EP2786389B1 - Permanentmagnetanordnung fuer eine lichtbogentreiberanordnung und schaltgeraet - Google Patents

Permanentmagnetanordnung fuer eine lichtbogentreiberanordnung und schaltgeraet Download PDF

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EP2786389B1
EP2786389B1 EP12794315.7A EP12794315A EP2786389B1 EP 2786389 B1 EP2786389 B1 EP 2786389B1 EP 12794315 A EP12794315 A EP 12794315A EP 2786389 B1 EP2786389 B1 EP 2786389B1
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EP
European Patent Office
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switching
permanent magnet
arrangement
contact
arc
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EP12794315.7A
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Klaus Dauer
Anke Juelich
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Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
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Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/32—Insulating body insertable between contacts
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/02—Permanent magnets [PM]
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
    • H01H9/443—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a permanent magnet arrangement for an arc runner arrangement of an electrical switching device with a permanent magnet and a cover made of electrically insulating material.
  • the invention further relates to a switching device for DC application with at least one current path, at least one switching contact arrangement for interrupting the current path, wherein the switching contact arrangement is arranged in a switching chamber of a housing of the switching device, and with an arc runner arrangement, which is arranged in the switching chamber and at least in the region Switching contact arrangement of the respective current path generates a magnetic field.
  • Permanent magnet arrangements and switching devices of the type mentioned are from the EP 2 061 053 A2 known.
  • To provide a switching device for DC applications there is proposed to use the housing of a switching device for AC applications, in addition permanent magnets are provided which have a magnetic field with substantially transverse to a separation path of the current paths field lines.
  • In the housing three receiving areas are provided for each one flow path, wherein each current path is associated with a movable switching contact element and two opposing fixed switching contact elements.
  • the three movable switching contact elements are in this case jointly movable between a closed position, which corresponds to the switched-on state of the switching device, and an open position, which corresponds to the switched-off state switching device.
  • each current path has two separating sections which, when the movable switching contact elements are open, extend between the two Form ends and the first and second fixed switching contact elements associated with these ends. When the switching contact elements are opened, an arc forms along the separating sections, which arc can be extinguished with the aid of one of the arc-extinguishing devices.
  • DC applications since erasure of an arc can not be achieved due to current zero crossing, as in AC applications, DC applications require the provision of a magnetic field which drives the arc into one of the arc quenching devices.
  • This magnetic field is formed per current path by two permanent magnet arrangements, whereby a magnetic field is established with field lines in an orientation which run transversely to the separation paths and generate a Lorenz force on arcs along these separation paths which drives the arcs in the direction of the arc extinguishing devices.
  • the arc quenching devices each comprise two permanent magnet arrangements. These each include a permanent magnet and a receiving space in the housing of the switching device. The receiving spaces are assigned to the separating sections and arranged on both sides of these separating sections so that they receive them between them. In the receiving spaces, the permanent magnets are inserted and recorded. Here, the permanent magnets are almost completely enclosed by the walls of the receiving spaces and received by this electrically isolated.
  • FIG DE-A-10132858 Another example of a switch apparatus with a permanent magnet arc runner assembly is shown in FIG DE-A-10132858 disclosed.
  • Object of the present invention is to provide a permanent magnet arrangement, in which a rollover of an arc on the permanent magnet and thus a burn of the permanent magnet is prevented as possible.
  • a switching device according to claim 1.
  • the permanent magnet can be provided with the cover before insertion into the receiving chamber and can be provided as a prefabricated unit. In this case, the cover detachable or insoluble, z. B. cohesively, be connected to the permanent magnet.
  • the arc driver assembly may be designed differently. For example, it can be provided that two permanent magnet arrangements are provided, as explained above, between which the switch contact arrangement is arranged. However, it is also conceivable that only one permanent magnet arrangement is provided, which is connected to two parallel pole plates, wherein the permanent magnet is arranged above the switching contact arrangement and the pole plates receive the switching contact arrangement between them.
  • the permanent magnet arrangement can be accommodated in a receiving chamber of the housing of the switching device and protrude exclusively with the cover from the receiving chamber.
  • the housing forms part of the electrical insulation.
  • the protruding from the receiving chamber part of the permanent magnet is electrically insulated by the cover, so that an arc of an arc on the permanent magnet is prevented.
  • the receiving chamber may in this case be introduced into a wall of the housing.
  • the wall is made of an electrically insulating and magnetically permeable material, for example of a thermoset or temperature-resistant thermoplastic or ceramic. From the same material and the cover can be made.
  • the permanent magnet arrangement can have a coding projection, which is provided, for example, on the permanent magnet, with which the permanent magnet arrangement dips into a coding recess of the receiving chamber.
  • the permanent magnet is basically inserted in the correct magnetic orientation into the receiving chamber to ensure that an arc in the right direction, i. H. into a fire extinguishing device.
  • the receiving chamber is designed such that the Kodiervorsprung can not dip into the KodierausNeillung and the permanent magnet assembly further protrudes from the receiving chamber, as is the case, when the permanent magnet assembly is correctly inserted.
  • z. B. a cover or other components of the switching device can not be mounted when the permanent magnet assembly is inserted incorrectly by the other components abut against the permanent magnet assembly and prevents mounting of the other components.
  • FIG. 1 shows the switching device 1 according to the invention in a partial longitudinal section with a housing 2, which comprises a lower part 3 and an upper part 4.
  • FIG. 2 shows a view into the switching device 1, wherein the upper part 4 is omitted so that you can look into the lower part 3.
  • the two Figures 1 and 2 will be described together below.
  • the switching device 1 has three poles, d. H. three switching paths, namely a first switching path 5, a second switching path 6 and a third switching path 7.
  • Each switching path 5, 6, 7 is arranged in a separate switching chamber, namely a first switching chamber 8, a second switching chamber 9 and a third switching chamber 10.
  • the switching chambers 8, 9, 10 are electrically separated from each other by partitions 11, 12 of the housing 2, wherein the intermediate walls 11, 12 are preferably magnetically permeable.
  • the three current paths 5, 6, 7 are identical in terms of their structure, wherein the structure of the current paths 5, 6, 7 is explained in more detail by way of example with reference to the middle second current path 6 in the following.
  • the second flow path 6 within the second switching chamber 9 is in FIG. 1 shown in longitudinal section.
  • the second switching path 6 is formed twice interrupting and has a first switching contact arrangement 13 and a second switching contact arrangement 16.
  • the two switch contact arrangements 13, 16 are identical and mirror images of each other.
  • the first switching contact arrangement 13, which in FIG. 1 is shown on the left side, comprises a contact pair with a first contact 14 and a second contact 15. Accordingly, the second switching contact arrangement 16 with a second contact pair comprising a first contact 17 and a second contact 18 is formed.
  • the first contact 14 of the first switching contact arrangement 13 is arranged on a first fixed contact carrier 19.
  • the first fixed contact carrier 19 is fixed and thus arranged immovably in the housing 2 of the switching device 1.
  • the first contact 14 is arranged at a first free end of the first fixed contact carrier 19. At a this end facing away from the end of the first fixed contact carrier 19, a first terminal 23 is provided for the connection of the first current path 5 in a DC circuit.
  • the second contact 15 of the first switch contact arrangement 13 is located on a bridge contact piece 20 of a bridge arrangement 21 and is movably arranged in the housing 2.
  • the bridge contact piece 20 is in the in FIG. 1 Oriented orientation vertically adjustable between a raised and a lowered position. In the raised position, the second contact 15 of the first switch contact arrangement 13 is in contact with the first contact 14. In a lowered position, the two contacts 14, 15 are out of contact. In this position, an isolating distance is formed between the first contact 14 and the second contact 15, along which an arc can form.
  • the second switching contact arrangement 16 is identical to the first switching contact arrangement 13.
  • the first contact 17 of the second switching contact arrangement 16 is located on a second fixed contact carrier 22 and is arranged at a first end of the second fixed contact carrier 22. At a this end remote from the end of the second fixed contact carrier 22, a second terminal 24 is provided.
  • the second contact 18 of the second switching contact arrangement 16 is likewise arranged on the bridge contact piece 20, specifically on an end remote from the second contact 15 of the first switching contact arrangement 13.
  • the bridge switching piece 20 is electrically conductive and connects the two second contacts 15, 18 electrically to each other.
  • the second contact 18 of the second switching arrangement 16 is in contact with the first contact 17, wherein in the lowered position of the bridge switching piece 20, the two contacts 17, 18 are kept out of contact and forms an insulating gap between them, along which can also form an arc.
  • a current can thus flow from the first terminal 23 via the first fixed contact carrier 19 to the first contact of the first switching contact arrangement 13, then on to the second contact 15 of the first switching contact arrangement 13 via the bridge contact piece 20 to the second contact 18 of the second switching contact arrangement 16 , From there, the current continues to flow to the first contact 17 of the second switching contact arrangement 16 via the second fixed contact carrier 22 to the second connection 24.
  • a switching bridge 30 is provided, which is arranged vertically displaceable in the housing 2 and the bridge switching piece 20 adjusted.
  • the bridge switching piece 20 is pressed with its second contacts 15, 18 via a spring 31 against the first contacts 14, 17, wherein the spring 31 between the bridge contact piece 20 and the switching bridge 30 is supported.
  • two erasing devices namely a first erasing device 27 and a second erasing device 28 are provided.
  • the first erasing device 27 is assigned to the first switching contact arrangement 13 and the second erasing device 28 to the second switching contact arrangement 16.
  • the two erasing devices 27, 28 are each arranged on a side of the respective switching contact arrangement 13, 16 facing away from the switching bridge arrangement 21.
  • the first arc runner arrangement 32 comprises two first permanent magnet arrangements 25, which are arranged in the second switching chamber 9 and receive the first switching contact arrangement 13 between them.
  • the first permanent magnet arrangements 25 are arranged parallel to the intermediate walls 11, 12.
  • the two first permanent magnets 25 are arranged rectified with respect to their magnetization, so that forms an approximately homogeneous magnetic field with field lines transverse to the separation direction between them.
  • the field lines of the magnetic field also extend transversely to an arc, which forms between the first contact 14 and the second contact 15 of the first switching contact arrangement 13.
  • a Lorenz force is generated by the magnetic field, which acts on the arc and drives it in the direction of the first extinguishing device 27.
  • the second arc driver assembly 33 is constructed similar to the first arc driver assembly 32 and includes two second permanent magnet assemblies 26 sandwiching the second switch contact assembly 16.
  • the magnetic field may be aligned in the same direction as that of the first permanent magnet arrangements 25.
  • An arc, which is formed between the first contact 17 and the second contact 18 of the second switching contact arrangement 16, has a current direction, which is spatially opposite to the current direction of an arc between the contacts 14, 15 of the first switching contact arrangement 13. If an arc as shown in FIG. 1 between the contacts 17, 18 of the second switching contact arrangement 16 has a current direction vertically downward, an arc between the contacts 14, 15 of the first switching contact arrangement, a current direction vertically upwards.
  • the magnetic fields of the two arc drive assemblies 32, 33 may be oppositely oriented, so that in one direction of the first arc, the arc at the first switching contact arrangement 13 and in a second direction opposite to the first current direction, the arc at the second Switching contact arrangement 16 is deleted.
  • the first flow path 5 and the third flow path 7 as well as the first switching chamber 8 and the third switching chamber 10 are identical to the second flow path 6 and the second switching chamber 9, but with the difference that in the first switching chamber 8 and the third switching chamber 10 no arc drive arrangements are arranged. In the first switching chamber 8 and in the third switching chamber 10 thus no permanent magnet arrays are arranged.
  • the arc runner arrangements 32, 33 of the first current path 6 radiate to the adjacent switching chambers, namely the first switching chamber 8 and the third switching chamber 10, in order to be able to exert a Lorentz force on a developing arc there as well.
  • the first switching chamber 8 and / or the third switching chamber 10 may be provided with arc bus driver arrangements.
  • the first permanent magnet arrangement 25 is shown in detail.
  • the remaining permanent magnet arrangements are constructed identically.
  • the first permanent magnet arrangement 25 comprises a permanent magnet 34, which is designed plate-shaped.
  • a cover 35 made of an electrically insulating material is attached directly to the permanent magnet 34.
  • the permanent magnet 34 fastening projections 36, which dip into a mounting recess 37 of the cover 35.
  • the cover 35 may be releasably connected to the permanent magnet 34 via adhesion or firmly via material bond, for example via a bond.
  • FIG. 2 shows that in the switching chambers 8, 9, 10 receiving chambers 38 are provided.
  • a receiving chamber 38 in the second switching chamber 9 is explained in more detail below.
  • the receiving chamber 38 is disposed on one of the intermediate walls 11, wherein the intermediate wall 11 also simultaneously represents a wall of the receiving chamber 38.
  • the receiving chamber 38 comprises a parallel to the intermediate wall 11 extending inner wall 39 and the intermediate wall 11 and the inner wall 39 connecting side walls 40, 41, so that in FIG. 1 upwardly open receiving chamber 38 is formed. This is also closed at the bottom by a bottom wall 42 of the housing 2.
  • the permanent magnet 34 with attached cover 35 is inserted into the receiving chamber 38 from above, with only the cover 35 from the receiving chamber 38 projects upwards. Since all walls 12, 39, 40, 41 of the receiving chamber 38 are made of an electrically insulating material, skipping an arc on the permanent magnet 34 is effectively prevented.
  • the permanent magnet 34 On a side facing away from the cover 35, the permanent magnet 34 has a coding projection 44, with which this dips into a KodierausEnglishung 43 of the receiving chamber 38. Since the coding projection 44 and the coding recess 43 are arranged laterally offset from an axis of symmetry, the permanent magnet 34 can be used only in one of its magnetic orientations. This avoids that a wrong magnetic field is built up.
  • the cover 35 has upwardly facing stop projections 45.
  • the coding projection 44 can not be immersed in the coding recess 43, so that the permanent magnet 34 protrudes farther from the receiving chamber 38 than when properly inserted.
  • the fixed contact carrier 19 can not be mounted, since this abuts against the stop projections 45. A wrong assembly is thus safely avoided.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Permanentmagnetanordnung für eine Lichtbogentreiberanordnung eines elektrischen Schaltgeräts mit einem Permanentmagneten und einer Abdeckung aus elektrisch isolierendem Material. Ferner betrifft die Erfindung ein Schaltgerät für Gleichstromanwendung mit mindestens einer Strombahn, mindestens einer Schaltkontaktanordnung zum Unterbrechen der Strombahn, wobei die Schaltkontaktanordnung in einer Schaltkammer eines Gehäuses des Schaltgerätes angeordnet ist, und mit einer Lichtbogentreiberanordnung, die in der Schaltkammer angeordnet ist und zumindest im Bereich der Schaltkontaktanordnung der jeweiligen Strombahn ein Magnetfeld erzeugt.
  • Permanentmagnetanordnungen und Schaltgeräte der eingangs genannten Art sind aus der EP 2 061 053 A2 bekannt. Zur Schaffung eines Schaltgeräts für Gleichstromanwendungen wird dort vorgeschlagen, das Gehäuse eines Schaltgeräts für Wechselstromanwendungen zu verwenden, wobei zusätzlich Permanentmagnete vorgesehen sind, die ein Magnetfeld mit im wesentlichen quer zur einer Trennstrecke der Strombahnen verlaufenden Feldlinien aufweisen. In dem Gehäuse sind drei Aufnahmebereiche für jeweils eine Strombahn vorgesehen, wobei jeder Strombahn ein bewegbares Schaltkontaktelement sowie zwei einander gegenüberliegende feststehende Schaltkontaktelemente zugeordnet ist. Die drei bewegbaren Schaltkontaktelemente sind dabei gemeinsam zwischen einer Schließstellung, die dem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts entspricht, und einer Öffnungsstellung, die dem ausgeschalteten Zustand Schaltgeräts entspricht, bewegbar. Den einzelnen Strombahnen sind jeweils zwei Lichtbogenlöscheinrichtungen zugeordnet, die jeweils in Form von einzelnen übereinander angeordneten, elektrisch voneinander isolierten Löschblechen ausgebildet sind. Außerdem weist jede Strombahn zwei Trennstrecken auf, die sich bei geöffneten bewegbaren Schaltkontaktelementen zwischen deren Enden und den diesen Enden zugeordneten ersten und zweiten feststehenden Schaltkontaktelementen ausbilden. Beim Öffnen der Schaltkontaktelemente bildet sich entlang der Trennstrecken jeweils ein Lichtbogen aus, der mit Hilfe einer der Lichtbogenlöscheinrichtungen gelöscht werden kann. Da bei Gleichstromanwendungen das Löschen eines Lichtbogens nicht aufgrund eines Nulldurchgangs des Stroms, wie bei Wechselstromanwendungen, erreicht werden kann, bedarf es bei Gleichstromanwendungen dem Vorsehen eines Magnetfeldes, welches den Lichtbogen in eine der Lichtbogenlöscheinrichtungen treibt. Dieses Magnetfeld wird je Strombahn durch zwei Permanentmagnetanordnungen gebildet, wobei ein Magnetfeld mit Feldlinien in einer Ausrichtung aufgebaut wird, die quer zu den Trennstrecken verlaufen und auf sich längs dieser Trennstrecken bildenden Lichtbögen eine Lorenzkraft erzeugen, welche die Lichtbögen in Richtung auf die Lichtbogenlöscheinrichtungen treibt. Die Lichtbogenlöscheinrichtungen umfassen jeweils zwei Permanentmagnetanordnungen. Diese umfassen jeweils einen Permanentmagneten und einen Aufnahmeraum im Gehäuse des Schaltgeräts. Die Aufnahmeräume sind den Trennstrecken zugeordnet und beidseitig dieser Trennstrecken angeordnet, so dass sie diese zwischen sich aufnehmen. In die Aufnahmeräume sind die Permanentmagnete eingesteckt und aufgenommen. Hierbei sind die Permanentmagnete fast vollständig von den Wänden der Aufnahmeräume umschlossen und durch diese elektrisch isoliert aufgenommen. Lediglich ein Teil der Permanentmagnete steht über eine Öffnung des Aufnahmeraums über. Bei hohen Strömen besteht somit die Gefahr, dass ein Lichtbogen auf die Permanentmagnete überschlägt. Ein weiteres Beispiel von Schalterät mit einer Lichtbogentreiberanordnung mit Permanentmagneten ist in DE-A-10132858 offenbart. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Permanentmagnetanordnung bereit zu stellen, bei der ein Überschlagen eines Lichtbogens auf den Permanentmagneten und damit ein Abbrand des Permanentmagneten möglichst verhindert wird.
  • Die Aufgabe wird durch ein Schaltgerät nach Anspruch 1 gelöst. Somit ist es möglich, denjenigen Teil eines Permanentmagneten unmittelbar mit einer Abdeckung zu versehen, welcher aus einer Aufnahmekammer für den Permanentmagneten hervorsteht, so dass ein Überschlagen des Lichtbogens auf diesen vorstehenden Teil des Permanentmagneten verhindert wird. Im in der Aufnahmekammer aufgenommenen Zustand ist der Permanentmagnet somit vollständig elektrisch isoliert. Hierbei ist auch von Vorteil, dass der Permanentmagnet bereits vor Einschieben in die Aufnahmekammer mit der Abdeckung versehen werden kann und als vorgefertigte Baueinheit bereitgestellt werden kann. Hierbei kann die Abdeckung lösbar oder unlösbar, z. B. stoffschlüssig, mit dem Permanentmagneten verbunden sein.
  • Die Lichtbogentreiberanordnung kann unterschiedlich gestaltet sein. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass zwei Permanentmagnetanordnungen wie vorgehend erläutert, vorgesehen sind, zwischen denen die Schaltkontaktanordnung angeordnet ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass nur eine Permanentmagnetanordnung vorgesehen ist, die mit zwei parallel verlaufenden Polplatten verbunden ist, wobei der Permanentmagnet oberhalb der Schaltkontaktanordnung angeordnet ist und die Polplatten die Schaltkontaktanordnung zwischen sich aufnehmen.
  • In Ausgestaltung kann die Permanentmagnetanordnung in einer Aufnahmekammer des Gehäuses des Schaltgeräts aufgenommen sein und ausschließlich mit der Abdeckung aus der Aufnahmekammer hervorstehen. Somit bildet das Gehäuse ein Teil der elektrischen Isolierung. Der aus der Aufnahmekammer herausstehende Teil des Permanentmagneten ist durch die Abdeckung elektrisch isoliert, so dass ein Überschlagen eines Lichtbogens auf den Permanentmagnet verhindert wird.
  • Die Aufnahmekammer kann hierbei in eine Wand des Gehäuses eingebracht sein.
  • Vorzugsweise ist die Wand aus einem elektrisch isolierenden und magnetisch permeablen Material, zum Beispiel aus einem duroplastischem oder temperaturfesten thermoplastischen Kunststoff oder Keramik, gefertigt. Aus demselben Material kann auch die Abdeckung gefertigt sein.
  • Die Permanentmagnetanordnung kann einen Kodiervorsprung aufweisen, der beispielsweise am Permanentmagnet vorgesehen ist, mit dem die Permanentmagnetanordnung in eine Kodierausnehmung der Aufnahmekammer eintaucht. Somit lässt sich gewährleisten, dass der Permanentmagnet grundsätzlich in der richtigen magnetischen Orientierung in die Aufnahmekammer eingesetzt wird, um sicher zu stellen, dass ein Lichtbogen in die richtige Richtung, d. h. in eine Löscheinrichtung, getrieben wird. Für den Fall, dass der Permanentmagnet bzw. die Permanentmagnetanordnung in verkehrter Richtung in die Aufnahmekammer eingesetzt wird, ist die Aufnahmekammer derart gestaltet, dass der Kodiervorsprung nicht in die Kodierausnehmung eintauchen kann und die Permanentmagnetanordnung weiter aus der Aufnahmekammer vorsteht, als dies der Fall ist, wenn die Permanentmagnetanordnung korrekt eingesetzt ist. Somit ist eine direkte visuelle Überprüfung des richtigen Sitzes der Permanentmagnetanordnung möglich. Ferner kann vorgesehen sein, dass z. B. ein Deckel oder weitere Bauteile des Schaltgeräts nicht montiert werden kann, wenn die Permanentmagnetanordnung falsch eingesetzt ist, indem die weiteren Bauteile gegen die Permanentmagnetanordnung stoßen und ein Montieren der weiteren Bauteile verhindert.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigt
    • Figur 1
    einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltgerät;
    Figur 2
    eine Draufsicht in das Schaltgerät gemäß Figur 1;
    Figur 3
    eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Permanentmagnetanordnung und
    Figur 4
    einen Längsschnitt der Abdeckung der Permanentmagnetanordnung gemäß Figur 3.
  • Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Schaltgerät 1 in einem Teillängsschnitt mit einem Gehäuse 2, welches ein Unterteil 3 und ein Oberteil 4 umfasst. Figur 2 zeigt einen Blick in das Schaltgerät 1, wobei das Oberteil 4 weggelassen ist, so dass man in das Unterteil 3 blicken kann. Die beiden Figuren 1 und 2 werden im folgenden zusammen beschrieben.
  • Das Schaltgerät 1 weist drei Pole, d. h. drei Schaltbahnen, nämlich eine erste Schaltbahn 5, eine zweite Schaltbahn 6 und eine dritte Schaltbahn 7 auf. Jede Schaltbahn 5, 6, 7 ist in einer separaten Schaltkammer, nämlich einer ersten Schaltkammer 8, einer zweiten Schaltkammer 9 und einer dritten Schaltkammer 10 angeordnet. Die Schaltkammern 8, 9, 10 sind durch Zwischenwände 11, 12 des Gehäuses 2 elektrisch voneinander getrennt, wobei die Zwischenwände 11, 12 vorzugsweise magnetisch permeabel sind. Die drei Strombahnen 5, 6, 7 sind hinsichtlich ihres Aufbaus identisch, wobei im folgenden der Aufbau der Strombahnen 5, 6, 7 exemplarisch anhand der mittleren zweiten Strombahn 6 näher erläutert wird.
  • Die zweite Strombahn 6 innerhalb der zweiten Schaltkammer 9 ist in Figur 1 im Längsschnitt dargestellt. Die zweite Schaltbahn 6 ist doppelt unterbrechend ausgebildet und weist eine erste Schaltkontaktanordnung 13 und eine zweite Schaltkontaktanordnung 16 auf. Die beiden Schaltkontaktanordnungen 13, 16 sind identisch und spiegelbildlich zueinander ausgebildet.
  • Die erste Schaltkontaktanordnung 13, welche in Figur 1 auf der linken Seite dargestellt ist, umfasst ein Kontaktpaar mit einem ersten Kontakt 14 und einem zweiten Kontakt 15. Entsprechend ist die zweite Schaltkontaktanordnung 16 mit einem zweiten Kontaktpaar umfassend einen ersten Kontakt 17 und einen zweiten Kontakt 18 ausgebildet.
  • Der erste Kontakt 14 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 ist auf einem ersten Festkontaktträger 19 angeordnet. Der erste Festkontaktträger 19 ist feststehend und somit unbeweglich im Gehäuse 2 des Schaltgeräts 1 angeordnet. Der erste Kontakt 14 ist an einem ersten freien Ende des ersten Festkontaktträgers 19 angeordnet. An einem diesem Ende abgewandten Ende des ersten Festkontaktträgers 19 ist ein erster Anschluss 23 für den Anschluss der ersten Strombahn 5 in einem Gleichstromkreis vorgesehen.
  • Der zweite Kontakt 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 befindet sich an einem Brückenschaltstück 20 einer Brückenanordnung 21 und ist bewegbar im Gehäuse 2 angeordnet. Das Brückenschaltstück 20 ist in der in Figur 1 dargestellten Orientierung vertikal zwischen einer angehobenen und einer abgesenkten Stellung verstellbar. In der angehobenen Stellung ist der zweite Kontakt 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 in Kontakt mit dem ersten Kontakt 14. In einer abgesenkten Stellung sind die beiden Kontakte 14, 15 außer Kontakt. In dieser Stellung bildet sich eine Trennstrecke zwischen dem ersten Kontakt 14 und dem zweiten Kontakt 15, entlang welcher sich ein Lichtbogen ausbilden kann.
  • Die zweite Schaltkontaktanordnung 16 ist identisch zur ersten Schaltkontaktanordnung 13 ausgebildet. Der erste Kontakt 17 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 befindet sich auf einem zweiten Festkontaktträger 22 und ist an einem ersten Ende des zweiten Festkontaktträgers 22 angeordnet. An einem diesem Ende abgewandten Ende des zweiten Festkontaktträgers 22 ist ein zweiter Anschluss 24 vorgesehen.
  • Der zweite Kontakt 18 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 ist ebenfalls am Brückenschaltstück 20 angeordnet und zwar an einem vom zweiten Kontakt 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 abgewandten Ende desselben. Das Brückenschaltstück 20 ist elektrisch leitend ausgebildet und verbindet die beiden zweiten Kontakte 15, 18 elektrisch miteinander. Im angehobenen Zustand des Brückenschaltstücks 20 ist der zweite Kontakt 18 der zweiten Schaltanordnung 16 in Kontakt zum ersten Kontakt 17, wobei in der abgesenkten Stellung des Brückenschaltstücks 20 die beiden Kontakte 17, 18 außer Kontakt gehalten sind und sich zwischen diesen eine Trennstrecke bildet, entlang welcher sich ebenfalls ein Lichtbogen ausbilden kann.
  • Im angehobenen Zustand des Brückenschaltstücks 20 kann somit ein Strom vom ersten Anschluss 23 über den ersten Festkontaktträger 19 zum ersten Kontakt der ersten Schaltkontaktanordnung 13, dann weiter zum zweiten Kontakt 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 über das Brückenschaltstück 20 zum zweiten Kontakt 18 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 fließen. Von dort fließt der Strom weiter zum ersten Kontakt 17 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 über den zweiten Festkontaktträger 22 zum zweiten Anschluss 24.
  • Zum Verstellen des Brückenschaltstücks 20 ist eine Schaltbrücke 30 vorgesehen, welche vertikal verschiebbar im Gehäuse 2 angeordnet ist und das Brückenschaltstück 20 verstellt. Im angehobenen Zustand des Brückenschaltstücks 20, welcher dem eingeschalteten Zustand des Schaltgeräts 1 entspricht, wird das Brückenschaltstück 20 mit seinen zweiten Kontakten 15, 18 über eine Feder 31 gegen die ersten Kontakte 14, 17 gedrückt, wobei sich die Feder 31 zwischen dem Brückenschaltstück 20 und der Schaltbrücke 30 abstützt.
  • In der zweiten Schaltkammer 9 sind zwei Löscheinrichtungen, nämlich eine erste Löscheinrichtung 27 und eine zweite Löscheinrichtung 28 vorgesehen. Die erste Löscheinrichtung 27 ist der ersten Schaltkontaktanordnung 13 und die zweite Löscheinrichtung 28 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 zugeordnet. Die beiden Löscheinrichtungen 27, 28 sind jeweils auf einer der Schaltbrückenanordnung 21 abgewandten Seite der jeweiligen Schaltkontaktanordnung 13, 16 angeordnet.
  • Um entstehende Lichtbögen zwischen den Kontaktpaaren in die Löscheinrichtungen 27, 28 zu treiben, sind in der zweiten Schaltkammer 9 zwei Lichtbogentreiberanordnungen vorgesehen, nämlich eine erste Lichtbogentreiberanordnung 32 und eine zweite Lichtbogentreiberanordnung 33, wobei die erste Lichtbogentreiberanordnung 32 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 und die zweite Lichtbogentreiberanordnung 33 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 zugeordnet ist. Die erste Lichtbogentreiberanordnung 32 umfasst zwei erste Permanentmagnetanordnungen 25, die in der zweiten Schaltkammer 9 angeordnet sind und die erste Schaltkontaktanordnung 13 zwischen sich aufnehmen. Die ersten Permanentmagnetanordnungen 25 sind parallel zu den Zwischenwänden 11, 12 angeordnet. Die beiden ersten Permanentmagneten 25 sind bezüglich ihrer Magnetisierung gleichgerichtet angeordnet, so dass sich zwischen ihnen ein annähernd homogenes Magnetfeld mit Feldlinien quer zur Trennrichtung ausbildet. Somit verlaufen die Feldlinien des Magnetfeldes auch quer zu einem Lichtbogen, der sich zwischen dem ersten Kontakt 14 und dem zweiten Kontakt 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 ausbildet. Hierdurch entsteht durch das Magnetfeld eine Lorenzkraft, die auf den Lichtbogen einwirkt und diesen in Richtung zur ersten Löscheinrichtung 27 treibt.
  • Die zweite Lichtbogentreiberanordnung 33 ist vergleichbar zur ersten Lichtbogentreiberanordnung 32 aufgebaut und umfasst zwei zweite Permanentmagnetanordnungen 26, die die zweite Schaltkontaktanordnung 16 zwischen sich aufnehmen. Das Magnetfeld kann in derselben Richtung wie das der ersten Permanentmagnetanordnungen 25 ausgerichtet sein. Ein Lichtbogen, der sich zwischen dem ersten Kontakt 17 und dem zweiten Kontakt 18 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 ausgebildet, weist eine Stromrichtung auf, die räumlich der Stromrichtung eines Lichtbogens zwischen den Kontakten 14, 15 der ersten Schaltkontaktanordnung 13 entgegengesetzt ist. Wenn ein Lichtbogen gemäß der Darstellung in Figur 1 zwischen den Kontakten 17, 18 der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 eine Stromrichtung vertikal nach unten aufweist, weist ein Lichtbogen zwischen den Kontakten 14, 15 der ersten Schaltkontaktanordnung eine Stromrichtung vertikal nach oben auf. Um einen Lichtbogen an der ersten Schaltkontaktanordnung 13 nach links und einen Lichtbogen an der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 nach rechts in die zweite Löscheinrichtung 28 zu treiben, müssen demnach die Magnetfelder in derselbe Richtung ausgerichtet sein. Bei einer solchen Ausrichtung ist das Schaltgerät 1 jedoch nur für eine Stromrichtung geeignet, da es in einer anderen Stromrichtung nicht in der Lage ist, die Lichtbögen in die Löscheinrichtungen zu treiben. Um eine Unabhängigkeit von der Stromrichtung zu erzielen, können die Magnetfelder der beiden Lichtbogentreiberanordnungen 32, 33 entgegengesetzt ausgerichtet sein, so dass in der einen ersten Stromrichtung der Lichtbogen an der ersten Schaltkontaktanordnung 13 und in einer der ersten Stromrichtung entgegengesetzten zweiten Stromrichtung der Lichtbogen an der zweiten Schaltkontaktanordnung 16 gelöscht wird.
  • Die erste Strombahn 5 und die dritte Strombahn 7 sowie die erste Schaltkammer 8 und die dritte Schaltkammer 10 sind identisch zur zweiten Strombahn 6 und zur zweiten Schaltkammer 9 ausgebildet, jedoch mit dem Unterschied, dass in der ersten Schaltkammer 8 und der dritten Schaltkammer 10 keine Lichtbogentreiberanordnungen angeordnet sind. In der ersten Schaltkammer 8 und in der dritten Schaltkammer 10 sind somit keine Permanentmagnetanordnungen angeordnet. Die Lichtbogentreiberanordnungen 32, 33 der ersten Strombahn 6 strahlen auf die benachbarten Schaltkammern, nämlich die erste Schaltkammer 8 und die dritte Schaltkammer 10, aus um auch dort eine Lorenzkraft auf einen entstehenden Lichtbogen ausüben zu können. Grundsätzlich können jedoch auch die erste Schaltkammer 8 und/oder die dritte Schaltkammer 10 mit Lichtbogentreiberanordnungen versehen sein.
  • In den Figuren 3 und 4 ist die erste Permanentmagnetanordnung 25 im Detail dargestellt. Die übrigen Permanentmagnetanordnungen sind identisch aufgebaut. Die erste Permanentmagnetanordnung 25 umfasst einen Permanentmagneten 34, der plattenförmig gestaltet ist. An einem Ende des Permanentmagneten 34, welches in der Darstellung gemäß Figur 1 das obere Ende ist, ist eine Abdeckung 35 aus einem elektrisch isolierenden Material unmittelbar an dem Permanentmagneten 34 befestigt. Hierzu weist der Permanentmagnet 34 Befestigungsvorsprünge 36 auf, die in eine Befestigungsausnehmung 37 der Abdeckung 35 eintauchen. Die Abdeckung 35 kann lösbar mit dem Permanentmagneten 34 über Kraftschluss oder fest über Stoffschluss, zum Beispiel über eine Verklebung, verbunden sein.
  • Aus Figur 2 geht hervor, dass in den Schaltkammern 8, 9, 10 Aufnahmekammern 38 vorgesehen sind. Exemplarisch wird eine Aufnahmekammer 38 in der zweiten Schaltkammer 9 im folgenden näher erläutert. Die Aufnahmekammer 38 ist an einer der Zwischenwände 11 angeordnet, wobei die Zwischenwand 11 auch gleichzeitig eine Wand der Aufnahmekammer 38 darstellt. Ferner umfasst die Aufnahmekammer 38 eine parallel zur Zwischenwand 11 verlaufende Innenwand 39 sowie die Zwischenwand 11 und die Innenwand 39 verbindende Seitenwände 40, 41, so dass eine in Figur 1 nach oben geöffnete Aufnahmekammer 38 entsteht. Diese ist zudem nach unten durch eine Bodenwand 42 des Gehäuses 2 abgeschlossen. Der Permanentmagnet 34 mit daran befestigter Abdeckung 35 ist in die Aufnahmekammer 38 von oben eingeschoben, wobei nur die Abdeckung 35 aus der Aufnahmekammer 38 nach oben übersteht. Da alle Wände 12, 39, 40, 41 der Aufnahmekammer 38 aus einem elektrisch isolierendem Material gefertigt sind, wird ein Überspringen eines Lichtbogens auf den Permanentmagneten 34 wirksam verhindert.
  • An einem der Abdeckung 35 abgewandten Seite weist der Permanentmagnet 34 einen Kodiervorsprung 44 auf, mit dem dieser in eine Kodierausnehmung 43 der Aufnahmekammer 38 eintaucht. Da der Kodiervorsprung 44 und die Kodierausnehmung 43 seitlich versetzt von einer Symmetrieachse angeordnet sind, kann der Permanentmagnet 34 nur in einer seiner magnetischen Ausrichtungen eingesetzt werden. Hierdurch wird vermieden, dass ein falsches Magnetfeld aufgebaut wird.
  • Ferner weist die Abdeckung 35 nach oben weisende Anschlagvorsprünge 45 auf. Wenn der Permanentmagnet 34 falsch herum in die Aufnahmekammer 38 eingesetzt wird, kann der Kodiervorsprung 44 nicht in die Kodierausnehmung 43 eintauchen, so dass der Permanentmagnet 34 weiter aus der Aufnahmekammer 38 vorsteht, als wenn er korrekt eingesetzt wird. In dieser nicht korrekt eingesetzten Stellung lassen sich der Festkontaktträger 19 nicht montieren, da dieser gegen die Anschlagvorsprünge 45 anstößt. Eine Fehlmontage wird somit sicher vermieden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltgerät
    2
    Gehäuse
    3
    Unterteil
    4
    Oberteil
    5
    erste Strombahn
    6
    zweite Strombahn
    7
    dritte Strombahn
    8
    erste Schaltkammer
    9
    zweite Schaltkammer
    10
    dritte Schaltkammer
    11
    Zwischenwand
    12
    Zwischenwand
    13
    erste Schaltkontaktanordnung
    14
    erster Kontakt
    15
    zweiter Kontakt
    16
    zweite Schaltkontaktanordnung
    17
    erster Kontakt
    18
    zweiter Kontakt
    19
    erster Festkontaktträger
    20
    Brückenschaltstück
    21
    Brückenanordnung
    22
    zweiter Festkontaktträger
    23
    erster Anschluss
    24
    zweiter Anschluss
    25
    erste Permanentmagnetanordnungen
    26
    zweite Permanentmagnetanordnungen
    27
    erste Löscheinrichtung
    28
    zweite Löscheinrichtung
    29
    Löschblech
    30
    Schaltbrücke
    31
    Feder
    32
    erste Lichtbogentreiberanordnung
    33
    zweite Lichtbogentreiberanordnung
    34
    Permanentmagnet
    35
    Abdeckung
    36
    Befestigungsvorsprung
    37
    Befestigungsausnehmung
    38
    Aufnahmekammer
    39
    Innenwand
    40
    Seitenwand
    41
    Seitenwand
    42
    Bodenwand
    43
    Kodierausnehmung
    44
    Kodiervorsprung
    45
    Anschlagvorsprung

Claims (6)

  1. Schaltgerät für Gleichstromanwendungen umfassend
    mindestens eine Strombahn (5, 6, 7),
    mindestens eine Schaltkontaktanordnung (13, 16) zum Unterbrechen der mindestens einen Strombahn (5, 6, 7), wobei die Schaltkontaktanordnung (13, 16) in einer Schaltkammer (8, 9, 10) eines Gehäuses (2) des Schaltgeräts (1) angeordnet ist, sowie eine Lichtbogentreiberanordnung (32, 33), die in der Schaltkammer (8, 9, 10) angeordnet ist und zumindest im Bereich der Schaltkontaktanordnung (13, 16) der jeweiligen Strombahn (5, 6, 7) ein Magnetfeld erzeugt,
    wobei die Lichtbogentreiberanordnung (32, 33) zumindest eine Permanentmagnetanordnung (25, 26) mit einem Permanentmagneten (34) und einer Abdeckung (35) aus elektrisch isolierendem Material aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abdeckung (35) unmittelbar an einem Ende des Permanentmagneten (34) befestigt ist, wobei die Permanentmagnetanordnung (25, 26) in einer Aufnahmekammer (38) des Gehäuses (2) aufgenommen ist und ausschließlich mit der Abdeckung (35) aus dieser hervorsteht.
  2. Schaltgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lichtbogentreiberanordnung (32, 33) zwei Permanentmagnetanordnungen (25, 26) umfasst, zwischen denen die Schaltkontaktanordnung (13, 16) angeordnet ist.
  3. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Aufnahmekammer (38) in eine Wand (11, 12) des Gehäuses (1) eingebracht ist.
  4. Schaltgerät nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wand (11, 12) aus einem elektrisch isolierenden und magnetisch permeablen Material gefertigt ist.
  5. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Permanentmagnetanordnung (25, 26) einen Kodiervorsprung (44) aufweist, mit dem die Permanentmagnetanordnung (25, 26) in eine Kodierausnehmung (43) der Aufnahmekammer (38) eintaucht.
  6. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abdeckung (35) aus einem elektrisch isolierenden und magnetisch permeablen Material gefertigt ist.
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