Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
CURRENT INTERRUPTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/193283
Kind Code:
A1
Abstract:
Current interrupter (1) with a current input (19), which conducts an electrical current (I) by way of a wound coil-conductor strip (4) of a first coil (12) to a first fixed contact (2), and with a contact rocker (10), which is movable between two switching positions and has interconnected contact legs (8, 9), which in a first switching position of the contact rocker (10) electrically connects the first fixed contact (2) to a second fixed contact (3), which is connected by way of a wound coil-conductor strip (5) of a second coil (13) to a current output (30) for discharging to a current output (20) of the current interrupter (1) an electrical current flowing through the contact legs of the contact rocker (10) and the coil-conductor strips (4, 5) of the coils (12, 13), wherein a high electrical current, in particular a short-circuit current, which flows through the wound coil-conductor strips (4, 5) of the coils (12, 13) and through the contact legs (8, 9) of the contact rocker (10) causes a magnetic field which directly generates a switching force that moves the contact rocker (10) at a high switching rate from the first switching position into a second switching position, in which the two fixed contacts (2, 3) are electrically disconnected and the electrical current (I) is interrupted.

Inventors:
STEINBERGER PHILIPP (DE)
LENKER HUBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/062331
Publication Date:
December 08, 2016
Filing Date:
June 01, 2016
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
WOEHNER GMBH & CO KG ELEKTROTECHNISCHE SYSTEME (DE)
International Classes:
H01H77/10; H01H1/20
Foreign References:
DE19629867A11998-02-05
DE202011106970U12011-12-08
DE10058419C12002-06-06
EP1850361A12007-10-31
DE8620645U11988-01-28
EP2479772A12012-07-25
Attorney, Agent or Firm:
ISARPATENT - PATENT- UND RECHTSANWÄLTE BEHNISCH BARTH CHARLES HASSA PECKMANN UND PARTNER MBB (DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche 1. Stromunterbrecher (1) mit:

einem Stromzugang {19) , der einen elektrischen Strom (I) über ein gewickeltes Spulenleiterband (4) einer ersten Spule (12) an einen ersten Festkontakt (2) leitet, und mit einer zwischen zwei Schaltstellungen bewegbaren Kontaktwippe (10) , die miteinander verbundene Kontaktschenkel (8, 9) aufweist, welche in einer ersten SchaltStellung der Kontaktwippe (10) den ersten Festkontakt (2) mit einem zweiten Festkontakt (3) elektrisch verbindet, der über ein gewickeltes Spulenleiterband (5) einer zweiten Spule (13) an einen Stromabgang (20) zur Ableitung eines durch die KontaktSchenkel (8, 9) der Kontaktwippe (10) und die Spulenleiterbänder (4, 5) der Spulen (12, 13) hindurchfließenden elektrischen Strom an einen Stromabgang (20) des Stromunterbrechers (1) angeschlossen ist, wobei ein hoher elektrischer Strom, insbesondere ein Kurzschlussstrom, welcher durch die gewickelten Spulenleiterbänder (4, 5) der Spulen (12, 13) und durch die KontaktSchenkel (8, 9) der Kontaktwippe (10) hindurchfließt, ein Magnetfeld hervorruft, das unmittelbar eine Schaltkraft erzeugt, welche die Kontaktwippe (10) mit einer hohen Schaltgeschwindigkeit von der ersten Schalt- Stellung in eine zweite SchaltStellung bewegt, in welcher die beiden Festkontakte (2, 3) elektrisch getrennt und der elektrische Strom (I) unterbrochen ist. 2. Stromunterbrecher nach Anspruch 1,

wobei die Kontaktwippe (10) U-förmig ausgebildet ist und KontaktSchenkel (8, 9) aufweist, die über einen Verbindungssteg (11) der Kontaktwippe (10) miteinander verbunden sind. 3. Stromunterbrecher nach Anspruch 1 oder 2,

wobei die gewickelten Spulenleiterbänder (4, 5) der bei den Spulen (12, 13) jeweils einen langgezogenen Wickel- Hohlraum (6, 7) bilden, in welchem jeweils ein Kontakt- Schenkel (8, 9) der U-förmigen Kontaktwippe (10) angeordnet ist. 4. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3,

wobei der erste Festkontakt (2) durch ein in dem Wickel- Hohlraum (6) befindliches Ende des gewickelten Spulenbandes (4) der ersten Spule (12) und

wobei der zweite Festkontakt (3) durch ein in dem Wickel- Hohlraum (7) befindliches Ende des gewickelten Spulenbandes (5) der zweiten Spule (13) gebildet wird. 5. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4,

wobei die gewickelten Spulenleiterbänder (4, 5) der Spulen (12, 13) jeweils 5 bis 10 Mal um den Wickel-Hohlräum (6, 7) der jeweiligen Spule (12, 13) gewickelt sind. 6. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 5,

wobei die gewickelten Spulenleiterbänder (4, 5) der Spulen (12, 13) jeweils um den langgezogenen Wickel-Hohlraum (6, 7} gewickelt sind, wobei jede Wicklung zwei einander gegenüberliegende längliche Spulenleiterbandabschnitte aufweist, die im Wesentlichen parallel zu einem in dem Wickel-Hohlraum (6, 7) angeordneten Kontaktschenkel (8, 9) der Kontaktwippe (10) verlaufen. 7. Stromunterbrecher nach Anspruch 6,

wobei ein. elektrischer Strom, welcher durch das gewickelte Spulenleiterband (4, S) einer der Spulen (12, 13) und durch den in dem Wickel-Hohlraum (6, 7) der jeweiligen Spule (12, 13) angeordneten Kontaktschenkel (8, 9) der Kontaktwippe (10) hindurchfließt,

aufgrund der gleichen Stromflussrichtung eine Anziehungskraft zwischen dem Kontaktschenke! (8, 9) und einem ers- ten Spulenleiterbandabschnitt des gewickelten Spulenlei- terbandes (4, 5) der Spule (12, 13) und

aufgrund der entgegengesetzten Stromflussrichtung eine Abstoßungskraft zwischen dem Kontaktschenkel (8, 9) und einem zweiten Spulenleiterbandabschnitt des gewickelten Spulenleiterbandes (4, 5) der jeweiligen Spule (12, 13) hervorruft . 8. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7,

wobei die gewickelten Spulenleiterbänder (4, 5) einer Spule (12, 13) voneinander elektrisch isoliert sind. 9. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8,

wobei die Schaltdauer, mit welcher die Kontaktwippe (10) bei Auftreten eines hohen Stromes, insbesondere eines Kurzschlussstromes, von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung bewegt wird, weniger als 0,1 msec beträgt . 10 .. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 9,

wobei der Verbindungssteg (11) der Kontaktwippe (10) zum Bereitstellen von stabilen Endlagen der Kontaktwippe (10) in beiden Schaltstellungen mechanisch gelagert ist. 11. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10,

wobei ein Querschnitt der Spulenleiterbänder (4, 5) für Stromstärken von mehr als 100 Ampere ausgelegt ist. 12. Stromunterbrecher nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11,

wobei die Breite der Spulenleiterbänder (4, 5) der Spulen (12, 13) mehr als 1 cm beträgt.

13. Schaltvorrichtung (17) mit einem selbstauslösenden Stromunterbrecher (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12,

wobei zur Unterdrückung eines Lichtbogens beim Öffnen des Stromunterbrechers (1) parallel zu dem Stromunterbrecher

(1) ein steuerbarer Halbleiterschalter (18) verschaltet ist .

14. Schaltvorrichtung nach Anspruch 14 ,

wobei der steuerbare Haltleiterschalter (18) bei Auftreten eines hohen Stromes, insbesondere eines Kurzschluss- stromes, durchgeschaltet wird.

15. Schaltvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14,

wobei der parallel verschaltete steuerbare Halbleiterschalter (18) nach einer vorbestimmten Zeit gesperrt wird.

16. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15 mit einer integrierten Steuerschaltung (23) zur Ansteuerung des steuerbaren Halbleiterschalters (18) .

17. Schaltvorrichtung nach Anspruch 16,

wobei die in der Schaltvorrichtung (17) integrierte Steu- erSchaltung (23) das Auftreten eines hohen Stromes, insbesondere eines KurzschlussStromes, sensorisch erfasst.

18. Leitungsschutzschalter mit einem Stromunterbrecher (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche l bis 12.

Description:
Stromunterbrecher

Die Erfindung betrifft einen selbstauslösenden Stromunterbrecher für Kurzschlussströme.

Bei Auftreten einer Kurzschlussverbindung fließt ein hoher elektrischer Strom, der ein Mehrfaches eines normalen Betriebsstromes betragen kann. Kurzschlüsse können beispielsweise durch schadhaft gewordene Isolation oder durch einen Schaltfehler in elektrischen Anlagen verursacht werden. Derartige Kurzschlussströme können durch Schutzeinrichtungen er- fasst werden und die stromführenden Leiter durch Leistungsschalter bzw. durch Sicherung ausgeschaltet werden. Kurzschlüsse können verschiedene Ursachen haben. Oft werden Kurz- Schlüsse durch einen Isolationsbruch oder durch Isolationsänderungen hervorgerufen. Auch Fehlschaltungen in elektrischen Schaltanlagen und Geräten sowie die Nichtbeachtung von Si- cherheitsregeln können zu Kurzschlüssen führen. Durch eine fehlende Begrenzung eines Kurzschlussstromes kann es zu Schä- den durch Oberhitzung im Leitungsverlauf oder von elektrischen Schaltanlagenkomponenten kommen. Zur Verhinderung der Folgen von elektrischen Kurzschlüssen können beispielsweise in Niederspannungsnetzen Schutzschalter und Schmelzsicherungen eingesetzt werden. Je nach Anwendungsfall muss das Schal- ten des Stromunterbrechers mit ausreichender Geschwindigkeit erfolgen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stromunterbrecher zu schaffen, welcher schnell und zuverläs- sig einen auftretenden hohen elektrischen Strom unterbricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stromunterbrecher mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die Erfindung schafft demnach gemäß einem ersten Aspekt einen Stromunterbrecher mit einem Stromzugang, der einen elektrischen Strom über ein gewickeltes Spulenleiterband einer ersten Spule an einen ersten Festkontakt leitet, und mit einer zwischen zwei Schaltstellungen bewegbaren Kontaktwippe, die miteinander verbundene KontaktSchenkel aufweist, welche in einer ersten SchaltStellung der Kontaktwippe den ersten Festkontakt mit einem zweiten Festkontakt elektrisch verbindet, der über ein gewickeltes Spulenleiterband einer zweiten Spule an einen Stromabgang zur Ableitung eines durch die Kontaktschenkel der Kontaktwip- pe und die Spulenleiterbänder der Spulen hindurchfließenden elektrischen Strom an einen Stromabgang des Stromunterbrechers angeschlossen ist, wobei ein hoher elektrischer Strom, insbesondere ein Kurzschlussstrom, welcher durch die gewickelten Spulenleiterbänder der Spulen und durch die Kontakt- Schenkel der Kontaktwippe hindurchfließt, ein Magnetfeld hervorruft, das unmittelbar eine Schaltkraft erzeugt, welche die Kontaktwippe mit einer hohen Schaltgeschwindigkeit von der ersten SchaltStellung in eine zweite Schaltstellung bewegt, in welcher die beiden Festkontakte elektrisch getrennt und der elektrische Strom unterbrochen ist.

Der erfindungsgemäße Stromunterbrecher ist selbstauslösend. Der erfindungsgemäße Stromunterbrecher ist gegenüber äußeren Einflüssen besonders robust. Darüber hinaus bietet der erfin- dungsgemäße Stromunterbrecher den Vorteil, dass er mit relativ geringem Aufwand herstellbar ist.

Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromunterbrechers ist die Kontaktwippe ü-förmig ausgebildet und weist KontaktSchenkel auf, die über einen Verbindungssteg der Kontaktwippe miteinander verbunden sind.

Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromunterbrechers bilden die gewickelten Spulenleiterbänder der beiden Spulen jeweils einen langgezogenen Wickel- Hohlraum, in welchem jeweils ein Kontaktschenkel der U- förmigen Kontaktwippe angeordnet ist. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromunterbrechers wird der erste Festkontakt durch ein in dem Wickel-Hohlraum befindliches Ende des gewickelten Spulenbandes der ersten Spule und der zweite Festkontakt durch ein in dem Wickel-Hohlraum befindliches Ende des gewickelten Spulenbandes der zweiten Spule gebildet.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Stromunterbrechers sind die gewickelten Spulenleiter- bänder der Spulen jeweils 5 bis 10 Mal um den Wickel-Hohlraum der jeweiligen Spule gewickelt.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Stromunterbrechers sind die gewickelten Spulenleiter- bänder der Spulen jeweils um den langgezogenen Hohlraum gewickelt, wobei jede Wicklung zwei einander gegenüberliegende längliche Spulenleiterbandabschnitte aufweist, die im Wesentlichen parallel zu einem in dem Wickel-Hohlraum angeordneten KontaktSchenkel der Kontaktwippe verlaufen.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromunterbrechers ruft ein elektrischer Strom, welcher durch das gewickelte Spulenleiterband einer der Spulen und durch den in dem Wickel-Hohlräum der jeweiligen Spule angeordneten KontaktSchenkel der Kontaktwippe hindurchfließt, aufgrund der gleichen Stromflussrichtung eine Anziehungskraft zwischen dem KontaktSchenkel und einem ersten Spulenleiter- bandabschnitt des gewickelten Spulenleiterbandes der Spule und aufgrund der entgegengesetzten Stromflussrichtung eine Abstoßungskraft zwischen dem KontaktSchenkel und einem zweiten Spulenleiterbandabschnitt des gewickelten Spulenleiterbandes der jeweiligen Spule hervor. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromunterbrechers sind die gewickelten Spulenleiter- bänder einer Spule voneinander elektrisch isoliert. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromunterbrechers beträgt die Schaltdauer, mit welcher die Kontaktwippe bei Auftreten eines hohen Stromes, ins- besondere eines Kurzschlussstromes, von der ersten Schalt- Stellung in die zweite Schaltstellung bewegt wird, weniger als 0 , 1 msec .

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Stromunterbrechers ist der Verbindungssteg der Kontaktwippe zum Bereitstellen von stabilen Endlagen der Kontaktwippe in beiden Schaltstellungen mechanisch gelagert.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Stromunterbrechers ist der Querschnitt der Spulenlei- terbänder für Stromstärken von mehr als 100 Ampere ausgelegt.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromunterbrechers beträgt die Breite der Spulenlei- terbänder der Spulen mehr als 1 cm.

Die Erfindung schafft ferner gemäß einem weiteren Aspekt eine Schaltvorrichtung mit den in Patentanspruch 13 angegebenen Merkmalen.

Die Erfindung schafft demnach eine SchaltVorrichtung mit einem selbstauslösenden Stromunterbrecher gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei zur Unterdrückung eines Lichtbogens beim Öffnen des Stromunterbrechers parallel zu dem Stromun- terbrecher ein steuerbarer Halbleiterschalter verschaltet ist .

Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung wird der steuerbare Haltleiterschalter bei Auftreten eines hohen Stromes, insbesondere eines Kurzschlussstromes, durchgeschaltet . Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung wird der parallel verschaltete steuerbare Halbleiterschalter nach einer vorbestimmten Zeit gesperrt .

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Schaltvorrichtung weist diese eine integrierte Steuerschaltung zur Ansteuerung des steuerbaren Halbleiterschalters auf.

Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung erfasst die in der Schaltvorrichtung integrierte SteuerSchaltung das Auftreten eines hohen Stromes, insbesondere eines Kurzschlussstromes, sensorisch.

Die Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt einen LeitungsschutzSchalter mit einem Stromunterbrecher gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stromunterbrechers sowie der erfindungsgemäßen

Schaltvorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromunterbrechers;

Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm zur Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung;

Fig. 3 einen zeitlichen Spannungsverlauf zur Erläuterung der Funktionsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltvorrichtung. Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines möglichen Ausführungsbei- spiels eines erfindungsgemäßen Stromvinterbrechers 1 gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung. Main erkennt in Fig. 1 einen ersten Festkontakt 2 und einen zweiten Festkontakt 3. Die beiden Festkontakte 2, 3 werden in dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel durch Enden von Spulenleiterbändern 4, 5 gebildet. Die Spulenleiterbänder 4, 5 sind jeweils um einen Wickel-Hohlraum 6, 7 gewickelt. In den beiden Wickel-Hohlräumen 6, 7 befindet sich jeweils ein Kontaktschenkel 8, 9 einer Kontaktwippe 10, wobei die beiden Kontaktschenkel 8, 9 der Kontaktwippe 10 über einen Verbindungssteg 11 miteinander verbunden sind, wie in Fig. 1 dargestellt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist somit die Kontaktwippe 10 U-förmig ausgebildet und weist zwei Kontaktschenkel 8, 9 auf, die sich in Wickel-Hohlräumen 6, 7 zweier Spulen 12, 13 befinden. Die erste Spule 12 wird durch das um den Wickel- Hohlraum 6 gewickelte erste Spulenleiterband 4 gebildet. Die zweite Spule 13 wird durch das um den Wickel-Hohlräum 7 her- umgewickelte Spulenleiterband 5 gebildet. Die Spulenleiter- bänder 4, 5 weisen eine Breite B auf, wie in Fig. l dargestellt. Bei einer möglichen Ausführungsform liegt die Breite B der Spulenleiterbänder 4, 5 in einem Bereich von 1 bis 2 cm, beispielsweise 1,5 bis 1,6 cm. Die Spulenleiterbänder 4, 5 sind mehrfach um den zugehörigen Wickel-Hohlraum 6, 7 herumgewickelt. Bei einer möglichen Ausführungsform sind die gewickelten Spulenleiterbänder 4, 5 der beiden Spulen 12, 13 jeweils 5 bis 10 Mal um den zugehörigen Wickel-Hohlraum 6, 7 der jeweiligen Spule 12, 13 herumgewickelt.

Der erste Festkontakt 2, welcher durch das Ende des Spulen- leiterbandes 4 gebildet wird, ist über das gewickelte Spulenleiterband 4 elektrisch mit einem Stromzugang des Stromunterbrechers 1 verbunden. Der zweite Festkontakt 3, welcher durch das Ende des zweiten Spulenleiterbandes 5 gebildet wird, ist über das gewickelte Spulenleiterband 5 mit einem Stromabgang des Stromunterbrechers l verbunden. Der Stromzugang leitet einen elektrischen Strom I über das erste gewickelte Spulen- leiterband 4 der ersten Spule 12 an den ersten Festkontakt 2. Im normalen Betrieb, d.h. vor Auftreten eines hohen elektrischen Stromes bzw. Kurzschlussstromes, liegt das distale Ende 14 des ersten Kontaktschenkels 8 der U-förmigen Kontaktwippe 10 an dem ersten Festkontakt 2 an. In gleicher Weise liegt in dem normalen Betrieb das distale Ende 15 des zweiten Kontakt- schenkeis 9 der U-förmigen Kontaktwippe 10 an dem zweiten Festkontakt 3 an. In dieser Schaltstellung sind somit die beiden Festkontakte 2, 3 über die beiden Kontaktschenkel 8, 9 und den Verbindungssteg 11 der ü-förmigen Kontaktwippe 10 miteinander elektrisch verbunden. Der Verbindungssteg 11 sowie die beiden KontaktSchenkel 8, 9 der u-förmigen Kontakt- wippe 10 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material. Der von dem Stromzugang über das erste Spulenleiterband 4 zu dem ersten Festkontakt 2 fließende elektrische Strom I fließt über die Kontaktschenkel 8, 9 und den dazwischenliegenden Verbindungssteg 11 zu dem zweiten Festkontakt 3 und von dort über den Stromabgang des Stromunterbrechers 1 ab. Der Stro- munterbrecher 1 verbleibt in dieser normalen Schaltstellung, solange der hindurchfließende elektrische Strom I einen gewissen Stromschwellenwert nicht überschreitet.

Ein hoher elektrischer Strom I, insbesondere ein Kurzschluss- ström, welcher durch die gewickelten Spulenleiterbände 4, 5 der beiden Spulen 12, 13 sowie durch die beiden Kontaktschenkel 8, 9 der Kontaktwippe 10 hindurchfließt, ruft ein Magnetfeld B hervor, das unmittelbar eine Schaltkraft F erzeugt, welche die Kontaktwippe 10 mit einer hohen Schaltgeschwindig- keit von der ersten SchaltStellung, bei der die beiden Festkontakte 2, 3 über die Kontaktwippe 10 miteinander verbunden sind, in eine zweite SchaltStellung bewegt, in welcher die beiden Festkontakte 2, 3 elektrisch getrennt und der elektrische Strom I unterbrochen ist. Bei einer möglichen Ausfüh- rungsform beträgt die Schaltdauer, mit welcher die Kontaktwippe 10 bei Auftreten eines hohen Stromes, insbesondere ei- nes Kurzschlussstromes, von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung bewegt wird, weniger als 0,1 msec.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind die ge- wickelten Spulenleiterbänder 4, 5 der beiden Spulen 12, 13 jeweils um den langgezogenen Wickel-Hohlraum 6, 7 gewickelt, wobei jede Wicklung zwei einander gegenüberliegende längliche Spulenleiterabschnitte aufweist, nämlich einen oberen Spulen- leiterbandabschnitt und einen unteren Spulenleiterbandab- schnitt, die im Wesentlichen parallel zu dem in dem Wickel- hohlräum angeordneten KontaktSchenkel 8, 9 der U-förmigen Kontaktwippe 10 verlaufen. Ein elektrischer Strom I, welcher durch das gewickelte Spulenleiterband 4, 5 einer der beiden Spulen 12, 13 und durch den in dem Wickel-Hohlraum 6, 7 der jeweiligen Spule 12, 13 angeordneten Kontaktschenkel Θ, 9 der Kontaktwippe 10 hindurchfließt, ruft aufgrund der gleichen Stromflussrichtung eine Anziehungskraft Fi zwischen dem Kontaktschenkel 8, 9 und einem ersten Spulenleiterbandabschnitt des jeweiligen gewickelten Spulenleiterbandes 4, 5 der jewei- ligen Spule 12, 13 und aufgrund der entgegengesetzten Stromflussrichtung eine Abstoßungskraft F 2 zwischen dem Kontaktschenkel 8, 9 und einem zweiten gegenüberliegenden Spulenleiterbandabschnitt des gewickelten Spulenleiterbandes der jeweiligen Spule 12, 13 hervor. Wie man in Fig. 1 erkennen kann, fließt der elektrische Strom I in der ersten normalen Schaltstellung des Stromunterbrechers 1 von dem ersten Festkontakt 2 über den Kontaktschenkel 8 in Richtung hin zu dem Verbindungssteg 11 und somit parallel zu dem elektrischen Strom, der durch den oberen Spulenleiterbandabschnitt des ge- wickelten Spulenleiterbandes 4 der ersten Spule 12 fließt.

Der KontaktSchenkel 8 wird aufgrund des gebildeten Magnetfeldes demzufolge durch den oberen Spulenleiterbandabschnitt der ersten Spule 12 nach oben mit einer Anziehungskraft Fi angezogen. In gleicher Weise ist aus Fig. l erkennbar, dass der durch den unteren Spulenleiterbandabschnitt des Spulenleiterbandes 4 der ersten Spule 12 hindurchfließende Strom I anti- parallel bzw. entgegengesetzt zu dem über den ersten Kontakt- Schenkel 8 fließenden Strom I fließt und somit aufgrund des Magnetfeldes eine Abstoßungskraft F 2 hervorruft. Der Kontakt- Schenkel 8 wird somit einerseits durch den parallel fließenden Strom I durch den oberen Spulenleiterbandabschnitt der ersten Spule 12 angezogen und gleichzeitig von dem unteren Spulenleiterbandabschnitt der ersten Spule 12 abgestoßen. Die Anziehungskraft Fi und die Abstoßungskraft F 2 haben somit die gleiche Richtung und führen bei einem ausreichend hohen elektrischen Strom bzw. einem Strom mit einer genügend hohen Stromamplitude dazu, dass der KontaktSchenkel 8 aufgrund der erzeugten summierten Schaltkraft F(F=F ! +F 2 ) mit einer sehr hohen Schaltgeschwindigkeit von der ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung bewegt wird, in welcher der Kontaktschenkel 8 von dem ersten Festkontakt 2 getrennt ist und somit der elektrische Strom I unterbrochen ist. Das Öffnen des zweiten Kontaktschenkels 9 erfolgt aufgrund der durch die Spulenleiterbandabschnitte der zweiten Spule 13 parallel bzw. antiparallel fließenden Ströme in gleicher Weise, d.h. , der obere Spulenleiterbandabschnitt des zweiten Spulenleiterban- des 5 der zweiten Spule 13 übt eine Anziehungskraft Fi auf den KontaktSchenkel 9 aus, während der untere Spulenleiterbandabschnitt des zweiten Spulenleiterbandes 5 der zweiten Spule 13 eine Abstoßungskraft F 2 auf den KontaktSchenkel 9 aufgrund des gebildeten Magnetfeldes erzeugt.

Der Verbindungssteg 11 der ü-förmigen Kontaktwippe 10 ist vorzugsweise zum Bereitstellen von stabilen Endlagen der Kontaktwippe 10 in beiden SchaltStellungen mechanisch gelagert, wie in Fig. 1 dargestellt. An dem Verbindungssteg 11 der ü- förmigen Kontaktwippe 10 ist eine Halterung 16 vorgesehen, die mittels Federn stabile Endlagen der ü-förmigen Kontakt- wippe 10 in beiden SchaltStellungen bereitstellt. Im Normalbetrieb ist die Amplitude des über den Stromunterbrecher 1 fließenden elektrischen Stromes I so gering, dass sich die U- förmige Kontaktwippe 10 in der unteren stabilen Endlage befindet und die beiden Festkontakte 2, 3 miteinander

elektrisch verbindet. Bei Auftreten eines hohen elektrischen Stromes bzw. Kurzschlussstromes wird die U-förmige Kontakt- wippe 10 durch die hervorgerufenen Magnetfeldkräfte mit hoher Schaltgeschwindigkeit in die andere stabile Endlage verbracht, in der die beiden Festkontakte 2, 3 voneinander elektrisch getrennt sind. Die Anzahl der Wicklungen der beiden Spulenleiterbänder 4, 5 der beiden Spulen 12, 13 kann je nach Anwendungsfall für unterschiedliche Stromstärken unterschiedlich ausgelegt sein. Je mehr Wicklungen die beiden Spulen 12, 13 aufweisen, desto höher sind die durch den hin- durchfließenden Strom I hervorgerufenen Anziehungs- bzw. Abstoßungskräfte, die auf die Kontaktschenkel 8, 9 der Kontakt- wippe 10 wirken, sodass der Stromunterbrecher 1 bereits bei geringeren Stromstärken auslöst. Bei Auftreten eines Kurzschlussstromes wird eine Freiauslösung des Stromunterbrechers l bewirkt. Unter Freiauslösung versteht man den Mechanismus, welcher das Wiedereinschalten einer Anlage oder eines Gerätes verhindert, solange die Ursache der Abschaltung noch besteht. Der erfindungsgemäße Stromunterbrecher 1, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, ist vorzugsweise symmetrisch aufgebaut und weist zwei Spulen 12, 13 auf, die jeweils einen Kontaktschenkel 8, 9 der U-förmigen Kontaktwippe 10 umschließen. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Kontaktwippe auch eine größere Anzahl von Kontaktschenkeln aufweisen, die jeweils durch eine zugehörige Spule umschlossen werden.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen SchaltVorrichtung 17, die einen selbstauslösenden Stromunterbrecher 1 enthält. Der Stromunterbrecher 1 ist ein selbstauslösender mechanischer Schalter, der mit hoher Schaltgeschwindigkeit schaltet. Bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 17 ist zur Unterdrückung eines Lichtbogens beim öffnen des Stromunterbrechers l parallel zu dem Stromunterbrecher 1 ein steuerbarer Halbleiterschalter 18 vorgesehen. Der steuerbare Halbleiterschalter 18 ist bei- spielsweise ein Thyristor oder dergleichen. Der Stromzugang 19 des Stromunterbrechers l und der Stromabgang 20 des Stromunterbrechers 1 ist jeweils mit zugehörigen Anschlüssen 21, 22 der Schaltvorrichtung 17 verbunden, wie in Fig. 2 dargestellt. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der Halbleiterschalter 18, beispielsweise ein Thyristor, parallel zu dem Stromunterbrecher 1 verschaltet. Der steuerbare Halbleiterschalter 18 wird bei Auftreten eines hohen Stromes I, insbesondere eines Kurzschlussstromes, durchgeschaltet. Der parallel verschaltete Halbleiterschalter 18 wird nach einer vorbestimmten Zeit gesperrt. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform enthält die Schaltvorrichtung 17 eine integrierte Steuer- Schaltung 23, die das Auftreten eines hohen Stromes, insbesondere eines Kurzschlussstromes, sensorisch erfasst.

Die Funktionsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltvorrichtung 17 mit dem darin enthaltenen Stromunterbrecher 1 und dem dazu parallel verschalteten Halbleiterschalter 18 wird anhand des Spannungsverlaufs gemäß Fig. 3 näher erläutert. Zunächst fließt im Normalbetrieb ein elektrischer Strom I über den geschlossenen Stromunterbrecher 1 von einem Stromeingang 21 direkt zu einem Stromausgang 22 der Schaltvorrichtung 17. Die Schaltvorrichtung 17 ist symmetrisch aufgebaut, d.h.

Stromeingang 21 und Stromausgang 22 sind austauschbar. Im Normalbetrieb fließt der Strom über den mechanischen Stromunterbrecher 1, wobei dort nur eine geringe Spannung Ul abfällt, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Spannung Ul kann bei- spielsweise 0,1 Volt betragen. Zu einem Zeitpunkt tl tritt ein Kurzschlussstrom auf, welcher aufgrund der erzeugten Magnetfeldkräfte mit einer hohen Schaltkraft die Kontaktwippe 10 des Stromunterbrechers 1 in die andere SchaltStellung bewegt und somit zu einem Öffnen des Stromunterbrechers 1 führt. Die aufgetretenen Kräfte wirken hierbei direkt auf die beweglichen Schaltkontakte bzw. die Kontaktschenkel der Kontaktwippe 10. Beim Öffnen des Stromunterbrechers 1 steigt die Spannung 11 schnell auf einen höheren Spannungswert U2, beispielsweise 20 Volt, an. Die ansteigende Spannung wird durch die Steuer- Schaltung 23 der Schaltvorrichtung 17 erkannt, wobei die

Steuervorrichtung 23 ab einem gewissen Schwellenwert den parallel geschalteten Halbleiterschalter 18 mit einer gewissen ZeitVerzögerung zu einem Zeitpunkt t2 an- bzw. durchschaltet. Hierdurch sinkt die Spannung 11 auf einen geringeren Spannungswert U3, beispielsweise eine Spannung von 2 Volt, ab. Das Durchschalten des Halbleiterschalters 18 unterdrückt das Auftreten eines Lichtbogens bei dem mechanischen Stromunterbrecher 1 und führt somit zu einer deutlichen Schonung des Stromunterbrechers 1 bzw. zu einem geringeren Verschleiß. Zu einem Zeitpunkt t3 wird der steuerbare Halbleiterschalter 18 durch die integrierte Steuerschaltung 23 aus- bzw. abgeschal- tet und die Spannung steigt auf einen hohen Spannungswert U4 an. Zu dem Zeitpunkt t3 sind sowohl der Halbleiterschalter 18 als auch der Stromunterbrecher 1 geöffnet bzw. getrennt, sodass kein Strom I mehr zwischen den Stromanschlüssen 21, 22 der SchaltVorrichtung 17 fließt. Die Schaltflanke zum Zeit- punkt tl ist aufgrund des besonderen Aufbaus des in Fig. 1 dargestellten Stromunterbrechers 1 besonders steil, d.h., die Schaltdauer zum mechanischen Schalten ist sehr gering und liegt vorzugsweise unter 0,1 msec. Die Reaktionszeit zum Durchschalten des Halbleiterschalters 18 zum Zeitpunkt t2 wird vorzugsweise ebenfalls minimiert, um das Auftreten eines Lichtbogens an dem mechanischen Schalter 1 zu verhindern. Bei einer möglichen Ausführungsform spricht der selbstauslösende Stromunterbrecher 1 an, wenn das Verhältnis des momentan fließenden Stromes I, insbesondere KurzSchlussstromes I K , zu einem Normalstrom I NORM ein gewisses Verhältnis überschreitet. Bei einer möglichen Ausführungsform spricht der selbstauslösende Stromunterbrecher 1 an, wenn das Verhältnis zwischen Kurzschlussstrom I K und einem Normalstrom I M Q RM £ 20 ist. Dieses Verhältnis kann in Abhängigkeit von der besonderen Geo- metrie der Spulen 12, 13 und der Anzahl der Spulenwicklungen sowie der Ausgestaltung der Schalt- bzw. Kontaktwippe 10 für unterschiedliche Anwendungsfälle unterschiedlich ausgelegt werden. Der erfindungsgemäße Stromunterbrecher 1 sowie die in Fig. 2 dargestellte SchaltVorrichtung 17 sind für verschiedenste Anwendungen einsetzbar, beispielsweise für Elektrofahrzeuge, Batterien sowie Photovoltaikanlagen. Bei einer möglichen Ausführungsform ist der Querschnitt der Spulenleiterbänder 4, 5 der beiden Spulen 12, 13 für Stromstärken von mehr als 100 Ampere ausgelegt. Die gewickelten Spulenleiterbänder 4, 5 der beiden Spulen 12, 13 sind voneinander elektrisch isoliert. Die durch die Spulen 12, 13 hindurchfließenden Ströme I erzeugen Magnetkräfte F, die unmittelbar auf die beweglichen Kontaktschenkel 8, 9 der Kontaktwippe wirken, sodass die Schaltgeschwindigkeit sehr hoch bzw. die Schaltdauer sehr ge- ring ist. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 17 enthält eine Hybridschaltanordnung, die aus dem mechanischen Stromunterbrecher l und dem Halbleiterschalter 18 besteht. Diese Hybridschaltung schaltet einerseits besonders schnell und ist andererseits auch besonders robust gegenüber Umwelteinflüs- sen. Zudem hat die in der Schaltvorrichtung 17 vorgesehene

Hybridschaltanordnung eine besonders hohe Lebensdauer und ermöglicht eine hohe Anzahl von Schaltzyklen bzw. Schaltvorgängen. Der erfindungsgemäße Stromunterbrecher 1 ist in relativ einfacher Weise mit geringem Aufwand herstellbar. Je nach Auslegung der Spulenleiterbänder 4, 5 und der Geometrie der beiden Spulen 12, 13 kann der Stromunterbrecher 1 auch für hohe Stromstärken von mehr als 100 Ampere, beispielsweise 400 oder sogar 800 Ampere, ausgelegt werden. Der selbstauslösende Stromunterbrecher 1 zeichnet sich durch eine sehr hohe

Schaltgeschwindigkeit aus, wobei der Halbleiterschalter 18 ein Auftreten von Lichtbögen verhindert. Im normalen Dauerbetrieb ist der Stromunterbrecher 1 geschlossen. Da der Stromunterbrecher 1 bei normalem Dauerbetrieb einen sehr geringen Spannungsabfall aufweist, ist die Verlustleistung bei Verwen- dung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 17 im Normalbetrieb sehr gering. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die Steuerschaltung 23 in der SchaltVorrichtung 17 integriert. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Halbleiterschalter 18 auch durch eine externe Steuer- Schaltung eines Geräts oder einer Anlage angesteuert werden.