SCHALTER FUER GLEICHSTROMBETRIEB MIT MINDESTENS EINER SCHALTKAMMER

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Schalter, der insbesondere für einen Gleichstrombetrieb vorgesehen ist, umfassend mindestens eine Schaltkammer, wobei jede Schaltkammer zwei Schaltstücke mit jeweils einem ersten Kontaktbereich, ein mit einer Schaltbrücke bewegbares und elektrisch leitfähiges Brückenschaltstück mit zwei zweiten Kontaktbereichen zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen und zum Trennen mindestens eines der zweiten Kontaktbereiche von dem jeweiligen ersten Kontaktbereich, sowie mindestens zwei Magnete zur Erzeugung eines magnetischen Felds aufweist.

[0002] Elektrische Schalter sind Komponenten in einem Stromkreis, die mittels interner, elektrisch leitender Kontakte eine elektrisch leitende Verbindung herstellen oder trennen. Bei einer zu trennenden, stromführenden Verbindung fließt Strom durch die Kontakte, bis diese voreinander getrennt werden. Wenn ein induktiver Stromkreis durch einen Schalter getrennt wird, reduziert sich der Stromfluss nicht unmittelbar auf Null, so dass es zur Bildung eines Lichtbogens zwischen den Kontakten kommen kann. Der Lichtbogen ist eine Gasentladung durch ein an sich nichtleitendes Medium, wie beispielsweise Luft. In Schaltern mit Wechselstrombetrieb (AC) löschen Lichtbögen in der Regel beim Nulldurchgang des Wechselstroms. Da ein solcher Nulldurchgang des Stroms in Schaltern mit Gleichstrombetrieb (DC) fehlt, können beim Trennen der Kontakte stabile Lichtbögen entstehen. Sofern der Stromkreis bei ausreichender Stromstärke und Spannung betrieben wird, beispielsweise bei mehr als etwa ein Ampere und mehr als 50 Volt, verlischt der Lichtbogen nicht selbsttätig. Aus diesem Grund sind bei derartigen Schaltern Löschkammern bekannt, die zum Löschen des Lichtbogens dienen. Die Zeitspanne, während der der Lichtbogen brennt, soll so kurz wie möglich gehalten werden, da der Lichtbogen eine große Wärmemenge freisetzt, die zum Abbrennen der Kontakte und/oder zur thermischen Belastung der Schaltkammer im Schalter führt und somit die Lebensdauer des Schalters verringert. Bei zwei- oder mehrpoligen Schaltern mit zwei oder mehr Schaltkammern werden entsprechend höhere Wärmemengen durch Lichtbögen freigesetzt als bei einpoligen Schaltern. Hier besteht daher besonderer Bedarf, die Lichtbögen schnell zu löschen.

[0003] Es ist weiterhin bekannt, die Löschung des Lichtbogens durch die Verwendung eines magnetischen Felds zu beschleunigen, das so gepolt ist, dass es eine treibende Kraft auf den Lichtbogen in Richtung der Löschkammern ausübt. Zur Erzeugung eines starken Magnetfelds werden in der Regel Permanentmagneten verwendet. Die treibende Kraft des magnetischen Felds in Richtung der Löschkammern ist nur bei einer bestimmten Stromflussrichtung gegeben. Polungsbedingte Einbaufehler von Schaltern werden durch Schalter für beide Stromrichtungen vermieden, die ein von der jeweiligen Polung unabhängiges Löschverhalten für Lichtbögen aufweisen. Ein solcher Schalter ist beispielsweise in der Druckschrift EP 2 061 053 A2 beschrieben.

[0004] Dokument DE 1 640 804 A1 erläutert ein elektrisches Schaltgerät. Bei dem Kontaktsystem mit Brückenkontakt sind Festkontakte mit nach beiden Seiten sich erstreckenden Laufschienen ausgebildet. Parallel zu den Laufschienen sind auf den Außenwänden einer Lichtbogenkammer plattenförmige Permanentmagnete angebracht, die ein Magnetfeld senkrecht zu den Laufschienen erzeugen, das den zwischen Brücken- und Festkontakt sich bildenden Lichtbogen je nach Stromrichtung nach oben oder nach unten ausbläst. Zur Erhöhung des Blasfeldes können in dem durch die Brücke gegebenen Zwischenraum zwischen den beiden parallelen Laufschienen- und Kammeranordnungen weitere plattenförmige permanente Blasmagnete angebracht werden.

[0005] Dokument GB 2 058 463 A befasst sich mit einem elektrischen Schalter mit Mitteln zum Löschen eines Lichtbogens. Der Schalter umfasst zwei Schaltstücke mit jeweils einem stationären Kontakt. Weiter umfasst der Schalter einen Brückenkontakt mit zwei Kontakterhebungen sowie zwei Magnete, die neben den beiden Schaltstücken angeordnet sind. Am Brückenkontakt ist ein weiterer Magnet angeordnet.

[0006] Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schalter mit einem gegenüber dem Stand der Technik schnelleren und/oder zuverlässigeren Löschverhalten von entstandenen Ausschaltlichtbögen zur Verfügung zu stellen.

[0007] Die Aufgabe wird durch den Schalter gemäß Patentanspruch 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.

[0008] Der erfindungsgemäße Schalter soll insbesondere für einen Gleichstrombetrieb geeignet sein, eine oder mehrere Schaltkammern aufweisen und vorzugsweise doppeltunterbrechend und/oder polaritätsunabhängig ausgeführt sein. Jede Schaltkammer weist erfindungsgemäß zwei Schaltstücke mit jeweils einem ersten Kontaktbereich und ein mit einer Schaltbrücke bewegbares und elektrisch leitfähiges Brückenschaltstück auf. Über das Brückenschaltstück ist eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen herstellbar, wobei ein einfachunterbrechender Schalter nur über eines der Kontaktpaare aus erstem und zweitem Kontaktbereich trennbar ist, während das andere Kontaktpaar beispielsweise über eine Litze dauerhaft verbunden bleibt. Bei einem doppelunterbrechenden Schalter erfolgt ein Trennen beider zweiter Kontaktbereiche von dem jeweiligen ersten Kontaktbereich. Zur Erzeugung eines magnetischen Felds weist jede Kammer mindestens zwei Magnete, insbesondere Permanentmagnete auf.

[0009] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Zusatzmagnet an der beweglichen Schaltbrücke angeordnet ist. Ein Vorteil dieses Zusatzmagneten besteht darin, dass das magnetische Feld im Bereich der ersten und zweiten Kontaktbereiche besonders gut beeinflussbar ist, da der Zusatzmagnet durch die Bewegung der Schaltbrücke in unmittelbare Umgebung der ersten und zweiten Kontaktbereiche gelangt. Insbesondere wird die Feldstärke des magnetischen Felds in diesem Bereich durch den Zusatzmagnet signifikant erhöht, was ein vorteilhaft beschleunigtes Löschen von Lichtbogen erlaubt. Der Zusatzmagnet ist vorzugsweise in einer Ausnehmung in der beweglichen Schaltbrücke in Höhe der Kontaktbereiche angeordnet.

[0010] Das magnetische Feld dient zur Ausübung einer magnetischen Kraft auf den oder die Lichtbögen, so dass mindestens einer der Lichtbögen, vorzugsweise unabhängig von der Stromrichtung im Lichtbogen, in Richtung einer der Löschvorrichtungen getrieben wird, wobei die Kontaktstücke der Schaltkammern so angeordnet sind, dass sich die zweiten Kontaktbereiche in einer Linie im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Lichtbögen befinden.

[0011] Der Zusatzmagnet ist zur Verstärkung der magnetischen Feldstärke mit der Schaltbrücke in einen Bereich der trennbaren ersten und zweiten Kontaktbereiche bewegbar. Darunter ist zu verstehen, dass der Zusatzmagnet in unmittelbare Nähe zu dem Bereich der ersten und zweiten Kontaktbereiche bewegbar ist, nicht etwa zwischen die ersten und zweiten Kontaktbereiche. Die mindestens zwei Magnete sind dabei beispielsweise mindestens doppelt so weit von den ersten und zweiten Kontaktbereichen entfernt, wie der Zusatzmagnet. Die mindestens zwei Magnete können insbesondere außerhalb der Schaltkammer bzw. im Bereich der Schaltkammerwand angeordnet sein, auch an der Innenseite der Schaltkammerwand, vorzugsweise in einer isolierenden Tasche. Die Magnete sind bevorzugt als mindestens zwei plattenförmige Magnete ausgeführt, deren Flächen parallel zueinander angeordnet sind.

[0012] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass je Schaltkammer bzw. Kontaktpaar mindestens zwei Löschvorrichtungen zum Löschen von Lichtbögen, welche beim Trennen der ersten und zweiten Kontaktbereiche auftreten können, vorgesehen sind. Besonders bevorzugt sind vier Löschvorrichtungen zum polaritätsunabhängigen Löschen der Lichtbögen vorgesehen.

[0013] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass erste Lichtbogenleiter sich von den ersten Kontaktbereichen und zweite Lichtbogenleiter sich von den zweiten Kontaktbereichen aus in Richtung zu den Löschvorrichtungen erstrecken, wobei ein Abstand der ersten Lichtbogenleiter von den zweiten Lichtbogenleitern sich in Richtung der Löschvorrichtungen besonders bevorzugt vergrößert. Weiterhin bevorzugt erstreckt das Brückenschaltstück sich in einer Richtung etwa rechtwinklig zu einer Erstreckungsrichtung der Schaltstücke.

[0014] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens zwei Schaltkammern für einen mehrpoligen Betrieb vorgesehen sind. Dabei weisen die zwei Schaltkammern insbesondere eine gemeinsame Schaltbrücke zum Bewegen der Brückenkontaktstücke und zur elektrischen Isolierung der Schaltkammern gegeneinander auf. Besonders bevorzugt ist für jede Schaltkammer ein Zusatzmagnet an der gemeinsamen Schaltbrücke angeordnet. Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass die zwei Schaltkammern übereinander angeordnet sind, in einer Bewegungsrichtung der Schaltbrücke gesehen.

[0015] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schalter einen modularen Aufbau aufweist, wobei der Schalter mit nur einer Schaltkammer für einen einpoligen Betrieb vorgesehen ist und durch Hinzufügen mindestens einer zweiten Schaltkammer für einen mehrpoligen Betrieb erweiterbar ist.

[0016] Weiterhin bevorzugt sind Schaltstücke für einen mehrpoligen Betrieb derart ausgeführt, dass die Anschlüsse des Schalters hinsichtlich ihrer Position und/oder Einbaulage einem mehrpoligen AC-Schalter entsprechen. Eine fehlerhafte Beschaltung auf Grund einer ungewohnten Position der Anschlüsse bei Gleichstromschaltern gegenüber den über lange Zeit wesentlich häufiger eingesetzten Wechselstromschaltern wird dadurch vorteilhaft vermieden.

[0017] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen Schalter, der insbesondere für einen Gleichstrombetrieb vorgesehen ist, umfassend mindestens eine Schaltkammer, wobei jede Schaltkammer zwei Schaltstücke mit jeweils einem ersten Kontaktbereich, ein mit einer Schaltbrücke bewegbares und elektrisch leitfähiges Brückenschaltstück mit zwei zweiten Kontaktbereichen zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen und zum Trennen mindestens eines der zweiten Kontaktbereiche von dem jeweiligen ersten Kontaktbereich, sowie mindestens zwei Magnete zur Erzeugung eines magnetischen Felds aufweist, wobei erfindungsgemäß ein modularen Aufbau vorgesehen ist, wobei der Schalter mit nur einer Schaltkammer für einen einpoligen Betrieb vorgesehen ist und durch Hinzufügen mindestens einer zweiten Schaltkammer für einen mehrpoligen Betrieb erweiterbar ist. Die zwei Schaltkammern sind vorzugsweise übereinander anzuordnen.

[0018] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen Schalter, der insbesondere für einen Gleichstrombetrieb vorgesehen ist, umfassend mindestens zwei Schaltkammern für einen mehrpoligen Betrieb, wobei jede Schaltkammer zwei Schaltstücke mit jeweils einem ersten Kontaktbereich, ein mit einer Schaltbrücke bewegbares und elektrisch leitfähiges Brückenschaltstück mit zwei zweiten Kontaktbereichen zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen und zum Trennen mindestens eines der zweiten Kontaktbereiche von dem jeweiligen ersten Kontaktbereich, sowie mindestens zwei Magnete zur Erzeugung eines magnetischen Felds aufweist, wobei erfindungsgemäß die Schaltstücke für den mehrpoligen Betrieb derart ausgeführt sind, dass die Anschlüsse des Schalters hinsichtlich ihrer Position und/oder Einbaulage einem mehrpoligen AC-Schalter entsprechen.

[0019] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Ausführungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.

Es zeigen

[0020] 

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters;

Figur 2 eine Explosionsdarstellung des Schalters gemäß Figur 1; und

Figuren 3a und 3b zwei perspektivische Ansichten eines Details des Schalters gemäß Figur 1.

[0021] Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schalter, hier insbesondere einen mehrpoligen, von der Stromrichtung unabhängigen Kompaktschalter, der erfindungsgemäß bei einem Schaltvorgang ein effizientes Löschverhalten durch eine möglichst kurze Lichtbogenzeit zeigen soll. Die Anschlüsse der Hauptstrombahnen oder Schaltstücke 10a, 20a sind wie bei einem marktüblichen AC-Schütz jeweils gegenüberliegend auf gleichem Niveau, bezogen auf die Einbautiefe des Schalters, angeordnet. Die gegenüberliegenden Schaltstücke 10b, 20b sind in der Figur 1 hinter dem Schalter angeordnet und daher nur in den übrigen Figuren 2 und 3a bzw. 3b erkennbar.

[0022] Zur Realisierung einer kompakten Schaltanordnung, die beim Einbau in einen Schaltschrank eine ähnlich geringe Einbaulänge und -breite hat wie ein reiner AC-Schalter für vergleichbare Stromstärken, ist der Schalter in Form zweier übereinanderliegender Schaltkammern 41a, 41b von vorzugsweise identischem Aufbau ausgeführt.

[0023] Die Schaltanordnungen für jeden Pol sind in zwei separaten, identischen Schaltkammern 41a, 41b untergebracht, die übereinander angeordnet sind. Hierbei sind die Schaltkammern 41a, 41b mit ihren Öffnungsseiten zueinander gewandt montiert. Zur Sicherstellung einer ausreichenden elektrischen Isolation sind die beiden Schaltkammern 41a, 41b gegeneinander durch eine Trennwand 43 aus Isolierstoff abgeschottet. Auf diese Weise wird eine kostengünstige Lösung mit kompakten Einbauverhältnissen realisiert. Wenn die Trennwand 43 als Deckel ausgeführt wird, so kann der erfindungsgemäße Schalter auch modular aufgebaut werden, wahlweise einpolig mit nur einer Schaltkammer 41b oder zweipolig mit beiden Schaltkammern 41a, 41b.

[0024] Mit Bezug auf die Explosionsdarstellung in Figur 2 wird der erfindungsgemäße Schalter weiter beschrieben. Der erste Pol bzw. die erste Schaltkammer 41a weist zwei Schaltstücke 10a, 10b mit jeweils einem ersten Kontaktbereich 11 und ein mit einer Schaltbrücke 35 bewegbares und elektrisch leitfähiges Brückenschaltstück 30 mit zwei zweiten Kontaktbereichen 31 zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen 11, 31 und zum Trennen der zweiten Kontaktbereiche 31 von dem jeweiligen ersten Kontaktbereich 11 auf. Die zweite Schaltkammer 41b weist zwei Schaltstücke 20a, 20b mit jeweils einem ersten Kontaktbereich 21 auf. Das Brückenschaltstück 30 mit zweiten Kontaktbereichen 31 ist identisch zu der ersten Schaltkammer 41a und daher ebenso bezeichnet. Die beweglichen Brückenschaltstücke 30 beider Pole befinden sich hierbei übereinander angeordnet an der gemeinsamen Schaltbrücke 35, wodurch für beide Pole ein synchronisierter Schaltvorgang realisiert ist.

[0025] Die ersten und zweiten Kontaktbereiche 11, 31 und 21, 31 werden nachfolgend auch als feststehende Kontaktbereiche 11, 21 und bewegliche Kontaktbereiche 31 bezeichnet, die Kontaktpaare bilden. Die Kontaktpaare weisen jeweils zwei gegenüberliegende, vorzugsweise identischen Löschvorrichtungen 61, 62 auf. Die Löschvorrichtungen sind vorzugsweise als sogenannte Deion-kammern ausgeführt, die aus einer Stapelanordnung von gegeneinander elektrisch isolierten Blechen 66 mit jeweils einem Luftspalt zwischen zwei benachbarten Blechen bestehen. Alternativ dazu können die Löschvorrichtungen auch aus einer einfachen Nischenanordnung ohne Löschblechpakete, mit Wänden aus Isolierstoff, vorzugsweise aus duroplastischem Kunststoff oder Keramik, bestehen, wobei die einzelnen Nischen räumlich gegeneinander hinreichend abgeschottet sind und jeweils eine Außenwand mit geeignet dimensionierten Ausblasöffnungen durchbrochen ist, welche zur Druckentlastung gegen die beim Schaltvorgang durch die von den Schaltlichtbögen bewirkte Druckerhöhung dient.

[0026] Die Brückenschaltstücke 30 mit den beweglichen, zweiten Kontaktbereichen 31 befinden sich im eingeschalteten Zustand in Höhe der Mitte der Löschvorrichtungen 61, 62. In Richtung der Löschvorrichtungen 61, 62 sind sie jeweils zu kufenförmig abgewinkelten zweiten Lichtbogenleitern oder auch Lichtbogenlaufblechen 32 verlängert, wobei die auslaufenden Enden im ausgeschalteten Fall ungefähr in Richtung des äußeren Kanten 65 der Löschvorrichtungen weisen. Die beweglichen Kontaktbereiche 31 befinden sich jeweils am Schnittpunkt zwischen den Brückenschaltstück 30, welche um etwa 90 Grad gegen die Verbindungsachse zweier gegenüberliegender Löschvorrichtungen 61, 62 gedreht sind, und den von dort rechtwinklig abgehenden Lichtbogenlaufblechen 32.

[0027] In den Figuren 3a und 3b sind zwei perspektivische Ansichten des Schalters gemäß Figur 1, jedoch ohne Kammerwände der Schaltkammern 41a, 41b, dargestellt. Die Perspektive in Figur 3a entspricht der der Figur 1, während die Figur 3b eine um 90 Grad gedrehte Perspektive zeigt. Im Gegensatz zu den beweglichen Brückenschaltstücken 30 sind die Schaltstücke 10a, 10b, 20a, 20b mit den feststehenden Kontaktbereichen 11, 21 für die beiden Pole des Schalters unterschiedlich ausgeführt, die nachfolgend zusätzlich mit Bezug auf die Figuren 3a und 3b beschrieben werden. Im Fall der oberen Schaltkammer 41a des einen Pols treten die beiden Schaltstückträger 10a, 10b jeweils gegenüberliegend parallel zur längeren Kammerwand am unteren Ende der Schaltkammer 41a in diese ein, wobei das eine Schaltstück 10a unmittelbar hinter der inneren Kammerwand um 90 Grad in eine Richtung parallel der kurzen Seite der Schaltkammer 41a abgewinkelt ist, um kurz vor Erreichen der seitlichen Kammerwand erneut um 90 Grad in einen Richtung parallel eines Kammerbodens bzw. der Trennwand 43 abgewinkelt zu werden. Auf diese Weise wird ein Parallelversatz der beiden Schaltstücke 10a, 10b erzielt, in der Weise, dass beide in parallel zu einander verlaufenden Strombahnen in Richtung der längeren Kammerseite ausgerichtet sind. Sie verlaufen dabei von der Schaltkammerwand ausgehend jeweils zunächst unterhalb der Löschvorrichtungen 61, 62. Außerhalb der Löschvorrichtungen 61, 62 sind sie in der Weise schräg nach oben abgewinkelt, dass die beiden Festkontakte 11 in Höhe der Mitte der Löschvorrichtungen 61, 62 angeordnet sind. Zusammen mit den beweglichen Brückenschaltstücken 30 entsteht so im Ergebnis eine Lichtbogen-Leiteranordnung aus den zweiten Lichtbogenleitern 32 und ersten Lichtbogenleitern 12, deren Abstand sich in Richtung der Löschvorrichtungen 61, 62 vergrößert. Entlang der Lichtbogenleiter 12, 32 wird der Lichtbogen mit Hilfe eines magnetischen Blasfelds bis zu einer Länge aufweitet, die der Höhe der kompletten Löschvorrichtung 61 bzw. 62 entspricht.

[0028] In der unteren Schaltkammer 41b des zweiten Pols sind die Schaltstücke 20a, 20b in ähnlicher Weise ausgeführt, jedoch mit dem Unterschied, dass beide Schaltstücke 20a, 20b unmittelbar nach Eintritt in die Schaltkammer 41b zunächst rechtwinklig in eine Richtung parallel zu der kurzen Seite der Schaltkammer 41 b abgewinkelt sind, so dass sie in Richtung auf den Kammerboden zu verlaufen. Das eine Schaltstück 20a wird anschließend erneut um 90 Grad in Richtung parallel zu der kurzen Kammerwand abgewinkelt, um vor der Kammerwand abermals rechtwinklig in Richtung parallel des Kammerbodens abgewinkelt zu werden. Auf diese Weise wird das Schaltstück 20a analog zur Schaltkammer 41a des ersten Pols entlang des Kammerbodens parallel zur längsseitigen Kammerwand geführt. Das zweite Schaltstück 20b ist im Bereich des Kammerbodens erneut rechtwinklig in der Weise abgebogen, dass es parallelversetzt zum ersten Schaltstück entlang des Kammerbodens verläuft. Analog zur Schaltkammer 41a des ersten Pols verlaufen die beiden Schaltstücke 20a, 20b von der Schaltkammerwand ausgehend zunächst unterhalb der Löschvorrichtungen 61, 62. Außerhalb derselben sind sie wieder schräg nach oben abgewinkelt, so dass die beiden feststehenden Kontaktbereiche 21 in Höhe der Mitte der Löschvorrichtungen 61, 62 angeordnet sind.

[0029] Durch die beschriebene Ausführungsform wird ein Schalter mit einem optimierten Lichtbogenlaufverhalten realisiert, in der Weise, dass die entstehenden Schaltlichtbögen unter Einwirkung magnetischer Blasfelder innerhalb sehr kurzer Zeiten gezielt in Richtung einer der Löschvorrichtung 61, 62 gelenkt werden. Durch die spezielle Ausführung der Schaltstücke 10a, 10b, 20a, 20b wird weiterhin erreicht, dass die Anschlüsse der Hauptstrombahnen bezüglich Lage und Einbautiefe wie bei einem mehrpoligen AC-Schalter angeordnet sind.

[0030] Erfindungsgemäß ist bei der dargestellten Ausführungsform in jeder der beiden Schaltkammern 41a, 41b eine Anordnung von jeweils mindestens zwei Permanentmagneten 51a, 51b und einem Zusatzmagneten 51c angeordnet. Die zwei Magneten 51a, 51b können beispielsweise außerhalb der Schaltkammern 41 a, 41b angeordnet sein, während der Zusatzmagnet 51c zur Beeinflussung des magnetischen Felds an der beweglichen Schaltbrücke 35 angeordnet ist, vorzugsweise jeweils in Höhe der beweglichen Kontaktbereiche 31. Zur Realisierung dieser Position sind die Brückenschaltstücke 30 beidseitig trapezförmig abgewinkelt. Im Ergebnis wird auf diese Weise eine kostengünstige Magnetanordnung mit einer vergleichsweise hohen Magnetfeldstärke im Bereich der Schaltkontakte realisiert.

[0031] Die permanentmagnetische Anordnung bewirkt, dass die beim Öffnen der Kontakte entstehenden Teillichtbögen auf Grund der wirkenden Lorentzkraft unabhängig von der Stromrichtung stets in Richtung von zwei der insgesamt vier Löschvorrichtungen 61, 62 bewegt und dort zum Erlöschen gebracht werden. Die Anordnung des Zusatzmagneten 51c unmittelbar im Bereich der Schaltkontakte ermöglicht die Erzeugung eines homogenes Magnetfelds von hoher Magnetfeldstärke, das auf Grund seiner Blaswirkung ein rasches Fortbewegen des Lichtbogens in Richtung der jeweiligen Löschvorrichtung 61, 62 ermöglicht und damit eine vergleichsweise kurze Verweilzeit des Lichtbogens zwischen den Kontaktbereichen 11, 31 und 21, 31 zur Folge hat, wodurch vorteilhaft der Abbrand der Kontakte vermindert und die Lebensdauer des Schalters gesteigert wird.

[0032] Die Permanentmagnete 51a, 51b und 51c bestehen vorzugsweise aus ferritischem Material und/oder aus Material mit Anteilen seltener Erden, beispielsweise Nd-Fe-B oder Sa-Co und/oder aus Materialien, welche die Bildung kunststoffgebundener Formteile erlauben. Die Schaltkammergehäuse sind vorzugsweise aus Keramik oder Duroplast ausgeführt und in jeweils vier durch Schottwände abgetrennte Buchten unterteilt, die an einer Außenseite jeweils Ausblasöffnungen tragen.

Bezugszeichenliste

[0033] 

10a, 10b, 20a, 20b

Schaltstücke

11, 21

Erste, feststehende Kontaktbereiche

12, 22

Erste, feststehende Lichtbogenleiter

30

Brückenschaltstück

31

Zweiter, bewegbarer Kontaktbereich

32

Zweite, bewegbare Lichtbogenleiter

35

Bewegliche Schaltbrücke

41a, 41b

Schaltkammern

43

Trennwand

51a, 51b

Magnete

51c

Zusatzmagnet

61,62

Löschvorrichtungen

65

Außenkante der Löschvorrichtung

66

Blech

Ansprüche

1. Schalter für einen Gleichstrombetrieb mit mindestens einer Schaltkammer (41a), wobei jede Schaltkammer

- zwei Schaltstücke (10a, 10b) mit jeweils einem ersten Kontaktbereich (11),

- ein mit einer Schaltbrücke (35) bewegbares und elektrisch leitfähiges Brückenschaltstück (30) mit zwei zweiten Kontaktbereichen (31) zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kontaktbereichen (11, 31) und zum Trennen mindestens eines der zweiten Kontaktbereiche (31) von dem jeweiligen ersten Kontaktbereich (11),

sowie

- mindestens zwei Magnete (51a, 51b) zur Erzeugung eines magnetischen Felds aufweist,
wobei für eine Schaltkammer mindestens zwei Löschvorrichtungen (61) zum Löschen von Lichtbögen, welche beim Trennen der ersten und zweiten Kontaktbereiche (11, 31) auftreten können, vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Zusatzmagnet (51c) zur Beeinflussung des magnetischen Felds an der beweglichen Schaltbrücke (35) angeordnet ist und der Zusatzmagnet (51c) zur Verstärkung der magnetischen Feldstärke mit der Schaltbrücke (35) in einen Bereich der trennbaren ersten und zweiten Kontaktbereiche (11, 31) bewegbar ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Zusatzmagnet (51 c) in einer Ausnehmung in der beweglichen Schaltbrücke (35) in Höhe der Kontaktbereiche (31) angeordnet ist.

3. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (51a, 51b) als mindestens zwei plattenförmige Magnete ausgeführt sind, deren Flächen parallel zueinander angeordnet sind.

4. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Schaltkammer vier Löschvorrichtungen (61, 62) zum polaritätsunabhängigen Löschen von Lichtbögen, welche beim Trennen der ersten und zweiten Kontaktbereiche (11, 31) auftreten können, vorgesehen sind.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass erste Lichtbogenleiter (12) sich von den ersten Kontaktbereichen (11) und zweite Lichtbogenleiter (32) sich von den zweiten Kontaktbereichen (31) aus in Richtung zu den Löschvorrichtungen (61, 62) erstrecken.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der ersten Lichtbogenleiter (12) von den zweiten Lichtbogenleitern (32) sich in Richtung der Löschvorrichtungen (61, 62) vergrößert.

7. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Brückenschaltstück (30) sich in einer Richtung etwa rechtwinklig zu einer Erstreckungsrichtung der Schaltstücke (10a, 10b) erstreckt.

8. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Schaltkammern (41a, 41b) für einen mehrpoligen Betrieb vorgesehen sind.

9. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schaltkammern (41a, 41b) eine gemeinsame Schaltbrücke (35) zum Bewegen der Brückenschaltstücke (30) aufweisen.

10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Schaltkammer (41a, 41b) ein Zusatzmagnet (51c) an der gemeinsamen Schaltbrücke (35) angeordnet ist.

11. Schalter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Schaltkammern (41a, 41b) übereinander angeordnet sind.

12. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen modularen Aufbau, wobei der Schalter mit nur einer Schaltkammer (41a) für einen einpoligen Betrieb vorgesehen ist und durch Hinzufügen mindestens einer zweiten Schaltkammer (41b) für einen mehrpoligen Betrieb erweiterbar ist.

13. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Schaltstücke (10a, 10b, 20a, 20b) für einen mehrpoligen Betrieb, wobei die Schaltstücke derart ausgeführt sind, dass die Anschlüsse des Schalters hinsichtlich ihrer Position und/oder Einbaulage einem mehrpoligen AC-Schalter entsprechen.

Claims

1. Switch for direct current operation with at least one switching chamber (41a) wherein each switching chamber comprises

- two contacts (10, 10b) each with a first contact area (11),

- an electrically conductive bridging contact (30) which can be moved with a switching bridge (35) and has two contact areas (31) for producing an electrically conductive connection between the first and second contact areas (11, 31) and for separating at least one of the second contact areas (31) from the relevant first contact area (11), as well as

- at least two magnets (51a, 51b) for producing a magnetic field, wherein for each switching chamber at least two extinguishing devices (61) are provided for extinguishing arcs that can occur during separation of the first and second contact areas (11, 31),

characterised in that
an additional magnet (51c) for influencing the magnetic field is arranged on the movable switching bridge (35) and the additional magnet (51c) is movable for intensifying the magnetic field strength with the switching bridge (35) in an area of the seperable first and second contact areas (11, 31).

2. Switch according to claim 1 characterised in that the additional magnet (51c) is arranged in a recess in the movable switching bridge (35) at a height of the contact areas (31).

3. Switch according to any one of the preceding claims characterised in that the magnets (51a, 51b) are designed as at least two platelike magnets, the surfaces of which are arranged in parallel to each other.

4. Switch according to any one of the preceding claims characterised in that for one switching chamber four extinguishing devices (61, 62) are provided for the polarity-independent extinguishing of arcs which can occur during the separation of the first and second contact areas (11, 31).

5. Switch according to any one of claims 1 to 4 characterised in that first arc guides (12) extend from the first contact areas (11) and second arc guides (32) extend from the second contact areas (31) in the direction of the extinguishing devices (61, 62).

6. Switch according to claim 5, characterised in that a distance between the first arc guides (12) and the second arc guides (32) increases in the direction of the extinguishing devices (61, 62).

7. Switch according to any one of the preceding claims characterised in that the bridging contact (30) extends in a direction approximately perpendicular to a direction in which the contacts (10a, 10b) extend.

8. Switch according to any one of the preceding claims characterised in that at least two switching chambers (41 a, 41 b) are provided for multi-pole operation.

9. Switch according to any one of the preceding claims characterised in that the two switching chambers (41 a, 41 b) have a joint switching bridge (35) for moving the bridging contacts (30).

10. Switch according to claim 9 characterised in that for each switching chamber (41 a, 41 b) an additional magnet (51 c) is arranged on the joint switching bridge (35).

11. Switch according to any one of claims 8 to 10 characterised in that the two switching chambers (41 a, 41 b) are arranged one above the other.

12. Switch according to any one of the preceding claims characterised by a modular structure, wherein the switch is provided with only one switching chamber (41a) for single-pole operation and can be expanded for multi-pole operation through the addition of at least one second switching chamber (41b).

13. Switch according to any one of the preceding claims, characterised by contacts (10a, 10b, 20a, 20b) for multi-pole operation, wherein the contacts are designed in such a way that in terms of their position and/or their mounting orientation the connections of the switch correspond to a multi-pole AC switch.

Revendications

1. Commutateur pour un fonctionnement en courant continu avec au moins une chambre de commutation (41a), chaque chambre de commutation comportant

- deux pièces de commutation (10a, 10b) avec chacune une première zone de contact (11),

- une pièce de commutation de pont (30) déplaçable avec un pont de commutation (35) et électriquement conductrice, avec deux deuxièmes zones de contact (31), pour établir une liaison électriquement conductrice entre les premières et les deuxièmes zones de contact (11, 31) et pour séparer au moins l'une des deuxièmes zones de contact (31) de la première zone de contact respective (11), ainsi que

- au moins deux aimants (51a, 51b) pour produire un champ magnétique,

au moins deux dispositifs d'extinction (61) pour éteindre des arcs électriques qui peuvent apparaître lors de la séparation des premières et deuxièmes zones de contact (11, 31) étant prévus pour une chambre de commutation,
caractérisé en ce qu'un aimant supplémentaire (51c) destiné à influencer le champ magnétique est agencé au niveau du pont de commutation mobile (35) et en ce que l'aimant supplémentaire (51c) est déplaçable pour amplifier l'intensité de champ magnétique avec le pont de commutation (35) dans une zone des premières et deuxièmes zones de contact séparables (11, 31).

2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant supplémentaire (51c) est agencé dans un évidement dans le pont de commutation mobile (35) à la hauteur des zones de contact (31).

3. Commutateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les aimants (51a, 51b) sont réalisés sous la forme d'au moins deux aimants en forme de plaques dont les surfaces sont agencées parallèlement les unes aux autres.

4. Commutateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour une chambre de commutation, il est prévu quatre dispositifs d'extinction (61, 62) pour éteindre, indépendamment de la polarité, des arcs électriques qui peuvent apparaître lors de la séparation des premières et deuxièmes zones de contact (11, 31).

5. Commutateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des premiers conducteurs d'arc électrique (12) s'étendent à partir des premières zones de contact (11) en direction des dispositifs d'extinction et des deuxièmes conducteurs d'arc électrique (32) s'étendent à partir des deuxièmes zones de contact (31) en direction des dispositifs d'extinction (61, 62).

6. Commutateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la distance des premiers conducteurs d'arc électrique (12) aux deuxièmes conducteurs d'arc électrique (32) augmente en direction des dispositifs d'extinction (61, 62).

7. Commutateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce de contact de pont (30) s'étend dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension des pièces de commutation (10a, 10b).

8. Commutateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins deux chambres de commutation (41a, 41b) sont prévues pour un fonctionnement multipolaire.

9. Commutateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux chambres de commutation (41a, 41b) comportent un pont de commutation (35) commun pour déplacer les pièces de commutation de pont (30).

10. Commutateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que, pour chaque chambre de commutation (41a, 41b), un aimant supplémentaire (51c) est agencé au niveau du pont de commutation (35) commun.

11. Commutateur selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les deux chambres de commutation (41a, 41b) sont agencées l'une au-dessus de l'autre.

12. Commutateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par une structure modulaire, le commutateur étant prévu avec une seule chambre de commutation (41a) pour un fonctionnement unipolaire et pouvant être complété par l'ajout d'au moins une deuxième chambre de commutation (41b) pour un fonctionnement multipolaire.

13. Commutateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par des pièces de commutation (10a, 10b, 20a, 20b) pour un fonctionnement multipolaire, les pièces de commutation étant réalisées de telle sorte que les bornes du commutateur correspondent, quant à leur emplacement et/ou à leur position de montage, à un commutateur en courant alternatif multipolaire.

Zeichnung