DE2629408C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit relativ zueinander beweglichen Kontakten und Löschblechen. Ein derartiger Schalter ist beispielsweise aus der deutschen Offen­ legungsschrift 21 33 926 bekannt.

Niederspannungsschalter sind im allgemeinen so gestaltet, daß sie den Schaltlichtbogen in möglichst kurzer Zeit löschen kön­ nen. In den Löschkammern solcher Schalter wird die Lichtbogen­ spannung über die treibende Spannung erhöht. Dies erreicht man durch Verlängerung oder durch Kühlung des Lichtbogens; sie kön­ nen auch beide Maßnahmen zugleich erfüllen. Durch magnetische Beblasung oder auch durch Luftbeblasung wird der Lichtbogen zwischen den Schaltkontakten weggeblasen und dadurch verlängert. Zu diesem Zweck sind bekannte Schalter mit sogenannten Blas­ spulen versehen, die ein Fremdmagnetfeld erzeugen, das auf den Lichtbogen einwirkt. Die Anordnung solcher Blasspulen verteuert die Schalter unter Umständen erheblich. Durch besondere Gestal­ tung der Schalter kann deshalb der Lichtbogen auch durch das Eigenmagnetfeld, das durch den Lichtbogen selbst gebildet wird, zwischen den Kontakten weggeblasen werden.

Eine bessere Wirkung auf den Lichtbogen erhält man durch die Anordnung von Löschblechen in der Kammer, die aus elektrisch leitendem Material bestehen. Mit diesen Löschblechen wird der Spannungsabfall des Lichtbogens zusätzlich durch den Spannungs­ verlust der Bogenfußpunkte an den einzelnen Blechen erhöht, die als Zwischenelektroden wirken. Die Löschbleche bestehen im all­ gemeinen aus Eisen oder eisenhaltigen Legierungen und entziehen dem Lichtbogenplasma Wärme. Sie bewirken dadurch eine schnelle Entionisierung der Schaltstrecke. Sobald der Bogenstrom auf Null gesunken ist, liegt an der Schaltstrecke die vom elektri­ schen Netz wiederkehrende Spannung an. Ein Anteil dieser Span­ nung entfällt auf das kathodennahe Gebiet des Schaltkontaktes und die restliche Spannung liegt am übrigen Elektrodenzwischen­ raum, in dem der Lichtbogen vorher gebrannt hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannungsfestig­ keit eines elektrischen Schalters mit Löschblechen nach dem Stromnulldurchgang und daraus resultierend das Abschaltvermögen des Schalters zu erhöhen. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß nach Strom Null am kathodennahen Gebiet der Schaltkontakte eine beträchtliche Spannung abfallen kann, ohne daß die Gefahr einer Rückzündung gegeben ist.

In der US-Patentschrift 16 23 531 ist ein elektrischer Schalter offenbart, bei dem zwischen einem feststehenden und einem be­ weglichen Kontakt ein Hilfskontakt angeordnet ist. Dieser be­ kannten Ausführungsform liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung des Lichtbogens nach dem Öffnen der Kontakte zu erhöhen. Zu diesem Zweck ist ein verhältnismäßig dicker Hilfskontakt vorge­ sehen, der mit Kühlrippen versehen ist. Der Hilfskontakt ist zwischen den Hauptkontakten beweglich angeordnet und bildet nach dem Öffnen der Hauptkontakte einen zusätzlichen Luftspalt und bewirkt somit eine Aufleitung des Lichtbogens in zwei seriengeschaltete Teillichtbögen.

Die Erfindung macht Gebrauch von diesem bekannten Merkmal und sie besteht darin, daß bei einem Schalter der eingangs genann­ ten Art zwischen den Kontakten eine Zwischenlage aus elektrisch leitendem Material vorgesehen ist, die nach dem Öffnen der Kon­ takte eine Reihenschaltung von Teillichtbögen bewirkt. Es bren­ nen somit nach dem Öffnen der Kontakte ein Teillichtbogen zwi­ schen dem einen Kontakt und der Zwischenlage und ein weiterer Teillichtbogen zwischen dieser Zwischenlage und dem zweiten Kontakt. Dadurch wird zusätzlich zwischen dem anodischen und kathodischen Lichtbogenansatz auf den Schaltkontakten ein wei­ terer Anoden- und Kathodenansatz erzeugt und dadurch die Span­ nungsfestigkeit des Schalters entsprechend erhöht.

Sind beide Kontakte des Schalters beweglich, so kann die Zwischenlage unbeweglich sein. Ist nur einer der beiden Kontak­ te beweglich gestaltet, so wird eine bewegliche Zwischenlage verwendet. Im allgemeinen wird sie um eine Achse drehbar ge­ lagert und nach dem Abheben des beweglichen Kontaktes so um ihre Drehachse geschwenkt, daß sie von dem unbeweglichen Kon­ takt abhebt und dadurch ein zweiter Teillichtbogen mit einem weiteren Katho­ denansatz gebildet wird.

Bei größeren Stromstärken reichen die aus der Literatur be­ kannten sogenannten Stromengekräfte zum Abheben der Zwischenlage aus. Diese Stromengekräfte entstehen bei punktförmiger Kontakt­ auflage, wodurch eine starke Einschnürung der Stromlinien er­ folgt. In dem Gebiet der punktförmigen Auflage, wo die Strom­ linien divergieren bzw. konvergieren, besitzen diese eine zur allgemeinen Stromrichtung senkrechte Komponente. Mit dem Eigen­ magnetfeld des Stromes und dieser Stromkomponente entsteht eine magnetische Kraft parallel zur allgemeinen Stromrichtung, die in Richtung abnehmender Stromdichte zeigt (Holm "Electric Con­ tacts", Springer Berlin/Heidelberg/New York, 1967, S. 56). Es kann auch ein zusätzlicher Antrieb für die Bewegung der Zwi­ schenlage vorgesehen sein, insbesondere in Schaltern für geringe Stromstärken. Dieser Antrieb kann beispielsweise aus einer Feder bestehen, die nach dem Öffnen der Kontakte die Zwischenlage von dem feststehenden Kontakt abhebt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel eines Schalters nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.

In einer Löschkammer 2 sind relativ zueinander bewegliche Kon­ takte 4 und 6 vorgesehen, von denen der eine 4 unbeweglich ist und der andere 6 um eine Achse 8 drehbar gelagert ist. Die Kon­ taktzuführungen sind in der Figur mit 10 bzw. 12 bezeichnet. Die Zuführung 12 ist mit einem flexiblen Anschlußleiter 14 versehen. Die Zuführung 10 kann mit einem in der Figur nicht dargestellten, festen Anschlußleiter versehen sein.

In der Kammer 2 sind Löschbleche 16 bis 23 vorgesehen, die in der Bewegungsebene der Kontakte so isoliert zueinander ange­ ordnet sind, daß sie etwa senkrecht zu einem nach dem Öffnen der Kontakte 4 und 6 entstehenden Lichtbogen verlaufen. Die Löschbleche 16 bis 23 sind in bekannter Weise an ihren, den Kontakten zugewandten Enden mit einem in der Figur nicht näher bezeichneten Schlitz versehen. Zwischen den Kontakten 4 und 6 ist eine vorzugsweise bewegliche Zwischenlage 30 aus elektrisch leitendem Material vorgesehen, deren eines Ende um eine Achse 32 drehbar gelagert ist. Die Zwischenlage 30 kann zweckmäßig an ihren Kanten jeweils mit einem Steg 34 versehen sein, der in eine Nut 36 der Kammerwand oder eine besondere Auflage der Kam­ merwand eingreift. Diese Stege dienen zur Führung der Zwischen­ lage 30 während ihrer Bewegung zwischen den Kontakten 4 und 6.

Nach dem Öffnen des beweglichen Kontaktes 6 bildet sich ein Teillichtbogen 40 zwischen dem Kontakt 6 und der Zwischenlage 30. Zwischen dem Kontakt 4 und der noch anliegenden Auflagefläche der Zwischenlage 30 bilden sich durch den Stromübergang magne­ tische Stromengekräfte aus, die senkrecht zu den Auflageflächen wirken und die Zwischenlage 30 vom Kontakt 4 abheben und um ihre Drehachse 32 schwenken. Dadurch bildet sich ein weiterer Teillichtbogen 42 und dementsprechend auch ein weiterer Anoden- und Kathodenansatz.

Durch die magnetischen Kräfte wird der Teillichtbogen 40 zwi­ schen die Löschbleche 16 bis 23 getrieben, so daß er erlischt. Nach dem Erlöschen des Teillichtbogens 40 erlischt auch der Teillichtbogen 42. Ein Weglaufen der Fußpunkte des Teillicht­ bogens 42 erscheint nicht zweckmäßig. Man kann dies beispiels­ weise durch eine isolierende Auflage 44 der Stromzuführung 10 verhindern.

Für geringe Stromstärken kann beispielsweise die Zwischenlage 30 mit einer Blattfeder versehen sein, deren Federkraft so gering ist, daß sie bei geschlossenen Kontakten die Zwischenlage 30 in ihrer Ruhelage auf dem Kontakt 4 aufliegen läßt und die Zwi­ schenlage 30 lediglich nach dem Öffnen der Kontakte vom Kontakt 4 abhebt. Unter Umständen kann auch eine Spiralfeder vorgesehen sein. Die Federn können vorzugsweise so angeordnet sein, daß der Lichtbogen nicht auf sie einwirken kann. Sie können bei­ spielsweise auch außerhalb der Lichtbogenkammer so angeordnet sein, daß ihre Federkraft auf wenigstens einen der Stege 34 ein­ wirkt.

Die Zwischenlage 30 kann wenigstens zum Teil aus Kontaktmaterial bestehen. Im allgemeinen besteht sie aus dem Material der Lösch­ bleche 16 bis 23, d. h. im wesentlichen aus Eisen, das mit einer Auflage aus Kontaktmaterial versehen sein kann.

In einer besonderen Ausführungsform des Schalters können auch Doppelbleche mit U-förmigem oder V-förmigem Querschnitt vorge­ sehen sein. In einem solchen Schalter kann auch eine Zwischen­ lage mit einem derartigen U- oder V-förmigen Querschnitt ver­ wendet werden, deren Verbindungsstück sich zwischen den Kon­ takten befindet. Durch diese Form der Löschbleche wird bekannt­ lich das Einlaufen der Teillichtbögen zwischen den Blechen er­ leichtert.

In einem Schalter mit zwei beweglichen Kontakten kann die Zwischenlage 30 auch unbeweglich zwischen den beiden Kontakten angeordnet sein, die dann zur Stromunter­ brechung jeweils nach einer Seite von der Zwischenlage abheben.

Claims (1)

1. Elektrischer Schalter mit relativ zueinander beweglichen Kon­ takten und Löschblechen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kontakten (4, 6) eine Zwischenlage (30) aus elektrisch lei­ tendem Material vorgesehen ist, die nach dem Öffnen der Kon­ takte (4, 6) eine Reihenschaltung von Teillichtbögen (40, 42) bewirkt.