Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät geeignet für einen Gleichstrombetrieb, welches mindestens ein Kontaktpaar mit einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt umfasst, 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. Ferner umfasst das Schaltgerät 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 Löscheinrichtung zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird.
Ein solches Schaltgerät ist aus der
Die
Die Druckschrift
Ein weiteres Schaltgerät offenbart die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schaltgerät bereit zu stellen, dass polaritätsunabhängig betrieben werden kann und das möglichst einfach aufgebaut ist.
Die Aufgabe wird durch ein Schaltgerät gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Es ist geeignet für einen Gleichstrombetrieb und umfasst 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. Ferner umfasst das Schaltgerät 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 Löscheinrichtung zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird. Darüber hinaus ist eine zweite Lichtbogenleitanordnung vorgesehen, mittels derer ein zwischen den Kontakten auftretender Lichtbogen mit einer der ersten Stromrichtung entgegen gesetzten zweiten Stromrichtung zur Löscheinrichtung zum Löschen des Lichtbogens geleitet wird.
Von Vorteil ist hierbei, dass die beiden Lichtbogenleitanordnungen erfindungsgemäß derart gestaltet sind, dass der Lichtbogen unabhängig von seiner Stromrichtung in dieselbe Löscheinrichtung gelenkt wird. Hierbei sind keine speziellen isolierenden Trennwände erforderlich, um den Lichtbogen in unterschiedliche Löscheinrichtungen oder in unterschiedliche Bereiche ein und derselben Löscheinrichtung zu lenken. Vorzugsweise wird ein Permanentmagnetfeld mittels Permanentmagneten erzeugt, um ein Magnetfeld auf einfache Art und Weise und stromunabhängig bereitzustellen.
Die erste Lichtbogenleitanordnung ist derart gestaltet, dass ein Lichtbogen mit einer ersten Stromrichtung in einem ersten Drehsinn umgelenkt und zur Löscheinrichtung geleitet wird. Die zweite Lichtbogenleitanordnung ist derart angeordnet, dass ein Lichtbogen mit einer zweiten Stromrichtung in einem zum ersten Drehsinn entgegen gesetzten Drehsinn umgelenkt und zur Löscheinrichtung geleitet wird. Das bedeutet, dass der Lichtbogen unabhängig von seiner Stromrichtung umgelenkt wird und in die Löscheinrichtung getrieben wird. Hierbei sind die Wege, die der Lichtbogen bis zum Erreichen der Löscheinrichtung zurücklegen muss, vorzugsweise gleich groß, um in beiden Stromrichtungen ein gleiches Schaltverhalten des Schaltgeräts zu gewährleisten.
Vorzugweise ist der erste Kontakt ein unbeweglicher Festkontakt und der zweite Kontakt ein beweglicher Kontakt. Erfindungsgemäß wird der Lichtbogen um den zweiten Kontakt auf eine vom ersten Kontakt abgewandte Seite des zweiten Kontakts umgelenkt. Der Lichtbogen wird somit auf die Rückseite des beweglichen Kontaktes umgelenkt, wobei die Löscheinrichtung auf der Rückseite des beweglichen Kontakts angeordnet ist. Der Lichtbogen wird in einer Richtung in die Löscheinrichtung getrieben, die annähernd parallel zur Bewegungsrichtung des beweglichen Kontakts ist. Der bewegliche Kontakt bewegt sich beim Öffnen des Kontaktpaares in Richtung zur Löscheinrichtung, so dass der Lichtbogen auf kürzestem Wege in die Löscheinrichtung geleitet werden kann.
Die Löscheinrichtung ist erfindungsgemäß als Deion-Löschkammer mit einer Vielzahl von gegeneinander elektrisch isolierten, parallel zueinander angeordneten Löschblechen ausgebildet. Somit ist es möglich, standardisierte Bauteile zu verwenden und bevorzugt die Löscheinrichtung als vormontierte Baueinheit vorzusehen, die in ein Gehäuse des Schaltgeräts eingesetzt werden kann. Hierbei sind die Löschbleche vorzugsweise parallel zur Bewegungsrichtung des zumindest einen beweglichen Kontakts ausgerichtet.
Die Lichtbogenleitanordnungen weisen jeweils ein erstes Leitblech und ein zweites Leitblech auf, wobei die beiden ersten Leitbleche ausgehend vom ersten Kontakt in entgegengesetzten Richtungen und in Richtung zur Löscheinrichtung verlaufen. Die beiden ersten Leitbleche können die Löscheinrichtung zwischen sich aufnehmen. Vorzugsweise sind die zweiten Leitbleche, auch in den Übergängen zwischen dem Festkontaktträger und den zweiten Leitblechen, unterbrechungsfrei gestaltet. Dadurch werden stehende Lichtbögen vermieden, die zu einem Abbrand und damit zu einer geringeren Lebensdauer führen können.
Die beiden zweiten Leitbleche sind vorzugsweise an einem Kontaktträger, der den zweiten Kontakt trägt, angeordnet, wobei sie in entgegengesetzten Richtungen verlaufen können. Bei einer ersten Variante der zweiten Leitbleche ist vorgesehen, dass die zweiten Leitbleche an ihren freien Enden in Richtung zur Löscheinrichtung abgewinkelt sind. Die Leitbleche bleiben daher im wesentlichen plattenförmig, was die Fertigung der Leitbleche vereinfacht. Eine zweite Variante zeichnet sich dadurch aus, dass die zweiten Leitbleche an ihren freien Enden ringförmig umgebogen sind. Die zweiten Leitbleche bilden somit jeweils einen Ringabschnitt mit einem im Verhältnis zur Materialdicke größeren Durchmesser, so dass der Lichtbogen leichter umgelenkt wird. Jedoch stellt sich die Herstellung komplizierter dar, als bei plattenförmigen zweiten Leitblechen.
Die Lichtbogentreiberanordnung umfasst bei einer bevorzugten Ausführungsform zumindest einen Permanentmagneten, der zwischen zwei Polplatten angeordnet ist, wobei das Kontaktpaar zwischen den Polplatten angeordnet ist. Durch die beiden Polplatten wird ein möglichst homogenes Magnetfeld erzeugt.
Das Schaltgerät kann als doppelt unterbrechendes Schaltgerät mit zwei Kontaktpaaren ausgebildet sein, wobei die beiden Kontaktpaare jeweils einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt aufweisen. Die zweiten Kontakte sind hierbei auf einem zu den ersten Kontakten beweglichen Brückenschaltstück angeordnet. Im eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts sind die zweiten Kontakte jeweils mit einem der ersten Kontakte in Kontakt, wobei das Brückenschaltstück die beiden zweiten Kontakte elektrisch miteinander verbindet.
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. In
Das Schaltgerät 1 umfasst ein Gehäuse 6, in dem die Schalter wie nachfolgend näher erläutert ist, aufgenommen sind. Die erste Schaltbahn 2 umfasst einen ersten Anschluss 4 und einen zweiten Anschluss 5 zum Verbinden der ersten Schaltbahn 2 mit Anschlüssen eines Gleichstrom-Stromkreises. Die beiden Anschlüsse 4, 5 sind gleichgerichtet an derselben Seite des Gehäuses 6 aus diesem herausgeführt. Der erste Anschluss 4 führt zu einem ersten Kontaktpaar 7, welches in einer ersten Schaltkammer 26 des Gehäuses 6 angeordnet ist. Der zweite Anschluss 5 führt zu einem zweiten Kontaktpaar 8, welches in einer zweiten Schaltkammer 27 des Gehäuses 6 angeordnet ist. Die beiden Schaltkammern 26, 27 sind in dem Gehäuse 6 elektrisch voneinander isoliert, nebeneinander angeordnet. Der erste Anschluss 4 ist elektrisch mit einem ersten Festkontaktträger 10 verbunden, auf dem ein erster Kontakt 9 des ersten Kontaktpaares 7 angeordnet ist. Zum ersten Kontakt 9 ist ein zweiter Kontakt 11 beweglich angeordnet. Der zweite Kontakt 11 ist in der in
Beim Überführen der Schaltbrücke 13 in eine geöffnete Stellung können sich zwischen den Kontakten 9, 11 der beiden Kontaktpaare 7, 8 Lichtbögen ausbilden, die gelöscht werden müssen. Hierzu ist vertikal über dem ersten Kontaktpaar 7 eine erste Löscheinrichtung 14 und vertikal über dem zweiten Kontaktpaar 8 eine hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte zweite Löscheinrichtung vorgesehen, wobei die beiden Löscheinrichtungen 14 identisch zueinander aufgebaut sind. Die erste Löscheinrichtung 14 ist auf einer vom ersten Kontakt 9 abgewandten Seite des Brückenschaltstücks 12 angeordnet. Die erste Löscheinrichtung 14 umfasst erste Löschbleche 15, die parallel zueinander angeordnet sind und parallel zur Verstellrichtung des Brückenschaltstücks 12 verlaufen.
Um einen Lichtbogen, der sich zwischen dem ersten Kontakt 9 und dem zweiten Kontakt 11 ausbildet, in Richtung zur ersten Löscheinrichtung 14 bewegen zu können, ist eine erste Lichtbogentreiberanordnung 16 vorgesehen. Um einen Lichtbogen, der sich zwischen den Kontakten des zweiten Kontaktpaares 8 ausbildet, in die zweite Löscheinrichtung zu treiben, ist eine zweite Lichtbogentreiberanordnung 17 vorgesehen.
Die erste Lichtbogentreiberanordnung 16 ist zudem einstückig mit einer weiteren ersten Lichtbogentreiberanordnung 16' für die zweite Schaltbahn 3 ausgebildet, wobei die beiden ersten Lichtbogentreiberanordnungen 16, 16' spiegelbildlich zu einer Querebene des Schaltgeräts 1 ausgebildet sind. Die Lichtbogentreiberanordnungen 16, 16' beider Strombahnen 2, 3 bilden somit eine Baugruppe, die vormontierbar ist. Die äußeren Polplatten 18, 18' und die inneren Polplatten 19, 19' der beiden ersten Lichtbogentreiberanordnungen 16, 16' sind jeweils durch ein gemeinsames Blech gebildet jedoch durch einen Trennschlitz 31 voneinander getrennt. Diese Trennung dient der Homogenisierung der Magnetfelder der einzelnen Lichtbogentreiberanordnungen. Andernfalls würde sich in der Mitte der Bleche, also im Übergang von einer Lichtbogentreiberanordnung 16 zur anderen Lichtbogentreiberanordnung 16' ein stärkeres Magnetfeld ausbilden als an den äußeren Rändern.
Unterhalb der Permanentmagneten 28, 28' ist ein durchgehender plattenförmiger Abstandshalter 32 aus elektrisch isolierendem Material vorgesehen. Auf der der Polplatten 18, 18', 19, 19' abgewandten Seite ist an dem Abstandshalter 32 ferner ein Abschirmblech 35 vorgesehen, um die von den Permanentmagneten 28, 28' erzeugten Magnetfelder nach unten hin abzuschirmen. Hierdurch soll eine Beeinflussung einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Schaltbrücke 13 vermieden werden. Unterhalb des Schaltgeräts 1 ist nämlich in aller Regel eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, welche eine magnetische Schaltspule aufweist, wobei die Permanentmagnetfelder des Lichtbogentreiberanordnungen das Schaltverhalten der Schaltspule negativ beeinflussen könnten.
Die Lichtbogenleiteinrichtungen 20, 21 der beiden Kontaktpaare 7, 8 sind identisch ausgebildet, wobei im folgenden auf die Lichtbogenleiteinrichtungen 20, 21 des ersten Kontaktpaares 7 Bezug genommen wird. Am ersten Kontaktpaar 7 ist eine erste Lichtbogenleiteinrichtung 20 und eine zweite Lichtbogenleiteinrichtung 21 vorgesehen. Die erste Lichtbogenleiteinrichtung 20 dient zum Leiten eines Lichtbogens mit einer ersten Stromrichtung. Die zweite Lichtbogenleiteinrichtung 21 dient zum Leiten eines Lichtbogens mit einer zweiten Stromrichtung. Aufgrund des zwischen den Polplatten 18, 19 sich homogen ausbildenden Magnetfeldes von einer Polplatte 18, 19 zur anderen Polplatte 19, 18 und somit senkrecht zu einem Lichtbogen, der sich zwischen dem ersten Kontakt 9 und dem zweiten Kontakt 11 ausbildet, wird eine Lorenzkraft auf den Lichtbogen ausgeübt. Je nach Stromrichtung wird der Lichtbogen dann gemäß
Wenn der Lichtbogen eine andere Stromrichtung aufweist, wird dieser nach rechts getrieben, wobei die zweite Lichtbogenleiteinrichtung 21 zu einer Querebene spiegelbildlich zur ersten Lichtbogenleiteinrichtung 20 ausgebildet ist. Demnach führt ein erstes Leitblech 23 vom ersten Festkontaktträger 10 zunächst nach rechts und ist dann vertikal nach oben im 90° abgewinkelt. Ebenso verläuft ein zweites Leitblech 25, welches durch das Brückenschaltstück 12 gebildet ist, leicht gebogen nach oben, so dass ein Lichtbogen zunächst zur Seite nach rechts und dann nach oben umgelenkt wird. Im weiteren Verlauf wird der Lichtbogen auf die Rückseite des Brückenschaltstücks 12 auf eine Seite abgewandt vom ersten Kontakt 9 getrieben und dort sukzessiv zwischen die ersten Löschbleche 15 geführt.
Der erste Festkontaktträger 10 sowie die ersten Leitbleche 22, 23 sind U-förmig gestaltet, wobei die ersten Leitbleche 22, 23 zu ihren Enden hin parallel und gerade ausgeführt sind. In diesem Bereich nehmen die beiden ersten Leitbleche 22, 23 die erste Löscheinrichtung 14 zwischen sich auf, wobei die Löschbleche 15 parallel zu den freien Enden der ersten Leitbleche 22, 23 angeordnet sind.
Die Lichtbogenleiteinrichtungen 20, 21 sowie die erste Löscheinrichtung für das erste Kontaktpaar 7 sind identisch zu den Lichtbogenleiteinrichtungen sowie die zweite Löscheinrichtung für das zweite Kontaktpaar 8 ausgebildet.
Die Lichtbogenleiteinrichtungen 20', 21' der zweiten Schaltbahn 3 sind vom Prinzip her gleich aufgebaut wie die Lichtbogenleiteinrichtungen 20, 21 der ersten Schaltbahn 2. In ihrer Funktion übereinstimmende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch um einen hochgestellten Strich ergänzt, versehen. Die zweite Schaltbahn 3 unterscheiden sich im gezeigten Beispiel lediglich hinsichtlich der zweiten Leitbleche 24', 25'. Diese weitere Ausführungsform der zweiten Leitbleche 24', 25' ist zur Vereinfachung der Darstellung in dasselbe Schaltgerät 1 integriert. In der Praxis würde in einem Schaltgerät 1 vorzugsweise nur eine Version zweiter Leitbleche 24, 14', 25, 25' verbaut werden. Die zweiten Leitbleche 24', 25' sind nicht nur nach oben gebogen ausgebildet, sondern sind soweit nach oben umgebogen, dass sie auf der Rückseite des Brückenschaltstücks 12' mit dieser in Anlage geraten und somit geschlossene Ringe bilden. Hierdurch soll gewährleistet werden, dass die Lichtbögen leichter der Umlenkung auf die Rückseite des Brückenschaltstücks 12 folgen können. Die ersten Löschbleche 15' der ersten Löscheinrichtung 14' sind hierbei bezüglich ihrer Anordnung derart vorgesehen, dass sie an ihrer Unterseite in etwa dem Verlauf der zweiten Leitbleche 24', 25' folgen.
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