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Dokumentenidentifikation DE102006049811B4 02.10.2008
Titel Leistungsschalter
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Soukup, Michael, Dipl.-Ing., 92245 Kümmersbruck, DE
DE-Anmeldedatum 17.10.2006
DE-Aktenzeichen 102006049811
Offenlegungstag 21.05.2008
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.10.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2008
IPC-Hauptklasse H01H 9/34(2006.01)A, F, I, 20061017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter zum Unterbrechen einer elektrischen Verbindung im Falle eines Kurzschlusses und eine Löschkammer für einen Leistungsschalter gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3.

Leistungsschalter zum Schutz von elektrischen Netzen und Komponenten durch Unterbrechen der elektrischen Verbindung im Falle eines Kurzschlusses sind bekannt. Die Leistungsschalter sind so ausgebildet, dass beim Trennen der Schaltkontakte mittels eines Auslösers eine Gegenspannung aufgebaut wird, die den Lichtbogen löscht, der sich zwischen den Schaltkontakten bildet. Dazu wird im Bereich der Schaltkontakte eine Löschkammer angeordnet, die Löschbleche aufweist, welche aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Die Löschbleche weisen jeweils eine Ausnehmung auf, die zusammen einen auf einer Seite offenen Kanal bilden, der seitlich durch Stege der Löschbleche begrenzt wird. In diesem Kanal bewegt sich z. B. einer der beiden Schaltkontakte bis zu seiner Endposition, wenn der Leistungsschalter im Kurzschlussfall öffnet, wobei sich der Lichtbogen jeweils in Kanallängsrichtung erstreckt. Aufgrund der durch den Lichtbogen erzeugten magnetischen Felder wird der Lichtbogen in die Löschkammer gezogen und in Teillichtbögen zwischen den Löschblechen zerlegt. Dies nennt man auch das Einlaufen des Lichtbogens in die Löschkammer. Die Teillichtbögen sind mit einer Vergrößerung der Gegenspannung verbunden, was den durch den Lichtbogen fließenden Strom verringert, bis der Lichtbogen verlöscht.

Insbesondere aus der DE 31 29 161 A1 ist eine Löschkammer für einen Leistungsschalter bekannt, der einen festen und einen beweglichen Kontakt aufweist, zwischen denen sich nach dem Öffnen der beiden Kontakte zunächst meist ein Lichtbogen ausbildet. Der Lichtbogen verläuft entlang eines von den Löschblechen der Löschkammer gebildeten Kanals und seine Längsrichtung entspricht etwa der Bewegungsbahn des bewegbaren Schaltkontakts. Das Magnetfeld der Löschbleche zieht den Lichtbogen dann in die Löschbleche hinein, wodurch der Lichtbogen wieder verlöscht.

Nachteilig ist dabei, dass die Unterbrechung des Stroms nicht immer sichergestellt ist. Speziell bei der Verwendung von Gleichspannungen kann eine zu frühe Strombegrenzung zu einem Strom führen, der unterhalb der Ansprechwerte des verwendeten Auslösers liegt. In einem solchen Falle erfolgt keine Auslösung und der Kontakt bewegt sich nicht in seine Endposition, sondern verbleibt in einem Zwischenzustand stehen, was zu einem Ausbrennen des Leistungsschalters führen kann. Bei Wechselströmen ist es so, dass es bei Kurzschlussströmen im Bereich der dynamischen Abhebung des Schaltkontaktes zu einem ähnlichen Effekt kommen kann. Die Zeitverzögerung beim Ansprechen des Auslösers kann dabei dazu führen, dass nicht innerhalb der ersten Halbwelle des Wechselstroms reagiert wird, wodurch die Schaltkontakte erneut schließen, so dass der Kurzschlussstrom erneut fließt und der Leistungsschalter der Belastung ein zweites Mal ausgesetzt ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine schnelle schlagartige Unterbrechung des Stromes im Falle eines Kurzschlusses sicherzustellen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine Vorderansicht eines Leistungsschalters,

2 den Leistungsschalter gemäß 1 in Richtung der Sichtlinie II gesehen,

3 den Leistungsschalter gemäß 1 in Richtung der Sichtlinie III gesehen,

4 die Vorderansicht der seitlichen Abdeckung der Löschelemente und

5 die Abdeckung gemäß 4 von oben gesehen.

Die 1 zeigt einen Leistungsschalter 1, der zum Unterbrechen von elektrischen Verbindungen im Falle eines Kurzschlusses dient. Der Leistungsschalter 1 weist zwei Schaltkontakte 2, 3 auf, die mit der zu unterbrechenden elektrischen Leitung elektrisch verbunden sind (nicht gezeigt). Der Schaltkontakt 3 ist beweglich angeordnet und kann sich von seiner Ausgangsposition (s. 2 und 3), in der er am Schaltkontakt 2 anliegt, in seine Endposition bewegen.

In 1 ist die Öffnung des Schalters und damit der größte Abstand der beiden Schaltkontakte 2, 3 dargestellt. Die Bewegungsbahn 4 des Schaltkontaktes 3 von vorn auf den Leistungsschalter 1 gesehen zeigt die Linie mit der Bezugsziffer 4. Von der Seite betrachtet (s. 2 und 3) sieht man, dass es sich bei der Bewegungsbahn 4 um einen Teilkreisbogen handelt. Weiter zeigt die 1 eine Löschkammer 5, die als Löschelemente 6 rippenartig angeordnete Bleche aufweist, welche aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Jedes Löschelement 6 ist mit einer Ausnehmung 7 versehen, die beidseitig von je einem Steg 8 begrenzt wird. Die Ausnehmungen aller Löschelemente 6 bilden einen durchgehenden auf einer Seite offenen Kanal 9, der sich in 1 zwischen den beiden Seitenflächen 10 einer Abdeckung 11 befindet.

Die Bewegungsbahn 4 des Schaltkontakts 3 verläuft innerhalb des durchgehenden Kanals 9 in Richtung der Längserstreckung des Kanals 9.

Die 2 und 3 zeigen einen Querschnitt des Leistungsschalters 1 in Richtung der Sichtlinien II (2) und III (3) gesehen. Wie die beiden 2, 3 zeigen, sind die Innenseiten des Kanals 9, welche durch die seitlichen Stege 8 der Löschelemente 6 gebildet werden, im Bereich der Bewegungsbahn 4 von den Seitenwänden 12 der Abdeckung 11 abgedeckt. Diese besteht aus einem elektrisch nicht leitenden Material, insbesondere einem harzgetränkten Gewebe oder einem harzgetränkten Papier.

In den 2, 3 ist der Schaltkontakt 3 wiederum in seiner oberen Position (Endposition) zu sehen. Außerdem ist seine untere Position (Ausgangsposition) gezeigt, die gestrichelt dargestellt ist.

Die 4 und 5 zeigen die Abdeckung 12 in einer Seitenansicht (4) und in einer Draufsicht (5). Dabei weist die Abdeckung 12 durch einfaches Umbiegen erzeugte Halteelemente 13 auf, welche die Stege 8 der Löschelemente 6 außen umgreifen (s. auch 1).

Im Falle eines Kurzschlusses werden die beiden Schaltkontakte 2, 3 nach Auslösen durch eine nicht gezeigte Auslöseeinheit voneinander getrennt, wobei sich der Schaltkontakt 3 aus seiner Ausgangsposition in seine Endposition bewegt. Dabei entsteht zwischen den Schaltkontakten 2 und 3 regelmäßig ein Lichtbogen. Die Abdeckung 11 mit den beiden Seitenflächen 12 ist so dimensioniert und angeordnet, dass die Bewegungsbahn 4 des beweglichen Schaltkontaktes 3 zu den Stegen 8 hin abgedeckt ist, so dass der Lichtbogen nicht bereits vor dem vollständigen Öffnen der Schaltkontakte 2, 3 die Löschelemente berühren kann. Erst nach dem vollständigem Öffnen der Schaltkontakte 2, 3 läuft der Lichtbogen aufgrund der elektromagnetischen Wechselwirkung wie gewünscht in die Löschkammer 5 ein, wodurch er in eine Vielzahl von Teillichtbögen zerlegt wird. Dies ist mit einer abrupten Vergrößerung der Gegenspannung verbunden, was die nur noch durch den Lichtbogen aufrechterhaltene elektrische Verbindung schlagartig unterbricht.


Anspruch[de]
Leistungsschalter (1) zum Unterbrechen einer elektrischen Verbindung im Falle eines Kurzschlusses,

mit zwei Schaltkontakten (2, 3), die im Kurzschlussfall unter Bildung eines Lichtbogens voneinander getrennt werden, wozu mindestens einer der beiden Schaltkontakte (2, 3) bewegbar ausgebildet ist,

mit einer im Bereich der Schaltkontakte (2, 3) zum Löschen des Lichtbogens angeordneten Löschkammer (5),

die rippenartig angeordnete ferromagnetische Löschelemente (6) aufweist, in denen je eine Ausnehmung (7) vorgesehen ist, die beidseitig von je einem Steg (8) begrenzt ist, wobei die Ausnehmungen (7) aller Löschelemente (6) einen durchgehenden Kanal (9) bilden, in dessen Längsrichtung die Bewegungsbahn (4) des bewegbaren Schaltkontakts (3) verläuft,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Innseiten des Kanals (9), welche durch die seitlichen Stege (8) der Löschelemente (6) gebildet werden, zumindest im Bereich beidseitig der Bewegungsbahn (4) des bewegbaren Schaltkontakts (3) von einem elektrisch nicht leitenden Material abgedeckt sind.
Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschelemente (6) als Bleche ausgebildet sind. Löschkammer (5) für einen Leistungsschalter (1) zum Unterbrechen einer elektrischen Verbindung im Falle eines Kurzschlusses, wobei zwei Schaltkontakte (2, 3) im Kurzschlussfall unter Bildung eines Lichtbogens voneinander trennbar sind, wozu mindestens einer der beiden Schaltkontakte (2, 3) bewegbar ausgebildet ist,

mit rippenartig angeordneten ferromagnetischen Löschelementen (6), die im Bereich der Schaltkontakte (2, 3) angeordnet und in denen je eine Ausnehmung (7) vorgesehen ist, die beidseitig von je einem Steg (8) begrenzt ist, wobei die Ausnehmungen (7) aller Löschelemente (6) einen durchgehenden Kanal (9) bilden, in dessen Längsrichtung die Bewegungsbahn (4) des bewegbaren Schaltkontakts (3) verläuft,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Innseiten des Kanals (9), welche durch die seitlichen Stege (8) der Löschelemente (6) gebildet werden, zumindest im Bereich beidseitig der Bewegungsbahn (4) des bewegbaren Schaltkontakts (3) von einem elektrisch nicht leitenden Material abgedeckt sind.






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