DE19629867C2 - Strombegrenzender Leistungsschalter - Google Patents
Strombegrenzender LeistungsschalterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen strombegrenzenden Leistungs
schalter gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
Ein derartiger Leistungsschalter ist beispielsweise aus der
EP 0 560 696 A1 bekannt. Er umfaßt eine Kontaktanordnung mit
zwei festen Schaltstücken, welche jeweils über schienenför
mige Leiter mit entsprechenden Anschlußklemmen verbunden
sind. Außerdem ist ein zweiarmiges, um eine Achse drehbares
Schaltstück vorgesehen, welches in seiner geschlossenen
Stellung (Grundstellung) die beiden festen Schaltstücke
miteinander verbindet, wobei die festen Schaltstücke derart
ausgestaltet sind, daß sich im Überlastfall (z. B. einem Kurz
schluß) zwischen ihnen und dem stromdurchflossenen drehbaren
Schaltstück aufgrund der sich ausbildenden Magnetfelder Kräf
te ergeben, die das drehbare Schaltstück aus seiner Grund
stellung in eine geöffnete Stellung verschwenken.
Nachteilig bei diesen bekannten Leistungsschaltern ist unter
anderem, daß der schienenförmige Leiter im Bereich des festen
Schaltstückes derart schleifenförmig ausgebildet ist, daß ein
Teilabschnitt der Schleife ein Magnetfeld erzeugt, welches zu
einer Kraftkomponente führt, die der öffnenden Kraft entge
gengerichtet ist.
Außerdem weisen die bekannten Leistungsschalter den Nachteil
auf, daß die Öffnungskraft auf das drehbare Schaltstück bei
zunehmendem Öffnungsspalt schnell abnimmt, so daß die Kon
taktöffnungszeiten relativ groß sind und die Strombegrenzung
durch den Leistungsschalter nicht optimal ist.
Aus der DE-OS 16 65 684 ist ein Leistungsschutzschalter mit
einem festen und einem drehbaren Schaltstück bekannt, bei dem
ein das Schaltstück und eine Stromanschlußklemme verbindender
Leiter die Anschlußklemme spulenförmig umgibt. Im Kurzschluß
fall erzeugt daher der diesen Leiter durchfließende Strom ein
Magnetfeld, welches eine öffnende Kraft und ein öffnendes
Drehmoment auf das drehbare Schaltstück ausübt.
Nachteilig bei diesem bekannten Leistungsschutzschalter ist
u. a., daß die öffnende Kraft auf das drehbare Schaltstück mit
größer werdendem Öffnungswinkel schnell abnimmt, weil das
Schaltstück im Außenfeld des spulenförmigen Leiters angeord
net ist.
Aus der US-PS 4,644,307 ist schließlich ein Leistungsschutz
schalter mit zwei schwenkbaren Schaltstücken bekannt, wobei
das erste schwenkbare Schaltstück über einen Leiter mit einer
entsprechenden Stromanschlußklemme verbunden ist. Zur Verrin
gerung der Kontaktöffnungszeiten ist dieser Leiter schleifen
förmig um das zweite Schaltstück herumgeführt, derart, daß
bei einem durch den Leiter fließenden Strom ein Magnetfeld
erzeugt wird, welches auf beide Schaltstücke wirkt und ent
sprechende, die Schaltstücke öffnende Kräfte erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungs
schalter der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem bei
gleichem Stromdurchgang durch die Kontaktanordnung wie bei
bekannten Schaltern höhere Öffnungskräfte erreichbar sind, so
daß sich schnellere Kontaktöffnungszeiten und eine bessere
Strombegrenzung im Überlastfall ergeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, beson
ders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren
die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß beide Leiter der
art ausgebildet sind, daß sie, in Seitenansicht der Kontakt
anordnung gesehen, schleifenförmig um den entsprechenden Arm
des drehbaren Schaltstückes herumgeführt sind, und zwar der
art, daß in dem gesamten Öffnungsbereich des beweglichen
Schaltstückes das Magnetfeld der Stromzuführung so gerichtet
ist, daß sowohl auf das Schaltstück als auch auf den beim
Verschwenken des Schaltstückes entstehenden Lichtbogen eine
positive (d. h. in die gewünschte Richtung zeigende) Kraft
ausgeübt wird.
Damit die derart geformten schienenförmigen Leiter die Dreh
bewegung des drehbaren Schaltstückes bzw. die Bewegung des
sich beim Öffnungsvorgang zwischen den Kontakten ausbildenden
Lichtbogens nicht behindern, müssen die Leiter mindestens
teilweise in einer anderen Ebene liegen als das drehbare
Schaltstück.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn
sich die schienenförmigen Leiter jeweils aus zwei parallel
zueinander angeordneten Schleifen zusammensetzen, die auch
elektrisch parallel geschaltet sind. Bei einer derartigen
Schleifenanordnung können sowohl das entsprechende feste
Schaltstück als auch der diesem Schaltstück zugeordnete Arm
des drehbaren Schaltstückes mindestens teilweise in dem Zwi
schenraum zwischen den beiden Schleifen angeordnet werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs
beispielen. Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbei
spieles der Kontaktanordnung eines erfindungsgemäßen
Leistungsschalters in der Grundstellung des drehbaren
Schaltstückes;
Fig. 2 die Fig. 1 entsprechende Ansicht des Leistungsschalters
in der geöffneten Stellung des drehbaren Schaltstückes
und
Fig. 3 die perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungs
beispieles der Kontaktanordnung eines erfindungsgemäßen
Leistungsschalters.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Schaltkammer eines Leistungsschalters
bezeichnet, die von einem gestrichelt dargestellten Gehäuse 2
umgeben ist. Zum Anschluß des Leistungsschalters an einen
entsprechenden Stromkreis sind zwei Anschlußklemmen 3, 4 vor
gesehen, die über schienenförmige Leiter 5, 6 mit zwei festen
Schaltstücken 7, 8 verbunden sind. Die festen Schaltstücke 7,
8 werden mittels eines um eine Achse 9 gegen den Druck einer
Feder (nicht dargestellt) drehbaren Schaltstückes 10 über
brückt. Dabei drücken die beiden Arme 11, 12 des drehbaren
Schaltstückes 10 über Kontaktauflagen 13, 14 gegen entspre
chende Kontaktauflagen 15, 16 der festen Schaltstücke 7, 8.
Erfindungsgemäß sind die schienenförmigen Leiter 5, 6 jeweils
schleifenförmig um einen Teil des drehbaren Schaltstückes 10
herumgeführt, und zwar derart, daß die Leiterabschnitte 17,
18 der Schleifen 5, 6, die sich in bezug auf das drehbare
Schaltstück 10 auf den Seiten der festen Schaltstücke 7, 8
befinden, jeweils eine abstoßende Kraft auf das drehbare
Schaltstück 10 ausüben. Die Leiterabschnitte 19, 20 der
beiden Schleifen hingegen, die sich auf der dem jeweils
festen Schaltstück 7, 8 abgewandten Seite des drehbaren
Schaltstückes 10 befinden, üben aufgrund der Stromrichtung in
diesen Bereichen eine anziehende Kraft auf das drehbare
Schaltstück 10 aus. Aber auch die Leiterabschnitte 19', 19"
und 20', 20" erzeugen Magnetfelder, welche in dem gesamten
Öffnungsbereich des beweglichen Schaltstückes 10 so gerichtet
sind, daß ein öffnendes Drehmoment auf die Arme 11 und 12 des
beweglichens Schaltstückes 10 ausgeübt wird. Denn der durch
die Leiterabschnitte 19-20" fließende Strom bewirkt ein
Magnetfeld in die Zeichenebene hinein, was in der in Fig. 1
dargestellten Leiteranordnung zu einem öffnenden Drehmoment
auf das Schaltstück führt.
Sobald ein Überlastfall eintritt - der durch die schienenför
migen Leiter und das drehbare Schaltstück 10 fließende Strom
I also einen vorgegebenen Wert erreicht hat - sind die auf das
Schaltstück 10 wirkenden Kräfte so groß, daß das Schaltstück
10 in Richtung der Pfeile 21, 22 gegen den Druck der nicht
dargestellten Feder verschwenkt wird. Dabei nimmt zwar einer
seits aufgrund des größer werdenden Öffnungsspaltes die durch
das Magnetfeld des jeweiligen festen Schaltstückes bewirkte
Öffnungskraft ab. Andererseits aber nimmt die Öffnungskraft
durch die anziehende Wirkung der stromdurchflossenen Leiter
abschnitte 19, 20 zu, so daß sich gegenüber vergleichbaren
bekannten Leistungsschaltern wesentlich niedrigere Kontakt
öffnungszeiten ergeben.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, bildet sich bei dem Verschwenken
des drehbaren Schaltstückes 10 zwischen den Kontaktauflagen
13, 15 bzw. 14, 16 jeweils ein Lichtbogen 23, 24 aus. Der
durch das entsprechende Lichtbogenplasma fließende Strom I
besitzt die gleiche Richtung wie der Strom in den mit 19' und
20' bezeichneten Leiterabschnitten der schienenförmigen Lei
ter 5, 6. Das Lichtbogenplasma wird daher aufgrund der durch
die Magnetfelder der Leiterabschnitte 19-20" verursachten,
nach außen gerichteten Kraftkomponenten in die Lichtbogen
kammern 27, 28 gezogen, in denen der Lichtbogen dann in an
sich bekannter Weise gelöscht wird.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend
beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So braucht es
sich bei den festen Schaltstücken nicht um separate Teile
handeln. Vielmehr können die Endbereiche der schienenförmigen
Leiter gleichzeitig als Schaltstücke ausgebildet sein. Ferner
brauchen die schienenförmigen Leiter nicht eine quadratische
oder rechteckförmige Grundform besitzen, sondern können auch
kreis- oder kreisabschnittförmig ausgebildet sein. Dabei ver
steht es sich von selbst, daß die schienenförmigen Leiter
derart angeordnet sein müssen, daß sie den Schwenkvorgang des
drehbaren Schaltstückes nicht behindern. Sie müssen daher so
geformt sein, daß sie vor oder hinter dem drehbaren Schalt
stück vorbeigeführt werden. Außerdem kann das drehbare
Schaltstück mit seitlichen Ausnehmungen versehen werden.
Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, brauchen die durch die
schienenförmigen Leiter gebildeten Schleifen die jeweiligen
Arme des drehbaren Schaltstückes (in Seitenansicht der Kon
taktanordnung gesehen) nicht vollständig zu umfassen, sondern
es reicht aus, wenn nur Teilabschnitte der Arme von den
Schleifen überdeckt werden.
Die Erfindung ist ferner nicht auf Leistungsschalter be
schränkt, die als Doppelunterbrecher mit zwei festen Schalt
stücken ausgebildet sind, sondern sie bezieht sich auch auf
Leistungsschalter mit Stromschienenanordnungen, bei denen
jeweils nur eine Unterbrecherstelle wirksam ist. In diesem
Fall ist der eine der beiden schienenförmigen Leiter direkt
mit dem beweglichen Schaltstück verbunden.
Bei der Drehachse 9 (Fig. 1) braucht es sich keineswegs um
eine feste Achse zu handeln. Insbesondere bei rotatorischen
Doppelunterbrechern kommt es häufig aufgrund des unterschied
lichen Kontaktabbrandes zu einer geringfügigen seitlichen
Verschiebung der Achse. Eine derartige Verschiebung hat aber
keinen nennenswerten Einfluß auf die Wirkungsweise der vor
stehend erläuterten Erfindung.
Schließlich können die schienenförmigen Leiter sich jeweils
auch aus zwei parallel zueinander angeordneten Schleifen
zusammensetzen, wobei sowohl das entsprechende feste Schalt
stück als auch der diesem Schaltstück zugeordnete Arm des
drehbaren Schaltstückes mindestens teilweise in dem Zwi
schenraum zwischen den beiden Schleifen angeordnet ist. Ein
entsprechendes Ausführungsbeispiel ist schematisch in Fig. 3
wiedergegeben.
Dabei sind die schienenförmigen Leiter mit 30 und 31 und das
drehbare Schaltstück mit 32 bezeichnet. Die Richtung des
elektrischen Stromes I ist durch entsprechende Pfeile ange
deutet.
Der schienenförmige Leiter 30 setzt sich im wesentlichen aus
zwei U-förmig gebogenen Schleifen 33, 34 zusammen, die elek
trisch über entsprechende stegförmige Leiter 35, 36 mitein
ander verbunden sind. Der eine der beiden stegförmigen Leiter
35 ist mit der Anschlußklemme (Fig. 1) und der jeweils andere
Steg 36 mit dem festen Schaltstück 37 verbunden. Dabei er
streckt sich das feste Schaltstück 37 in den zwischen den
beiden U-förmig gebogenen Schleifen 33, 34 bestehenden Zwi
schenraum 38 hinein. Auch ein entsprechender Abschnitt des
Armes 39 des drehbaren Schaltstückes 32 ist innerhalb dieses
Zwischenraumes 38 angeordnet.
Der schienenförmige Leiter 31 setzt sich aus zwei L-förmig
gebogenen Schleifen 40, 41 zusammen, die elektrisch wiederum
über entsprechende stegförmige Leiter 42, 43 miteinander ver
bunden sind. Dabei ist der stegförmige Leiter 42 mit der An
schlußklemme 4 (Fig. 1) und der andere stegförmige Leiter 43
mit dem festen Schaltstück 44 verbunden. Das Schaltstück 44
ragt in den zwischen den beiden L-förmig gebogenen Schleifen
40, 41 bestehenden Zwischenraum 45 hinein. Gleiches gilt auch
für den zweiten Arm 46 des drehbaren Schaltstückes 32.
Die Wirkungsweise der Kontaktanordnung dieses Leistungsschal
ters entspricht im wesentlichen der Wirkungsweise des vor
stehend im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen
Schalters.
1
Schaltkammer
2
Gehäuse
3
,
4
Anschlußklemmen
5
,
6
schienenförmige Leiter, Schleifen
7
,
8
feste Schaltstücke
9
Achse
10
drehbares Schaltstück
11
,
12
Arme (des drehbaren Schaltstückes)
13
,
14
Kontaktauflagen
15
,
16
Kontaktauflagen
17
,
18
Leiterabschnitte
19-19
" Leiterabschnitte
20-20
" Leiterabschnitte
21
,
22
Richtungspfeile
23
,
24
Lichtbogen
27
,
28
Lichtbogenkammern
30
,
31
schienenförmige Leiter
32
drehbares Schaltstück
33
,
34
U-förmig gebogene Schleifen
35
,
36
stegförmige Leiter
37
festes Schaltstück
38
Zwischenraum
39
Arm (drehbares Schaltstück)
40
,
41
L-förmig gebogene Schleifen
42
,
43
stegförmige Leiter
44
festes Schaltstück
45
Zwischenraum
46
Arm (des drehbaren Schaltstückes)
Claims (6)
1. Strombegrenzender Leistungsschalter mit mindestens einer
Kontaktanordnung, die sowohl zwei feste Schaltstücke
(7, 8; 37, 44), welche jeweils über Leiter (5, 6; 30, 31) mit
entsprechenden Anschlußklemmen (3, 4) verbunden sind, als
auch ein zweiarmiges um eine Achse (9) drehbares Schalt
stück (10; 32), welches in seiner Grundstellung die bei
den festen Schaltstücke (7, 8; 37, 44) miteinander verbin
det, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter
(5, 6; 30, 31), in Seitenansicht der Kontaktanordnung ge
sehen, jeweils schleifenförmig um einen Arm (11, 12; 39,
46) des drehbaren Schaltstückes (10; 32) - oder um einen
Teilabschnitt dieses Armes - herumgeführt sind, derart,
daß die schleifenförmigen Leiterabschnitte (19-20")
Magnetfeldkomponenten erzeugen, die derart gerichtet
sind, daß sie in dem gesamten Öffnungsbereich des dreh
baren Schaltstückes (10; 32) zu einem das Schaltstück
(10; 32) öffnenden Drehmoment führen.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der jeweilige Leiter (30, 31) sich aus zwei pa
rallel zueinander angeordneten Schleifen zusammensetzt
und daß sowohl das entsprechende feste Schaltstück (37,
44) als auch der diesem Schaltstück zugeordnete Arm (39,
46) des drehbaren Schaltstückes (32) mindestens teilwei
se in dem Zwischenraum (38) zwischen den beiden Schlei
fen angeordnet ist.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die beiden parallel angeordneten Schleifen auch
elektrisch parallel geschaltet sind.
4. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden
Leiter (30), in Seitenansicht der Kontaktanordnung ge
sehen, U-förmig ausgebildet ist.
5. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden
Leiter (31), in Seitenansicht der Kontaktanordnung gese
hen, L-förmig ausgebildet ist.
6. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß der jeweilige Leiter (5, 6; 30,
31) derart um den entsprechenden Arm (11, 12; 39, 46) des
drehbaren Schaltstückes (10; 32) herumgeführt ist, daß
alle seine Leiterabschnitte (19-20") Magnetfeldkompo
nenten erzeugen, die derart gerichtet sind, daß sie in
dem gesamten Öffnungsbereich des drehbaren Schaltstückes
(10; 32) auf den entstehenden Lichtbogen (23, 24) eine
nach außen wirkende Kraft ausüben.
Priority Applications (1)
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DE1996129867 DE19629867C2 (de) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | Strombegrenzender Leistungsschalter |
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DE19629867C2 true DE19629867C2 (de) | 2003-07-24 |
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ID=7800706
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MOELLER GMBH, 53115 BONN, DE |
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8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: EATON INDUSTRIES GMBH, 53115 BONN, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110201 |