[发明专利]电子机械的开关设备

说明书

技术领域

本发明涉及电子机械的开关设备，其具有一用于中断电气线路的开关触点，以及一用于熄灭在通了电的开关触点断开时产生的电弧的电弧熄灭装置。开关设备的概念在此不仅理解为保护开关设备、例如功率开关、线路保护开关或故障电流开关，也理解为不具有自身的保护功能的开关设备、例如负荷开关、隔离开关或负荷隔离开关。

背景技术

从现有技术中已知了不同类型的保护开关设备：功率开关特别设计用于高的电流。线路保护开关（所谓的LS开关）是一种在电气安装中使用的过电流保护装置并且特别是在低压网络的领域中使用。功率开关和线路保护开关确保了在短路时的可靠的切断并且防止消耗器以及电系统过载，例如防止电线路通过由过高的电流引起的过强的加热而受损。它们构造用于，在短路的情况下或在出现过载的情况下自动切断需监控的电路且因此与其余的线路网络分开。功率开关和线路保护开关因此特别用作开关和安全元件，用于监控和保护在电的能量供给网络中的电路。

借助于故障电流保护开关也能够实现人身、财产或防火的保护。因此，涉及如下开关设备，其在电的设备和系统中出现故障的情况下将该设备和系统在最短的时间内切断，并且当电流“在错误的路径上”、例如穿过人员身体朝大地流动时，将所述设备和系统与其余的电网分开。为此，故障电流保护开关将朝电消耗器流动的电流的电流强度与从所述消耗器回流的电流的强度进行比较。相应的故障电流保护开关例如从出版物EP 0 957 558 A2中已知。

此外，从现有技术中还已知了不具有自身的保护功能的开关设备。落入其下的例如是所谓的负荷开关、隔离开关或负荷隔离开关。负荷隔离开关理解为如下的开关设备，其在其功能性方面不仅满足对于负荷开关的要求，即在电负荷下的开关，而且也满足对于隔离开关所提出的要求，即近似无功率地隔离电系统部件。负荷隔离开关适合于切断大的电流，当然其切换能力通常小于功率开关的切换能力。在低压网络中，负荷隔离开关例如用于中断主分配区域中的主电路，其中，切换功率通常位于40和63kA的范围中。根据DIN EN 60947-3，不仅将负荷隔离开关、而且将负荷开关和隔离开关根据它们各自的功率能力分类到所谓的消耗类别中，在所述消耗类别中，根据应用情况的不同，定义了不同的要求。

一般来说，开关设备大多经由两个接线端子与需监控的电路的电气线路导电连接，用以在需要时中断各线路中的电流。为此，所述开关设备具有一开关触点，所述开关触点具有一固定的接触元件、所谓的固定触点，以及一相对于所述固定触点可动的接触元件、所谓的运动触点。为了导通一电流，所述运动触点接触所述固定触点。为了隔开所述电流，将所述运动触点从所述固定触点上移开。所述运动触点在此情况下例如可经由所述开关设备的开关机构进行操作，从而能够将所述开关触点断开以及闭合。在保护开关设备的情况下，可以以这种方式在出现预定义的状态、例如短路或过载的情况下，断开所述开关触点，用以将监控的电路与电气线路网络分开。这种开关设备在低压技术的领域中也作为串联安装设备（Reiheneinbauger?te）已知。

通过断开所述开关触点来中断所述电流，在此情况下，至少短时间地导致了在固定的接触元件和运动的接触元件之间的电压击穿，因为在所述接触元件的分开过程期间用于绝缘的距离还不够。如果在所述两个开关触点之间具有气体，则其在所述接触元件之间的相应高的电压差的情况下通过所述击穿被离子化，其中，由于气体放电而构造出一电弧。为了熄灭所述电弧，传统的开关设备具有一电弧熄灭装置，例如所谓的熄灭室，其具有大量的并排布置的并且相互间隔的灭弧板。替选地，所述电弧熄灭装置也可以仅由多个、相互平行取向的灭弧板或冷却板构成。如果所述电弧被朝向所述电弧熄灭装置被驱动，则其在遇到所述灭弧板时被划分成多个分电弧，所述分电弧随后串联地在单个的灭弧板之间燃烧。所述多个、电地顺序串联的分电弧总体地导致了更高的弧电压，这又导致了所述电弧的更快的熄灭。

为了将一洛伦兹力施加到所述电弧上并且将所述电弧尽可能快速地熄灭，在用于直流（DC-）应用的开关设备的情况下常常使用附加的永磁铁。通过永磁铁的使用，能够实现比较高的磁场强度，但由永磁铁产生的磁场在其方向方面在时间上是恒定的，因此在安装永磁铁时要注意朝向各电流方向的正确的磁极，以便获得沿着所希望的方向的电弧。在交流（AC-）应用的情况下，由于所述电弧电流的持续交替的极性，因此在开关设备中通常不适用永磁铁来影响电弧。