DE3789165T2 - Schaltanlage. - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät für eine elektrische Schaltung und insbesondere ein selbstlöschendes Schaltgerät, das einen Magneten zum Erzeugen eines Wechselmagnetflusses gegen einen elektrischen Lichtbogen hat, um den Lichtbogen bei Trennung der Kontakte zu treiben.
• Fig. 1 ist eine teilweise Vertikalschnittansicht des getrennten Zustand eines herkömmlichen Schaltgeräts, das in der offengelegten JP-Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 59-77742 beschrieben ist, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1.
• In den Figuren bezeichnet 1 eine erste Anschlußplatte, 2 ist ein ortsfester Kontakt, der einer von einem Paar von Kontakten ist, die an der ersten Anschlußplatte 1 angebracht sind, 3 ist ein beweglicher Kontakt, der der andere Kontakt ist, um mit dem ortsfesten Kontakt 2 in Eingriff zu gelangen und sich von diesem zu trennen, 4 ist ein Kollektor, der mit dem beweglichen Kontakt 3 in Gleitkontakt ist, 5 ist eine zweite Anschlußplatte, die an dem Kollektor 4 angebracht ist, 6 ist ein ortsfester äußerer Zylinder, der an einem Ende an der ersten Anschlußplatte 1 befestigt ist und am anderen Ende eine Öffnung hat, und 7 ist eine Isolierdüse, die an der Öffnung des ortsfesten äußeren Zylinders 6 befestigt ist und aus einem Isoliermaterial besteht, wobei in der Isolierdüse ein Durchgangsloch 7a so gebildet ist, daß der bewegliche Kontakt 3 eingeführt wird und daran entlang gleitend bewegbar ist.
• 8 bezeichnet einen ringförmigen Magneten, der in der Isolierdüse 7 angeordnet ist, 9 ist eine Speicherkammer, die von dem ortsfesten äußeren Zylinder 6 gebildet ist, um ein elektrisch isolierendes Lichtbogenlöschgas zu speichern, 9a ist eine Speicherkammeröffnung, durch die das isolierende Lichtbogenlöschgas in die und aus der Speicherkammer strömt, 10 ist ein elektrischer Lichtbogen, der dann erzeugt wird, wenn sich der bewegliche Kontakt 3 von dem ortsfesten Kontakt 2 trennt, 11 ist ein Zylinder, der an einem Ende an der Außenfläche des ortsfesten äußeren Zylinders 6 angebracht ist, 12 ist ein Kolben, der an dem beweglichen Kontakt 3 angebracht und mit der Innenfläche des Zylinders 11 in Gleitkontakt ist, und 13 ist eine Unterdruckkammer, die zwischen dem Kolben 12 und der Bodenfläche des ortsfesten äußeren Zylinders 6 definiert und gebildet wird, wenn sich der bewegliche Kontakt 3 in die Richtung eines Pfeils A bewegt.
• Nachstehend wird der Betrieb beschrieben.
• Wenn bei diesem Schaltgerät in seinem geschlossenen Zustand, in dem der Strom von der ersten Anschlußplatte 1 zu dem ortsfesten Kontakt 2 und von dem beweglichen Kontakt 3 zu der zweiten Anschlußplatte 5 durch den Kollektor 4 fließt, der bewegliche Kontakt 3 von einem Betätigungsmechanismus (nicht gezeigt) in die Richtung des Pfeils A getrieben wird, trennt sich der bewegliche Kontakt 3 von dem ortsfesten Kontakt 2, und ein elektrischer Lichtbogen wird zwischen den beiden Kontakten erzeugt.
• Andererseits liefert der ringförmige Magnet 8 eine Antriebskraft, die dem Produkt der Intensität des von dem Magneten erzeugten Magnetfelds und dem Wert der Lichtbogenstromstärke proportional ist, gegen den Lichtbogen 10. Der Lichtbogen 10 wird durch diese Antriebskraft gedreht und durch die Fliehkraft in die Speicherkammer 9 hinein verlängert.
• Wenn die Stromphase des Lichtbogens, der bei der Unterbrechung erzeugt wird, in dem Bereich der Stromspitze ist, strömt das umgebende isolierende Lichtbogenlöschgas, das von dem Lichtbogen 10 erhitzt wird, durch die Speicherkammeröffnung 9a in die Speicherkammer 9 und wird darin gespeichert, so daß die Temperatur und der Druck des isolierenden Lichtbogenlöschgases in der Speicherkammer 9 erhöht werden.
• Wenn weiterhin die Stromphase im Bereich eines Stroms Null ist, ist der Druck des Lichtbogens 10 niedrig und das isolierende Lichtbogenlöschgas wird umgekehrt aus der Speicherkammer 9 auf den Lichtbogen 10 geblasen, was zum Löschen des Lichtbogens führt.
• Wenn der Effektivwert des Lichtbogenstroms klein ist, ist der Druckanstieg in der Speicherkammer 9 nicht ausreichend, so daß der Druck des isolierenden Lichtbogenlöschgases in der Druckkammer 9 niedrig und die Lichtbogenlöschfähigkeit infolgedessen ungenügend ist.
• Um dem zu begegnen, ist bei der herkömmlichen Vorrichtung eine Unterdruckkammer 13 vorgesehen, in der der Druck bei dem Unterbrechungsbetrieb des beweglichen Kontakts 3 sinkt, so daß ein erzwungener Gasstrom von der Speicherkammer 9 durch den Lichtbogen 10 und die Isolierdüse 7 zu der Unterdruckkammer 13 erzeugt wird, und ein Magnetfeld wird an den Lichtbogen 10 angelegt, um ihn zu drehen, so daß eine relative Strömungsbewegung zwischen dem isolierenden Lichtbogenlöschgas und dem Lichtbogen erzeugt und somit der Lichtbogen 10 bei einer Unterbrechung im Fall eines kleinen Stroms gelöscht wird.
• Da bei der herkömmlichen Vorrichtung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, kein ordnungsgemäßes Treiben des Lichtbogens aufgrund des Lichtbogenstromwerts erreicht werden kann, da die Wirkung des Permanentmagneten ungenügend ist, ergibt sich das Problem, daß eine Unterdruckerzeugungseinrichtung hinzugefügt werden muß. Da der Magnet ringförmig ausgebildet ist und da ein herkömmlicher gegossener Magnet, wie etwa ein Alnico-Magnet, eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat, wird außerdem der Magnet durch den Wirbelstrom, der aus dem Fließen des Stroms durch das Schaltgerät resultiert, erwärmt und schnell verschlechtert.
• Da bei dem herkömmlichen Schaltgerät, das wie oben beschrieben aufgebaut ist und arbeitet, der Magnet 8 in der Axialrichtung magnetisiert wird, ist jedoch die radiale Komponente des Magnetflusses (Φ) an der Öffnung 9a der Gasspeicherkammer klein und die Magnetkraft in dieser Richtung ist schwach. Daher ist die Lichtbogenantriebskraft in der Umfangsrichtung, die an der Öffnung 9a der Gasspeicherkammer auf den Lichtbogen 10 wirkt, klein, so daß der Heizeffekt des isolierenden Lichtbogenlöschgases in der Öffnung 9a der Gasspeicherkammer klein ist. Daher ist der Druckanstieg des isolierenden Lichtbogenlöschgases in der Speicherkammer 9 gering, und das Blasen des isolierenden Lichtbogenlöschgases gegen den Lichtbogen 10 ist schwach, so daß sich das Problem ergibt, daß keine ausreichende Lichtbogenlöschwirkung erzielt werden kann.
• Außerdem ist bei dem herkömmlichen Schaltgerät, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, der Gasheizeffekt durch den Lichtbogen bei einer Unterbrechung im Fall eines kleinen Stroms gering, so daß der Gasdruckanstieg in der Gasspeicherkammer 9 gering ist. Da der erste Kontakt, der aus einem Fingerkontakt besteht, eine Vielzahl von Schlitzen hat, die sich in Axialrichtung von seiner Spitze erstrecken, ist es ferner schwierig, den Schenkel des Lichtbogens 10 an dem ersten Kontakt 2 durch den von dem Magneten 8 erzeugten Magnetfluß (Φ) zu bewegen, so daß sich das Problem ergibt, daß der Gasstrom relativ zu dem Schenkel des Lichtbogens 10 schwach ist, so daß nur eine ungenügende Lichtbogenlöschwirkung erhalten wird.
• Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein zuverlässiges Schaltgerät einfacher Konstruktion bereitzustellen, bei dem kein Wirbelstrom durch den Magneten fließt und der Magnet somit nicht erhitzt wird und bei dem der Lichtbogen nach Maßgabe des Lichtbogenstromwerts ordnungsgemäß getrieben wird.
• Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltgerät bereitzustellen, dessen Lichtbogenlöschfähigkeit bei einer Unterbrechung im Fall eines kleinen Stroms verbessert ist.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltgerät bereitzustellen, das eine stabile Unterbrechungsleistung selbst während einer Unterbrechung im Fall eines kleinen Stroms bietet.
• Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltgerät bereitzustellen, das hinsichtlich seiner Lichtbogenlöschfähigkeit bei einer Unterbrechung im Fall eines kleinen Stroms verbessert ist und selbst bei einer Lichtbogenerzeugung im Fall eines großen Stroms frei von thermischer Verschlechterung des Magneten ist.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltgerät bereitzustellen, bei dem die Wirbelstromverluste in dem Magneten gesenkt werden, um das Erhitzen des Magneten zu verringern, so daß die Stabilität und die Betriebslebensdauer des Magneten verbessert werden.
• Die Erfindung besteht aus einem Schaltgerät, das in einem ein Lichtbogenlöschgas enthaltenden Gehäuse folgendes aufweist:
• - einen ortsfesten Kontakt;
• - einen beweglichen Kontakt, der fähig ist, mit dem ortsfesten Kontakt in Kontakt zu gelangen und sich von diesem zu trennen, wobei der bewegliche Kontakt und der ortsfeste Kontakt zwischen einander einen Lichtbogenbereich bilden, in dem ein elektrischer Lichtbogen erzeugt wird, wenn die Kontakte getrennt sind;
• - eine Einrichtung, die eine Gasspeicherkammer um den ortsfesten Kontakt herum bildet und mit dem Lichtbogenbereich in Verbindung steht, um das Lichtbogenlöschgas, dessen Druck durch Wärme von dem Lichtbogen erhöht ist, zu speichern;
• - eine Isolierdüse, die an der Gasspeicherkammer angebracht ist und eine Öffnung bildet, durch die sich der bewegliche Kontakt beweglich erstreckt und durch die das Lichtbogenlöschgas strömt; und
• - eine Magneteinrichtung, die ein Magnetfeld in der Öffnung der Gasspeicherkammer erzeugt, um den elektrischen Lichtbogen, der bei Stromunterbrechung zwischen dem ortsfesten Kontakt und dem beweglichen Kontakt erzeugt wird, zu drehen und zu verlängern;
• und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierdüse eine gleichmäßig verjüngte innere Übergangsfläche bildet, die von der Gasspeicherkammer zu der Öffnung hin konvergiert, um eine gleichmäßige Strömung des unter Druck stehenden Lichtbogenlöschgases durch die Öffnung zu ermöglichen,
• und daß die Magneteinrichtung aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
• Bevorzugt ist die innere Übergangsfläche konisch verjüngt.
• Bevorzugt ist der Magnet an der Düse angebracht und ist ein ringförmiger Magnet, der in der Radialrichtung magnetisiert ist.
• Alternativ kann das Schaltgerät nach der Erfindung als Magneten zum Erzeugen eines Magnetflusses in der Radialrichtung an der Öffnung der Gasspeicherkammer einen kombinierten Magneten haben, der aus folgendem besteht: einem äußeren Permanentmagneten, der außerhalb der Gasspeicherkammer angeordnet ist und die Gasspeicherkammer umgibt, einem ringförmigen oder zylindrischen inneren Magneten, der in der Gasspeicherkammer angeordnet ist, und einem magnetischen Material, um den äußeren und den inneren Magneten in ihrem Magnetpfad kurzzuschließen.
• Ein zylindrischer Lichtbogenkontakt aus einem guten elektrisch leitfähigen Material kann um den ersten Kontakt herum angeordnet sein.
• Ein nichtmagnetischer Halter kann außerhalb oder innerhalb des ersten Kontakts angebracht sein, und ein ringförmiger zweiter Magnet ist an dem Halter angebracht.
• Bei einer weiteren Ausführungsform des Schaltgeräts der Erfindung ist der Magnet an der Düse angebracht, und ein magnetisches Material ist an mindestens einem seiner Magnetpole befestigt, und das magnetische Material ist nahe dem Lichtbogen in der Gasspeicherkammer positioniert.
• Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Magnet an der Düse angebracht und umfangsmäßig in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt, und ein nichtmagnetisches Material ist umfangsmäßig zwischen jedem der Magnetabschnitte angeordnet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; in den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 eine teilweise Vertikalschnittansicht des herkömmlichen Schaltgeräts;
• Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1;
• Fig. 3 eine teilweise Vertikalschnittansicht eines Schaltgeräts der Erfindung in dem Zustand mit offenem Kontakt;
• Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, die jedoch eine andere Magnetanordnung zeigt;
• Fig. 5 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, die jedoch eine andere Magnetanordnung zeigt;
• Fig. 6 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, die jedoch eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt;
• Fig. 7 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, die jedoch eine andere Magnetanordnung zeigt; und
• Fig. 8 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, die jedoch eine andere Magnetanordnung zeigt.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben, in der eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
• In der Figur sind mit Ausnahme des Magneten 21, der Isolierdüse 22 und der Öffnung 23 der Gasspeicherkammer die mit den Bezugszeichen 1 bis 10 bezeichneten Komponenten denen der herkömmlichen Vorrichtung ähnlich, die in Verbindung mit Fig. 1 und 2 beschrieben sind, so daß ihre Beschreibung hier nicht wiederholt wird.
• 21 bezeichnet einen Permanentmagneten, der außerhalb der Gasspeicherkammer 9 oder der Isolierdüse 22 angeordnet ist, wobei der Permanentmagnet aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und eine Magnetflußkomponente in der Radialrichtung im Bereich der Speicherkammeröffnung 23 hat. Daher wird der über die Kontakte 2 und 3 gezogene Lichtbogen 10 in der Drehrichtung getrieben, und der Lichtbogen 10 wird durch Fliehkraft in der Radialrichtung nach außen getrieben.
• Ferner hat die von dem unteren Bereich des ortsfesten äußeren Zylinders 6 und dem oberen Bereich der Isolierdüse 22 gebildete Öffnung 23 der Gasspeicherkammer eine konische Gestalt, die zu der Speicherkammer 9 unter einem Winkel divergent ist, der gleich oder kleiner als 80º relativ zu seiner Achse ist. Daher gibt es selbst bei einem großen Strom keinen Beharrungspunkt wie bei der herkömmlichen Konstruktion, und wenn der Lichtbogen tief in die Radialrichtung getrieben wird, wird er sogar noch weiter von dem Permanentmagneten entfernt, um die Antriebskraft zu verringern, und der Lichtbogen dringt nicht unnötig tief in die Speicherkammer 9 ein, so daß ein lokales Erhitzen des Gases verhindert wird, und außerdem kann beim Blasen des Gases aus der Speicherkammer 9 die Gasströmung ohne Strömungswiderstand geleitet werden, was zu einem stabilen Lichtbogenlöschverhalten bei dem großen Strom führt.
• Wenn der Stromwert klein ist, während gleichzeitig die Antriebskraft derjenigen der herkömmlichen Konstruktion gleich ist, da die Speicherkammeröffnung 23 konisch ist, wird der Lichtbogen außerdem in das Innere der Gasspeicherkammer 9 getrieben. Daher ist die Wirkung der Gasdruckerhöhung in der Speicherkammer 9 größer als bei der herkömmlichen Konstruktion, was ein stabiles Lichtbogenlöschverhalten ergibt.
• Wenn der Permanentmagnet ringförmig ist, wird ein magnetisches Wechselfeld in dem Permanentmagneten von dem Strom erzeugt, der durch die Kontakte 2 und 3 fließt, wenn die Kontakte geschlossen sind, und bei einem elektrisch leitfähigen Magneten, wie etwa einem herkömmlichen elektrisch leitfähigen Alnico-Magneten, wird der Magnet von einem Wirbelstrom erhitzt und verschlechtert. Gemäß der Erfindung besteht der Magnet 21 jedoch aus einem elektrisch isolierenden Material wie etwa einem Seltenerdmetall-Magnetmaterial, so daß kein Wirbelstrom erzeugt wird und kein Erhitzen und keine Verschlechterung auftreten. Außerdem kann die Gestalt in jeder gewünschten Konfiguration ausgeführt sein.
• Wie oben erläutert, genügt die Wirkung des Permanentmagneten in Fällen zwischen einem kleinen Strom und einem großen Strom, und es kann daher ein Schaltgerät einfacher Konstruktion vorgesehen werden, bei dem keine zusätzlichen Lichtbogenlöschmechanismen, wie etwa ein Blasmechanismus oder ein Unterdruckblasmechanismus, zum Unterstützen der selbstlöschenden Charakteristiken erforderlich sind.
• Als Material für den Magneten können Ferrite, Samarium- Seltenerdmetalle und Neodym-Eisen-Bor-Materialien verwendet werden, wobei die Lichtbogenlöschwirkung mit einem elektrisch isolierenden, magnetisch starken Magneten größer ist.
• Wie oben beschrieben, ist nach der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung der Permanentmagnet ein Magnet, der aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, und die Öffnung der Gasspeicherkammer ist von konischer Gestalt, so daß in Fällen zwischen einem kleinen Strom und einem großen Strom kein Wirbelstrom erzeugt wird und kein Erhitzen auftritt und der Lichtbogen wirksam getrieben werden kann, so daß kein Bedarf für einen zusätzlichen Lichtbogenlöschmechanismus besteht, was zu einer einfachen Konstruktion führt und daher ein zuverlässiges Schaltgerät mit einer stabilen Unterbrechungsleistung ergibt.
• Die Fig. 4 bis 8 zeigen weitere Magnetanordnungen.
• Fig. 4 zeigt einen ringförmigen Magneten 24, der an der Düse 7 angebracht und in der Radialrichtung magnetisiert ist.
• Da der Magnet 24, wie oben beschrieben, in der Radialrichtung magnetisiert ist, bildet das Magnetfeld an der Öffnung 9a der Gasspeicherkammer hauptsächlich einen Magnetfluß, der in der Radialrichtung verteilt wird. Daher wird der Magnetfluß, der den zwischen dem ortsfesten Kontakt 2 und dem beweglichen Kontakt 3 gezogenen Lichtbogen 10 kreuzt, hinsichtlich des Betrages und der Intensität erhöht, so daß die umfangsmäßige Antriebskraft, die auf den Lichtbogen 10 wirkt, erhöht und der Lichtbogen 10 in der Radialrichtung gedreht und verlängert wird, so daß das Erhitzen des isolierenden Lichtbogenlöschgases durch den Lichtbogen zunimmt. Daher wird der Druck des isolierenden Lichtbogenlöschgases in der Gasspeicherkammer 9 erhöht, und das Blasen des isolierenden Lichtbogenlöschgases gegen den Lichtbogen 10 wird intensiviert, so daß eine ausreichende Lichtbogenlöschfähigkeit erhalten wird.
• Andererseits besteht das radiale Magnetfeld, das von dem in der Radialrichtung magnetisierten Magneten 24 erzeugt wird, im Bereich des Düsenauslasses, und, wie oben erläutert, wird der Lichtbogen 10 im Bereich der Düse 7 gedreht, um mit der relativen Strömung des umgebenden Niedertemperaturgases in Kontakt zu gelangen, so daß der Lichtbogen 10 im Bereich des Düsenauslasses 7 weiter abgekühlt wird, um eine größere Lichtbogenlöschwirkung zu erzielen.
• Die Innenseite des Magneten 24 wird bei der obigen Ausführungsform zwar als N-Pol und die Außenseite als S-Pol magnetisiert; die Polarität kann jedoch umgekehrt werden, und eine Vielzahl von Magneten, die in der Radialrichtung magnetisiert sind, kann zu einer ringförmigen Gestalt vereinigt werden, wobei Wirkungen erzielt werden, die denjenigen der obigen Ausführungsform ähnlich sind.
• Wie beschrieben, ist bei dem in Fig. 4 gezeigten Magneten, da an der Düse ein in der Radialrichtung magnetisierter ringförmiger Magnet angebracht ist, die radiale Komponente des Magnetflusses größer, und daher ist die Lichtbogen-Drehantriebskraft intensiviert, um den Lichtbogen weiter auszudehnen, so daß der Gasdruck in der Gasspeicherkammer selbst während einer Unterbrechung im Fall eines kleinen Stroms erhöht wird, was zu einem vorteilhaften Schaltgerät führt, bei dem die Lichtbogenlöschfähigkeit erhöht ist.
• Fig. 5 zeigt einen kombinierten Magneten 25, der folgendes aufweist: einen ringförmigen äußeren Permanentmagneten 26, der in der Axialrichtung magnetisiert ist, einen stabförmigen inneren Permanentmagneten 27, der in der entgegengesetzten Axialrichtung magnetisiert ist, und ein magnetisches Material, wie etwa eine Eisenplatte 28, die die Magnetpfade für den von dem inneren und dem äußeren Permanentmagneten 26 und 27 erzeugten Magnetfluß an der Öffnung der Gasspeicherkammer und der entgegengesetzten Seite kurzschließt, wobei in dem magnetischen Material 28 ein Verbindungsloch 29 gebildet ist, um zuzulassen, daß das isolierende Lichtbogenlöschgas in die Gasspeicherkammer 9 strömt, und eine Abgabeöffnung 30 gebildet ist, um ein Hochtemperaturgas von dem Lichtbogen 10 durch den ortsfesten Kontakt 2 zur Außenseite der Lichtbogenlöschkammer abzugeben.
• In der ersten Anschlußplatte 1 ist eine Auslaßöffnung 31 vorgesehen, durch die ein Hochtemperaturgas, das von dem Lichtbogen 10 erwärmt und aus der Abgabeöffnung 30 abgegeben wird, zur Außenseite der Lichtbogenlöschkammer abgelassen wird.
• Wenn der bewegliche Kontakt 3 durch einen Unterbrechungsbefehl in Richtung des Pfeils A nach unten gezogen wird, wobei ein Strom durch die geschlossenen Kontakte 2 und 3 fließt, wird über die Kontakte 2 und 3 ein elektrischer Lichtbogen gezogen, und das von dem Lichtbogen 10 erhitzte isolierende Lichtbogenlöschgas wird in der Figur nach unten durch die Isolierdüse 7 und auch durch die Auslaßöffnung 31 zur Außenseite der Lichtbogenlöschkammer abgegeben, wobei ein Teil des Lichtbogenlöschgases durch die Öffnung 9a der Gasspeicherkammer 9 in diese eintritt.
• Das isolierende Lichtbogenlöschgas in der Gasspeicherkammer 9 wird von dem in die Gasspeicherkammer 9 eintretenden Gas erhitzt, und auch der Druck wird erhöht.
• Wenn der Lichtbogenstrom sich dem Nulldurchgangspunkt nähert, wird dagegen der Druck im Lichtbogenbereich gesenkt, und das unter Druck stehende isolierende Lichtbogenlöschgas in der Gasspeicherkammer 9 wird gegen den Lichtbogen 10 geblasen, so daß der Lichtbogen abgekühlt wird, um eine Unterbrechung zu erzielen.
• Der Druck des isolierenden Lichtbogenlöschgases, das in der Gasspeicherkammer 9 gespeichert ist, wird mit kleiner werdendem Lichtbogenstrom kleiner, so daß die Lichtbogenlöschfähigkeit ungenügend wird. Das von dem kombinierten Magneten 25 der Erfindung erzeugte Magnetfeld in der Radialrichtung im Bereich der Öffnung 9a der Gasspeicherkammer treibt den Lichtbogen 10 in die Umfangsrichtung, und, wenn diese Antriebskraft ausreichend stark ist, wird der Lichtbogen durch die Fliehkraft in das Innere der Gasspeicherkammer 9 ausgedehnt. Die Energie des Lichtbogens 10 wird also in der Gasspeicherkammer 9 wirksam gespeichert, so daß ein ausreichender Druckanstieg selbst bei einem kleinen Lichtbogenstrom erhalten wird, und daher kann eine stabile Unterbrechungsleistung erzielt werden.
• In diesem Fall wird die Drehkraft für den Lichtbogen 10 und daher die Fliehkraft dafür nur von der radialen Komponente des Magnetfelds bereitgestellt. Daher kann, wenn der Magnet so angeordnet ist, daß er ein Magnetfeld in der Radialrichtung hauptsächlich im Bereich der Öffnung 9a der Gasspeicherkammer erzeugt, das Magnetfeld wirksam beim Löschen des Lichtbogens 10 genutzt werden, selbst wenn der Absolutwert des Magnetfelds klein ist.
• In Fig. 6, in der eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist, bezeichnet 33 einen kombinierten Magneten wie in Fig. 5, der ringförmige äußere Permanentmagnet 34 wird jedoch auch als ein ortsfester äußerer Zylinder verwendet, der die Gasspeicherkammer 9 bildet, und eine Eisenplatte 35, die aus einem magnetischen Material besteht, wird ferner als eine der Wände der Gasspeicherkammer 9 verwendet. In anderer Hinsicht ist die Konstruktion der vorhergehenden Ausführungsform ähnlich.
• Bei einer solchen Anordnung ist die Anzahl von Teilen verringert, und die Gasströmung in der Gasspeicherkammer 9 ist nicht behindert, so daß ein Schaltgerät einfacherer Konstruktion erhalten werden kann, das eine stabile Lichtbogenlöschfähigkeit zeigt.
• Wie oben beschrieben, ist bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform der Erfindung der Magnet zum Treiben des Lichtbogens ein kombinierter Magnet, der aus folgendem besteht: einem äußeren Permanentmagneten, der außerhalb der Gasspeicherkammer angeordnet ist, um die Gasspeicherkammer ringförmig zu umgeben, einem inneren Permanentmagneten von ringförmiger oder zylindrischer Gestalt, der innerhalb der Gasspeicherkammer angeordnet ist, und einem magnetischen Material, das einen Magnetpfad zwischen den Magneten kurzschließt. Daher wirkt der Magnetfluß in der Radialrichtung effektiv auf den Lichtbogen, so daß vorteilhafterweise ein Schaltgerät bereitgestellt wird, das eine stabile Unterbrechungsleistung im Fall eines kleinen Stroms zeigt.
• Fig. 7 zeigt einen stabförmigen oder rohrförmigen Halter 44 aus einem nichtmagnetischen Material, der außerhalb des ortsfesten Kontakts 2 angeordnet und an seinem einen Ende an der ersten Anschlußplatte angebracht ist; 45 bezeichnet einen zweiten Magneten, der an dem Endbereich des Halters 44 angebracht ist, Φ1 bezeichnet ein von dem ersten Magneten 8 erzeugtes erstes Magnetfeld, und Φ2 bezeichnet einen von dem zweiten Magneten 45 erzeugten zweiten Magnetfluß.
• Der erste Magnetfluß Φ1, der von dem ringförmigen ersten Magneten 8 erzeugt wird, der in der Axialrichtung magnetisiert und an der Düse 7 angebracht ist, und der zweite Magnetfluß Φ2, der von dem ringförmigen zweiten Magneten 45 erzeugt wird, der in der Axialrichtung magnetisiert und an dem Halter 44 angebracht ist, haben die Wirkung, den Magnetfluß in der Radialrichtung an der Öffnung 9a der Gasspeicherkammer zu verstärken.
• Wenn der Lichtbogen 10 über den ortsfesten Kontakt 2 und den beweglichen Kontakt 3 gezogen ist, kreuzt der Lichtbogen 10 den obengenannten Magnetfluß (Φ1 + Φ2), der durch seine beiden Komponenten intensiviert ist. Daher unterliegt der Lichtbogen einer starken Antriebskraft in der Umfangsrichtung durch den intensivierten Magnetfluß (Φ1 + Φ2), die in der Radialrichtung ausgedehnt wird, so daß der Gasdruck in der Gasspeicherkammer 9 durch die Heizwirkung des Lichtbogens oder des isolierenden Lichtbogenlöschgases erhöht wird, und die Blaswirkung des isolierenden Lichtbogenlöschgases, dessen Druck dadurch erhöht ist, gegen den Lichtbogen wird verstärkt, um die Lichtbogenlöschfähigkeit zu verbessern. Ferner kann eine ähnliche vorteilhafte Wirkung durch Magnetisieren des ersten und des zweiten Magneten 8 und 45 in der Radialrichtung erzielt werden.
• Gemäß Fig. 8 ist ein stabförmiger Halter 46 aus einem nichtmagnetischen Material innerhalb des ortsfesten Kontakts 2 angeordnet, und der Halter 46 ist mit einem zweiten Magneten 47 versehen. Eine vorteilhafte Wirkung und ein vorteilhafter Betrieb ähnlich wie bei der obigen in Verbindung mit Fig. 7 beschriebenen Ausführungsform können erzielt werden.
• Gemäß Fig. 7 und 8 sind der erste Magnet 8, der an der Düse 7 angebracht ist, und die zweiten Magneten 45 und 47 so angeordnet, daß sich der N-Pol an der Öffnung 9a der Gasspeicherkammer und der S-Pol an der entgegengesetzten Seite befindet. Der erste Magnet und der zweite Magnet können jedoch in der Radialrichtung magnetisiert sein. Alternativ kann der erste Magnet 8 in der Axialrichtung magnetisiert sein, und der zweite Magnet 45 und 47 kann in der Radialrichtung magnetisiert sein, oder die Magnetisierung kann entgegengesetzt kombiniert sein.
• Kurz gesagt, die Magnete können auf jede Art und Weise angeordnet sein, solange sie so funktionieren, daß der von den ersten und zweiten Magneten erzeugte radiale Magnetfluß an der Öffnung 9a der Gasspeicherkammer intensiviert werden kann.
• Ferner kann der Halter 44 oder 46 aus einem elektrisch isolierenden Material oder einem Metall bestehen, solange es nichtmagnetisch ist.
• Wie beschrieben, wird bei einem zweiten Magneten, der am Ende des Halters im Bereich des ersten Kontakts angebracht ist, der Magnetfluß in der Radialrichtung an der Öffnung der Gasspeicherkammer, der von dem ersten, an der Düse angeordneten Magneten und dem zweiten Magneten erzeugt wird, intensiviert. Daher wird die Lichtbogenantriebskraft erhöht, um den Lichtbogen auszudehnen, und die Heizwirkung des isolierenden Lichtbogenlöschgases wird verstärkt, was die vorteilhafte Wirkung hat, daß die Lichtbogenlöschfähigkeit des Schaltgeräts selbst bei der Unterbrechung eines kleinen Stroms erhöht wird.

Claims (14)

1. Schaltgerät, das in einem ein Lichtbogenlöschgas enthaltenden Gehäuse folgendes aufweist:

- einen ortsfesten Kontakt (2);

- einen beweglichen Kontakt (3), der fähig ist, mit dem ortsfesten Kontakt in Kontakt zu gelangen und sich von diesem zu trennen, wobei der bewegliche Kontakt und der ortsfeste Kontakt zwischen einander einen Lichtbogenbereich bilden, in dem ein elektrischer Lichtbogen erzeugt wird, wenn die Kontakte getrennt werden;

- eine Einrichtung, die eine Gasspeicherkammer (9) um den ortsfesten Kontakt herum bildet und mit dem Lichtbogenbereich in Verbindung steht, um das Lichtbogenlöschgas, dessen Druck durch die Wärme von dem Lichtbogen erhöht ist, zu speichern;

- eine Isolierdüse (7), die an der Gasspeicherkammer angebracht ist und eine Öffnung bildet, durch die sich der bewegliche Kontakt beweglich erstreckt und durch die das Lichtbogenlöschgas strömt; und

- eine Magneteinrichtung (21), die ein Magnetfeld in der Öffnung der Gasspeicherkammer erzeugt, um den elektrischen Lichtbogen, der bei Stromunterbrechung zwischen dem ortsfesten Kontakt und dem beweglichen Kontakt erzeugt wird, zu drehen und zu verlängern; dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierdüse eine gleichmäßig verjüngte innere Übergangsfläche bildet, die von der Gasspeicherkammer zu der Öffnung hin konvergiert, um eine gleichmäßige Strömung des unter Druck stehenden Lichtbogenlöschgases durch die Öffnung zu ermöglichen,

und daß die Magneteinrichtung (21) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, wobei die innere Übergangsfläche der Isolierdüse eine konisch verjüngte Fläche ist, die von der Gasspeicherkammer zu der Öffnung hin konvergiert.

3. Schaltgerät nach Anspruch 2, wobei der Konuswinkel gleich oder kleiner als 80º ist.

4. Schaltgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Magneteinrichtung ringförmig ist.

5. Schaltgerät nach Anspruch 4, wobei die Magneteinrichtung ein Ringmagnet ist, der an der Düse angebracht ist.

6. Schaltgerät nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Magneteinrichtung in Radialrichtung magnetisiert ist.

7. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Magneteinrichtung folgendes aufweist:

einen ringförmigen äußeren Magneten, der um die Gasspeicherkammer herum angeordnet ist, einen inneren Magneten, der in der Gasspeicherkammer angeordnet ist,

und ein magnetisches Material, das den inneren Magneten mit dem äußeren Magneten verbindet, um den Magnetpfad dazwischen kurzzuschließen.

8. Schaltgerät nach Anspruch 7, wobei der äußere Magnet an der Außenfläche der Einrichtung angebracht ist, die die Gasspeicherkammer bildet.

9. Schaltgerät nach Anspruch 7, wobei der äußere Magnet die Einrichtung bildet, die die Gasspeicherkammer bildet.

10. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein zylindrischer Lichtbogenkontakt um den ortsfesten Kontakt herum angeordnet ist.

11. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der ortsfeste Kontakt rohrförmig ist und eine Gasausströmöffnung hat.

12. Schaltgerät nach Anspruch 1, wobei die Magneteinrichtung einen ersten Ringmagneten, der an der Düse angebracht ist, und einen zweiten Ringmagneten aufweist, der außerhalb des ortsfesten Kontakts in der Gasspeicherkammer angeordnet ist.

13. Schaltgerät nach Anspruch 1, wobei die Magneteinrichtung einen ersten Ringmagneten, der an der Düse angebracht ist, und einen zweiten Ringmagneten aufweist, der im Inneren des ortsfesten Kontakts in der Gasspeicherkammer angeordnet ist.

14. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Magnet mit hohem spezifischem elektrischen Widerstand aus Ferrit, Samarium-Seltenerdmetall oder Neodym- Eisen-Bor-Material besteht.