltgeräte 10,10' und
10" in Reihe geschaltet werden können (durch externe, in den Fign. nicht gezeigte
elektrische Leiter), um als einpolige Gleichstrom-Schaltgerät mit insgesamt sechs
Trennstrecken zu fungieren. Es ist aber ebenso denkbar, dass von den potentiell möglichen
drei Strombahnen lediglich zwei genutzt werden, um ein zweipoliges Gleichstrom-Schaltgerät
zu realisieren. Im Falle eines vierpoligen Wechselstrom-Schaltgeräts, das für Gleichstrom-Anwendungen
modifiziert werden soll, können sämtliche vier Strombahnen in Reihe geschaltet werden
oder aber lediglich zwei der Strombahnen als zweipoliges Gleichstrom-Schaltgerät genutzt
werden.
[0022] Fig. 8 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gleichstrom-Schaltgeräts
10"', das auf Basis eines Wechselstrom-Schaltgerätgehäuses 12 konstruiert ist. Auch
bezüglich Fig. 8 gilt, dass diejenigen Einzelbestandteile des Schaltgerätgehäuses
12, die funktionsgleich bzw. konstruktiv gleich mit den Elementen des Schaltgerätgehäuses
12 der Fign. 1 bis 3 sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
[0023] Im Unterscheid zum Ausführungsbeispiel gemäß der Fign. 1 bis 3 ist beim Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 8 die mittlere Strombahn 22 nicht vorhanden, d. h. der mittlere Aufnahmebereich
18 ist frei von einer Strombahn 22 und insbesondere frei von dem bewegbaren Schalterkontaktelement
24. Auch ist in Fig. 8 gezeigt, dass der mittlere Aufnahmebereich 18 keinerlei Lichtbogenlöscheinrichtungen
aufweist. Damit kann der mittlere Aufnahmebereich 18 nunmehr zur Aufnahme der ersten
und zweiten Magnete 44,46 genutzt werden, die in dem Aufnahmebereich 18 in Höhe der
Trennstrecken 42 bzw. 43 der Strombahnen 22 der benachbarten Aufnahmebereiche 16 und
20 angeordnet sind.
[0024] Die Vorteile der erfindungsgemäß vorgesehenen Verwendung konventioneller Wechselstrom-Schaltgeräte
für Gleichstrom-Anwendungen sind in der geringen Modifikation der konventionellen,
in großen Stückzahlen und damit kostengünstig herstellbaren Wechselstrom-Schaltgeräten
und in der damit verbundenen kostengünstigen Herstellung von Gleichstrom-Schaltgeräten
(geringer Zeit- und Entwicklungsaufwand für die Modifikation und Vermeidung einer
eigenständigen Entwicklung für ein reines Gleichstrom-Schaltgerät) zu sehen.
1. Schaltgerät für Gleichstrom-Anwendungen, mit
- einem Gehäuse (12), das zwei einander gegenüberliegende Seitenwände (14) aufweist,
- mindestens drei Aufnahmebereichen (16,18,20) für zueinander im wesentlichen parallele
Strombahnen (22) mit Trennstrecken (42,43), wobei die Aufnahmebereiche (16,18,20)
in dem Gehäuse (12) zwischen dessen Seitenwänden (14) nebeneinanderliegend angeordnet
sind und mindestens zwei der Aufnahmebereiche (16,18,20) mit jeweils einer Strombahn
(22) versehen sind und jede Strombahn (22) mindestens ein feststehendes Schaltkontaktelement
(26,28) und ein bewegbares Schaltkontaktelement (24) aufweist, das zum Kontaktieren
des feststehenden Schaltkontaktelements (26,28) in eine Schließstellung und zur Bildung
der Trennstrecke (42,43) in eine Öffnungsstellung bewegbar ist, in der ein sich längs
der Trennstrecke (42,43) erstreckender Lichtbogen ausbildbar ist, wobei sämtliche
bewegbaren Schaltkontaktelemente (24) gemeinsam aus ihren Öffnungsstellungen in ihre
Schließstellungen und umgekehrt bewegbar sind,
- den Strombahnen (22) zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtungen (36,38), die ebenfalls
nebeneinanderliegend in dem Gehäuse (12) zwischen dessen beiden Seitenwänden (14)
angeordnet sind und
- mindestens einem außen an mindestens einer der Seitenwände (14) angeordneten Magnet
(44,46) mit einem Magnetfeld mit im wesentlichen quer zu den Trennstrecken (42,43)
verlaufenden Feldlinien und einer Ausrichtung zur Erzeugung von auf die Lichtbögen
wirkenden und diese zu den Lichtbogenlöscheinrichtungen (36,38) hin ablenkenden Ablenkkräften.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnet (44,46) magnetisch mit einem Rückschlusselement (52,54)
gekoppelt ist, das sich von dem Magnet (44,46) aus außerhalb des Gehäuses (12) bis
zur Anlage an der gegenüberliegenden Seitenwand (14) erstreckt.
3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass außen an den beiden Seitenwänden (14) jeweils mindestens ein Magnet (44,46) angeordnet
ist.
4. Schaltgerät nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Magnete (44,46) über das Rückschlusselement (52,54) magnetisch miteinander
gekoppelt sind.
5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Strombahn (22) ein bewegbares Schaltkontaktelement (24) und zwei gegenüberliegende
erste und zweite feststehende Schaltkontaktelemente (26,28) aufweist, wobei sich in
der Öffnungsstellung zwischen dem ersten feststehenden Schaltkontaktelement (26) und
dem bewegbaren Schaltkontaktelement (24) eine erste Trennstrecke (42) und zwischen
dem zweiten feststehenden Schaltkontaktelement (28) und dem bewegbaren Schaltkontaktelement
(24) eine zweite Trennstrecke (43) ausbildet und wobei jeder ersten Trennstrecke (42)
eine erste Lichtbogenlöscheinrichtung (36) und jeder zweiten Trennstrecke (43) eine
zweite Lichtbogenlöscheinrichtung (38) zugeordnet ist, und dass an mindestens einer
der Seitenwände (14) zwei Magnete (44,46) angeordnet sind, die ein erstes und ein
zweites Magnetfeld erzeugen, wobei das erste Magnetfeld im wesentlichen quer zu den
ersten Trennstrecken (42) verlaufende Feldlinien und eine Ausrichtung zur Erzeugung
von Ablenkkräften zum Treiben von sich längs der ersten Trennstrecken (42) ausbildenden
Lichtbögen in die ersten Lichtbogenlöscheinrichtungen (36) hinein aufweist und das
zweite Magnetfeld im wesentlichen quer zu den zweiten Trennstrecken (43) verlaufende
Feldlinien und eine Ausrichtung zur Erzeugung von Ablenkkräften zum Treiben von sich
längs der zweiten Trennstrecken (43) ausbildenden Lichtbögen zu den zweiten Lichtbogenlöscheinrichtungen
(38) hin aufweist.
6. Schaltgerät nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seitenwänden (14) des Gehäuses (12) jeweils ein erster und ein zweiter
Magnet (44,46) angeordnet ist, wobei die beiden ersten Magnete (44) über ein erstes
Rückschlusselement (52) und die beiden zweiten Magnete (46) über ein zweites Rückschlusselement
(54) oder sämtliche Magnete (44,46) über ein gemeinsames Rückschlusselement magnetisch
gekoppelt sind.
7. Schaltgerät für Gleichstrom-Anwendungen, mit
- einem Gehäuse (12), das zwei einander gegenüberliegende Seitenwände (14) aufweist,
- mindestens drei Aufnahmebereichen (16,18,20) für zueinander im wesentlichen parallele
Strombahnen (22) mit Trennstrecken (42,43), wobei die Aufnahmebereiche (16,18,20)
in dem Gehäuse (12) zwischen dessen Seitenwänden (14) nebeneinanderliegend angeordnet
sind und mindestens zwei der Aufnahmebereiche (16,18,20) mit jeweils einer Strombahn
(22) versehen sind und jede Strombahn (22) mindestens ein feststehendes Schaltkontaktelement
(26,28) und ein bewegbares Schaltkontaktelement (24) aufweist, das zum Kontaktieren
des feststehenden Schaltkontaktelements (26,28) in eine Schließstellung und zur Bildung
der Trennstrecke (42,43) in eine Öffnungsstellung bewegbar ist, in der ein sich längs
der Trennstrecke (42,43) erstreckender Lichtbogen ausbildbar ist, wobei sämtliche
bewegbaren Schaltkontaktelemente (24) gemeinsam aus ihren Öffnungsstellungen in ihre
Schließstellungen und umgekehrt bewegbar sind,
- wobei mindestens einer der Aufnahmebereiche (16,18,20) frei von einer Strombahn
(22) und frei von zumindest dem bewegbaren Schaltkontaktelement (24) ist,
- den Strombahnen (22) zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtungen (36,38), die ebenfalls
nebeneinanderliegend in dem Gehäuse (12) zwischen dessen beiden Seitenwänden (14)
angeordnet sind, und
- mindestens einem in dem mindestens einen freien Aufnahmeraum (16,18,20) angeordneten
Magnet (44,46) mit einem Magnetfeld mit im wesentlichen quer zu den Trennstrecken
(42,43) verlaufenden Feldlinien und einer Ausrichtung zur Erzeugung von auf die Lichtbögen
wirkenden und diese zu den Lichtbogenlöscheinrichtungen (36,38) hin ablenkenden Ablenkkräften.
8. Schaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Strombahn (22) ein bewegbares Schaltkontaktelement (24) und zwei gegenüberliegende
erste und zweite feststehende Schaltkontaktelemente (26,28) aufweist, wobei sich in
der Öffnungsstellung zwischen dem ersten feststehenden Schaltkontaktelement (26) und
dem bewegbaren Schaltkontaktelement (24) eine erste Trennstrecke (42) und zwischen
dem zweiten feststehenden Schaltkontaktelement (28) und dem bewegbaren Schaltkontaktelement
(24) eine zweite Trennstrecke (43) ausbildet und wobei jeder ersten Trennstrecke (42)
eine erste Lichtbogenlöscheinrichtung (36) und jeder zweiten Trennstrecke (43) eine
zweite Lichtbogenlöscheinrichtung (38) zugeordnet ist, und dass in dem mindestens
einen freien Aufnahmebereich (16,18,20) zwei Magnete (44,46) angeordnet sind, die
ein erstes und ein zweites Magnetfeld erzeugen, wobei das erste Magnetfeld im wesentlichen
quer zu den ersten Trennstrecken (42) verlaufende Feldlinien und eine Ausrichtung
zur Erzeugung von Ablenkkräften zum Treiben von sich längs der ersten Trennstrecken
(42) ausbildenden Lichtbögen zu den ersten Lichtbogenlöscheinrichtungen (36) hin aufweist
und das zweite Magnetfeld im wesentlichen quer zu den zweiten Trennstrecken (43) verlaufende
Feldlinien und eine Ausrichtung zur Erzeugung von Ablenkkräften zum Treiben von sich
längs der zweiten Trennstrecken (43) ausbildenden Lichtbögen zu den zweiten Lichtbogenlöscheinrichtungen
(38) hin aufweist.
9. Schaltgerät für Gleichstrom-Anwendungen, mit
- einem Gehäuse (12), das zwei einander gegenüberliegende Seitenwände (14) aufweist,
- mindestens drei Aufnahmebereichen (16,18,20) für zueinander im wesentlichen parallele
Strombahnen (22) mit Trennstrecken (42,43), wobei die Aufnahmebereiche (16,18,20)
in dem Gehäuse (12) zwischen dessen Seitenwänden (14) nebeneinanderliegend angeordnet
sind und mindestens zwei der Aufnahmebereiche (16,18,20) mit jeweils einer Strombahn
(22) versehen sind und jede Strombahn (22) mindestens ein feststehendes Schaltkontaktelement
(26,28) und ein bewegbares Schaltkontaktelement (24) aufweist, das zum Kontaktieren
des feststehenden Schaltkontaktelements (26,28) in eine Schließstellung und zur Bildung
der Trennstrecke (42,43) in eine Öffnungsstellung bewegbar ist, in der ein sich längs
der Trennstrecke (42,43) erstreckender Lichtbogen ausbildbar ist, wobei sämtliche
bewegbaren Schaltkontaktelemente (24) gemeinsam aus ihren Öffnungsstellungen in ihre
Schließstellungen und umgekehrt bewegbar sind,
- den Strombahnen (22) zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtungen (36,38), die ebenfalls
nebeneinanderliegend in dem Gehäuse (12) zwischen dessen beiden Seitenwänden (14)
angeordnet sind, und
- in dem Gehäuse (12) beidseitig der Paare aus jeweils einem bewegbaren (24) und einem
feststehenden Schaltkontaktelement (26,28) ausgebildeten Aufnahmeräumen (56) für Magnetfeldverstärkungselemente
zur Verstärkung des Eigenmagnetfeldes eines sich längs der Trennstrecke (42,43) ausbildenden
Lichtbogens,
- wobei in mindestens einem der Aufnahmeräume (56) ein Magnet (44,46) mit einem Magnetfeld
mit im wesentlichen quer zu den Trennstrecken (42,43) verlaufenden Feldlinien und
einer Ausrichtung zur Erzeugung von auf die Lichtbögen wirkenden und diese zu den
Lichtbogenlöscheinrichtungen (36,38) ablenkenden Ablenkkräften angeordnet ist.
10. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Strombahn (22) ein bewegbares Schaltkontaktelement (24) und zwei gegenüberliegende
erste und zweite feststehende Schaltkontaktelemente (26,28) aufweist, wobei sich in
der Öffnungsstellung zwischen dem ersten feststehenden Schaltkontaktelement (26) und
dem bewegbaren Schaltkontaktelement (24) eine erste Trennstrecke (42) und zwischen
dem zweiten feststehenden Schaltkontaktelement (28) und dem bewegbaren Schaltkontaktelement
(24) eine zweite Trennstrecke (43) ausbildet und wobei jeder ersten Trennstrecke (42)
eine erste Lichtbogenlöscheinrichtung (36) und jeder zweiten Trennstrecke (43) eine
zweite Lichtbogenlöscheinrichtung (38) zugeordnet ist, und dass beidseitig jedes ersten
Paares aus jeweils dem einen Ende des bewegbaren Schaltkontaktelements (24) und dem
diesem zugeordneten ersten feststehenden Schaltkontaktelement (26) ein erster Aufnahmeraum
(56) für ein Magnetfeldverstärkungselement und beidseitig jedes zweiten Paares aus
jeweils dem anderen Ende des bewegbaren Schaltkontaktelements (24) und dem diesem
zugeordneten zweiten bewegbaren Schaltkontaktelement (24) ein zweiter Aufnahmeraum
(56) für ein Magnetfeldverstärkungselement ausgebildet ist, wobei in mindestens einem
der ersten und in mindestens einem der zweiten Aufnahmeräume (56) jeweils ein Magnet
(44,46) zur Erzeugung von Ablenkkräften angeordnet ist, die auf sich längs der ersten
bzw. zweiten Trennstrecken (42,43) ausbildende Lichtbögen wirken und diese zu den
ersten bzw. zweiten Lichtbogenlöscheinrichtungen (36,38) hin ablenken.
11. Schaltgerät für Gleichstrom-Anwendungen, mit
- einem Gehäuse (12), das zwei einander gegenüberliegende Seitenwände (14) aufweist,
- mindestens drei Aufnahmebereichen (16,18,20) für zueinander im wesentlichen parallele
Strombahnen (22) mit Trennstrecken (42,43), wobei die Aufnahmebereiche (16,18,20)
in dem Gehäuse (12) zwischen dessen Seitenwänden (14) nebeneinanderliegend angeordnet
sind und mindestens zwei der Aufnahmebereiche (16,18,20) mit jeweils einer Strombahn
(22) versehen sind und jede Strombahn (22) mindestens ein feststehendes Schaltkontaktelement
(26,28) und ein bewegbares Schaltkontaktelement (24) aufweist, das zum Kontaktieren
des feststehenden Schaltkontaktelements (26,28) in eine Schließstellung und zur Bildung
der Trennstrecke (42,43) in eine Öffnungsstellung bewegbar ist, in der ein sich längs
der Trennstrecke (42,43) erstreckender Lichtbogen ausbildbar ist, wobei sämtliche
bewegbaren Schaltkontaktelemente (24) gemeinsam aus ihren Öffnungsstellungen in ihre
Schließstellungen und umgekehrt bewegbar sind,
- wobei mindestens einer der Aufnahmebereiche (16,18,20) frei von einer Strombahn
(22) und frei von zumindest dem bewegbaren Schaltkontaktelement (24) ist,
- den Strombahnen (22) zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtungen (36,38), die ebenfalls
nebeneinanderliegend in dem Gehäuse (12) zwischen dessen beiden Seitenwänden (14)
angeordnet sind,
- mindestens einem außen an mindestens einer der Seitenwände (14) des Gehäuses (12)
angeordneten Außenmagnet und
- mindestens einem in dem mindestens einen freien Aufnahmebereich (16,18,20) des Gehäuses
(12) angeordneten Innenmagnet,
- wobei der mindestens eine Außenmagnet und der mindestens eine Innenmagnet zusammen
ein Gesamtmagnetfeld mit Feldlinien, die im wesentlichen quer zu den Trennstrecken
(42,43) verlaufen, und einer Ausrichtung zur Erzeugung von Ablenkkräften bilden, die
auf sich längs der Trennstrecken (42,43) ausbildende Lichtbögen wirken und diese zu
den Löschkammern hin ablenken.
12. Schaltgerät für Gleichstrom-Anwendungen, mit
- einem Gehäuse (12), das zwei einander gegenüberliegende Seitenwände (14) aufweist,
- mindestens drei Aufnahmebereichen (16,18,20) für zueinander im wesentlichen parallele
Strombahnen (22) mit Trennstrecken (42,43), wobei die Aufnahmebereiche (16,18,20)
in dem Gehäuse (12) zwischen dessen Seitenwänden (14) nebeneinanderliegend angeordnet
sind und mindestens zwei der Aufnahmebereiche (16,18,20) mit jeweils einer Strombahn
(22) versehen sind und jede Strombahn (22) mindestens ein feststehendes Schaltkontaktelement
(26,28) und ein bewegbares Schaltkontaktelement (24) aufweist, das zum Kontaktieren
des feststehenden Schaltkontaktelements (26,28) in eine Schließstellung und zur Bildung
der Trennstrecke (42,43) in eine Öffnungsstellung bewegbar ist, in der ein sich längs
der Trennstrecke (42,43) erstreckender Lichtbogen ausbildbar ist, wobei sämtliche
bewegbaren Schaltkontaktelemente (24) gemeinsam aus ihren Öffnungsstellungen in ihre
Schließstellungen und umgekehrt bewegbar sind,
- den Strombahnen (22) zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtungen (36,38), die ebenfalls
nebeneinanderliegend in dem Gehäuse (12) zwischen dessen beiden Seitenwänden (14)
angeordnet sind und
- in dem Gehäuse (12) beidseitig der Paare aus jeweils einem bewegbaren (24) und einem
feststehenden Schaltkontaktelement (26,28) ausgebildeten Aufnahmeräumen (56) für Magnetfeldverstärkungselemente
zur Verstärkung des Eigenmagnetfeldes eines sich längs der Trennstrecke (42,43) ausbildenden
Lichtbogens,
- mindestens einem außen an mindestens einer der Seitenwände (14) des Gehäuses (12)
angeordneten Außenmagnet und mindestens einem in einem der Aufnahmeräume (56) des
Gehäuses (12) angeordneten Innenmagnet,
- wobei der mindestens eine Außenmagnet und der mindestens eine Innenmagnet zusammen
ein Gesamtmagnetfeld mit Feldlinien, die im wesentlichen quer zu den Trennstrecken
(42,43) verlaufen, und eine Ausrichtung zur Erzeugung von Ablenkkräften bilden, die
auf sich längs der Trennstrecken (42,43) ausbildende Lichtbögen wirken und diese zu
den Lichtbogenlöscheinrichtungen (36,38) hin ablenken.
13. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein Schaltschloss zur gleichzeitigen Betätigung und Verriegelung der bewegbaren Schaltkontaktelemente
(24).
14. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (44,46) oder die Magnete (44,46) als Permanentmagnet bzw. Permanentmagnete
ausgebildet ist/sind.
15. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenlöscheinrichtungen (36,38) jeweils Löschkammern mit übereinander angeordneten
Löschblechen aufweisen.