WO2012110523A1 - Trennvorrichtung - Google Patents

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Sven Behnke
Christian Birkholz
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    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/365—Bridging contacts
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342—Venting arrangements for arc chutes
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/36—Metal parts
    • H01H9/362—Mounting of plates in arc chamber

Definitions

  • the invention relates to a separation device. Separators are used in many areas. These should e.g. electrical facilities of one
  • the reason for the separation may be varied, e.g. the protection against overload or the like.
  • the invention is based on the object, a
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the invention in a schematic side view, in a first position
  • FIG. 2 shows the first embodiment of the invention in FIG.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of the invention in a schematic side view, in a second position
  • FIG. 4 shows the first embodiment of the invention in FIG.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the invention in a schematic side view
  • FIG. 6 shows the second embodiment of the invention in a schematic plan view
  • FIG. 10 shows a fourth embodiment of the invention in a schematic side view
  • FIG. 11 shows the fourth embodiment of the invention in FIG.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the invention in a schematic side view. It has a
  • Separator T at least two electrodes 1, 2 on. These electrodes are located substantially on opposite sides of the separator T.
  • the electrodes 1, 2 are electrically connectable via an electrically conductive connecting element 3.
  • the shape of the connecting element is irrelevant if sufficient current carrying capacity is provided for operation. This electrical connection is in the
  • the connecting element 3 is arranged in an insulating body 4.
  • a connecting element 3 is shown, which has a circular cross section and is embedded in the insulating body 4.
  • the insulating body 4 is inserted into a receptacle 5, so that the electrodes are now through the
  • Insulator 4 are electrically insulated from each other.
  • the receptacle has an electrically insulating at least in the section which is adjacent to the electrically conductive connecting element 3 in the second position
  • This repulsion behavior forces the arcs away from each other and results in e.g. also that the arc path is extended when displaced to the outside. This effect can be understood as magnetic Dibeblasung.
  • the Separating device have a permanent magnet at a suitable location.
  • a magnet may be introduced in the receptacle 5 or in the insulating body 4 at a suitable location.
  • Insulating body 4 has an outgassing under arc effect material and / or that the receptacle 5 has an outgassing under arc effect material.
  • the receptacle 5 has one or more openings 11, 11 ⁇ , which allow the escape of arcs 6, 6 ⁇ when moving from the first position to the second position. This can be seen in the second embodiment of the invention, as in FIGS. 5 and 6
  • both sides of the receptacle 5 have different numbers and shapes of the openings 11, 11 ⁇ , although these in Figure 5 as similar
  • Sections 7, 7 ⁇ ; 9 essentially an extension
  • the electrically conductive portions 7, 7 can be ⁇ ; 9 on the outside or on the inside of the receptacle 5
  • Separating device T also be formed so that electrically conductive portions 9 are formed on a support 8 and the carrier 8 between at least two electrically conductive portions 9 has a non-conductive portion.
  • the electrically conductive portion 7 may be carried out 7 ⁇ deleted sheet-like can. This corresponds approximately to the schematic illustration in Figures 7 and 8.
  • the size and the number of the electrically conductive portion 7, 7 ⁇ turn independently selected. Preferably, however, they are similar.
  • each other can be chosen in such a way to the
  • the electrically conductive sections 9 may be formed like a strip conductor on a support 8, and the support 8 may have a recess 10 between at least two electrically conductive sections 9 so that one or more partial arcs 6 can form.
  • the carrier 8 is a circuit board, and the electrically conductive
  • Sections 9 are preferably suitably applied
  • the recesses may be milled, for example.
  • Such a circuit board can be produced inexpensively and easily applied to a provided with openings 11 and 11 ⁇ recording 5.
  • the separator can also for
  • FIGS. 10 and 11 Separation of an overvoltage protection element may be provided. Furthermore, a cascaded arrangement as shown in FIGS. 10 and 11 may be provided. It can be both similar (as shown in the figures) and different variants of the previously disclosed embodiments are mixed with one another.
  • strip conductor 9 Electrically conductive section, strip conductor 9

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Trennvorrichtung (T) mit mindestens zwei Elektroden (1,2), welche über ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement (3) verbindbar sind, wobei das Verbindungselement(3) in einem Isolierkörper (4) angeordnet ist, das in einer ersten Stellung eine elektrische Verbindung der mindestens zwei Elektroden (1,2) über das elektrisch leitfähige Verbindungselement (3) ermöglicht, und das in einer zweiten Stellung die mindestenszwei Elektroden (1,2) voneinander isoliert, wobei der Isolierkörper (4) in der zweiten Stellung in eine Aufnahme (5) eingeführt ist, welche zumindest abschnittsweise isolierendes Material aufweist, so dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement (3) im Wesentlichen in der zweiten Stellung von isolierendem Material umgeben ist.

Description

Trennvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung. Trennvorrichtungen werden in vielen Bereichen eingesetzt. Diese sollen z.B. elektrische Einrichtungen von einer
Spannungsversorgung abtrennen.
Der Grund für die Abtrennung kann dabei vielgestaltig sein, z.B. der Schutz vor Überlastung oder dergleichen.
Bei der Trennung treten typischerweise Lichtbögen auf. Ein brennender Lichtbogen stellt dabei eine nicht zu
unterschätzende Gefahr dar.
Wird die Trennvorrichtung in einem Wechselspannungssystem verwendet und die zu trennende Spannung ist eben eine
Wechselspannung, so ist das Lichtbogenproblem eher gering, da die Wechselspannung einen Nulldurchgang aufweist, der in der Regel zu einem Verlöschen des Lichtbogens führt.
Anders hingegen im Gleichspannungsfall: Dort tritt kein Nulldurchgang auf, so dass ein brennender Lichtbogen nicht einfach verlöscht sondern durch weitere konstruktive
Maßnahmen zum Verlöschen gebracht werden muss. Verlöscht der Lichtbogen nicht, bleibt die elektrische Verbindung bestehen .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine
Trennvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die auch
Gleichspannungen zuverlässig trennen kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Aus führungs formen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine erste Aus führungs form der Erfindung in schematischer Seitenansicht, in einer ersten Stellung,
Fig. 2 die erste Aus führungs form der Erfindung in
schematischer Aufsicht, in der ersten Stellung,
Fig. 3 eine erste Aus führungs form der Erfindung in schematischer Seitenansicht, in einer zweiten Stellung,
Fig. 4 die erste Aus führungs form der Erfindung in
schematischer Aufsicht, in der zweiten Stellung,
Fig. 5 eine zweite Aus führungs form der Erfindung in schematischer Seitenansicht, Fig. 6 die zweite Aus führungs form der Erfindung in schematischer Aufsicht,
Fig. 7 eine dritte Aus führungs form der Erfindung in schematischer Seitenansicht,
Fig. 8 die dritte Aus führungs form der Erfindung in schematischer Aufsicht, Fig. 9 einen Teilaspekt gemäß einer der Aus führungs formen der Erfindung,
Fig. 10 eine vierte Aus führungs form der Erfindung in schematischer Seitenansicht, und
Fig. 11 die vierte Aus führungs form der Erfindung in
schematischer Aufsicht. Soweit im Folgenden in den Figuren auf gleiche
Bezugszeichen Bezug genommen wird, so ist dies ein Hinweis auf die jeweilige Gleichartigkeit. Soweit nicht explizit ausgeschlossen, sind die nachfolgend beschriebenen Aspekte der Erfindung in jeder sinnvollen Kombination verwendbar.
Figur 1 zeigt eine erste Aus führungs form der Erfindung in schematischer Seitenansicht. Dabei weist eine
Trennvorrichtung T mindestens zwei Elektroden 1, 2 auf. Diese Elektroden befinden sich im Wesentlichen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Trennvorrichtung T.
Die Elektroden 1, 2 sind über ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement 3 elektrisch verbindbar. Die Form des Verbindungselementes ist wird ohne Belang, wenn für den Betrieb eine ausreichende Stromtragefähigkeit zur Verfügung gestellt wird. Diese elektrische Verbindung wird im
normalen ungetrennten Zustand ermöglicht, nachfolgend als erste Stellung bezeichnet. Das Verbindungselement 3 ist in einem Isolierkörper 4 angeordnet.
Zum Beispiel in Figur 2 ist eine Verbindungselement 3 dargestellt, welches einen kreisförmigen Querschnitt besitzt und im Isolierkörper 4 eingelassen ist. In einer zweiten Stellung, welche in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, ist der Isolierkörper 4 in eine Aufnahme 5 eingebracht, so dass die Elektroden nun durch den
Isolierkörper 4 voneinander elektrisch isoliert sind. Dazu weist die Aufnahme wenigstens in dem Abschnitt, der in der zweiten Stellung benachbart zum elektrisch leitfähigen Verbindungselement 3 ist, ein elektrisch isolierendes
Material auf. Beim Verbringen des elektrisch leitfähigen
Verbindungselements 3 weg von den zwei Elektroden 1, 2, z.B. bei einem Verbringen des elektrisch leitfähigen
Verbindungselements 3 in die Aufnahme 5, können Lichtbögen 6,6λ auftreten, welche durch gestrichelte Pfeile
gekennzeichnet sind. Diese Lichtbögen stellen eine Art Plasmakanal dar. Wird die Länge der Lichtbögen genügend groß, so reicht die Feldstärke ab einem gewissen Punkt nicht mehr aus, um den Lichtbogen am Brennen zu halten. In dieser Anordnung kann auch noch ein weiterer Effekt gesehen werden: Da die Ströme in Lichtbogen 6 und
Lichtbogen 6λ stets in unterschiedliche Richtungen
gerichtet sind, wirken auf die Ströme magnetische Kräfte, und zwar so, dass sich die Ströme gegenseitig abstoßen. Dieses Abstoßverhalten ist durch die Pfeile F in Figur 3 angedeutet .
Dieses Abstoßverhalten drängt die Lichtbögen voneinander weg und führt z.B. auch dazu, dass der Lichtbogenweg bei einer Verdrängung nach außen verlängert wird. Dieser Effekt kann als magnetische Selbstbeblasung verstanden werden.
Dieser Effekt kann durch Einbringung äußerer Magnetfelder noch verstärkt werden. Zum Beispiel kann die Trennvorrichtung einen Dauermagneten an geeigneter Stelle aufweisen. So kann beispielsweise in der Aufnahme 5 oder aber im Isolierkörper 4 an geeigneter Stelle ein Magnet eingebracht sein.
Andere Maßnahmen, mit denen die Lichtbögen 6,6λ gelöscht werden können, umfassen beispielsweise, dass der
Isolierkörper 4 ein unter Lichtbogeneinwirkung ausgasendes Material aufweist und/oder, dass die Aufnahme 5 ein unter Lichtbogeneinwirkung ausgasendes Material aufweist.
Um diesen Effekt weiter zu verstärken, kann vorgesehen sein, dass die Aufnahme 5 eine oder mehrere Öffnungen 11, 11 λ aufweist, die ein Austreten von Lichtbögen 6 ,6λ beim Verbringen von der ersten Position in die zweite Position ermöglichen. Dies ist bei der zweiten Aus führungs form der Erfindung ersichtlich, wie in den Figuren 5 und 6
dargestellt. Dieses Austreten der Leichtbögen ist
schematisch durch die aus der Öffnung hinaus tretenden Pfeile angedeutet. Hierdurch verlängert sich der
Lichtbogenweg, so dass es zu einem Verlöschen des
Lichtbogens kommt. Natürlich können auch in dieser
Aus führungs form weitere Maßnahmen, wie eine magnetische Unterstützung der Selbstbeblasung als auch ausgasende Materialien, wie zuvor beschrieben, vorgesehen sein.
Es ist auch möglich, dass beide Seiten der Aufnahme 5 unterschiedliche Anzahlen und Formen der Öffnungen 11, 11 λ aufweisen, obwohl diese in Figur 5 als gleichartig
dargestellt sind.
Der längenbezogene Löscheffekt kann auch durch eine
Unterteilung in eine Vielzahl von Teillichtbögen
unterstützt werden, da dann für jeden Teillichtbogen die Brennbedingung zu erfüllen ist. Ist die Brennbedingung für einen der Teillichtbögen nicht mehr erfüllt, so verlöscht der gesamte Lichtbogen. Daher ist gemäß einer dritten Aus führungs form vorgesehen, dass an der Aufnahme 5 elektrisch leitende Abschnitte 7, 7 λ ; 9 angeordnet sind, wobei die elektrisch leitenden
Abschnitte 7, 7 λ ; 9 im Wesentlichen eine Ausdehnung
aufweisen, welche normal zu einer Verbindungslinie von der ersten Stellung zur zweiten Stellung ist. Zum Beispiel können die elektrisch leitenden Abschnitte 7, 7 λ ; 9 auf der Außenseite oder auf der Innenseite der Aufnahme 5
angeordnet sein. Gemäß einer weiteren Aus führungs form kann die
Trennvorrichtung T auch so ausgeformt sein, dass elektrisch leitende Abschnitte 9 auf einem Träger 8 ausgebildet sind und der Träger 8 zwischen mindestens zwei elektrisch leitenden Abschnitten 9 einen nichtleitenden Abschnitt aufweist. Beispielsweise können die elektrisch leitenden Abschnitt 7, 7λ löschblechartig ausgeführt sein. Dies entspricht in etwa der schematischen Darstellung in Figur 7 und 8. Dabei können die Größe und die Anzahl der elektrisch leitenden Abschnitt 7, 7λ wiederum unabhängig voneinander gewählt werden. Bevorzugt sind sie jedoch gleichartig. Die Anzahl der Löschbleche und ihr räumlicher Abstand
zueinander können dabei derart gewählt sein, um die
Löschbedingung für eine gegebene zu trennende Spannung zu erfüllen. Beispielsweise können die Löschbleche als
Löschblechstapel ausgeführt sein, der einfach auf eine mit Öffnungen 1, bzw. 11 λ versehen Aufnahme 5 aufzubringen ist. In einer anderen beispielhaften Aus führungs form können die elektrisch leitenden Abschnitte 9 streifenleiterartig auf einem Träger 8 ausgebildet sein, und der Träger 8 kann zwischen mindestens zwei elektrisch leitenden Abschnitten 9 eine Ausnehmung 10 aufweisen, so dass sich ein oder mehrere Teillichtbögen 6 ausbilden können. Beispielsweise ist der Träger 8 eine Platine, und die elektrisch leitenden
Abschnitte 9 sind vorzugsweise geeignet aufgebrachte
Leiterbahnen. Die Ausnehmungen können beispielsweise ausgefräst sein. Eine solche Leiterplatte lässt sich kostengünstig herstellen und einfach auf eine mit Öffnungen 11 bzw. 11 λ versehen Aufnahme 5 aufbringen.
Natürlich können auch in dieser Aus führungs form weitere Maßnahmen, wie eine magnetische Unterstützung der
Selbstbeblasung als auch ausgasende Materialien, wie zuvor beschrieben, vorgesehen sein.
In noch einer weiteren Aus führungs form können alternativ zu elektrisch leitenden Abschnitten an der Aufnahme 5 oder zusätzlich zu elektrisch leitenden Abschnitten an der
Aufnahme 5 am Isolierkörper 4 elektrisch leitende
Abschnitte angeordnet sein, wobei die elektrisch leitenden Abschnitte am Isolierkörper 4 im Wesentlichen eine
Ausdehnung aufweisen, welche normal zu einer
Verbindungslinie von der ersten Stellung zur zweiten
Stellung ist.
Darüber hinaus kann die Trennvorrichtung auch zur
Abtrennung eines Überspannungsschutzelementes vorgesehen sein. Ferner kann eine kaskadierte Anordnung, wie in Figur 10 und 11 dargestellt, vorgesehen sein. Dabei können sowohl gleichartige (wie in den Figuren dargestellt) als auch unterschiedliche Varianten der zuvor dargestellten Aus führungs formen miteinander gemischt sein.
Mittels der Erfindung ist e möglich, kostengünstige Trennschalter herzustellen, ie auch für zu trennende Gleichspannungen ein sicher Trennvermögen aufweisen
Bezugs zeichenliste
Elektrode 1
Elektrode 2 Verbindungselement 3
Isolierkörper 4
Aufnahme 5
Lichtbögen, Teillichtbogen 6, 6
Elektrisch leitender Abschnitt, Löschblech 7, 7λ Träger, Platine 8
Elektrisch leitender Abschnitt, Streifenleiter 9
Ausnehmung 10
Öffnung 11, 11
Trennvorrichtung T Kraft F

Claims

Patentansprüche
1. Trennvorrichtung (T) mit mindestens zwei Elektroden
(1,2), welche über ein elektrisch leitfähiges
Verbindungselement (3) verbindbar sind, wobei das
Verbindungselement (3) in einem Isolierkörper (4) angeordnet ist, das in einer ersten Stellung eine elektrische Verbindung der mindestens zwei Elektroden (1,2) über das elektrisch leitfähige Verbindungselement (3) ermöglicht, und das in einer zweiten Stellung die mindestens zwei Elektroden (1,2) voneinander isoliert, wobei der Isolierkörper (4) in der zweiten Stellung in eine Aufnahme (5) eingeführt ist, welche zumindest abschnittsweise isolierendes Material aufweist, so dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement (3) im Wesentlichen in der zweiten Stellung von isolierendem Material umgeben ist.
2. Trennvorrichtung (T) nach Anspruch 1, wobei die
Aufnahme (5) eine oder mehrere Öffnungen (11,11λ) aufweist, die ein Austreten von Lichtbögen (6,6λ) beim Verbringen von der ersten Position in die zweite
Position ermöglichen.
3. Trennvorrichtung (T) nach Anspruch 2, wobei auf der
Außenseite der Aufnahme (5) elektrisch leitende
Abschnitte (7,7λ; 9) angeordnet sind, wobei die
elektrisch leitenden Abschnitte (7, 7 λ ; 9) im
Wesentlichen eine Ausdehnung aufweisen, welche normal zu einer Verbindungslinie von der ersten Stellung zur zweiten Stellung ist.
4. Trennvorrichtung (T) nach Anspruch 3, wobei die
elektrisch leitenden Abschnitte (7,7λ) löschblechartig ausgebildet sind, so dass sich ein oder mehrere
Teillichtbögen (6,6λ) ausbilden können.
5. Trennvorrichtung (T) nach Anspruch 3, wobei die
elektrisch leitenden Abschnitte (9) streifenleiterartig auf einem Träger (8) ausgebildet sind und der Träger
(8) zwischen mindestens zwei elektrisch leitenden
Abschnitten (9) eine Ausnehmung (10) aufweist, so dass sich ein oder mehrere Teillichtbögen (6) ausbilden können .
6. Trennvorrichtung (T) nach Anspruch 3, wobei die
elektrisch leitenden Abschnitte (9) auf einem Träger (8) ausgebildet sind und der Träger (8) zwischen mindestens zwei elektrisch leitenden Abschnitten (9) einen nichtleitenden Abschnitt aufweist.
7. Trennvorrichtung (T) nach einem der vorhergehen
Ansprüche, wobei die Aufnahme (5) aus zwei oder
mehreren Träger (8) gebildet ist.
8. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehen Ansprüche, wobei der Träger (8) aus einem Platinen-Material gefertigt ist.
9. Trennvorrichtung (T) nach einem der vorhergehen
Ansprüche, wobei am Isolierkörper (4) elektrisch leitende Abschnitte angeordnet sind, wobei die
elektrisch leitenden Abschnitte im Wesentlichen eine Ausdehnung aufweisen, welche normal zu einer
Verbindungslinie von der ersten Stellung zur zweiten Stellung ist. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (4) ein unter Lichtbogeneinwirkung ausgasendes Material aufweist .
Trennvorrichtung nach einem der vorhergehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (5) ein unter Lichtbogeneinwirkung ausgasendes Material aufweist.
Trennvorrichtung nach einem der vorhergehend
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Trennvorrichtung zur Abtrennung eines
Überspannungsschutzelementes vorgesehen ist.
Trennvorrichtung nach einem der vorhergehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung zwei oder mehrere Trennvorrichtungen in kaskadierter
Anordnung aufweisen.
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