ELEKTRISCHE SCHALTVORRICHTUNG MIT VERBESSERTER LICHTBOGENLÖSCHEINRICHTUNG

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. Eine gattungsgemäße Lichtbogenlöscheinrichtung umfasst zumindest ein Löschelement und zumindest einen Permanentmagnet zur Beeinflussung eines beim Schaltvorgang auftretenden Lichtbogens. Der Lichtbogen wird durch ein vom Permanentmagnet erzeugtes Magnetfeld in das Löschelement geblasen. Der zumindest eine Permanentmagnet bildet gleichzeitig das Löschelement und ist derart angeordnet und gepolt, dass der Lichtbogen vom Permanentmagnet angezogen wird, und dadurch an den Permanentmagnet gesaugt und durch diesen gelöscht wird. Bei der elektrischen Schaltvorrichtung handelt es sich insbesondere um ein unidirektional schaltendes Gleichstromschütz.

[0002] An der Schaltstelle eines Schaltschützes bildet sich beim Schaltvorgang, also beim Öffnen der Kontaktstellen, ein Schaltlichtbogen aus. Dabei wird eine erhebliche Menge an thermischer Energie freigesetzt, was zur Beschädigung der Schaltvorrichtung führen kann. Insbesondere wenn besonders hohe Ströme geschaltet werden, kann die Existenz bzw. Wirkung des Schaltlichtbogens zur Beschädigung oder Zerstörung des Schaltgerätes führen.

[0003] Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, eine sogenannte Lichtbogenlöscheinrichtung vorzusehen, die dafür sorgt, dass der Schaltlichtbogen möglichst schnell verlischt. Üblicherweise sind hierzu in unmittelbarer Nähe der Schaltstelle mehrere Löschelemente vorgesehen. Die Löschelemente sind in der Regel plattenförmig ausgebildet und voneinander beabstandet angeordnet. Sie unterteilen und kühlen den Schaltlichtbogen und bringen ihn dadurch zum Erlöschen. Als Löschelemente können sowohl Löschbleche als auch keramische Löschplatten zum Einsatz kommen. Um den Schaltlichtbogen in die Löschelemente zu treiben (blasen), wird ein geeignetes Magnetfeld erzeugt. Zur Erzeugung des Magnetfelds ist üblicherweise ein Permanentmagnet vorgesehen. Die Gestaltung des Magnetfelds kann zudem mit Hilfe von Polplatten geeignet beeinflusst werden.

[0004] Eine elektrische Schaltvorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 1246851 B bekannt. Die Lichtbogenlöscheinrichtung der dort beschriebenen elektrischen Schaltvorrichtung weist eine Vielzahl von Deionblechen als Löschbleche auf. Der Schaltlichtbogen wird durch einen Permanentmagnet in die Löschbleche geblasen.

[0005] Eine weitere elektrische Schaltvorrichtung dieser Art ist ferner aus DE 102010031907 B9 bekannt. Auch hier kommt ein Permanentmagnet als Blasmagnet zum Einsatz. Die Löschelemente sind bei dieser Schaltvorrichtung als keramische Löschplatten ausgeführt.

[0006] Schaltvorrichtungen dieser Art kommen beispielsweise als Gleichstromschütze in der Solartechnik zum Einsatz. Die Anforderungen, welche die Schaltvorrichtungen in diesem Bereich erfüllen müssen, werden immer höher. Gleichzeitig herrscht ein weiterhin zunehmender Kostendruck. Aufgrund des Kostendrucks werden i. d. R. relativ klein dimensionierte Schaltschütze eingesetzt, deren Schaltvermögen allerdings den steigenden Anforderungen oft nicht mehr gerecht wird. Insbesondere reicht das Schaltvermögen der verwendeten Schaltschütze nicht aus, um eventuell auftretende Kurzschlussströme zu schalten. Dies bedeutet, der beim Schaltvorgang auftretende Schaltlichtbogen kann nicht sicher zum Erlöschen gebracht werden.

[0007] Eine Lichtbogenlöscheinrichtung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 ist beispielsweise aus DE 2851560 A1 und aus GB 1082175 A bekannt.

[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Lichtbogenlöscheinrichtung der gattungsgemäßen Art für eine elektrische Schaltvorrichtung bereitzustellen. Die Verbesserung der Lichtbogenlöscheinrichtung und damit die Verbesserung des Schaltvermögens der elektrischen Schaltvorrichtung sollen dabei möglichst kostengünstig und einfach zu bewerkstelligen sein. Insbesondere soll sich die Erfindung für relativ klein dimensionierte Gleichstromschütze zum Einsatz in der Solartechnik eignen. Das Schaltvermögen soll ohne deutliche Erhöhung der Abmessungen der elektrischen Schaltvorrichtung verbessert werden.

[0009] Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Es hat sich gezeigt, dass ein Permanentmagnet anstatt eines Löschblechs oder einer keramischen Löschplatte als Löschelement verwendet werden kann, und zwar zur Kühlung und somit zur Löschung des Schaltlichtbogens. Die erfindungsgemäße Lösung hat ferner den Vorteil, dass der Schaltlichtbogen nicht durch ein zusätzliches externes Blasfeld in den Löschbereich geblasen werden muss. Vielmehr wird der Schaltlichtbogen von dem Löschelement bzw. den Löschelementen (Löschbereich) selbst angezogen. Es hat sich gezeigt, dass der Schaltlichtbogen dadurch besonders schnell und zuverlässig gelöscht werden kann. Durch die Verwendung von Stabmagneten kann dabei eine besonders gute Löschwirkung erzielt werden. Die erfindungsgemäße Lösung kann kostengünstig und einfach umgesetzt werden, insbesondere da es sich bei Stabmagneten um Standardbauteile handelt, die besonders günstig bezogen werden können. Außerdem hat sie den Vorteil, dass das Schaltvermögen bestehender Schaltschütze mit konventionellen Lichtbogenlöscheinrichtungen bei weitgehend gleichbleibenden Außenabmessungen erheblich verbessert werden kann. Die Erfindung schließt im Übrigen nicht aus, dass zusätzlich zu dem als Löschelement ausgebildeten Permanentmagneten ein herkömmlicher Blasmagnet vorgesehen ist, dessen Magnetfeld die Blaswirkung verstärkt und durch eventuell zusätzlich vorgesehene Polplatten geeignet ausgerichtet wird. Erfindungsgemäß ist der Permanentmagnet zumindest in dem Bereich, der dem Lichtbogen ausgesetzt ist, von einer Schutzhülse aus Keramik umschlossen. Dadurch bleibt die Lichtbogen-löschende Wirkung des Permanentmagneten auch nach etlichen Schaltzyklen nahezu vollständig erhalten. Die Lebensdauer wird somit erhöht. Als keramischer Werkstoff für die Schutzhülse kommt vorzugsweise Magnesium-Aluminium-Silikat oder besonders bevorzugt Kalziumaluminat zum Einsatz. Weiter vorzugsweise ist der keramische Werkstoff glasfaserverstärkt, so dass die Schutzhülse besonders robust und gegen mechanische Beschädigung geschützt ist. Besonders bevorzugt kommt dabei glasfaserverstärktes Kalziumaluminat mit Silikonharz zum Einsatz

[0010] Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0011] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Lichtbogenlöscheinrichtung eine Löschkammer auf, wobei die Löschkammer eine Austrittsöffnung aufweist, und wobei der zumindest eine als Löschelement dienende Permanentmagnet im Bereich der Austrittsöffnung angeordnet ist. Durch die Austrittsöffnung werden die durch den Lichtbogen erzeugten Gase bzw. das durch den Lichtbogen erzeugte Plasma aus dem Schaltgerät nach außen geführt. Bei dieser Ausführungsform wird eine besonders zuverlässige Löschung des Lichtbogens gewährleistet. Besonders bevorzugt ist der als Löschelement dienende Permanentmagnet dabei außerhalb der Löschkammer im Bereich der Austrittsöffnung angeordnet.

[0012] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zusätzlich zu dem als Löschelement dienenden Permanentmagneten weitere Löschelemente in Form von Löschblechen oder keramischen Löschelementen vorgesehen. Die weiteren Löschelemente sind zwischen dem Permanentmagneten und der Schaltstelle innerhalb der Löschkammer angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird die Zuverlässigkeit der Lichtbogenlöschung weiter verbessert. Ferner wird dadurch die Lebensdauer des als Löschelement dienenden Permanentmagneten erhöht.

[0013] In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Permanentmagnet auf seiner gesamten Länge von der Schutzhülse umschlossen.

[0014] Erfindungsgemäß weist die Lichtbogenlöscheinrichtung zumindest zwei Permanentmagneten auf, die jeweils als Löschelement dienen und derart angeordnet und gepolt sind, dass der Lichtbogen von den zumindest zwei Permanentmagneten, die gleichzeitig Löschelemente bilden, angezogen wird. Besonders bevorzugt sind sogar mehrere Permanentmagneten pro Lichtbogenlöscheinrichtung vorgesehen. Dies verstärkt den lichtbogenlöschenden Effekt und erhöht das Abschaltvermögen. Die als Löschelemente dienenden Permanentmagneten sind hierzu alle in gleicher Richtung gepolt. Erfindungsgemäß sind ferner alle Permanentmagneten zumindest in dem Bereich, der dem Lichtbogen ausgesetzt ist, jeweils von einer keramischen Schutzhülse umgeben.

[0015] Vorzugsweise ist/sind der/die Permanentmagnet(en) besonders stark, so dass die von dem/den Permanentmagneten auf den Lichtbogen wirkende magnetische Flussdichte zumindest 20 Millitesla, vorzugsweise zumindest 25 Millitesla, beträgt. So wird sichergestellt, dass der Lichtbogen ohne weitere Unterstützung von dem/den Permanentmagneten angesaugt und gelöscht wird.

[0016] Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Permanentmagneten in derselben Weise voneinander beabstandet angeordnet sind, wie herkömmliche Löschbleche oder keramische Löschelemente. So wird eine besonders schnelle und effektive Löschung des Schaltlichtbogens bewirkt. Der Abstand zwischen den Permanentmagneten ist vorzugsweise größer als ein Millimeter, und liegt weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 3 mm. Die beabstandete Anordnung der Permanentmagneten hat auch den Vorteil, dass das Plasma, welches durch den Schaltlichtbogen erzeugt wird, durch den Spalt zwischen den Permanentmagneten nach außen geleitet werden kann. Weiter vorzugsweise sind die Permanentmagneten länglich ausgebildet und so ausgerichtet, dass deren magnetische Achsen im Wesentlichen senkrecht zur projizierten Längsausrichtung der Schaltlichtbögen stehen.

[0017] In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestehen die Permanentmagnete aus Hartferrit. Hartferrit ist ein keramisches Material, wodurch sich die Permanentmagneten ähnlich wie herkömmliche Löschelemente aus Keramik besonders gut zur Lichtbogenlöschung eignen. Bei Verwendung von Hartferrit-Permanentmagneten wird auch eine besonders effektive Kühlung des Schaltlichtbogens erreicht.

[0018] Eine besonders effektive Löschwirkung wird erzielt, wenn die Permanentmagnete zylindrisch, also als Rundmagnete ausgeführt sind. Die Achsen der Permanentmagneten liegen vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene, und sind weiter vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet.

[0019] Die Erfindung stellt ferner eine elektrische Schaltvorrichtung mit mindestens einer Schaltstelle und einer der Schaltstelle zugeordneten erfindungsgemäßen Lichtbogenlöscheinrichtung bereit.

[0020] In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Permanentmagnete mittels einer gemeinsamen Halterung an der elektrischen Schaltvorrichtung angebracht. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Montage. Durch die gemeinsame Halterung kann zudem sichergestellt werden, dass stets ein optimaler Abstand zwischen den einzelnen Permanentmagneten eingehalten wird. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Halterung an die Schaltvorrichtung anklippbar ist. Dadurch wird die Montage weiter vereinfacht. Zudem ergibt sich dadurch der Vorteil, dass bestehende elektrische Schaltvorrichtungen, beispielsweise bestehende Gleichstromschütze, auf besonders einfache Weise erfindungsgemäß nachgerüstet werden können. Hierfür ist die Halterung vorzugsweise so ausgeführt, dass sie an das Gehäuse oder bestehende Bauteile der elektrischen Schaltvorrichtung angeklippt werden kann. Besonders geeignet für die Anbringung sind beispielsweise freiliegende oder zylindrisch umhüllte Verbindungsbolzen des Schaltergehäuses.

[0021] In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Lichtbogenlöscheinrichtung den Löschbereichen zumindest zweier nebeneinander angeordneter Pole der Schaltvorrichtung zugeordnet, wobei sich der Permanentmagnet oder die Permanentmagnete der Lichtbogenlöscheinrichtung über die gesamte Breite der nebeneinander angeordneten Schaltstellen erstreckt/erstrecken. Diese Ausführungsform eignet sich beispielsweise besonders bei zweipoligen Gleichstromschützen. Bei derartigen Schützen sind i. d. R. zwei Schaltstellen nebeneinander angeordnet, so dass auch zwei Schaltlichtbögen nebeneinander entstehen können. Diese Ausführungsform ist besonders kostengünstig und einfach herzustellen, da lediglich eine Lichtbogenlöscheinrichtung für die Löschbereiche zweier oder sogar mehrerer nebeneinander liegender Pole erforderlich ist.

[0022] Eine besonders vorteilhafte und insbesondere platzsparende Anordnung ergibt sich dabei, wenn die Halterung der Permanentmagneten zumindest teilweise zwischen den nebeneinander angeordneten Schaltstellen bzw. Polen angeordnet ist.

[0023] Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erhöhung des Schaltvermögens eines elektrischen Schaltgeräts mit zumindest einer Schaltstelle sowie zumindest einer Lichtbogenlöscheinrichtung, die der Schaltstelle zugeordnet ist, wobei die Lichtbogenlöscheinrichtung eine Vielzahl von Löschblechen oder keramischen Löschelementen zur Lichtbogenlöschung aufweist, bereit.

[0024] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zumindest zwei Permanentmagneten im Bereich der Austrittsöffnung einer Löschkammer der Lichtbogenlöscheinrichtung an der elektrischen Schaltvorrichtung angebracht, so dass die Permanentmagneten Löschelemente bilden und derart angeordnet und in gleicher Richtung gepolt sind, dass der Lichtbogen von den Permanentmagneten angezogen wird, und dadurch an die Permanentmagneten gesaugt und durch diese gelöscht wird, wobei die Permanentmagneten als Stabmagneten ausgeführt sind und zumindest in dem Bereich, der dem Lichtbogen ausgesetzt ist, jeweils von einer Schutzhülse aus Keramik umschlossen sind. Die Löschbleche oder keramischen Löschelemente können wahlweise entfernt werden oder zur zusätzlichen Unterstützung der Lichtbogenlöschung im Gerät verbleiben.

[0025] Alternativ umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Verfahrensschritte:

• Entfernen der Löschbleche oder keramischen Löschelemente, und
• Anbringen mehrerer Permanentmagneten an dem elektrischen Schaltgerät als Ersatz für die Löschbleche oder keramischen Löschelemente, so dass die Permanentmagneten das Löschelement bilden und derart angeordnet und gepolt sind, dass der Lichtbogen von den Permanentmagneten angezogen wird, und dadurch magnetisch an die Permanentmagnete gesaugt und durch diese gelöscht wird.

[0026] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können bestehende elektrische Schaltvorrichtungen, insbesondere Gleichstromschütze, auf einfache Weise nachgerüstet werden, um deren Schaltvermögen und insbesondere deren Kurzschlussschaltfähigkeit zu erhöhen. Die Permanentmagnete werden vorzugsweise unmittelbar vor den Öffnungen der Löschkammern angeordnet, aus welchen die herkömmlichen Löschbleche oder keramischen Löschelemente entfernt wurden.

[0027] Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein zweipoliges Gleichstromschütz in Schrägansicht,

Fig. 2

das Gleichstromschütz aus Fig. 1 mit daran angebrachten Permanentmagneten,

Fig. 3

das Schaltschütz aus Fig. 2 in einer Vorderansicht,

Fig. 4

eine Detaildarstellung der an dem in den Fig. 1 - 3 dargestellten Schaltschütz angebrachten Permanentmagneten nebst entsprechender Halterung,

Fig. 5

eine schematische Darstellung einer Schaltstelle des Schaltschützes aus den Figuren 1 - 3 mit Permanentmagneten, und

Fig. 6

die Darstellung aus Fig. 2 in erfindungsgemäßer Ausführung mit keramischen Schutzhülsen für die Permanentmagneten.

[0028] Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Sofern in einer Zeichnung Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.

[0029] Fig. 1 zeigt ein unidirektional schaltendes, zweipoliges Gleichstromschütz 1 herkömmlicher Bauart. Das Schütz verfügt über ein Gehäuse 15, in dem die Schaltmechanik und die beweglichen Kontakte untergebracht sind. Unterhalb des eigentlichen Schaltergehäuses 15 ist der elektromagnetische Antrieb 16 des Schützes gezeigt. An der vorderen Gehäuseschmalseite sind zwei Anschlusskontakte 11 und 12 zu erkennen. Da es sich um ein zweipoliges Schaltschütz handelt, sind insgesamt vier Anschlusskontakte vorgesehen. Jeder der beiden an der vorderen Gehäuseschmalseite vorgesehenen Anschlusskontakte 11 und 12 kann mittels des Schaltschützes daher mit einem entsprechenden Anschlusskontakt auf der gegenüberliegenden Gehäuseschmalseite verbunden werden. Die vier Anschlusskontakte führen jeweils zu einem Festkontakt im Gehäuseinneren. Zusätzlich sind im Gehäuseinneren zwei Schaltbrücken angeordnet, die von dem elektromagnetischen Antrieb 16 betätigt werden und jeweils zwei der Festkontakte miteinander verbinden bzw. voneinander trennen. Insgesamt bestehen somit vier Schaltstellen, und zwar jeweils zwischen einem der Festkontakte und der jeweils zugehörigen Kontaktbrücke. Jeder Schaltstelle ist eine Lichtbogenlöschkammer zugeordnet. An der vorderen Gehäuseschmalseite sind zwei der insgesamt vier Löschkammern zu erkennen, nämlich die linke Löschkammer 13 und die rechte Löschkammer 14. Beide der gezeigten Löschkammern 13 und 14 weisen jeweils eine Öffnung nach außen auf, damit das durch den Schaltlichtbogen erzeugte Plasma aus dem Gehäuseinneren nach außen gelangen kann. Deutlich zu erkennen sind in Fig. 1 die Einschubschlitze für herkömmliche Löschbleche, die bei dem gezeigten Schaltschütz bereits entfernt wurden. Ebenfalls zu erkennen sind die magnetischen Polplatten 6 der im Gehäuseinneren angeordneten Blasmagneten, durch die der Schaltlichtbogen bei der herkömmlichen Ausführung des Schaltschützes in die Löschbleche geblasen wird.

[0030] Anstatt der herkömmlichen Löschbleche kommt bei dem gezeigten Schaltschütz eine Lichtbogenlöscheinrichtung zum Einsatz, die am Gehäuse 15 des Schaltschützes angebracht wird. Das Schaltschütz aus Fig. 1 ist in Fig. 2 mit dieser Lichtbogenlöscheinrichtung dargestellt. Sie besteht im Wesentlichen aus vier zylindrischen Permanentmagneten 3, die unmittelbar vor den Öffnungen der beiden Löschkammern 13 und 14 angeordnet sind. Wie insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht, werden die vier Permanentmagneten 3 von einer gemeinsamen Halterung 7 gehalten, die an dem Gehäuse 15 des Schaltschützes 1 angebracht werden kann. Die Halterung sorgt dafür, dass die vier länglich ausgebildeten zylindrischen Permanentmagnete erstens parallel zueinander und zweitens leicht beabstandet voneinander gehalten werden. Die Achsen der vier Permanentmagneten liegen in einer Ebene, die parallel zur unmittelbar benachbarten Gehäuseschmalseite ausgerichtet ist. Die parallele Ausrichtung ist am besten in Fig. 3 zu erkennen. Fig. 3 zeigt darüber hinaus, dass auch die beiden an der gegenüber liegenden Gehäuseschmalseite befindlichen Schaltstellen mit der zuvor beschriebenen Lichtbogenlöscheinrichtung ausgerüstet sind. Der Abstand zwischen dem Außenumfang zweier benachbarter Permanentmagneten beträgt ca. 2 mm. Die Permanentmagneten 3 können beispielsweise mit der Halterung 7 verklebt oder verschraubt sein.

[0031] Die Befestigung der Lichtbogenlöscheinrichtung am Gehäuse 15 des Schaltschützes erfolgt mittels einer Klippverbindung. In Fig. 4 ist zu erkennen, dass die Halterung 7 der Permanentmagneten 3 hierfür über zwei federnde Klippenden 9 und 10 verfügt. Diese sind so ausgebildet, dass sie beim Anbringen der Halterung am Gehäuse mit den beiden in Fig. 1 gezeigten zylindrischen Gehäuseelementen 8 verrasten. Das obere Klippende 9 wird hierfür zunächst an dem oberen der beiden zylindrischen Gehäuseelemente 8 eingehängt, anschließend wird das untere Klippende 10 gegen das untere zylindrische Gehäuseelement gedrückt, so dass es leicht auffedert und anschließend mit diesem unteren zylindrischen Gehäuseelement verrastet. Bei den beiden zylindrischen Gehäuseelementen 8 handelt es sich um Abstandhalter, die zwischen den beiden Löschkammern 13 und 14 angeordnet sind und entsprechende Befestigungsbolzen, mit welchen das Gehäuse zusammengehalten wird, in dem Bereich zwischen den beiden Löschkammern umgeben. Dadurch, dass die Halterung 7 der Permanentmagneten 3 an den beiden zwischen den Löschkammern 13 und 14 angeordneten Abstandshaltern 8 angebracht ist, befindet sich auch die Halterung selbst zwischen den Öffnungen der beiden Löschkammern. Die Permanentmagnete 3 hingegen ragen seitlich aus der Halterung hervor und erstrecken sich daher jeweils auf einer Seite über die gesamte Breite der Öffnung der linken Löschkammer 13, und auf der anderen Seite über die gesamte Breite der Öffnung der rechten Löschkammer 14. Auf diese Weise wird für zwei Schaltstellen lediglich eine Lichtbogenlöscheinrichtung benötigt.

[0032] In Fig. 5 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der Lichtbogenlöscheinrichtung gezeigt. Dargestellt ist eine Schaltstelle, bestehend aus einem der im Gehäuseinneren angeordneten Festkontakte 4 und dem diesem Festkontakt zugeordneten Ende der entsprechenden Kontaktbrücke 5. Das Ende der Kontaktbrücke bildet somit den beweglichen Gegenkontakt, der vom Antrieb 16 des Schaltschützes betätigt wird. Die Darstellung zeigt eine Momentaufnahme kurz nach dem Öffnen der beiden Kontakte 4 und 5. Beim Öffnungsvorgang entsteht zwischen den Kontaktstellen ein Schaltlichtbogen 2, der durch das magnetische Feld des nicht dargestellten Blasmagneten, und darüber hinaus auch durch das magnetische Feld der Permanentmagneten 3, nach rechts in die Permanentmagneten 3 getrieben bzw. geblasen wird. Fig. 5 zeigt, dass die Achsen der Permanentmagneten 3 im Wesentlichen senkrecht zur projizierten Längserstreckung des Schaltlichtbogens 2 ausgerichtet sind. Daher ist auch das durch die Permanentmagneten 3 aufgebaute Magnetfeld im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Schaltlichtbogens ausgerichtet. Das Magnetfeld sorgt dafür, dass der Schaltlichtbogen 2 nach rechts abwandert und schließlich auf die Permanentmagneten 3 trifft. Er wird dort gelängt und in weiterer Folge gelöscht. Die Permanentmagneten können erfindungsgemäß aus Hartferrit bestehen. Hierbei handelt es sich um ein keramisches Material, wodurch sich die Permanentmagneten 3 ähnlich wie herkömmliche Löschelemente aus Keramik hervorragend zur Kühlung und Löschung von Lichtbögen eignen. Das durch den Schaltlichtbogen 2 erzeugte Plasma wird durch die Schlitze zwischen den Permanentmagneten 3 nach außen transportiert.

[0033] In Fig. 6 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Darstellung entspricht der Darstellung aus Fig. 2, mit dem Unterschied, dass die Permanentmagneten 3 jeweils von einer Schutzhülse 17 aus Keramik umschlossen sind. Die Schutzhülsen sind hohlzylindrisch und liegen am Außenumfang des jeweiligen Permanentmagneten an. Sie können mit den Permanentmagneten beispielsweise verklebt sein.

[0034] Es wird darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung nicht nur zur Nachrüstung bestehender Schaltschütze eignet, sondern auch und insbesondere bei völlig neu entwickelten elektrischen Schaltvorrichtungen zum Einsatz kommen kann. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass das Schaltvermögen elektrischer Schaltvorrichtungen auf besonders einfache Weise und ohne signifikant erhöhten Platzbedarf verbessert werden kann. Blasanordnungen herkömmlicher Bauart, die den Schaltlichtbogen in die Löschanordnungen treiben, können zusätzlich vorgesehen werden, sind jedoch nicht immer zwingend erforderlich, da der Schaltlichtbogen bei der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöscheinrichtung von den Permanentmagneten der Lichtbogenlöscheinrichtung selbst angezogen wird. Die Permanentmagneten sind Blasmagnet und Löschelement zugleich.

Ansprüche

1. Lichtbogenlöscheinrichtung für eine elektrische Schaltvorrichtung (1) mit zumindest einer Schaltstelle, wobei die Lichtbogenlöscheinrichtung zumindest ein Löschelement und zumindest zwei Permanentmagnete (3) zur Beeinflussung eines beim Schaltvorgang auftretenden Lichtbogens (2) umfasst, wobei der Lichtbogen (2) durch ein von den Permanentmagneten (3) erzeugtes Magnetfeld in das Löschelement geblasen wird, wobei die Permanentmagnete (3) gleichzeitig das Löschelement bilden und derart angeordnet und gepolt sind, dass der Lichtbogen (2) von den Permanentmagneten (3) angezogen wird, und dadurch an die Permanentmagnete (3) gesaugt und durch diese gelöscht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete jeweils als Löschelement dienen und derart angeordnet und in gleicher Richtung gepolt sind, dass der Lichtbogen (2) von den zumindest zwei Permanentmagneten (3), die gleichzeitig Löschelemente bilden, angezogen wird, und wobei die Permanentmagnete (3) als Stabmagnete ausgeführt sind und zumindest in dem Bereich, der dem Lichtbogen ausgesetzt ist, jeweils von einer Schutzhülse (17) aus Keramik umschlossen sind.

2. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenlöscheinrichtung eine Löschkammer (13, 14) aufweist, wobei die Löschkammer (13, 14) eine Austrittsöffnung aufweist, und wobei die als Löschelement dienenden Permanentmagnete (3) im Bereich der Austrittsöffnung angeordnet sind.

3. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (3) besonders stark sind, so dass die von den Permanentmagneten (3) auf den Lichtbogen (2) wirkende magnetische Flussdichte zumindest 20 Millitesla, vorzugsweise zumindest 25 Millitesla, beträgt.

4. Lichtbogenlöscheinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (3) in derselben Weise voneinander beabstandet angeordnet sind wie herkömmliche Löschbleche oder keramische Löschelemente.

5. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (3) aus Hartferrit bestehen.

6. Lichtbogenlöscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (3) als zylindrische Stabmagnete ausgeführt sind.

7. Elektrische Schaltvorrichtung (1) mit zumindest einer Schaltstelle und einer der Schaltstelle zugeordneten Lichtbogenlöscheinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.

8. Elektrische Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (3) mittels einer gemeinsamen Halterung (7) an der elektrischen Schaltvorrichtung (1) angebracht sind.

9. Elektrische Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (7) an die Schaltvorrichtung (1) anclipbar ist.

10. Elektrische Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenlöscheinrichtung zumindest zwei nebeneinander angeordneten Schaltstellen der Schaltvorrichtung (1) zugeordnet ist, wobei sich die Permanentmagnete (3) der Lichtbogenlöscheinrichtung über die gesamte Breite der nebeneinander angeordneten Schaltstellen erstrecken.

11. Elektrische Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (7) zwischen den nebeneinander angeordneten Schaltstellen angeordnet ist.

12. Verfahren zur Erhöhung des Schaltvermögens einer elektrischen Schaltvorrichtung (1) mit zumindest einer Schaltstelle sowie zumindest einer Lichtbogenlöscheinrichtung, die der Schaltstelle zugeordnet ist, wobei die Lichtbogenlöscheinrichtung eine Löschkammer (13, 14) mit einer Austrittsöffnung sowie eine Vielzahl von Löschblechen oder keramischen Löschelementen zur Lichtbogenlöschung aufweist, wobei im Bereich der Austrittsöffnung zumindest zwei Permanentmagnete (3) an der elektrischen Schaltvorrichtung angebracht werden, so dass die Permanentmagneten (3) ein Löschelement bilden und derart angeordnet und gepolt sind, dass der Lichtbogen (2) von den Permanentmagneten (3) angezogen wird, und dadurch an die Permanentmagnete (3) gesaugt und durch diese gelöscht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete jeweils als Löschelement dienen und derart angeordnet und in gleicher Richtung gepolt sind, dass der Lichtbogen (2) von den zumindest zwei Permanentmagneten (3), die gleichzeitig Löschelemente bilden, angezogen wird, und wobei die Permanentmagnete (3) als Stabmagnete ausgeführt sind und zumindest in dem Bereich, der dem Lichtbogen ausgesetzt ist, jeweils von einer Schutzhülse (17) aus Keramik umschlossen sind.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschbleche oder keramischen Löschelemente zunächst entfernt, und die Permanentmagnete (3) als Ersatz für die Löschbleche oder keramischen Löschelemente an der elektrischen Schaltvorrichtung (1) angebracht werden.

Claims

1. Arc-quenching device for an electric switching apparatus (1) with at least one switching point, whereby the arc-quenching device comprises at least one quenching element and at least two permanent magnets (3) for influencing an arc (2) that emerges during the switching process, whereby the arc (2) is blown into the quenching element by a magnetic field that is created by the permanent magnets (3), whereby the permanent magnets (3) form at the same time the quenching element and are arranged and polarized in a way that the arc (2) is attracted by the permanent magnets (3) and thereby sucked onto the permanent magnets (3) and quenched by said permanent magnets, characterized in that the permanent magnets (3) are each used as a quenching element and are polarized in the same direction and arranged in a way that the arc (2) is attracted by the at least two permanent magnets (3) that form quenching elements at the same time, and wherein the permanent magnets (3) are designed as rod magnets and are enclosed, at least in the area that is exposed to the arc, each by a protection sleeve (17) made of ceramic.

2. Arc-quenching device according to Claim 1, characterized in that the arc-quenching device has a quenching chamber (13, 14), whereby the quenching chamber (13, 14) has an outlet opening, and whereby the permanent magnets (3) that are used as a quenching element are arranged in the area of the outlet opening.

3. Arc-quenching device according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the permanent magnets (3) are particularly strong so that the magnetic flux density that impacts from the permanent magnets (3) onto the arc (2) is at least 20 millitesla, preferably at least 25 millitesla.

4. Arc-quenching device according to Claim 1 or 3, characterized in that the permanent magnets (3) are arranged at a distance from one another in the same way as conventional quenching sheets or ceramic quenching elements.

5. Arc-quenching device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the permanent magnets (3) consist of hard ferrite.

6. Arc-quenching device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the permanent magnets (3) are designed as cylindrical rod magnets.

7. Electric switching apparatus (1) with at least one switching point and at least one arc-quenching device according to one of claims 1 to 6 that is assigned to the switching point.

8. Electric switching apparatus (1) according to Claim 7, characterized in that the permanent magnets (3) are installed on the electric switching apparatus (1) by means of a joint support (7).

9. Electric switching apparatus (1) according to Claim 8, characterized in that the support (7) can be clipped onto the switching device (1).

10. Electric switching apparatus (1) according to one of the Claims 7 to 9, characterized in that the arc-quenching device is assigned to at least two switching points of the switching apparatus (1) that are arranged next to one another, whereby the permanent magnets (3) of the arc-quenching device extend over the combined width of the switching points that are arranged next to one another.

11. Electric switching apparatus (1) according to Claim 10, characterized in that the support (7) is disposed between the switching points that are arranged next to one another.

12. Method for increasing the switching capacity of an electric switching apparatus (1) with at least one switching point as well as at least one arc-quenching device that is assigned to the switching point, whereby the arc-quenching device has a quenching chamber (13, 14) with an outlet opening as well as a plurality of quenching sheets or ceramic quenching elements for arc quenching, whereby at least two permanent magnets (3) are installed on the electric switching apparatus in the area of the outlet opening so that the permanent magnets (3) form a quenching element and are arranged and polarized in a way that the arc (2) is attracted by the permanent magnets (3) and thereby sucked onto the permanent magnets (3) and quenched by said permanent magnets, characterized in that the permanent magnets (3) are each used as a quenching element and are polarized in the same direction and arranged in a way that the arc (2) is attracted by the at least two permanent magnets (3) that form quenching elements at the same time, and wherein the permanent magnets (3) are designed as rod magnets and are enclosed, at least in the area that is exposed to the arc, each by a protection sleeve (17) made of ceramic.

13. Method according to Claim 12, characterized in that the quenching sheets or ceramic quenching elements are at first removed, and that the permanent magnets (3) are installed on the electric switching apparatus (1) as a substitute for the quenching sheets or ceramic quenching elements.

Revendications

1. Dispositif d'extinction d'arc pour appareil de commutation électrique (1) avec au moins un point de commutation, le dispositif d'extinction d'arc comprenant au moins un élément d'extinction et au moins deux aimants permanents (3) pour influencer un arc électrique (2) se produisant pendant l'opération de commutation, dans lequel l'arc (2) est soufflé dans l'élément d'extinction par un champ magnétique généré par les aimants permanents (3), dans lequel les aimants permanents (3) forment simultanément l'élément d'extinction et sont disposés et polarisés de telle sorte que l'arc (2) est attiré par les aimants permanents (3),
et est ainsi aspiré sur les aimants permanents (3) et éteint par ceux-ci, caractérisé en ce que les aimants permanents servent chacun d'éléments d'extinction et sont disposés et polarisés dans la même direction de telle sorte que l'arc (2) est généré par les au moins deux aimants permanents (3), qui forment en même temps des éléments d'extinction, et dans lequel les aimants permanents (3) sont conçus comme des aimants en barre et sont chacun entourés d'une gaine de protection (17) en céramique au moins dans la zone qui est exposée à l'arc électrique.

2. Dispositif d'extinction d'arc électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'extinction d'arc électrique présente une chambre d'extinction (13, 14), la chambre d'extinction (13, 14) présentant une ouverture de sortie, et les aimants permanents (3) servant d'élément d'extinction étant disposés dans la zone de l'ouverture de sortie.

3. Dispositif d'extinction d'arc selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les aimants permanents (3) sont particulièrement puissants, de sorte que la densité du flux magnétique agissant sur l'arc (2) par les aimants permanents (3) est d'au moins 20 millitesla, de préférence d'au moins 25 millitesla.

4. Dispositif d'extinction d'arc selon les revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que les aimants permanents (3) sont disposés à distance les uns des autres de la même manière que les plaques d'extinction classiques ou les éléments d'extinction en céramique.

5. Dispositif d'extinction d'arc selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les aimants permanents (3) sont constitués de ferrite dure.

6. Dispositif d'extinction d'arc selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les aimants permanents (3) sont conçus comme des aimants cylindriques en forme de barre.

7. Dispositif de commutation électrique (1) avec au moins un point de commutation et un dispositif d'extinction d'arc attribué au point de commutation selon l'une des revendications 1 à 6.

8. Dispositif de commutation électrique (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les aimants permanents (3) sont fixés au dispositif de commutation électrique (1) au moyen d'un support commun (7).

9. Dispositif de commutation électrique (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le support (7) peut être clipsé sur le dispositif de commutation (1).

10. Dispositif de commutation électrique (1) selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le dispositif d'extinction d'arc est associé à au moins deux points de commutation de l'appareil de commutation (1) disposés l'un à côté de l'autre, les aimants permanents (3) du dispositif d'extinction d'arc s'étendant sur toute la largeur des points de commutation disposés l'un à côté de l'autre.

11. Dispositif de commutation électrique (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le support (7) est disposé entre les points de commutation disposés les uns à côté des autres.

12. Procédé pour augmenter la puissance de commutation d'un dispositif de commutation électrique (1) comportant au moins un point de commutation et au moins un dispositif d'extinction d'arc électrique qui est associé au point de commutation, le dispositif d'extinction d'arc électrique comportant une chambre d'extinction d'arc électrique (13, 14) avec une ouverture de sortie ainsi que plusieurs plaques d'extinction ou éléments d'extinction en céramique pour l'extinction d'arcs électriques, au moins deux aimants permanents (3) étant fixés au dispositif de commutation électrique dans la zone de l'ouverture de sortie, de sorte que les aimants permanents (3) forment un élément d'extinction et sont disposés et polarisés de cette manière, en ce que l'arc (2) est attiré par les aimants permanents (3), et est ainsi aspiré sur les aimants permanents (3) et est éteint par ces derniers, caractérisé en ce que les aimants permanents servent respectivement d'éléments d'extinction et sont disposés de cette manière et polarisés dans le même sens, en ce que l'arc électrique (2) est attiré par au moins deux aimants permanents (3) qui forment simultanément des éléments d'extinction, et en ce que les aimants permanents (3) sont conçus comme des aimants en barre et sont entourés chacun d'une gaine de protection (17) en céramique au moins dans la zone qui est exposée à l'arc électrique.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les plaques d'extinction ou les éléments d'extinction en céramique sont d'abord enlevés, et les aimants permanents (3) sont fixés sur le dispositif de commutation électrique (1) en remplacement des plaques d'extinction ou des éléments d'extinction en céramique.

Zeichnung