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Dokumentenidentifikation DE3518420C2 12.10.1989
Titel Elektrische Schaltvorrichtung
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kii, Masami, Marugame, Kagawa, JP
Vertreter Popp, E., Dipl.-Ing.Dipl.-Wirtsch.-Ing.Dr.rer.pol.; Sajda, W., Dipl.-Phys., 8000 München; Hrabal, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., 4000 Düsseldorf; Bolte, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 2800 Bremen
DE-Anmeldedatum 22.05.1985
DE-Aktenzeichen 3518420
Offenlegungstag 28.11.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.10.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.1989
IPC-Hauptklasse H01H 9/44
IPC-Nebenklasse H01H 33/66   
Zusammenfassung Schaltvorrichtung, bestehend aus einem Paar trennbarer Kontakte (11, 12; 41, 42; 64, 68; 84, 88), die bei Trennung zwischen sich einen Lichtbogen-Bereich definieren, einem Impedanz-Element (20; 50; 70; 90) in einem (12; 42; 68; 88) der beiden Kontakte und einer Spulenanordnung (30; 40; 62; 82) zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfeldes im Lichtbogen-Bereich unter entsprechender Drehung des elektrischen Bogens. Die Spulenanordnung (30; 40; 62; 82) ist mit einem (12; 42; 68; 88) der beiden Kontakte über das Impedanz-Element (20; 50; 70; 90) elektrisch verbunden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Schaltvorrichtung ist z. B. aus der US-PS 42 73 977 oder der DE-PS 6 46 031 bekannt. Die bekannte Anordnung ist jedoch relativ kompliziert und hinsichtlich des Löschens des Lichtbogens noch nicht optimal, da das zum Löschen des Lichtbogens erzeugte Magnetfeld eine relativ geringe Wirksamkeit aufweist.

Aus der CH-PS 6 11 452 sind hochohmige Impedanzelemente, welche in die Schaltkontakte eingesetzt sind, grundsätzlich bekannt. Diese Impedanzelemente dienen dazu, den Lichtbogen zu der mit Abbrandringen versehenen Spulenanordnung zu bewegen.

Weiterhin ist es aus der DE-PS 7 26 859 sowie der DE-PS 6 45 281 bekannt, Kurzschlußringe bei Blasspulenanordnungen zu verwenden. Schließlich ist es noch aus der DE-PS 32 45 609 und der DE-OS 29 11 706 bekannt, bestimmte Spulen bei Vakuumschaltern anzubringen.

Ausgehend vom obengenannten Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß trotz einfachem Aufbau die Schaltleistung gesteigert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst, bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus dem Unteranspruch und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teil einer ersten Ausführungsform einer Schaltvorrichtung im Schnitt unter Darstellung der Kontakte und Spulenanordnung;

Fig. 2 die Schaltvorrichtung nach Fig. 1 im Schnitt längs Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Teil einer zweiten Ausführungsform einer Schaltvorrichtung im Schnitt unter Darstellung einer etwas modifizierten Spulenanordnung und

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines durch die Spulenanordnung nach Fig. 3 erzeugten Magnetfeldes.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist eine Schaltvorrichtung einen stationären Kontakt 11 und einen beweglichen Kontakt 12 auf, die durch einen mit dem beweglichen Kontakt 12 gekoppelten Antrieb in Berührung miteinander gebracht oder vonenander getrennt werden können. Ferner weist die Schaltvorrichtung eine Spulenanordnung 30 zur Erzeugung eines Magnetfeldes auf, der zum Auslöschen eines zwischen den Kontakten 11 und 12 entstehenden Lichtbogens dient. Die Spulenanordnung 30 besteht aus einer geraden Anzahl, vorzugsweise zwölf, Einzelwindungs-Spulen 14 und einer geraden Anzahl Kurzschluß-Spulen 15, die jeweils in Wechselfolge koaxial zu den Einzelwindungs-Spulen 14 angeordnet sind, hier koaxial zu jeder zweiten Einzelwindungs-Spule.

Die Schaltvorrichtung weist ferner ein scheibenförmiges Impedanz-Element 20 auf, das in einem der Kontakte 11 oder 12 angeordnet ist, zum Beispiel im beweglichen Kontakt 12 entsprechend Fig. 1. Die Impedanz des Impedanz-Elementes 20 ist so ausgewählt, daß der Nebenschluß des elektrischen Stromes zu den Einzelwindungs-Spulen 14 optimiert wird, und zwar entsprechend der Anzahl der verwendeten Einzelwindungs-Spulen 14. Jede der Einzelwindungs-Spulen 14 ist elektrisch mit dem beweglichen Kontakt 12 über das Impedanz-Element 20 verbunden, das heißt die freien Enden jeder Einzelwindungs-Spule 14 sind mit dem beweglichen Kontakt 12 oberhalb bzw. unterhalb des Impedanz-Elementes 20 verbunden, wie Fig. 1 erkennen läßt. Die Kurzschluß-Spulen 15 sind mit dem beweglichen Kontakt 12 jeweils nicht verbunden, jedoch magnetisch den Einzelwindungs-Spulen 14 zugeordnet. Das heißt, jede der Kurzschluß-Spulen 15 ist so ausgebildet, daß sie auf das Magnetfeld reagiert, das durch den durch die Einzelwindungs-Spulen 14 fließenden Strom erzeugt wird.

Der elektrische Strom, der durch die Kontakte 11 und 12 fließt, verzweigt sich zu den Einzelwindungs-Spulen 14 aufgrund des Spannungsabfalles über dem Impedanz-Element 20. Der Zweigstrom, der durch die Einzelwindungs-Spulen 14 fließt, induziert ein Primär-Magnetfeld in axialer Richtung der Kontakte. Dieses Magnetfeld verändert sich, da sich in der Spulenanordnung 30 die resultierende Magnetkraft des Primärmagnetfeldes, das in den Einzelwindungs-Spulen 14 erzeugt wird, und eines Sekundär-Magnetfeldes in den Kurzschluß-Spulen 15, das durch eine induktive Spannung erzeugt wird, die durch die Induktivität des Primär-Magnetfeldes in den Einzelwindungs-Spulen 14 induziert ist, von dem nur durch die Einzelwindungs-Spulen 14 erzeugten Primär-Magnetfeld wegbewegt.

Dementsprechend wird ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld in Abhängigkeit von der Frequenz des elektrischen Stromes erzeugt durch die obenerwähnte Anordnung von Einzelwindungs- Spulen 14 und Kurzschluß-Spulen 15.

Wenn der bewegliche Kontakt 12 vom stationären Kontakt 11 durch einen dem beweglichen Kontakt 12 zugeordneten Antrieb entfernt wird, entsteht zwischen den Kontakten 11 und 12 ein Lichtbogen. Dann wird, wie oben dargelegt, die Spulenanordnung mit den Spulen 14 und 15 durch den darin fließenden Strom erregt, wodurch ein sich veränderndes Magnetfeld in dem Bereich, in dem ein Lichtbogen entsteht, ausgebildet wird. Deshalb wird zur selben Zeit, in der der Lichtbogen entsteht, dieser durch das sich bewegende Magnetfeld in Drehung versetzt, wobei die Geschwindigkeit des Magnetfeldes durch die Frequenz des elektrischen Stromes und die Konstruktion der Spulenanordnung 30 bestimmt ist. Die Drehbewegung des Lichtbogens und der auf den Lichtbogen wirkenden magnetischen Kraft, die durch die radialen und axialen Komponenten des sich bewegenden Magnetfeldes entsteht, bewirken eine rasche Auslöschung des Lichtbogens.

In den Fig. 3 und 4 ist eine modifizierte Ausführungsform einer Schaltvorrichtung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel weist eine Spulenanordnung 40 auf mit einer Vielzahl von Einzelwindungs-Spulen 43 und Kurzschluß-Spulen 45 ähnlich wie bei der Spulenanordnung 30 nach den Fig. 1 und 2, jedoch mit der Ausnahme, daß die Spulen 43 und 45 schräg abfallend angeordnet sind derart, daß ihre Achsen zu der Kontaktfläche 41a des stationären Kontaktes 41 hin geneigt ist, die mit dem beweglichen Kontakt 42 in Berührung bringbar ist. In Fig. 4 ist der Neigungswinkel der Spulen mit R bezeichnet. Im beweglichen Kontakt 42 ist ein Impedanz-Element 50 eingesetzt, um zu erreichen, daß sich der elektrische Stromfluß durch die Kontakte 41 und 42 zu den Spulen 43 verzweigt. Im übrigen ist der Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels ähnlich demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Entsprechend der Anordnung der Spulen wird, wie durch die Magnetkraftlinien 46 dargestellt ist, ein Magnetfeld durch die Spulen 43 und 45 erzeugt, das um den Winkel R bezüglich der Kontaktachse schräg nach innen geneigt ist, so daß die radiale Komponente des Magnetfeldes sehr effektiv auf den Lichtbogen einwirken kann. Entsprechend der Ausbildung des zweiten Ausführungsbeispiels wird der zwischen dem stationären Kontakt und dem beweglichen Kontakt 42 entstehende Lichtbogen durch das Magnetfeld bei hoher Geschwindigkeit ausgelöscht.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektrische Schaltvorrichtung, mit einem Paar voneinander trennbarer Kontakte, zwischen denen beim Ausschalten ein Lichtbogen gezogen wird, wobei in einem der beiden Kontakte ein Impedanzelement eingesetzt ist, und mit einer Spulenanordnung zur Erzeugung eines Magnetfeldes im Lichtbogenbereich derart, daß eine Rotation des beim Ausschalten entstehenden Lichtbogens bewirkt wird, wobei die Spulenanordnung über das Impedanzelement mit dem dieses umfassenden Kontakt elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung (30; 40; 62; 82) eine Vielzahl von um den zugeordneten Kontakt (12; 42; 68; 88) herum angeordneten Einzelwindungsspulen (14; 43) und Kurzschlußringen (15; 45) aufweist, wobei nur jeder zweiten Einzelwindungsspule (14; 43) ein Kurzschlußring (15; 45) magnetisch zugeordnet ist und wobei jede Einzelwindungsspule (14; 43) jeweils unter Überbrückung des Impedanzelements (20; 50; 70; 90) mit dem dieses umfassenden Kontakt (12; 42; 68; 88) elektrisch verbunden ist.
  2. 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (14, 15; 43, 45) jeweils schräg liegend so angeordnet sind, daß ihre Achsen zu der Kontaktfläche (11a; 41a) des stationären Kontaktes (11; 41) eines stationären Kontaktes (11; 41) hin gerichtet sind.






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