EP4078636B1

EP4078636B1 - Vorrichtung zur unterbrechung eines elektrischen kreises

Info

Publication number: EP4078636B1
Application number: EP20838972.6A
Authority: EP
Inventors: Stefan Geißendörfer; Holger Behrends; Gerrit BREMER
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2025-09-10
Anticipated expiration: 2040-12-18
Also published as: DE102019135459A1; EP4078636A1; US20230015899A1; WO2021123314A1; CN115136270A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterbrechung oder zum Schließen eines elektrischen Kreises. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Unterbrechung oder zum Schließen eines elektrischen Kreises.
Es ist bekannt, elektrische Kreise mit Hilfe eines Schalters zu unterbrechen. Dabei kann die Unterbrechung des elektrischen Kreises durch den Einsatz von kontaktbehafteten Schaltelementen, auf Basis von Halbleiterbauelementen oder durch eine Kombination beider (z.B. DC-Hybridschalter) geschehen. Halbleiterschalter haben den Nachteil eines relativ hohen Durchlasswiderstandes, welcher sie für den dauerhaften Betrieb als reines Unterbrechungsglied bei höheren elektrischen Leistungen eher ungeeignet macht. Zudem wird durch sie keine echte galvanische Trennung realisiert.
Typischerweise erfolgt die Unterbrechung elektrischer Kreise bei Leistungsanwendungen durch das Auseinanderführen von zwei oder mehr Kontaktstücken. Beim Unterbrechen von elektrischen Kreisen mit kontaktbehafteten Schaltelementen entsteht beim Öffnen der Kontakte ein Lichtbogen, welcher auf eine Ionisierung der Luft aufgrund hoher elektrischer Felder während des Unterbrechungsvorganges und dem Austritt von Ladungsträgern aus den Kontaktflächen aufgrund der Überwindung der entsprechenden Austrittsarbeit (z.B. Glühemission) zurückzuführen ist.
Beim Öffnen der Kontakte elektrischer Schalter steigt der elektrische Widerstand sprungartig an und führt somit zu einer großen Änderungsgeschwindigkeit des Stromes, wodurch wiederum eine hohe Potentialdifferenz über der Schaltstrecke hervorgerufen wird. Diese ist, zusammen mit dem Austritt von Ladungsträgern aus den Kontaktflächen, ein Grund zur Entstehung eines leitfähigen Lichtbogens über der Schaltstrecke. In konventionellen Schaltgeräten werden Einrichtungen eingesetzt, welche auf verschiedene Art und Weise zum Ziel haben, den Lichtbogen zu löschen und somit den elektrischen Kreis endgültig zu unterbrechen. Es werden z.B. Lichtbogenlöschkammern oder mit Gasen gefüllte oder evakuierte Schaltkammern eingesetzt. Bei den meisten Schaltgeräten besteht die Lichtbogenkammer aus einzelnen, voneinander elektrisch isolierten Eisenblechen, zwischen denen sich der beim Schaltvorgang entstehende Lichtbogen unterteilt. Durch die Ableitung der Lichtbogenwärme an die Löschbleche und den zusätzlichen Spannungsabfall aufgrund der Lichtbogenaufteilung wird dem Lichtbogen Energie entzogen und die Lichtbogenlöschung erleichtert. Eine solche Löschkammer ist beispielsweise in dem Dokument EP 0 176 870 A2 offenbart. Das Dokument DE 10 2012 215338 zeigt eine Stromkreisunterbrechungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zudem wird in Wechselspannungsnetzen ausgenutzt, dass der elektrische Strom und die elektrische Spannung periodische Nulldurchgänge besitzen. Die verwendeten Löschstrategien nutzen diese Eigenschaft aus, um zu den Zeitpunkten der Nulldurchgänge den Lichtbogen zum Erlöschen zu bringen.
In Gleichspannungsnetzen existieren diese Nulldurchgänge nicht im normalen Betriebsfall. Die Löschstrategien haben im Gleichspannungsfall das Ziel, die Spannung über dem Lichtbogen soweit zu erhöhen, dass diese höher als die speisende Spannung wird. Als Folge nimmt der Strom ab, bis er schließlich erlischt.
Demnach ist es im Gleichspannungsfall aufwendiger eine Lichtbogenlöschung und somit eine Unterbrechung des Stromkreises durchzuführen als im Wechselspannungsfall. In Gleichspannungsanwendungen kommen immer häufiger Hybridschalter zum Einsatz, welche auf Kosten von Komplexität die Nachteile der beiden Schaltertypen, kontaktbehaftete und halbleiterbasierende Schaltertypen, weitgehend vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stromkreisunterbrechungsvorrichtung anzugeben, mit der ein elektrischer Kreis unterbrechbar ist, wobei die geschilderten Nachteile minimiert werden. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Vorfahren anzugeben, mit dem ein elektrischer Kreis unterbrechbar ist, wobei die geschilderten Nachteile minimiert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Stromkreisunterbrechungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Stromkreisunterbrechungsvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9. Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 11 und 12.
Eine erfinderische Stromkreisunterbrechungsvorrichtung zum Unterbrechen eines elektrischen Kreises weist ein Kontaktstück auf, wobei das Kontaktstück ein Keramikmaterial aufweist, wobei das Keramikmaterial dotiert ist.
Nach der Erfindung weist das Kontaktstück eine Mehrzahl von Teilstücken auf, wobei die Teilstücke unterschiedlich leitfähiges Keramikmaterial aufweisen. Das unterschiedlich leitfähige Keramikmaterial kann beispielsweise durch unterschiedliches Dotieren des für das jeweilige Teilstück verwendete Keramikmaterial erzielt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Kontaktstück eine Beschichtung mit einem Keramikmaterial auf. Beispielsweise kann das Kontaktstück aus einem beispielsweise duktilen Grundmaterial bestehen, das mit einem Keramikmaterial beschichtet ist. Dadurch kann der Nachteil von Keramikwerkstoffen in Form hoher Sprödigkeit abgemildert oder sogar kompensiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform besteht das Kontaktstück aus dem Keramikmaterial. Ein solches Kontaktstück ist weniger aufwändig in der Herstellung als ein beschichtetes Kontaktstück.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Stromkreisunterbrechungsvorrichtung eine Mehrzahl von Kontaktstücken auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Mehrzahl von Kontaktstücken jeweils paarweise angeordnet, wobei in jedem Kontaktstückpaar ein bewegliches Kontaktstück beweglich gegenüber einem zweiten Kontaktstück angeordnet ist. Das zweite Kontaktstück kann dabei fest oder ebenfalls beweglich ausgestaltet sein. Üblich ist die Ausgestaltung einer Stromkreisunterbrechungsvorrichtung mit einem beweglichen und einem festen Kontaktstück. Der Schaltvorgang erfolgt dabei über die Relativbewegung des beweglichen Kontaktstücks gegenüber dem zweiten, festen Kontaktstück. Das zweite Kontaktstück kann aber auch beweglich ausgeführt sein, so dass die Relativbewegung durch die Bewegung beider Kontaktstücke erfolgt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Stromkreisunterbrechungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, dem zu schaltenden Strom in jedem Stadium des Unterbrechungsvorgangs einen Strompfad über das Keramikmaterial zur Verfügung zu stellen. Dabei kann der Strompfad je nach Stadium des Unterbrechungsvorgangs unterschiedliche, beim Abschaltvorgang insbesondere abnehmende, Leitfähigkeiten aufweisen. Die Leitfähigkeit kann sich dabei kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich verändern. Dabei bedeutet kontinuierlich, dass sich die Leitfähigkeit von jedem Punkt zu jedem Punkt verändert. Quasi-kontinuierlich bedeutet, dass sich die Leitfähigkeit in diskreten Schritten ändert, wobei die Schrittweite klein ist, so dass der Effekt im Wesentlichen analog einer kontinuierlichen Veränderung ist.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn jeder Strompfad über das Keramikmaterial derart dimensioniert ist, dass die Startkriterien für eine Lichtbogenzündung nicht erfüllt sind. Hierdurch kann die Lichtbogenzündung zuverlässig verhindert werden.
Bei dem erfinderischen Verfahren zur Unterbrechung eines elektrischen Kreises, wird eine erfinderische Stromkreisunterbrechungsvorrichtung genutzt, wobei eine Mehrzahl von Kontaktstücken zusammenwirkt.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn während des Unterbrechungsvorgangs verschiedene Teilstücke eines Kontaktstücks in den Stromkreis eingebracht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die verschiedenen Teilstücke eines Kontaktstücks durch das Verschieben eines Kontaktstücks gegenüber einem weiteren Kontaktstücks in den Stromkreis eingebracht. Es wird hiermit eine kontinuierliche Erhöhung des elektrischen Widerstandes in dem zu unterbrechenden elektrischen Stromkreis erreicht, wodurch sich entsprechend der Gesetze der Elektrotechnik der Strom verringert. Durch die kontinuierliche bzw. quasi-kontinuierliche, in jedem Fall aber nicht sprunghafte Änderung des Widerstandes fällt die Spannung über dem Unterbrechungsglied bzw. die elektrischen Feldstärken im Vergleich zum plötzlichen Öffnen der Kontakte im klassischen Schalter kleiner aus. Eine Ionisierung der Luft wird vermieden und es entsteht kein Lichtbogen. Während des Unterbrechungsvorganges wird dem Strom zu jeder Zeit ein alternativer Strompfad zur Luft über das Keramikmaterial geboten. Dieser ist so dimensioniert. dass die Startkriterien für eine Lichtbogenzündung nicht erfüllt werden. Die Energie, welche im zu unterbrechenden elektrischen Kreis gespeichert ist, wird klassischerweise während des Unterbrechungsvorganges im Lichtbogen umgesetzt. Im erfinderischen, lichtbogenvermeidenden Unterbrechungskonzept wird diese Energie als thermische Energie im Keramikmaterial bzw. in dessen elektrischen Widerstand umgesetzt. Die Hitzebeständigkeit des Keramikmaterials wird dabei vorteilhafterweise ausgenutzt.
Die verschiedenen Teilstücke eines Kontaktstücks können auf dem festen, dem beweglichen oder beiden Kontaktstücken angeordnet sein. Wegen der aufwändigeren Herstellung eines Kontaktstücks mit Teilstücken hat es sich bewährt, nur ein Kontaktstück, insbesondere das feste Kontaktstück, aus Teilstücken aufzubauen.

Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie "ein", "zwei" usw. im Regelfall als "mindestens"-Angaben zu verstehen sein sollen, also als "mindestens ein...", "mindestens zwei..." usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur "genau ein...", "genau zwei..." usw. gemeint sein können. Der Begriff "Mehrzahl" bezeichnet eine Anzahl größer eins, also insbesondere auch eine Anzahl von (genau) zwei.
Ein Lichtbogen entsteht bei ausreichend hoher elektrischer Potentialdifferenz, d.h. elektrischer Spannung, und Stromdichte durch Stoßionisation. Die Gasentladung bildet ein Plasma, in dem die Teilchen, nämlich Atome oder Moleküle, zumindest teilweise ionisiert sind. Die freien Ladungsträger haben zur Folge, dass das Gas elektrisch leitfähig wird. Die meisten Plasmen sind quasi neutral, die Zahl der Ionen und Elektronen ist also identisch. Da die Ionen gegenüber den viel leichteren Elektronen wesentlich langsamer sind, sind für den Stromtransport oft fast ausschließlich die Elektronen relevant. In der elektrischen Energietechnik bei Schalthandlungen auftretende Lichtbögen werden als Schaltlichtbogen bezeichnet. Ein Schaltlichtbogen ist ein serieller Lichtbogen, der beim Trennen zweier stromdurchflossener elektrischer Kontakte entsteht. Schaltfunken und Schaltlichtbögen entstehen, weil der elektrische Strom nach Öffnen der Kontakte in Form einer Funkenentladung oder einer Bogenentladung weiterfließt. Bei geschlossenen Kontakten liegt eine in etwa homogene Stromverteilung vor. Bei Kontakttrennung kommt es zunächst zu einer Konzentration der Stromdichte am letzten Kontaktpunkt. Bei weiterer Öffnung bildet sich dann an jenem Punkt bzw. Punkten der Lichtbogen zwischen den Kontakten aus. Ursache hierfür ist die geringe Durchschlagsfestigkeit des Isolationsmaterials wie Luft zwischen den noch nicht weit geöffneten Kontakten, wodurch diese Isolationsmaterialien ionisiert werden. Eine solche Entladung wird zusätzlich gefördert, wenn sich im Moment des Abhebens der Kontakte voneinander durch den Stromfluss über einem geringen Querschnitt und hohe Stromdichten an den Abrisspunkten heiße Stellen bilden, die Glühemission und die Nachlieferung von Metallionen bewirken. Durch Stoßionisation wie bei einer Gasentladung sinkt nun die Brennspannung und erschwert die Unterbrechung.
Ein Keramikmaterial ist ein Werkstoff, der Keramik aufweist. Dabei definiert der Begriff "Keramik" eine Gruppe anorganischer, nichtmetallischer, in Wasser schwer löslicher und zu wenigstens 30 % kristalline Werkstoffe. Keramische Werkstoffe werden in der Regel bei Raumtemperatur aus einer Rohmasse geformt und erhalten ihre typischen Werkstoffeigenschaften durch eine Temperaturbehandlung meist über 800 °C. Der Begriff "nichtmetallisch" bezieht sich hier auf die Eigenschaften des reinen Werkstoffes wie elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit oder Duktilität. Insbesondere sind keramische Werkstoffe elektrisch isolierend, hoch temperaturbeständig und weisen eine hohe Härte und Abriebbeständigkeit auf.
Eine Dotierung bezeichnet das Einbringen von Fremdatomen in eine Schicht oder in ein Grundmaterial. Die bei diesem Vorgang eingebrachte Menge an Fremdatomen ist dabei sehr klein im Vergleich zum Trägermaterial und bewegt sich beispielsweise zwischen 0,1 und 100 ppm. Die Fremdatome bilden Störstellen im Grundwerkstoff und verändern gezielt die Eigenschaften des Ausgangsmaterials, d. h. das Verhalten der Elektronen und damit die elektrische Leitfähigkeit. Dabei kann bereits eine geringfügige Fremdatomdichte eine sehr große Änderung der elektrischen Leitfähigkeit bewirken. Der Grad der Leitfähigkeit hängt von der Art und der Menge der eingebrachten Fremdatome ab. Es gibt verschiedene Dotierungsverfahren, beispielsweise Diffusion, Elektrophorese, Resublimation oder Beschuss mittels hochenergetischen Teilchenkanonen unter Vakuum (Ionenimplantation).
Bei einer Beschichtung handelt es sich um das Aufbringen einer festhaftenden Schicht aus formlosem Stoff auf die Oberfläche eines Werkstückes. Bei einer Beschichtung kann es sich um eine dünne Schicht oder eine dicke Schicht sowie um mehrere in sich zusammenhängende Schichten handeln. Die Beschichtungsverfahren unterscheiden sich durch die Art der Schichtaufbringung in chemische, mechanische, thermische und thermomechanische Verfahren.
Der Ausdruck Unterbrechungsvorrichtung bezeichnet eine Vorrichtung, die einen Stromkreis unterbrechen kann. In diesem Dokument soll die Unterbrechungsvorrichtung so verstanden sein, dass dieselbe Vorrichtung den Stromkreis auch schließen kann, also als Ein- und Ausschalter verwendet werden kann. Die größere Herausforderung bei der Auslegung einer solchen Vorrichtung stellt dabei üblicherweise die Unterbrechung des Stromkreises dar.
Der zu schaltenden Strom bezeichnet einen elektrischen Strom, dessen Fluss ab- oder angeschaltet werden soll. Strom ist eine physikalische Erscheinung der Elektrizitätslehre, womit der Transport von elektrischen Ladungsträgern gemeint ist, also beispielsweise von Elektronen in Leitern oder Halbleitern oder von Ionen in Elektrolyten. In einem elektrischen Stromkreis fließt ein Strom, sobald zwischen den Anschlüssen der Quelle eine leitende Verbindung besteht. Die physikalische Größe für die Intensität des elektrischen Stroms ist die elektrische Stromstärke mit der gesetzlichen Einheit Ampere. Strom fließt über Strompfade, wobei Strompfade vorgegebene Strompfade beispielsweise in Form von elektrischen Leitern sein können. Ein Strompfad kann sich aber auch aus der Situation heraus ausbilden. Beispielsweise kann Strom auch über einen Lichtbogen als Strompfad fließen, wobei dies gewollt oder ungewollt geschehen kann.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.
Es zeigen

Fig. 1: einen schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung mit stufenweiser, quasikontinuierlicher Leitfähigkeitsänderung;
Fig. 2: einen schematischer Aufbau einer erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung mit kontinuierlicher Leitfähigkeitsänderung;
Fig. 3: den prinzipiellen Ablauf eines Unterbrechungsvorgangs mit der erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung mit dem beweglichen Kontaktstück in einer ersten Stellung;
Fig. 4: den prinzipiellen Ablauf eines Unterbrechungsvorgangs mit der erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung mit dem beweglichen Kontaktstück in einer zweiten Stellung;
Fig. 5: den prinzipiellen Ablauf eines Unterbrechungsvorgangs mit der erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung mit dem beweglichen Kontaktstück in einer dritten Stellung;
Fig. 6: den prinzipiellen Ablauf eines Unterbrechungsvorgangs mit der erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung mit dem beweglichen Kontaktstück in einer Aus-Stellung.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung 100 mit stufenweiser, quasikontinuierlicher Leitfähigkeitsänderung. Die Stromkreisunterbrechungsvorrichtung 100 weist ein festes Kontaktstück 150 und ein bewegliches Kontaktstück 110 auf. Die Kontaktstücke sind über Anschlüsse 101 an den zu unterbrechenden elektrischen Stromkreis angeschlossen. Das in Fig. 1 gezeigte feste Kontaktstück 150 weist eine Aneinanderreihung unterschiedlicher Widerstandsstufen in Form von Teilstücken 151, 152, 153, 154, 155 auf, wobei die Leitfähigkeit von dem ersten Teilstück 151 über die weiteren Teilstücke 152, 153, und 154 bis zum letzten Teilstück 155 zunimmt. Die Teilstücke 151, 152, 153, 154 sind mit einem Keramikmaterial beschichtet, wobei das Keramikmaterial unterschiedlich dotiert ist, so dass die Leitfähigkeit in der beschriebenen Art und Weise unterschiedlich ist. Das fünfte Teilstück 155 kann unbeschichtet sein, so dass in der Stellung, in der das bewegliche Kontaktstück 110 in Kontakt mit dem fünften Teilstück 155 steht, ein Strompfad zur Verfügung steht, der die volle Leitfähigkeit aufweist. Beispielsweise können das bewegliche Kontaktstück 110 und das fünfte Teilstück 155 aus einem Metall mit metallischer Oberfläche bestehen, wobei insbesondere ein Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit wie beispielsweise Kupfer bzw. eine Kupferlegierung vorgesehen sein kann. Durch eine Verschiebung des beweglichen Kontaktstücks 110 über die Teilstücke 155, 154, 153, 152, 151 werden dem zu schaltenden Strom Strompfade mit abnehmenden elektrischen Widerstand angeboten. Die Teilstücke 151, 152, 153, 154, 155 können dabei klein ausgeführt sein, so dass der elektrische Widerstand quasi-kontinuierlich abnimmt, sich insbesondere nicht sprunghaft ändert.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung 100 mit kontinuierlicher Leitfähigkeitsänderung. Das feste Kontaktstück 150 weist einen stetigen Verlauf des Keramikmaterials auf, welches das feste Kontaktstück umhüllt. Durch das Gleiten des beweglichen Kontaktstücks 110 über diesen stetigen Verlauf des Keramikmaterials wird ein fließender Anstieg des elektrischen Widerstandes ermöglicht. Mögliche Verläufe könnten ein linearer, quadratischer oder exponentieller Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit von der Ein-Stellung E zur Aus-Stellung A sein.
Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Ablauf eines Unterbrechungsvorgangs mit der erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung 100 mit dem beweglichen Kontaktstück 110 in einer ersten Stellung. Im der in der Figur 3 gezeigten Ein-Stellung E des beweglichen Kontaktstücks 110 auf dem festen Kontaktstück 150 ist der über Anschlüsse 101 angeschlossene Stromkreis geschlossen. Es fließt ein elektrischer I Strom über das bewegliche Kontaktstück 110 durch das feste Kontaktstück 150.
Fig. 4 zeigt den prinzipiellen Ablauf eines Unterbrechungsvorgangs mit der erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung 100 mit dem beweglichen Kontaktstück 110 in einer zweiten Stellung. Im Unterbrechungsvorgang wird das bewegliche Kontaktstück in Richtung der Aus-Stellung A nach links auf dem festen Kontaktstück 150 verschoben und das Keramikmaterial in den Stromkreis eingebracht, wodurch der elektrische Widerstand steigt und die Stärke des Stroms I abnimmt, dargestellt durch den schwächer gezeichneten Pfeil I.
Fig. 5 zeigt den prinzipiellen Ablauf eines Unterbrechungsvorgangs mit der erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung 100 mit dem beweglichen Kontaktstück 110 in einer dritten Stellung. Je weiter das bewegliche Kontaktstück 110 nach links in die Ausstellung A verschoben wird, desto mehr Keramikmaterial, eventuell mit unterschiedlicher Dotierung, wird in den Stromkreis eingebracht und desto größer wird der elektrische Widerstand der Stromkreisunterbrechungsvorrichtung 100.
Fig. 6 zeigt den prinzipiellen Ablauf eines Unterbrechungsvorgangs mit der erfindungsgemäßen Stromkreisunterbrechungsvorrichtung 100 mit dem beweglichen Kontaktstück 110 in einer Aus-Stellung A. Zum Ende des Verschiebevorgangs des beweglichen Kontaktstücks 110 auf dem festen Kontaktstück 150 ist durch das mechanische Lösen des beweglichen Kontaktstücks 110 vom festen Kontaktstück 150 das Herstellen einer galvanischen Trennung des Stromkreises möglich, ohne einen Lichtbogen zu erzeugen.
Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.

Bezugszeichenliste:

100: Stromkreisunterbrechungsvorrichtung
101: Verbindung zum Stromkreis
110: bewegliches Kontaktstück
150: festes Kontaktstück
151: erstes Teilstück des festen Kontaktstücks
152: zweites Teilstück des festen Kontaktstücks
153: drittes Teilstück des festen Kontaktstücks
154: viertes Teilstück des festen Kontaktstücks
155: fünftes Teilstück des festen Kontaktstücks
E: Ein-Stellung
A: Aus-Stellung
I: Strom

Claims

Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (100) zum Unterbrechen eines elektrischen Kreises, aufweisend ein Kontaktstück (110, 150), wobei das Kontaktstück (110, 150) ein Keramikmaterial aufweist, wobei das Keramikmaterial dotiert ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontaktstück (110, 150) eine Mehrzahl von Teilstücken (151, 152, 153, 154, 155) aufweist, wobei die Teilstücke (151, 152, 153, 154, 155) unterschiedlich leitfähiges Keramikmaterial aufweisen.
Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontaktstück (110, 150) eine Beschichtung mit einem Keramikmaterial aufweist.
Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontaktstück (110, 150) aus dem Keramikmaterial besteht.
Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (100) eine Mehrzahl von Kontaktstücken (110, 150) aufweist.
Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mehrzahl von Kontaktstücken (110, 150) jeweils paarweise angeordnet ist, wobei in jedem Kontaktstückpaar ein bewegliches Kontaktstück (110) beweglich gegenüber einem zweiten Kontaktstück (110, 150) angeordnet ist.
Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Kontaktstück (110, 150) als festes Kontaktstück (150) ausgeführt ist.
Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, dem zu schaltenden Strom in jedem Stadium des Unterbrechungsvorgangs einen Strompfad über das Keramikmaterial zur Verfügung zu stellen.
Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass Strompfad über das Keramikmaterial derart dimensioniert ist, dass die Startkritierien für eine Lichtbogenzündung nicht erfüllt sind.
Verfahren zur Unterbrechung eines elektrischen Kreises,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Stromkreisunterbrechungsvorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche genutzt wird, wobei eine Mehrzahl von Kontaktstücken (110, 150) zusammenwirkt.
Verfahren gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass während des Unterbrechungsvorgangs verschiedene Teilstücke (151, 152, 153, 154, 155) eines Kontaktstücks (110, 150) in den Stromkreis eingebracht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die verschiedenen Teilstücke (151, 152, 153, 154, 155) eines Kontaktstücks (110, 150) durch das Verschieben eines Kontaktstücks (110, 150) gegenüber einem weiteren Kontaktstück (110, 150) in den Stromkreis eingebracht werden.