DE10144440C1 - Schaltkontaktanordnung mit einer Einrichtung zur Verstärkung einer zwischen Schaltkontakten wirkenden Kontaktkraft - Google Patents
Schaltkontaktanordnung mit einer Einrichtung zur Verstärkung einer zwischen Schaltkontakten wirkenden KontaktkraftInfo
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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.
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 (5)
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.
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