DE4332546A1 - Niederspannungsschalter in isolierendem Gehäuse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Nie­ derspannungsschalter in einem isolierenden Gehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, daß man bei Schaltern des angegebenen Typs ständig danach strebt, deren Funktionsmerkmale zu verbessern. Insbesondere strebt man danach, die Effek­ tivität bei der Löschung von Lichtbögen zu verbessern, die sich in dem Augenblick bilden, wenn die Kontakte geöffnet werden.

In einem Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist es die Aufgabe der Erfindung, die Schaltleistung des Schalters zu verbessern und die Verschleißerschei­ nungen zu verringern, die mit der Bildung von Licht­ bögen einhergehen.

In einem Schalter des angegebenen Typs wird die Aufgabe derart gelöst, daß der unbewegliche Kontakt eine Öffnung aufweist, wodurch sich zwei seitliche Schenkel ergeben, von denen jeder einen Teil des Eingangsstromes leitet und die unten durch ein Joch miteinander verbunden sind. Vom Joch aus erstreckt sich eine Kon­ taktzunge in Richtung der Kammer zum Löschen des Lichtbogens. Die Kontaktzunge ist mit einer Platte verbunden, welche die Zunge in Richtung der Löschkammer verlängert. An den Seiten der Kontaktzunge und der Platte sitzt eine isolierende Kalotte aus Material, das beim Vorhandensein des Lichtbogens in den gasförmigen Zustand übergeht. Die Kalotte weist eine Öffnung für die Durchführung der Zunge und der Platte auf.

Man erhält eine angestrebte Richtung der Gasdämpfe, die von der in den gasförmigen Zustand übergehenden Kalotte abgegeben werden, und außerdem ein intensives Zusammenwirken dieser Gase mit dem magnetischen Feld, das von der Windung erzeugt wird, die durch die Öffnung in dem unbeweglichen Kontakt gebildet wird, und somit eine Erhöhung der Geschwindigkeit, mit der der Fuß des Lichtbogens verschoben wird, durch die Tatsache, daß die gasabgebende Kalotte auf der Seite in Richtung der Löschkammer und parallel zu den Längsseiten der Zunge keilförmig ausgebildete Nasen aufweist, und durch die Tatsache, daß die Spitzen der Keile auf der Höhe der Kontaktlinie zwischen der Zunge und dem beweglichen Kontakt verlaufen und die schräge Seite der Keile in Richtung der Löschkammer ansteigt.

Mit der Erfindung werden zahlreiche Vorteile erzielt.

Aufgrund einer raschen Verschiebung des Fußes des Lichtbogens sowie durch sein rasches und erhöhtes Wachstum erreicht man eine größere Beschränkung des zu unterbrechenden Stromes. Aufgrund der Realisierung einer flachen Windung in dem unbeweglichen Kontakt ist es möglich, das Volumen der Löschkammer zu erhöhen und - im Vergleich zu den herkömmlichen Schaltern - den Hub zur Trennung der Kontakte um bis zu 50% zu erhöhen. Durch die Ausnutzung der umgekehrten Richtungen des Stromes in dem unbeweglichen Kontakt und des Stromes in dem beweglichen Kontakt wird die Geschwindigkeit, mit der der bewegliche Kontakt getrennt wird, erhöht. Es wird nämlich die elektrodynamische Abstoßung ausgenutzt, die zwischen parallelen Leitern auftritt, welche von Strömen in umgekehrten Richtungen durchlaufen werden.

Weitere Vorzüge, charakteristische Merkmale und Ein­ zelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Beispiels hinsichtlich der bevorzugten Ausführung eines Schalters gemäß der Erfindung.

Die Zeichnungen zeigen folgendes:

die Abb. 1 den Teil eines Längsschnittes durch einen Pol eines automatischen Schalters gemäß der Er­ findung,

die Abb. 2 eine Vorderansicht des unbeweglichen Kontaktes und

die Abb. 3 eine perspektivische Ansicht des unbe­ weglichen Kontaktes und der Kalotte aus gasabgebendem Material vor deren Zusammenbau.

Der in Abb. 1 dargestellte Schalter weist ein isolierendes Gehäuse 1 auf. Das Gehäuse 1 umfaßt - getrennt für jeden Pol - einen unbeweglichen Kontakt aus beispielsweise flachem Profil sowie einen beweg­ lichen Kontakt 3, der in dem Punkt 4 aufklappbar ist. Die Position 5 gibt eine Lichtbogenkammer an, in der ein Paket von Blechen 6 zum Löschen des Lichtbogens untergebracht sind.

Gemäß der Erfindung weist der unbewegliche Kontakt 2 eine Öffnung 10 auf, so daß sich zwei seitliche Schen­ kel 11 ergeben, von denen jeder eine Hälfte (I/2) des Eingangsstromes (I) führt. Unten sind die Schenkel 11 durch ein Joch 12 miteinander verbunden.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, geht von dem Joch 12 eine Kontaktzunge 13 ab, die auf die Licht­ bogenkammer 5 gerichtet ist. Auf diese Weise verlaufen die Ströme in den Schenkeln 11 und in der Zunge 13 in umgekehrten Richtungen, was durch die Pfeile angezeigt wird. Durch die Ausführung der Öffnung 10 entsteht sozusagen eine flache Windung in dem unbeweglichen Kontakt 2.

Aus der Zeichnung ist überdies ersichtlich, daß an die Zunge 13 in elektrisch leitender Weise ein Verlänge­ rungsstück angeschlossen ist, welches die Zunge 13 in Richtung der Lichtbogenkammer 5 verlängert, und außer­ dem ein übliches Plättchen 7, das mit dem beweglichen Kontakt 3 zusammenwirkt.

Gemäß der Erfindung befindet sich an den Seiten der Zunge 13 und auf dem Verlängerungsstück 14 eine isolierende Kalotte oder Haube 15. Die Haube besteht aus Material, das beim Vorhandensein des Lichtbogens Gas abgibt. Diese in Gas übergehenden Materialien sind in der Technik wohlbekannt.

Die Kalotte 15 weist eine Öffnung 16 auf, welche die Zunge 13 und das Verlängerungsstück 14 umgibt. Diese Auflage ist vorzugsweise formschlüssiger Natur.

Auf der Seite 17 in Richtung der Lichtbogenkammer 5 weist die Kalotte 15 zwei keilförmige Nasen 18 auf. Diese Nasen 18 verlaufen keilförmig im Hinblick auf die Längsseiten der Zunge 13. in zusammengebautem Zustand befinden sich die Spitzen 19 der Keile 18 auf der Höhe der Kontaktlinie zwischen der Zunge 13 und dem beweglichen Kontakt 3. Die schräge Seite 20 der Keile 18 steigt in Richtung der Lichtbogenkammer 5 an.

Die Kalotte 15 ist auf der Seite in Richtung des un­ beweglichen Kontaktes 2 so ausgebildet, daß eine feste Verankerung und Positionierung auf dem unbeweglichen Kontakt 2 möglich ist.

Die Öffnung 10 ist U-förmig ausgeführt. Es ist offen­ sichtlich, daß die Öffnung auch eine andere Form haben kann. Wesentlich für die Erfindung ist die Realisierung der sogenannten flachen Windung, das heißt einer geometrischen Form, die zwei seitliche Schenkel 11 und eine in der Mitte angeordnete Zunge 13 vorsieht, welche Ströme in umgekehrter Richtung führen.

Die Position 23 zeigt eine Aussparung an, die in dem Gehäuse 1 für die Hin- und Herbewegung des beweglichen Kontaktes 3 vorgesehen ist. Vorteilhafterweise wird die Größe der Aussparung 23 so gewählt, daß sie kaum größer ist als die Dicke des beweglichen Kontaktes 3.

Die Funktionsweise des Schalters gemäß der Erfindung wird nun im folgenden beschrieben:

In dem unbeweglichen Kontakt 2 teilt sich der Ein­ gangsstrom (I) in die beiden Schenkel 11 auf und läuft wieder vereint in die Zunge 13. in der Zunge 13 ver­ läuft der Strom I in umgekehrter Richtung zu dem Strom in dem beweglichen Kontakt (3) in der geschlossenen Position. Sobald ein erhöhter Fehlerstrom auftritt, entsteht im Punkt der galvanischen Trennung des beweglichen Kontaktes 3 und des unbewegglichen Kontaktes 2 ein Lichtbogen. Nach dem Zünden des Lichtbogens kommt es zu einem raschen Anstieg der Umgebungstemperatur. Dieser beträchtliche Anstieg der Temperatur führt dazu, daß die Kalotte 15, die aus gasabgebendem Material besteht, welches den Lichtbogen löschen kann, sofort Gas abgibt.

Aufgrund der keilförmigen Ausformung der Nasen 18 wird sichergestellt, daß ein gerichteter Fluß der von der Kalotte 15 abgegebenen Gasdämpfe zustandekommt. Gleichzeitig wird durch die in umgekehrte Richtungen verlaufenden Ströme in der Zunge 13 und im beweglichen Kontakt 3 ein Anstieg der Geschwindigkeit herbeige­ führt, mit der der bewegliche Kontakt 3 getrennt wird. Dies wird erreicht, indem die elektrodynamische Ab­ stoßungskraft ausgenutzt wird, die zwischen parallelen Leitern auftritt, wenn diese von Strömen in unter­ schiedlicher Richtung durchlaufen werden. Das Zusam­ menwirken des gerichteten, von der Kalotte 15 abgege­ benen Gasflusses und des intensiven magnetischen Flus­ ses, der von der flachen Windung erzeugt wird, bewirkt einen beträchtlichen Anstieg der Geschwindigkeit, mit der der Fuß des Lichtbogens verschoben wird. Man er­ reicht somit ein rasches und erhöhtes Wachstum des Fußes des Lichtbogens und erhält eine größere Be­ schränkung des zu unterbrechenden Stromes. Die bekann­ ten elektrischen Ladungen, die durch die Bildung des Lichtbogens freigesetzt werden, werden auf sehr rasche Weise durch Gase neutralisiert, deren an und für sich bekannte chemische Zusammensetzung der Zusammensetzung der gasabgebenden Kalotte entspricht. Diese Tatsache erlaubt eine sehr rasche Erholung der dielektrischen Situation im Augenblick der Unterbrechung.

Die Kombination - gemäß der Erfindung - aus der spezi­ ellen geometrischen Konstruktion mit einem flachen Element des unbeweglichen Kontaktes einerseits und der Verwendung der Kalotte aus gasabgebendem Material an­ dererseits ermöglicht das gewünschte erhöhte Schalt­ vermögen. Gleichzeitig erreicht man eine drastische Verringerung der Verschleißerscheinungen, die auf die Wirkung des Lichtbogens zurückgehen.

Claims (2)

1. Niederspannungsschalter in einem isolierenden Ge­ häuse, bestehend - für jeden Pol - aus einem unbeweg­ lichen Kontakt mit flachem Profil, einem beweglichen Kontakt sowie - längs des Weges des beweglichen Kon­ taktes - einer Kammer zum Löschen des Lichtbogens mit einem Paket aus Blechen zum Lichtbogenlöschen, dadurch gekennzeichnet, daß der unbewegliche Kontakt (2) eine Öffnung (10) aufweist, so daß zwei seitliche Schenkel (11) entstehen, von denen jeder einen Teilstrom (I/2) des Eingangsstromes (I) führt, daß die seitlichen Schenkel (11) unten durch ein Joch (12) miteinander verbunden sind, daß von dem Joch (12) eine Kontaktzunge (13) abgeht, die in Richtung der Kammer zum Löschen des Lichtbogens (5) weist, daß an der Kontaktzunge (13) eine Platte (14) befestigt ist, die sich in die Kammer (5) erstreckt, daß an den Seiten der Zunge (13) und an der Platte (14) eine isolierende Kalotte (15) angebracht ist, die aus einem Material besteht, das beim Vorhandensein eines Lichtbogens Gas abgibt, und daß die Kalotte (15) eine Öffnung (16) für die Durchführung der Zunge (13) und der Platte (14) aufweist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasabgebende Kalotte (15) auf der Seite (17) in Richtung der Lichtbogenkammer (5) und parallel zu den Längsseiten der Zunge (13) keilförmige Nasen (18) aufweist und die Spitzen (19) der Keile (18) sich in Höhe der Kontaktlinie zwischen der Zunge (13) und des beweglichen Kontaktes (3) befinden und die schräge Seite (20) der Keile (18) in Richtung der Lichtbogenkammer (5) ansteigt.