DE10144440C1

DE10144440C1 - Schaltkontaktanordnung mit einer Einrichtung zur Verstärkung einer zwischen Schaltkontakten wirkenden Kontaktkraft

Info

Publication number: DE10144440C1
Application number: DE10144440A
Authority: DE
Inventors: Michael Bach; Michael Hahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: EP1423862A1; EP1423862B1; DE50213032D1; US20040239459A1; US7202427B2; WO2003023800A1

Abstract

Eine Schaltkontaktanordnung (2) für einen Leistungsschalter (1) ist mit einer Einrichtung zur Verstärkung einer zwischen den Schaltkontakten (7, 16) wirkenden Kontaktkraft versehen. Die Einrichtung umfasst eine Ausnehmung (24), die in ein feststehendes Leiterstück (3) der Schaltkontaktanordnung (2) derart eingebracht ist, dass die Richtung des Stromes in dem Leiterstück (3) anschließend an den feststehenden Schaltkontakt (7) etwa rechtwinklig zur Längsrichtung des Leiterstückes (3) verläuft und damit etwa zur parallel zur Richtung des Stromes in einem zugehörigen bewegbaren Leiterstück (12). Die beschriebene Anordnung eignet sich für Niederspannungs-Leistungsschalter der selektiven Bauart, deren Schaltkontakte (7, 16) in der Lage sind, einen Kurzschlussstrom ohne vorzeitige Öffnung zu führen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltkontaktanordnung für einen Leistungsschalter mit einem feststehenden Leiterstück und ei nem daran angebrachten feststehenden Schaltkontakt sowie mit einem bewegbaren Leiterstück und einem daran angebrachten, zur flächigen Anlage am feststehenden Schaltkontakt bestimm ten bewegbaren Schaltkontakt, wobei das feststehende und das bewegbare Leiterstück bei geschlossenen Schaltkontakten etwa rechwinklig zueinander stehen, ferner mit einer Einrichtung zur Verstärkung einer zwischen den Schaltkontakten wirkenden Kontaktkraft mittels einer quer zur Richtung des Stromes in eines der Leiterstücke eingebrachten Ausnehmung.

Eine Schaltkontaktanordnung der genannten Art ist durch die US 2,777,921 bekannt geworden. Bei der erwähnten Einrichtung zur Erhöhung einer zwischen den Schaltkontakten wirkenden Kontaktkraft geht es insbesondere darum, entgegengesetzte, d. h. die Schaltkontakte voneinander trennende Kräfte mög lichst zu kompensieren. Diese störenden Kräfte sind von der Größe des Stromes abhängig, der über die Schaltkontakte fließt. Bei stumpf aufeinandertreffenden Schaltkontakten, wie sie insbesondere in Niederspannungs-Leistungsschaltern einge setzt werden, treten diese kontaktabhebenden Kräfte stets auf, weil es sich um die physikalisch nicht vermeidbaren Stromengekräfte handelt. Ein unerwünschte Öffnung der Schalt kontakte muss jedoch bei selektiven Leistungsschaltern, d. h. solchen, die einen Kurzschlussstrom während einer festgeleg ten Zeit ohne Trennung der Schaltkontakte führen müssen, nicht zulässig. Nach der erwähnten US 2,777,921 werden in die Schaltkontakte tragenden Leiterstücken Einschnitte derart an geordnet, dass zueinander parallele Strompfade gebildet wer den, die aufeinander eine anziehende Wirkung ausüben, die den abhebenden Stromengekräften entgegengerichtet sind und diese ganz oder teilweise kompensieren. Offensichtlich stelle diese Einschnitte zwar ein wirksames Mittel zur Behebung des ge schilderten Problems dar, führen jedoch zu einer Vergrößerung der Schaltkontaktanordnung und können deren mechanische Sta bilität beeinträchtigen.

Es ist ferner bekannt, in einem Schaltkontaktsystem die Kon taktkraft mittels einer ohnehin auftretenden Schleifenkraft zu vergrößern (US 4,636,762). Hierzu wird ein biegsamer Lei ter, der ohnehin zur Verbindung des bewegbaren Schaltkontak tes mit einem feststehenden Anschlussstück benötigt wird, an einer mit dem bewegbaren Schaltkontakt verbundenen Schlinge derart abgestützt, dass auf den an einem Kontaktträger schwenkbar angeordneten bewegbaren Schaltkontakt ein im Sinne des Schließens wirkendes Drehmoment übertragen wird. Diese sehr wirksame Anordnung erfordert jedoch zusätzliche Teile, welche die bewegte Masse des bewegbaren Teiles der Schaltkon taktanordnung nicht unwesentlich erhöhen und somit größere Öffnungskräfte für die Schaltvorgänge erfordern.

Die Erfindung geht von der eingangs geschilderten bekannten Schaltkontaktanordnung aus, bei der mittels einer Ausnehmung eine Umlenkung des Stromes bewirkt und hierdurch eine vom Strom abhängige Anziehungskraft zwischen den zusammenwirken den Schaltkontakten erzeugt wird. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Anordnung der Ausnehmung derart zu vereinfa chen, dass ihre Herstellung mit einfachen Mitteln erfolgen kann und konstruktive Änderungen der Schaltkontaktanordnung zur Aufnahme der Ausnehmung so gering wie möglich sind.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ausnehmung im feststehenden Leiterstück derart angebracht ist, dass die Richtung des Stromes in einem unmittelbar an dem feststehenden Schaltkontakt anschließenden Teil des fest stehenden Leiterstückes etwa parallel zur Richtung des Stro mes im bewegbaren Leiterstück ausgerichtet ist. Es erweist sich, dass diese einfache und mit geringen Kosten verbundenen Gestaltung der Schaltkontaktanordnung zu einer deutlichen Verringerung der stromabhängigen kontaktabhebenden Kräfte führt. Wesentlich ist hierbei, dass am gesamten bewegbaren Teil der Schaltkontaktanordnung keine Änderungen gegenüber einer üblichen Ausführung vorzunehmen sind.

Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der fest stehende Schaltkontakt an einer Teilfläche einer dem bewegba ren Schaltkontakt zugewandten Stirnseite des feststehenden Leiterstückes angeordnet ist und eine weitere Teilfläche ein feststehendes Vorkontaktstück bildet, wobei die Ausnehmung nahe dem feststehenden Schaltkontakt etwa parallel zu der Stirnseite angeordnet ist und sich ausgehend von einer Rand fläche des Leiterstückes parallel zum Vorkontaktstück in das feststehende Leiterstück erstreckt. Durch dies Gestaltung wird erreicht, dass der in üblichen Schaltkontaktanordnungen das feststehende Leiterstück durchgehend in dessen Längsrich tung durchfließende Strom nahe seiner den feststehenden Schaltkontakt tragenden Stirnseite rechtwinklig zu der Längs richtung des Leiterstückes umgelenkt wird. Damit erstreckt sich ein Teil des Strompfades im feststehenden Leiterstück etwa parallel zu dem Strompfad im bewegbaren Leiterstück mit dem Ergebnis einer anziehenden Kraft. Es ist darauf hinzuwei sen, dass zur Erzielung dieser Wirkung eine Vergrößerung der Dicke bzw. der Höhe des feststehenden Leiterstückes gegenüber einer bisher üblichen Ausführung nicht erforderlich ist, son dern vielmehr das feststehende Leiterstück in üblicher Dimen sionierung verwendbar ist.

Es erweist sich als zweckmäßig, die genante Ausnehmung durch einen Einschnitt mit parallelen Enden zu bilden. Dieser Ein schnitt kann mit einem elektrisch nicht leitenden oder gering leitenden Füllung (Füllstück oder Füllmaterial) ausgefüllt sein, um die Beständigkeit des feststehenden Leiterstückes gegenüber den beim Schalten auftretenden Kräften möglichst aufrecht zu erhalten.

Eine weitere geeignete Möglichkeit zur Bildung der Ausnehmung besteht darin, in das Leiterstück eng benachbarte parallele Bohrungen einzubringen. Aufgrund der örtlichen Verringerung des Leiterquerschnittes bewirken die Bohrungen ähnlich wie die durchgehende Ausnehmung eine Umleitung des Stromes paral lel zur Stirnfläche des Leiterstückes. Die zwischen den Boh rungen verbleibenden Stege sorgen jedoch für eine erhöhte me chanische Stabilität. Jedoch kann auch in Verbindung mit die sen Bohrungen für eine annähernd einem massiven Leiterstück entsprechende Festigkeit gesorgt werden, in dem die Bohrungen mit einer Füllung der erwähnten Art ausgefüllt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figur ge zeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Figur zeigt im Querschnitt eine Hauptstrombahn eines an gedeuteten Niederspannungs-Leistungsschalters 1.

Die Fig. 2 zeigt im Schnitt ein feststehendes Leiterstück einer Hauptstrombahn bzw. einer Schaltkontaktanordung, bei der eine Ausnehmung als Vielzahl von Bohrungen ausgebildet ist.

Die Fig. 3 zeigt das Leiterstück gemäß der Fig. 2 abgebro chen von unten.

Der Leistungsschalter 1 gemäß der Fig. 1 besitzt eine Haupt strombahn mit einer Schaltkontaktanordnung 2, bei welcher in bekannter Weise Haupt- und Vorkontakte sowie Lichtbogenhörner vorgesehen sind. Die Schaltkontaktanordnung 2 umfasst ein o beres feststehendes Leiterstück 3, das als Anschlussschiene des Leistungsschalters 1 ausgebildet ist und hierzu in einer Öffnung einer Rückwand 4 des Leistungsschalters 1 abgestützt ist. In bekannter Weise kann das Leiterstück 3 eine im We sentlichen rechteckige Querschnittsform aufweisen, zu der ei ne untere Randfläche 5 und eine inneren Stirnseite 6 gehören. An einer Teilfläche der Stirnseite 6 ist ein feststehender Schaltkontakt 7 angebracht, der in bekannter Weise als Schaltstückauflage aus einem speziellen Kontaktwerkstoff her gestellt ist. Die verbleibende größere Teilfläche der Stirn seite 6 bildet ein feststehendes Vorkontaktstück 8.

Der bewegliche Teil der Schaltkontaktanordnung 2 wird durch eine aus mehreren Bauteilen zusammengesetzte Baugruppe gebil det, zu der insbesondere ein Kontaktträger 10 und ein daran um ein Schwenklager 11 bewegbares Leiterstück 12 gehören. Der Kontaktträger 10 ist an seinem unteren Ende mittels eines Schwenkzapfens 13 schwenkbar gelagert und kann mittels einer Hebelanordnung 14 zum Ein- und Ausschalten der Schaltkontakt anordnung 1 in bekannter Weise durch eine Schaltwelle 15 be wegt werden. Das bewegbare Leiterstück 12 hat die bekannte Form eines Kontakthebels, der an seinem oberen Ende mit einem bewegbaren Schaltkontakt 16, einem bewegbaren Vorkontakt 17 und einem Lichtbogenhorn 18 versehen ist. Kontaktkraftfedern 20 sorgen im geschlossenem Zustand der Schaltkontaktanordnung 2 für eine angemessene Kontaktkraft zwischen den zusammenwir kenden Schaltkontakten 7 und 16. Dem bewegbaren Lichtbogen horn 18 steht ein an der oberen Randfläche des Leiterstückes 3 befestigtes Lichtbogenhorn 21 gegenüber.

An einem über das Schwenklager 11 hinausragenden Endteil des Leiterstückes 12 sind biegsame Leiter 22 zur Verbindung des Leiterstückes mit einem unteren feststehenden Leiterstück 23 angebracht. Das Leiterstück 23 ist gleichfalls an der Rück wand 4 abgestützt und erstreckt sich parallel zu dem oberen feststehenden Leiterstück 3.

Entsprechend der vorgesehenen Belastbarkeit kann die Schalt kontaktanordnung 2 mehrere parallel zueinander angeordnete Leiterstücke 12 in einem gemeinsamen Kontaktträger 10 aufwei sen, die mit gleichfalls gemeinsamen Leiterstücken 3 und 23 zusammen wirken.

In der dargestellten eingeschalteten Position der Schaltkon taktanordnung 2 durchfließt ein Strom das oberer feststehende Leiterstück 3, die unter der Wirkung der Kontaktkraftfedern 20 anliegenden Schaltkontakte 7 und 16, das Leiterstück 12 bzw. die parallelen Leiterstücke 12 sowie die biegsamen Lei ter 22 und das untere Leiterstück 23. Dabei treten zwischen den Schaltkontakten 7 und 16 die eingangs erläuterten Strom engekräfte auf, die der mittels der Kontaktkraftfedern 20 aufgebrachten Kontaktkraft entgegenwirken. Durch eine in dem feststehenden Leiterstück 3 angeordnete Ausnehmung 24 wird dafür gesorgt, dass die genannten kontaktabhebenden Kräfte wenigstens teilweise ausgeglichen werden. Hierzu ist die Aus nehmung 24 nahe der Stirnseite 6 des Leiterstückes 3 parallel zu der Stirnseite 6 angeordnet. Dabei ist es zweckmäßig, wenn sich die Ausnehmung 24 über die gesamte Breite des Leiterstü ckes 3 erstreckt.

Wie man erkennt, geht die Ausnehmung 24 von der unteren Rand fläche 5 aus und verläuft parallel zu der Stirnseite 6 und dem durch diese gebildeten feststehenden Vorkontaktstück 8. Die Ausnehmung 24 hat die Wirkung, dass ein am feststehenden Schaltkontakt 7 ein- bzw. austretender Strom das Leiterstück 3 nicht geradlinig in dessen Längsrichtung durchströmen kann, sondern durch die Ausnehmung 24 zu einer Umlenkung veranlasst wird, die nahe der Stirnseite 5 zu einer parallel zu der Stirnseite 6 verlaufenden Richtung des Stromes führt. Damit verläuft der Strom in diesem Teil des Leiterstückes 3 etwa parallel zu dem Strom im bewegbaren Leiterstück 12 (Kontakt hebel), was eine anziehende Wirkung zur Folge hat. Damit wer den die kontaktabhebenden Stromengekräfte ganz oder teilweise ausgeglichen.

Ein in der Figur angedeutetes Füllmaterial 25 kann die Ges talt eines der Breite der Ausnehmung 24 angepassten Streifens aus Isoliermaterial besitzen. Gleichfalls kann die Ausnehmung 24 mit einer aushärtenden Kunstharzmasse gefüllt sein, der mineralische Bestandteile beigefügt sind. Für die Wirksamkeit der Ausnehmung 24 ist es nicht erforderlich, dass der Füll stoff bzw. das Füllstück völlige Nichtleiter sind. Bereits durch ein Metall mit einem gegenüber dem Leiterstück 3 we sentlich geringeren elektrischen Leitwert kann die erwünschte Umlenkung des Stromes erreicht werden, wenn auch nicht in so vollkommender Weise wie durch einen Nichtleiter.

Das Gleiche gilt für den Fall, dass gemäß den Fig. 2 und 3 ein feststehendes Leiterstück 26 benutzt wird, dessen Ausnehmung durch eine Vielzahl benachbarter Bohrungen 27 gebildet ist, zwischen denen schmale Stege 28 vorhanden sind und die von einer unteren Randfläche 29 ausgehen. Die Stege 28 zwi schen den Ausnehmungen 27 (Bohrungen) wirken wie ein erhöhter Widerstand und veranlassen gleichfalls die erläuterte Umlen kung des Stromes.

Bezugszeichenliste

1

Niederspannungs-Leistungsschalter

2

Schaltkontaktanordnung als Ganzes

3

oberes feststehendes Leiterstück

4

Gehäuserückwand

5

untere Randfläche des Leiterstückes

2

6

Stirnseite des Leiterstückes

2

10

Kontaktträger

11

Lagerbolzen

12

bewegbares Leiterstück (Kontakthebel)

13

Schwenkzapfen

14

Hebelanordnung

15

Schaltwelle

16

bewegbarer Schaltkontakt am Leiterstück

12

17

bewegbares Vorkontaktstück

18

Lichtbogenhorn am bewegbaren Leiterstück

12

20

Kontaktkraftfeder

21

feststehendes Lichtbogenhorn

22

biegsamer Leiter

23

unteres feststehendes Leiterstück

24

Ausnehmung

25

Füllstück

26

Feststehendes Leiterstück (andere Ausführung)

27

Ausnehmung (Bohrung)

28

Steg zwischen benachbarten Ausnehmungen

29

Untere Randfläche des Leiterstückes

26

Claims

1. Schaltkontaktanordnung (2) für einen Leistungsschalter (1) mit einem feststehenden Leiterstück (3) und einem daran ange brachten feststehenden Schaltkontakt (7) sowie mit einem be wegbaren Leiterstück (12) und einem daran angebrachten, zur flächigen Anlage am feststehenden Schaltkontakt (7) bestimm ten bewegbaren Schaltkontakt (16), wobei das feststehende und das bewegbare Leiterstück (3, 12) bei geschlossenen Schaltkontakten (7, 16) etwa rechtwinklig zueinander stehen, ferner mit einer Einrichtung zur Verstärkung einer zwischen den Schaltkontakten (7, 16) wirkenden Kontaktkraft mittels einer quer zur Richtung des Stromes in eines der Leiterstücke eingebrachten Ausnehmung (24), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (24; 27) im feststehenden Leiterstück (3) derart angebracht ist, dass die Richtung des Stromes in einem unmittelbar an den feststehenden Schaltkontakt (7) anschlie ßenden Teil des feststehenden Leiterstückes (3) etwa parallel zur Richtung des Stromes im bewegbaren Leiterstück (12) aus gerichtet ist.

2. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Schaltkontakt (7) an einer Teilfläche einer dem bewegbaren Schaltkontakt (16) zugewandten Stirnsei te (6) des feststehenden Leiterstückes (3) angeordnet ist und eine weitere Teilfläche ein feststehendes Vorkontaktstück (8) bildet, wobei die Ausnehmung (24, 27) nahe dem feststehenden Schaltkontakt (7) etwa parallel zu der Stirnseite (6) ange ordnet ist und sich ausgehend von einer Randfläche (5) des Leiterstückes (3) parallel zum Vorkontaktstück (8) in das feststehende Leiterstück (3) erstreckt.

3. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (24) durch einen Einschnitt mit paralle len Wänden gebildet ist.

4. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (27) durch eng benachbarte parallele Boh rungen gebildet ist.

5. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (24, 27) eine elektrisch nichtleitende oder geringleitende Füllung (25) enthalten.