Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät geeignet für einen Gleichstrombetrieb mit einem Gehäuse, mit mindestens einem Kontaktpaar mit einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt, wobei zumindest einer der beiden Kontakte beweglich ist und die beiden Kontakte in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts außer Kontakt zueinander sind, mit einer Lichtbogentreiberanordnung, die zumindest im Bereich des Kontaktpaares ein Magnetfeld erzeugt, und mit einer ersten Lichtbogenleitanordnung, mittels derer ein zwischen den Kontakten auftretender Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung zu einer ersten Löscheinrichtung zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird.
Ein solches Schaltgerät ist aus der
Die Erfindung wird durch ein Schaltgerät geeignet für einen Gleichstrombetrieb gelöst, welches ein Gehäuse, mindestens ein Kontaktpaar mit einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt, wobei zumindest einer der beiden Kontakte beweglich ist und die beiden Kontakte in einem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts in Kontakt zueinander und in einem ausgeschalteten Zustand des Schaltgeräts außer Kontakt zueinander sind, eine Lichtbogentreiberanordnung, die zumindest im Bereich des Kontaktpaares ein Magnetfeld erzeugt, sowie eine erste Lichtbogenleitanordnung, mittels derer ein zwischen den Kontakten auftretender Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung zu einer ersten Löscheinrichtung zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird, umfasst. Hierbei ist eine zweite Lichtbogenleitanordnung vorgesehen, mittels derer ein zwischen den Kontakten auftretender Lichtbogen mit einer der ersten Stromrichtung entgegengesetzten zweiten Stromrichtung zu einer zweiten Löscheinrichtung zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird und wobei beide Lichtbogenleitanordnungen im Schaltgehäuse unbeweglich aufgenommen sind.
Somit ist sichergestellt, dass der Lichtbogen, der sich an einem Kontaktpaar ausbilden kann, grundsätzlich unabhängig von der Stromrichtung in eine der beiden Löscheinrichtungen getrieben wird. Zudem ist durch die Anordnung der Löscheinrichtungen im Gehäuse gewährleistet, dass diese unbeweglich und somit in einfacher Weise innerhalb des Gehäuses vorgesehen werden können. Insbesondere können beide Löscheinrichtungen ähnlich oder identisch aufgebaut sein. Ein ähnlicher Aufbau der Löscheinrichtungen ist insbesondere dadurch gegeben, dass beim Einsatz einer Deion-Löschkammer mit mehreren Löschblechen die Löschbleche der beiden Löscheinrichtungen identisch sind.
Die erste Lichtbogenleitanordnung kann hierbei derart angeordnet sein, dass ein Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung in einer ersten Richtung zur ersten Löscheinrichtung geleitet wird, wobei die zweite Lichtbogenleitanordnung derart angeordnet sein kann, dass ein Lichtbogen mit einer zweiten Stromrichtung in einer zur ersten Richtung parallelen zweiten Richtung zur zweiten Löscheinrichtung umgelenkt und geleitet wird. Letztendlich werden somit Lichtbögen in beiden Stromrichtungen in derselben Richtung in die jeweilige Löscheinrichtung getrieben. Die Löscheinrichtungen sind somit ebenfalls in der gleichen Richtung ausgerichtet. Hierdurch wird eine einfache und kompakte Anordnung der beiden Löscheinrichtungen gewährleistet, die vorzugsweise unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Die Löscheinrichtungen befinden sich bevorzugt an einer Wand des Gehäuses, wobei die Löscheinrichtungen jeweils Ausblasöffnungen aufweisen, welche in dieselbe Richtung weisen und mit Öffnungen im Gehäuse fluchten.
Der erste Kontakt ist vorzugsweise auf einer Oberseite eines im Gehäuse unbeweglich gehaltenen Festkontaktträgers angeordnet. Die Lichtbogenleitanordnungen sind vorzugsweise derart angeordnet, dass ein Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung entlang der Oberseite des Festkontaktträgers zur ersten Löscheinrichtung geleitet wird und dass ein Lichtbogen mit einer zweiten Stromrichtung entlang einer der Oberseite abgewandten Unterseite des Festkontaktträgers zur zweiten Löscheinrichtung geleitet wird. Der Lichtbogen mit der zweiten Stromrichtung wird demnach um 180° bezogen auf den Weg, den der Lichtbogen mit der ersten Stromrichtung wandert, umgelenkt. Vorzugsweise verläuft der Festkontaktträger zwischen beiden Löscheinrichtungen hindurch. Hierdurch ergibt sich ein kompakter und symmetrischer Aufbau, wobei zudem die beiden Löscheinrichtungen durch den Festkontaktträger voneinander getrennt sind und keine weiteren Trennbleche vorgesehen sein müssen.
Zum Leiten der Lichtbögen umfassen die Lichtbogenleitanordnungen jeweils ein erstes Leitblech und ein zweites Leitblech, wobei das erste Leitblech ausgehend vom ersten Kontakt zur jeweiligen Löscheinrichtung verläuft und wobei das zweite Leitblech ausgehend vom zweiten Kontakt zur jeweiligen Löscheinrichtung verläuft. Somit kann ein Lichtbogen, der sich zwischen den beiden Kontakten ausbildet, zwischen den beiden Leitblechen weiter aufrechterhalten bleiben und zwischen diesen in Richtung zur jeweiligen Löscheinrichtung mittels des Magnetfeldes getrieben werden.
Besonders kompakt lassen sich die Lichtbogenleitanordnungen dann gestalten, wenn das erste Leitblech durch einen im Gehäuse unbeweglich gehaltenen Festkontaktträger gebildet ist, auf dem der erste Kontakt angeordnet ist. Der Festkontaktträger dient hierbei auch als Anschlussstelle zum Verbinden mit einem elektrischen Leiter, so dass der Festkontaktträger grundsätzlich dasselbe Potential aufweist, wie der erste Kontakt.
Das zweite Leitblech kann einem zum ersten Kontakt beweglichen Brückenanordnung, auf dem der zweite Kontakt angeordnet ist, zugeordnet sein. Das zweite Leitblech hat somit dasselbe Potential, wie der zweite Kontakt.
Hierbei ist das zweite Leitblech unterteilt und weist einen ersten Teil auf, der mit einem zum ersten Kontakt beweglichen Brückenanordnung verbunden ist und einen zweiten Teil auf, der unbeweglich im Kontaktgehäuse angeordnet ist.
Grundsätzlich sollten die beiden Leitbleiche derart angeordnet sein, dass sich der Abstand der beiden Leitbleche, ausgehend von den Kontakten zur jeweiligen Löscheinrichtung vergrößert, um die erforderliche Spannung zur Aufrechterhaltung eines Lichtbogens zwischen den beiden Leitblechen zu erhöhen. Die beiden Leitbleche nehmen hierbei die Löscheinrichtung zwischen sich auf, so dass die Lichtbögen letztendlich in die Löscheinrichtung getrieben werden.
Die beiden Löscheinrichtungen können identisch zueinander aufgebaut sein, um einen einfachen Aufbau des Schaltgerätes mit standardisierten Bauteilen zu gewährleisten. Hierbei können die Löscheinrichtungen als Deion-Löschkammern mit einer Vielzahl von gegeneinander elektrisch isolierten Löschblechen ausgebildet sein.
Die Lichtbogenleitanordnungen können zumindest einen Permanentmagneten umfassen, der zwischen zwei Polplatten angeordnet ist, wobei das Kontaktpaar zwischen den Polplatten angeordnet ist. Durch die Anordnung der Polplatten wird über eine große Fläche gewährleistet, dass ein homogenes Magnetfeld entsteht. Alternativ können auch zwei sich gegenüberstehende Permanentmagneten vorgesehen sein, so dass die Polplatten entbehrlich sind.
Das Schaltgerät kann auch als doppelt unterbrechendes Schaltgerät ausgebildet sein, bei dem zwei Kontaktpaare, jeweils mit einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt, eine doppelt unterbrechende Schalteranordnung bildend vorgesehen sind, wobei die zweiten Kontakte auf einem zu den ersten Kontakten beweglichen Brückenschaltstück angeordnet sind. Im eingeschalteten Zustand des Schalters sind die zweiten Kontakte jeweils mit einem der ersten Kontakte in Kontakt, wobei das Brückenschaltstück die beiden zweiten Kontakte elektrisch miteinander verbindet. Dies bedeutet, dass die beiden Kontaktpaare seriell in Reihe geschaltet sind.
Die Lichtbogenleitanordnungen können dann für beiden Kontaktpaare spiegelbildlich auf gegenüberliegenden Seiten des Brückenschaltstücks angeordnet sein.
Ferner können mehrere doppelt unterbrechende Schaltanordnungen nebeneinander angeordnet sein, wobei die Brückenschaltstücke der einzelnen Schaltanordnungen von einer gemeinsamen Schaltbrücke betätigt werden, um ein mehrpoliges Schaltgerät bereitzustellen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Hierin zeigen:
Die
Das elektrische Schaltgerät 1 umfasst insgesamt zwei Pole, d.h. zwei Schaltbahnen, nämlich eine erste Schaltbahn 2 und eine zweite Schaltbahn 3. Die beiden Schaltbahnen 2, 3 sind jeweils mit einem Schalter, wie nachfolgend näher erläutert, versehen und können somit elektrisch unterbrochen werden. Die beiden Schaltbahnen 2, 3 können jeweils in einen Gleichstromkreislauf integriert werden und dienen zum Unterbrechen eines Stromflusses. Die in den
In
Spiegelbildlich zum ersten Festkontaktträger 8 ist ein zweiter Festkontaktträger 13 angeordnet, welcher den zweiten Anschluss 5 bildet. Der zweite Festkontaktträger 13 ist ebenfalls in die Schaltkammer 7 hineingeführt, wobei der zweite Festkontaktträger 13 mit dem zweiten Anschluss 4 aus dem Gehäuse 6 herausragt. Auf einer Oberseite 14 trägt der zweite Festkontaktträger 13 einen weiteren ersten Kontakt 15. Relativ zum ersten Kontakt 15 ist ein weiterer zweiter Kontakt 16 beweglich angeordnet, wobei der erste Kontakt 15 und der zweite Kontakt 16 in Kontakt und außer Kontakt überführbar sind und zusammen ein zweites Kontaktpaar 17 bilden.
Die beiden zweiten Kontakte 11, 16 sind an einem elektrisch leitenden Brückenschaltstück 18 angeordnet und elektrisch miteinander leitend verbunden. Das Brückenschaltstück 18 lässt sich in der in den
Zum Verstellen des Brückenschaltstücks 18 ist eine Schaltbrücke 19 vorgesehen, welche vertikal verschiebbar im Gehäuse 6 angeordnet ist und welche sowohl das Brückenschaltstück 18 der ersten Schaltbahn 2 als auch ein Brückenschaltstück der zweiten Schaltbahn 3 trägt, so dass beide Schaltbahnen 2, 3 synchron zueinander geschaltet werden.
Das Brückenschaltstück 18 ist vertikal verstellbar innerhalb der Schaltbrücke 19 aufgenommen, wobei das Brückenschaltstück 18 in der angehobenen Position, wie in den
Im folgenden wird die erste Schaltanordnung des ersten Kontaktpaares 12 näher erläutert, wobei diese identisch und spiegelbildlich zu der zweiten Schaltanordnung des zweiten Kontaktpaares 17 gestaltet ist. Im Bereich des ersten Kontaktpaares 12 ist eine erste Lichtbogenleitanordnung 22 und eine zweite Lichtbogenleitanordnung 23 angeordnet. Die beiden Lichtbogenleitanordnungen 22, 23 sind vertikal übereinander angeordnet. Ferner ist eine Lichtbogentreiberanordnung 24 vorgesehen, welche in
Um entstehende Lichtbögen gezielt zu leiten, sind die beiden Lichtbogenleitanordnungen 22, 23 vorgesehen. Die erste Lichtbogenleitanordnung 22 umfasst ein erstes Leitblech, welches im vorliegenden Fall durch den ersten Festkontaktträger 8 dargestellt ist. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, dass hierfür ein separates Leitblech vorgesehen ist. Ferner ist ein zweites Leitblech 29 vorgesehen, welches geteilt ist und zwei Teile umfasst. Ein erster Teil 30 des zweiten Leitblechs 29 ist einstückig mit dem Brückenschaltstück 18 ausgebildet. Ein zweiter Teil 31 des zweiten Leitblechs 29 ist unbeweglich im Gehäuse 6 angeordnet. Die beiden Teile 30, 31 des zweiten Leitblechs 29 gehen ineinander über und weisen an ihrer Trennstelle einen schmalen Luftspalt auf.
Das erste Leitblech in Form des ersten Festkontaktträgers 8 verläuft vom ersten Kontakt 10 bis zu einer ersten Löscheinrichtung 32. Das zweite Leitblech 29 verläuft vom zweiten Kontakt 11 bis ebenfalls zur ersten Löscheinrichtung 32. Hierbei sind die beiden Leitbleche 8, 29 derart aufgebaut, dass sie an ihren von den Kontakten 10, 11 abgewandten Enden die erste Löscheinrichtung 32 zwischen sich aufnehmen. Ferner sind die beiden Leitbleche 8, 29 derart gestaltet, dass sich der Abstand zwischen den beiden Leitblechen 8, 29 ausgehend vom ersten Kontaktpaar 12 in Richtung zur ersten Löscheinrichtung 32 vergrößert. Somit ist gewährleistet, dass die erforderliche Spannung zur Aufrechterhaltung eines Lichtbogens in Richtung zur ersten Löscheinrichtung 32 größer wird.
Die Dauer, für welche die Lichtbögen bestehen, bestimmt die Schaltzeit des Schaltgeräts 1, da der Stromfluss zwischen den Kontakten 11, 12 aufrechterhalten wird. Ferner wird durch die Lichtbögen eine große Wärmemenge freigesetzt, die zu einer thermischen Zerstörung der Kontakte 11, 12 führen kann. Daher ist es notwendig, die Lichtbögen möglichst schnell zu löschen, wozu die Lichtbogenleitanordnungen 22, 23 und die Löscheinrichtungen 32, 37 vorgesehen sind. Die erste Löscheinrichtung 32 ist, wie auch alle weiteren Löscheinrichtungen, als Deion-Löschkammer ausgebildet, welche eine Vielzahl von Löschblechen 23 umfasst, die zumindest in etwa parallel zueinander angeordnet sind und elektrisch voneinander isoliert sind. Wenn nun der Lichtbogen in die erste Löscheinrichtung 32 getrieben wird, bilden sich zwischen den einzelnen Löschblechen 33 mehrere Teillichtbögen, wobei die Lichtbogenspannung höher ist als die treibende Spannung, so dass die Lichtbögen sicher gelöscht werden.
Die zweite Lichtbogenleitanordnung 23 ist auf der von der Oberseite 9 des ersten Festkontaktträgers 8 abgewandten Unterseite 42 des ersten Festkontaktträgers 8 angeordnet. Sie umfasst ein erstes Leitblech, welches ebenfalls durch den ersten Festkontaktträger 8 gebildet ist, sowie ein zweites Leitblech 34, welches in einen ersten Teil 35 und einen zweiten Teil 36 unterteilt ist. Der erste Teil 35 des zweiten Leitblechs 34 ist fest mit der Schaltbrücke 19 verbunden und bewegt sich somit zusammen mit dem Brückenschaltstück 18. Der zweite Teil 36 des zweiten Leitblechs 34 ist unbeweglich im Gehäuse 6 gehalten. Das zweite Leitblech 34 verläuft vergleichbar zum zweiten Leitblech 29 der ersten Lichtbogenleitanordnung 22 ausgehend vom zweiten Kontakt 11 in Richtung zu einer zweiten Löscheinrichtung 37. Die zweite Löscheinrichtung 37 ist identisch zur ersten Löscheinrichtung 32 aufgebaut und an der Unterseite 42 des ersten Festkontaktträgers 8 angeordnet. Der erste Festkontaktträger 8 verläuft somit zwischen den beiden Löscheinrichtungen 32, 37 hindurch. Die zweite Löscheinrichtung 37 ist identisch zur ersten Löscheinrichtung 32 ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Beschreibung zur ersten Löscheinrichtung 32 verwiesen werden kann.
Das zweite Leitblech 34 verläuft ausgehend vom zweiten Kontakt 11 zunächst in einer vertikalen Richtung nach unten und verläuft somit von der Oberseite 9 des ersten Festkontaktträgers 8 bis zur Unterseite 42 desselben. An der Unterseite 42 verläuft das zweite Leitblech 34 weiter horizontal in Richtung zur zweiten Löscheinrichtung 37. Anschließend verläuft es weiter schräg nach unten bis zum Ende, an dem es zusammen mit dem ersten Festkontaktträger 8 die zweite Löscheinrichtung 37 einfasst. Somit ist gewährleistet, dass in einer zweiten Stromrichtung eines Lichtbogens zwischen dem ersten Kontakt 10 und dem zweiten Kontakt 11 der Lichtbogen nach rechts getrieben wird und durch den vertikal nach unten verlaufenden Abschnitt des zweiten Leitblechs 34 zunächst nach unten umgelenkt wird und dann weiter im horizontalen Teil des zweiten Leitblechs 34 wiederum weiter umgelenkt wird, so dass der Lichtbogen wieder von der Schaltbrücke 19 weg in Richtung zur zweiten Löscheinrichtung 37 getrieben wird. Letztendlich wird ein Lichtbogen mit einer zweiten Stromrichtung in einer Richtung in die zweite Löscheinrichtung 37 getrieben, welche parallel zu einer Richtung ist, in die ein Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung in die erste Löscheinrichtung 32 getrieben wird. Unabhängig von der Stromrichtung der ersten Schaltbahn 2 wird somit ein entstehender Lichtbogen grundsätzlich von der Schaltbrücke 9 weg in Richtung zu der jeweiligen Löscheinrichtung 32, 37 getrieben, so dass eine thermische Beanspruchung der Schaltbrücke 19 vermieden wird.
Spiegelbildlich hierzu sind die Lichtbogenleitanordnungen und Lichtbogentreiberanordnungen an dem zweiten Kontaktpaar 17 vorgesehen. Jedoch ist bei einer ersten Stromrichtung zwischen dem ersten Anschluss 4 und dem zweiten Anschluss 5 die Stromrichtung eines Lichtbogens zwischen den Kontakten 10, 11 des ersten Kontaktpaares 12 räumlich betrachtet in einer entgegengesetzten Richtung ausgerichtet als ein Lichtbogen zwischen den Kontakten 15, 16 des zweiten Kontaktpaares 17. Fließt somit der Strom vom ersten Anschluss 4 zum zweiten Anschluss 5, bildet sich ein Lichtbogen am ersten Kontaktpaar 12 vom ersten Kontakt 10 zum zweiten Kontakt 11 mit einer Stromrichtung vertikal nach oben. Am zweiten Kontaktpaar 17 bildet sich ein Lichtbogen in Richtung vom zweiten Kontakt 16 zum ersten Kontakt 15 vertikal nach unten. Um zu gewährleisten, dass bei ein- und derselben Stromrichtung zwischen dem ersten Anschluss 4 und dem zweiten Anschluss 5 beiden Lichtbögen in die jeweilige erste Löscheinrichtung 32 getrieben werden, ist das Magnetfeld der Lichtbogentreiberanordnung 24 am ersten Kontaktpaar 12 in einer anderen Richtung auszurichten, als am zweiten Kontaktpaar 17. Hierzu ist anzumerken, dass es grundsätzlich wünschenswert ist, dass in einer ersten Stromrichtung beide Lichtbögen an den beiden Kontaktpaaren 12, 17 jeweils in die ersten Löscheinrichtungen 32 und in einer zweiten Stromrichtung in die jeweiligen zweiten Löscheinrichtungen 37 getrieben wird, damit die Lichtbögen der beiden Kontaktpaare 12, 17 dieselbe Strecke durchlaufen, bis sie in die jeweiligen Löscheinrichtungen getrieben werden, und so die beiden Lichtbögen möglichst gleichzeitig gelöscht werden.
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