[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
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.
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.
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.