Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter oder einen Leitungsschutzschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Somit umfasst der Leistungsschalter beziehungsweise Leitungsschutzschalter einen Festkontakt und einen zum Schließen eines Stromkreises auf den Festkontakt aufschwenkbaren Bewegkontakt. Ferner sind Mittel vorgesehen, die den Bewegkontakt im Falle eines Kurzschlussstroms in dem geschlossenen Stromkreis von dem Festkontakt wieder wegschwenken (um den Stromkreis zu öffnen, damit der Kurzschlussstrom unterbunden wird). Typischerweise umfassen solche Mittel eine Magnetspule mit einem Schlaganker. Beim Wegschwenken des Bewegkontakts von dem Festkontakt bildet sich ein Lichtbogen aus, und zwar zunächst zwischen Festkontakt und Bewegkontakt. Üblicherweise ist eine Laufschiene vorgesehen, auf die der Lichtbogen dann von dem Bewegkontakt überspringen kann. Der Festkontakt ist über eine leitende Verbindung mit einer Löschkammer verbunden. In herkömmlichen Leistungsschaltern oder Leitungsschutzschaltern läuft der Lichtbogen dann mit dem einen Ende von dem Festkontakt zur Löschkammer und mit dem anderen Ende über die Laufschiene ebenfalls zur Löschkammer. Die Löschkammer besteht aus einer Abfolge von Blechen. Der Lichtbogen wird in der Löschkammer in eine Vielzahl von kleinen Teillichtbögen aufgeteilt und bricht schließlich zusammen.

Der Lichtbogen, dessen Ausbildung mit dem Abfall einer hohen Spannung einhergeht, wirkt strombegrenzend. Da eine möglichst starke Begrenzung des Stroms erwünscht ist, werden bei Leitungsschaltern häufig so genannte Doppelunterbrechungen verwendet. Hierbei werden zwei Festkontakte bereitgestellt sowie ein Bewegkontakt, der eine elektrische Verbindung von einem Festkontakt zum anderen Festkontakt schafft, beispielsweise indem er gabelförmig ausgebildet ist. Beim Wegschwenken des Bewegkontakts von den beiden Festkontakten bilden sich dann zwei Lichtbögen aus, nämlich von dem einen Festkontakt zum Bewegkontakt und weiter in elektrischer Reihe vom Bewegkontakt zum zweiten Festkontakt. Durch das Vorhandensein zweier Lichtbögen, die sich sofort beim Wegschwenken des Bewegkontakts unabhängig voneinander ausbilden, kommt es zu einer besonders effektiven Begrenzung des Stroms. Doppelunterbrechungen werden insbesondere dann verwendet, wenn die Leitungsschutzschalter einen hohen Nennstrombereich und ein hohes Schaltvermögen haben sollen. Doppelunterbrecher haben den Nachteil, dass wegen der Notwendigkeit, zwei Festkontakte mit zugehörigen Strombahnen bereitzustellen, wobei den Festkontakten üblicherweise jeweils eine Löschkammer zugeordnet ist, in den entsprechenden Leitungsschutzschalter relativ begrenzter Platz zur Verfügung steht. Doppelunterbrecher bewirken insbesondere dort Platzprobleme, wo die Breite des Leitungsschutzschalters begrenzt ist.

Es ist bekannt, dass einzelne Löschkammern nicht aus einer Abfolge von gleich großen Blechen bestehen, sondern dass einzelne Bleche hervorstehen können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Leistungsschalter oder Leitungsschutzschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so weiterzubilden, dass auf besonders effektive Weise eine Strombegrenzung bewirkt wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Lichtbogentrennschiene bereitgestellt wird, die im Bereich der Entstehung des Lichtbogens eine Aufspaltung des sich ausbildenden oder des gerade ausgebildeten Lichtbogens in zwei Lichtbögen bewirkt (welche naturgemäß elektrisch in Reihe arbeiten).

Unter dem Bereich der Entstehung des Lichtbogens ist der Bereich zu verstehen, den der schwenkbare Bewegkontakt definiert. Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, dass die Auftrennung des Lichtbogens in eine Vielzahl von Teillichtbögen nicht erst in der Löschkammer sinnvoll sein kann, sondern auch bevor ein Lichtbogen vom Bereich seiner Entstehung abgeleitet wird. Damit geht die Zeit zwischen der Entstehung des Lichtbogens und seinem Eintreffen in der Löschkammer nicht wie im Stand der Technik verloren, sondern eine Strombegrenzung erfolgt durch die Aufteilung in zwei Lichtbögen bereits direkt bei beziehungsweise unmittelbar nach der Entstehung des Lichtbogens.

Die Lichtbogentrennschiene kann insbesondere dann optimal im Bereich der Entstehung des Lichtbogens wirken, wenn sie diesen Bereich umfasst. So ist bevorzugt die Lichtbogentrennschiene an einem Ende gabelförmig ausgebildet, wobei die Gabel so angeordnet ist, dass der Bewegkontakt beim Wegschwenken von dem Festkontakt durch die Gabel hindurch geschwenkt wird. Ein Überspringen des sich gerade ausbildenden Lichtbogens während des Verschwenkens des Bewegkontakts wird durch diese Maßnahme erleichtert. Alternativ kann die Lichtbogentrennschiene bis unterhalb des Schwenkbereichs des Bewegkontakts geführt sein.

Auch bei der Erfindung bleibt es dabei, dass Löschkammern bereitgestellt werden. Bevorzugt führt die Lichtbogentrennschiene jeden der beiden Lichtbögen zu einer Löschkammer.

Um diese Aufgabe zu verwirklichen, kann einerseits vorgesehen sein, dass die Lichtbogentrennschiene eine Löschkammer in zwei Teile trennt. Dann werden ein erster Lichtbogen zu einem ersten Teil und ein zweiter Lichtbogen zu einem zweiten Teil der Löschkammer geführt. Die Lichtbogentrennschiene übernimmt dann in der Löschkammer die Rolle eines Trennblechs.

Alternativ kann die Lichtbogentrennschiene die beiden Lichtbögen zu zwei verschiedenen Löschkammern führen. Bei dieser Ausführungsform kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Lichtbogentrennschiene nicht plattenförmig ausgeführt ist, sondern aufgebogen ist und einerseits von der ersten Löschkammer zum Bereich der Entstehung des Lichtbogens und andererseits von diesem Bereich zur zweiten Löschkammer verläuft.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sieht die Lichtbogentrennschiene wie folgt aus: An zwei entgegengesetzten Seiten weist sie Metalloberflächen auf, die elektrisch nur an einem Abschnitt miteinander verbunden sind, und zwar nur an einem sich zum Bereich der Entstehung des Lichtbogens hin erstreckenden Endabschnitt der Lichtbogentrennschiene. Bevorzugt sind die beiden Metalloberflächen jenseits des Endabschnitts durch eine Isolatorschicht voneinander getrennt. Diese Ausführungsform ist insbesondere im Zusammenhang mit einem Grundaufbau des Leistungsschalters oder Leitungsschutzschalters einsetzbar, der von dem Stand der Technik nicht oder nur unwesentlich abweicht. So kann der Festkontakt über eine leitende Verbindung mit einer Löschkammer verbunden sein und eine Laufscheine ebenfalls mit einer Löschkammer verbunden sein. Anstatt dass sie im Stand der Technik zwischen der leitenden Verbindung des Festkontakts mit der Löschkammer und der Laufschiene ein einziger Lichtbogen ausgebildet wird, trennt die Lichtbogentrennschiene, wie ihr Name bereits aussagt, diese Wegstrecke in zwei Teilwegstrecken. Die erste Metalloberfläche der Lichtbogentrennschiene weist zu der leitenden Verbindung zwischen Festkontakt und Löschkammer, und die zweite Metalloberfläche der Lichtbogentrennschiene weist zu der Laufschiene. Auf diese Weise kann sich ein erster Lichtbogen zwischen der leitenden Verbindung und der ersten Metalloberfläche und in Reihe dazu ein zweiter Lichtbogen zwischen der zweiten Metalloberfläche und der Laufschiene ausbilden. Dadurch, dass die beiden Metalloberflächen leitend lediglich im Bereich der Entstehung des Lichtbogens, also am Endabschnitt der Lichtbogentrennschiene, miteinander verbunden sind, fließt der elektrische Strom über die erste Metalloberfläche zum Endabschnitt und vom Endabschnitt zur zweiten Metalloberfläche. (Eine elektrische Verbindung muss gewährleistet sein, damit die beiden Lichtbögen elektrisch in Reihen ausgebildet sind.) Dadurch, dass der Strom zu dem Endabschnitt der Lichtbogentrennschiene hin fließt, bildet sich um die Lichtbogentrennschiene ein Magnetfeld aus, das die Bewegung der beiden Lichtbögen von diesem Endabschnitt weg fördert, so dass die Lichtbögen besonders effektiv und schnell zu der Löschkammer geführt werden.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei:

1 eine schematische Querschnittsansicht durch einen Leitungsschutzschalter von der Seite gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt,

2 einen Ausschnitt aus dem Leitungsschutzschalter aus 1 in Draufsicht senkrecht zu der Darstellung von 1 veranschaulicht,

3–6 einen Ausschnitt aus der Seitenansicht von 1 in verschiedenen Stadien veranschaulichen, um die Ausbildung der beiden Lichtbögen zu verdeutlichen,

7 eine Variante der ersten Ausführungsform darstellt,

8 schematisch eine Querschnittsansicht eines Leitungsschutzschalters von der Seite gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.

1 zeigt schematisch in einer Querschnittsansicht von der Seite die wesentlichen Bauteile eines Leitungsschutzschalters 10. Der Leitungsschutzschalter 10 hat einen Eingangsanschluss 12 und einen Ausgangsanschluss 14. Im in 1 dargestellten eingeschalteten Zustand fließt der Strom von dem Anschluss 12 über eine Magnetspule 16, in der ein Schlaganker 18 ausgebildet ist, zu einem Festkontakt 20. Auf den Festkontakt 20 aufgeschwenkt gezeigt ist ein Bewegkontakt 22. Der Bewegkontakt 22 ist über eine Litze 24 und ein Bimetallelement 26 mit dem Anschluss 14 verbunden. Das Bimetallelement 26 verbiegt sich bei dauerhaften Überströmen und unterbricht die Verbindung zwischen den Anschlüssen 12 und 14. Auch bei einem Kurzschlussstrom wird die Verbindung unterbrochen, und zwar bewirkt dann die Magnetspule 16 eine Bewegung des Schlagankers 18 gegen den Bewegkontakt 22, der dann von dem Festkontakt 20 weggeschwenkt wird.

Beim Öffnen der elektrischen Verbindung zwischen Bewegkontakt 22 und Festkontakt 20, also beim Wegschwenken des Bewegkontakts 22, bildet sich ein Lichtbogen zwischen Bewegkontakt 22 und Festkontakt 20 aus. Der Lichtbogen springt üblicherweise von dem Bewegkontakt 22 auf eine Laufschiene 28 über. Die Laufschiene 28 ist mit einer Löschkammer 30 verbunden. Auch der Bewegkontakt 22 ist über eine leitende Verbindung 32 mit der Löschkammer 30 verbunden. Im Stand der Technik gibt es keine weiteren Elemente, so dass der Lichtbogen nach dem Überspringen von dem Bewegkontakt 22 auf die Laufschiene 28 mit seinem einen Ende entlang der Laufschiene 28 bewegt und gleichzeitig von dem Festkontakt 20 mit seinem anderen Ende entlang der leitenden Verbindung 32 bewegt.

Bei der in 1 veranschaulichten erfindungsgemäßen Ausführungsform kommt es jedoch nicht zur Ausbildung eines einzigen Lichtbogens, der zur Löschkammer 30 geleitet wird. Grund hierfür ist die Bereitstellung einer Lichtbogentrennschiene 34, welche ausgehend von der Löschkammer 30 in den Schwenkbereich des Bewegkontakts 22 geführt ist.

2 veranschaulicht eine Draufsicht auf diesen Schwenkbereich. Der Leitungsschutzschalter 10 aus 1 wird in 1 von rechts gesehen in 2 dargestellt. Zu sehen ist in 2 schattiert der Festkontakt 20 mit davor befindlichem schwenkbaren Bewegkontakt 22, wobei die eigentliche Berührfläche, die den elektrischen Kontakt bildet, mit 36 bezeichnet ist. Die Lichtbogentrennschiene 34 endet, wie in 2 zu sehen, gabelförmig. Vorliegend ist eine U-Form dargestellt, es ist jedoch auch prinzipiell jede andere Form wie etwa eine V-Form möglich. Die Gabelform ermöglicht es, dass der Bewegkontakt 22 durch die Lichtbogentrennschiene 34 hindurch schwenken kann. Anders ausgedrückt ermöglicht es die Gabelform, den Bewegkontakt 22 teilweise zu umgreifen, ohne dass seine Schwenkbarkeit beeinträchtigt wird.

Die 3 bis 6 veranschaulichen nun, wie die Lichtbogenausbildung bei der Erfindung aussieht. Dargestellt ist jeweils ein Ausschnitt aus der Seitenansicht gemäß 1.

In 3 berührt der Bewegkontakt 22 noch den Festkontakt 20. Es soll nun gerade ein Kurzschlussstrom fließen, der in 3 schematisch veranschaulicht ist. Aufgrund des Kurzschlussstroms bewegt die Magnetspule 16 den Schlaganker 18 gegen den Bewegkontakt 22, und der Bewegkontakt 22 schwenkt vollständig von dem Festkontakt 20 weg, wie dies in den 4 bis 6 gezeigt ist, wobei er schließlich die Endstellung gemäß 6 erreicht. Unmittelbar nach dem Ablösen des Bewegkontakts 22 von dem Festkontakt 20 entsteht ein Lichtbogen L. Der Bewegkontakt 22 schwenkt durch das gabelförmige Ende der Lichtbogentrennschiene 34 (vergleiche 2). Dadurch kommt es zum Überspringen des Lichtbogens auf die Lichtbogentrennschiene 34, wobei diese eine Trennung des sich ausbildenden Lichtbogens L in zwei Teile, nämlich einen ersten Lichtbogen L1 und einen zweiten Lichtbogen L2 bewirkt. Die Lichtbogentrennschiene 34 ist als Platte ausgebildet, deren beiden Oberflächen 38 und 40 metallisch sind. Die beiden Metalloberflächen 38 und 40 sind in einem Endabschnitt der Lichtbogentrennschiene 34, also im Bereich der Gabel aus 2 leitend miteinander verbunden. Die leitende Verbindung ist in 4 mit der Bezugszahl 42 bezeichnet. Der Lichtbogen L1 (5) bildet sich somit zwischen dem Festkontakt 20 und der ersten Metalloberfläche 38 aus. Der Strom fließt dann über die Metalloberfläche 38, und über die leitende Verbindung 42, und von der metallischen Oberfläche 40 aus entsteht ein zweiter Lichtbogen L2 zum Bewegkontakt 42. Der zweite Lichtbogen L2 springt schließlich auf die Laufschiene 28 über, siehe 6. Anstelle wie im Stand der Technik nur einen einzigen Lichtbogen über die Strecke vom Festkontakt 20 zur Laufschiene 28 auszubilden, bewirkt die Lichtbogentrennschiene 34 also das Ausbilden zweier Lichtbögen L1 und L2. Die Lichtbögen L1 und L2 sind elektrisch in Serie, wobei die Stromverbindung über die Metalloberfläche 38, über die leitende Verbindung 42 und über die Metalloberfläche 40 erfolgt. Durch die Darstellung des elektrischen Stroms vermittels Schraffierung in 6 ist zu erkennen, dass der Strom auf der Lichtbogentrennschiene 34 U-förmig fließt. Es bilden sich deswegen Magnetfelder um das freie Ende der Lichtbogentrennschiene 34 aus, und diese Magnetfelder drängen die Lichtbögen L1 und L2 in Richtung zur Löschkammer 30 (1), in 6 also nach unten links.

Eine Variante der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform ist in 7 dargestellt. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 1 endet die Lichtbogentrennschiene 134 unmittelbar vor der Löschkammer 130, die somit wie eine herkömmliche Löschkammer gebaut sein kann. Weil die Lichtbogentrennschiene 134 bis unmittelbar vor die Löschkammer 130 geführt ist, springen die Lichtbögen L1 und L2 auf die Löschkammer 130 über. Somit verhalten sich die Lichtbögen im Wesentlichen nicht anders als bei der Ausführungsform gemäß 1.

Eine Alternative zur ersten, in 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist in 8 veranschaulicht. Während bei der Ausführungsform gemäß 1 die Lichtbogentrennschiene 34 plattenförmig ausgebildet ist und die Löschkammer 30 in zwei Teile teilt, geht die Ausführungsform gemäß 8 darüber hinaus. Anstelle die Löschkammer in zwei Teile zu teilen sind gleich zwei Löschkammern an verschiedenen Orten im Leitungsschutzschalter 10' angeordnet. Eine erste Löschkammer 30' wird hierbei durch ein Metallteil 38' der Lichtbogentrennschiene 34' abgeschlossen. Eine zweite Löschkammer 30'' wird durch ein Metallteil 40' abgeschlossen. Die Lichtbogentrennschiene 34' ist im Vergleich zur Lichtbogentrennschiene 34 aus 1 gewissermaßen aufgebogen. Ansonsten geht die Anordnung gemäß 8 gewissermaßen durch „Umklappen" der Anordnung gemäß 1 aus dieser hervor, zumindest was die schematische Darstellung betrifft. Die übrigen Bauteile sind grundsätzlich unverändert, wenn auch unter Umständen wie dargestellt an etwas anderem Ort platziert. Auch hier soll die Lichtbogentrennschiene 34' im Schwenkbereich des Bewegkontakt 22 gabelförmig ausgebildet sein, so dass diese bei seiner Schwenkbewegung nicht behindert wird. Erfolgt diese Schwenkbewegung im Zusammenhang mit einem Kurzschlussstrom, so bildet sich ein erster Lichtbogen zwischen dem Festkontakt 20 und der Oberfläche 38' aus. Dieser erste Lichtbogen wird zur Löschkammer 30' geführt. Ein zweiter Lichtbogen bildet sich zwischen der Laufschiene 28' und der Metalloberfläche 40' der Lichtbogentrennschiene 34' aus und wird zur Löschkammer 30'' geführt.

Im Stand der Technik ist die Auftrennung eines einzigen Lichtbogens, während er sich ausbildet oder wenn er gerade ausgebildet ist, in zwei Lichtbögen in der beschriebenen Form nicht bekannt. Bekannt ist lediglich, zwei getrennte Lichtbögen in Serie durch die eingangs beschriebenen Doppelunterbrecher zu erzeugen. Hierbei werden zwei Festkontakte bereitgestellt und ein Bewegkontakt, der auf beide Festkontakte aufschwenkt. Die beschriebene Erfindung erlaubt es, trotz Verwendung eines Einfachunterbrechers zwei Lichtbögen zu erzeugen. Dadurch ergeben sich im Vergleich zu einem Doppelunterbrecher Vorteile. Der größte Vorteil eines erfindungsgemäßen Einfachunterbrechers mit Lichtbogentrennschiene ist die geringere Verlustleistung des Einfachunterbrechers im Vergleich zum Doppelunterbrecher verbunden mit dem im Vergleich zum herkömmlichen Einfachunterbrecher höheren Schaltvermögen. Das höhere Schaltvermögen wird dadurch erreicht, dass – wie beim Doppelunterbrecher – bereits vor Einlaufen des Lichtbogens in die Löschkammer 2 Lichtbögen existieren und damit die doppelte Bogenspannung bereits vor Einlaufen in die Löschkammer für eine bessere Strombegrenzung sorgt. Ein weiterer Vorteil ist der geringere Platzbedarf eines Einfachunterbrechers (mit Lichtbogentrennschiene) gegenüber dem Doppelunterbrecher. Insbesondere können die Löschkammern 30, 130, 30' und 30'' jeweils die gesamte Gerätebreite ausnutzen. Für die Strombahnen (siehe beispielsweise 12 und 14) im Leitungsschutzschalter 10 beziehungsweise 10' steht ebenfalls ausreichend Platz zur Verfügung. Die erfindungsgemäßen Vorteile können jedoch nicht nur im Vergleich zu einem Doppelunterbrecher erzielt werden, sondern auch bei einem Doppelunterbrecher, wobei die Bereitstellung einer oder gegebenenfalls zweier Lichtbogentrennschienen als Zusatzmaßnahme anzusehen ist. Verwirklicht man die vorliegende Erfindung bei einem Doppelunterbrecher, kommt es zur Ausbildung von vier Lichtbögen.