DE1143567B - Leistungsschalter mit einem beweglichen und einem ortsfesten Kontaktstueck - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter mit einem beweglichen und einem ortsfesten Kontaktstück, mit einem ersten, am beweglichen Kontaktstück mit diesem vereinigt befindlichen elektrischen Leiter, welcher von dem durch das bewegliche Kontaktstück hindurchgehenden Strom durchflossen wird; einem zweiten elektrischen Leiter, welcher von einem dem den ersten Leiter durchfließenden Strom gleichgerichteten Strom durchflossen wird und so angeordnet ist, daß eine Anziehungskraft zum Aufrechterhalten der Schließstellung des beweglichen Kontaktstückes auf den ersten Leiter ausgeübt wird; einem dritten elektrischen Leiter, welcher von einem dem Strom im ersten Leiter entgegengesetzt gerichteten Strom durchflossen wird und auf den ersten Leiter eine das bewegliche Kontaktstück in der Schließstellung zu halten bestrebte Abstoßkraft ausübt.

Schalter mit vorstehendem Aufbau waren bisher nur für Niederspannungsgeräte anwendbar.

Nach der Erfindung sind die Kontaktstücke in der Schließstellung mit dem ersten Leiter einerseits und dem zweiten und dritten Leiter andererseits in Reihe geschaltet. Hierdurch ist ein Leistungsschalter geschaffen, der auch für hohe Spannungen anwendbar ist, welche die Größenordnung von Zehntausenden von Volt haben können, und den sich hierdurch ergebenden Isolierabständen gerecht wird.

Zweckmäßig geht während der Öffnungsbewegung der erste Leiter gegenüber dem dritten Leiter derart in eine Stellung über, daß der dritte Leiter auf den ersten Leiter eine Abstoßkraft ausübt, die die Trenngeschwindigkeit der Kontaktstücke zu erhöhen bestrebt ist.

Es empfiehlt sich, daß wenigstens von der Trennung der Kontaktstücke an der erste Leiter und der mit dem festen Kontaktstück verbundene Leiter dem Lichtbogen in an sich bekannter Weise eine Schleifenform geben, um den Lichtbogen nach oben zu treiben.

Die Zeichnungen verdeutlichen die Erfindung.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch den Stromfluß in den den Strom zu- und abführenden Leitern entsprechend einer bereits vorgeschlagenen Anordnung;

Fig. 3 und 4 lassen die von der Erfindung betroffene Anordnung der den Strom zu- und abführenden Leiter erkennen;

Fig. 5 und 6 geben eine auf dem gleichen Gedanken wie Fig. 3 und 4 beruhende Anordnung wieder;

Fig. 7 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel entsprechend dem Schema nach Fig. 3 und 4;

Fig. 8 ist ein Grundriß des Leistungsschalters nach Fig. 7;

Leistungsschalter mit einem beweglichen
und einem ortsfesten Kontaktstück

Anmelder:

Ets. Merlin & Gerin Societe Anonyme,
Grenoble, Isere (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Kuborn, Patentanwalt,
Düsseldorf, Tonhallenstr. 8

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 23. Dezember 1958 (Nr. 4068)

Andre Latour, Grenoble, Isere (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel entsprechend dem Schema nach Fig. 3 und 4;

Fig. 10 ist ein Schnitt nach der Linie 10—10 in Fig. 9.

In Fig. 1 und 2 ist schematisch im Aufriß in einer senkrecht zur Kontakttrennung liegenden Ebene bzw. in Seitenansicht in einer parallel zur Richtung der Kontakttrennung liegenden Ebene die Anordnung der Kompensationsleiter nach einem bereits gemachten Vorschlag gezeigt. Es bezeichnet P die Kontaktfläche des ortsfesten Kontaktstückes und ρ die Kontaktfläche des beweglichen Kontaktstückes. L₁L₂ sind die dem Kontaktstück P Strom zuführenden Leiter. / ist der vom beweglichen Kontaktstück ρ Strom abführende Leiter. Zur besseren Verständlichkeit des Schemas sind in-Fig. 1 das bewegliche Kontaktstück ρ und sein Leiter / weggelassen. Aus den Figuren ist zu ersehen, daß die Leiter L₁L₂ mit dem Leiter / eine geschlossene Schleife bilden und daß die abstoßende Kraft, welche die Leiter / und L₁L₂ aufeinander ausüben, eine Vergrößerung des Kontaktdruckes P und ρ zur Folge hat. Da aber L₁ und L₂ sich nicht in der Ebene befinden, in welcher sich / bewegt, ergibt sich, daß die Kräfte, welche jeder der Leiter L₁ und L₂ auf den Leiter / ausübt, gegenüber dem Sinn des Kontaktdruckes schräg gerichtet sind und daß nur die resultierende Kraft die gewünschte Richtung hat. Der Wert dieser resultierenden Kraft ist kleiner als die arithmetische Summe der Teilkräfte, weil diese zur Kontaktdruckrichtung schräg gerichtet sind.

309 509/248

3 4

In Fig. 3 und 4 ist eine von der Erfindung betroffene entweder unmittelbar oder unter Vorsehung von Anordnung wiedergegeben. Bei dieser Wiedergabe metallischen Unterlegscheiben auf das Mittelstück 6. sind die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 und 2 Der Strom kann also nur in der Nähe des Nietes 7 verwendet. Gemäß Fig. 3 und 4 befindet sich hinter vom Stück 6 auf die Flachstücke 2 übergehen. Ebenso dem Leiter / der von einem gleichgerichteten Strom 5 ist das Stück 6 auf seiner linken Seite zwischen zwei durchflossene Leiter L. Es ergibt sich also zwischen den Strom zuführenden Flachschieben 11 durch die L und / eine Anziehungskraft, welche die gleiche Niete 12,13 und 14 festgeklemmt. Die Niete 12 und 13 Richtung wie der Kontaktdruck hat und die Abstoß- sind mit isolierenden Hülsen und Unterlegscheiben kraft zwischen /und L₁L₂ ergänzt. Diese Anordnung versehen, so daß jeder Stromübergang von den ist sehr vorteilhaft, weil der Leiter L sich viel näher io Schienen 11 auf das Stück 6 unmöglich ist. Der Niet 14 an / heranrücken läßt als L₁ und L₂. Aus Fig. 4 geht ist nicht isoliert und preßt die Schienen 11 leitend auf hervor, daß die Strombahn ungefähr die Form des das Mittelstück 6. Der Strom kann also nur im Bereich kleinen griechischen Buchstabens ψ hat. des Nietes 14 zwischen den Schienen 11 und dem Wie Fig. 5 und 6 zeigen, läßt sich eine noch stärkere Stück 6 fließen. Schließlich sind das Stück 6 wie die Kompensationswirkung und eine Verkleinerung der 15 Flachstücke 2 mit einer bestimmten Anzahl von Abmessung erzielen, wenn zwei Vorrichtungen ähnlich Einschnitten 15, 16 versehen, welche den Strom denen nach Fig. 3 und 4 hintereinandergeschaltet zwingen, auf der äußersten rechten Seite zu fließen, werden. Aus Fig. 6 z. B. ist der hintere Leiter L er- Die durch eine strichpunktierte Linie angedeutete, sichtlich, der sich nach wie vor in zwei Leiter L₁ und dem Strom vorgeschriebene Bahn entspricht genau L₂' teilt, welche als L' und L" nach rückwärts zurück- 20 der Anordnung nach Fig. 3 und 4. Die Verwendung kehren und am Leiter L entlanglaufen, um dann wieder von Einschnitten oder Schlitzen in den flachen als L₁ und L₂ nach vorn zu kommen und in nächster Stücken läßt es nicht nur zu, dem Strom eine ganz Nähe von L₁ und L₂ zu verlaufen und sich schließlich bestimmte Bahn vorzuschreiben, sondern ist auch im ortsfesten Kontaktstück P zu vereinigen. Es bildet noch in anderer Hinsicht von großem Vorteil; denn sich also eine Art von Spule und zwei parallel ge- 25 sie gestattet es, an sorgfältig gewählten Stellen erschalteten Wicklungsteilen mit zwei Windungen, in hebliche Stromzusammendrängungen herbeizuführen, deren Mittelebene der Leiter / sich frei bewegen welche sehr günstig für die Erzeugung von großen kann. Anzieh- oder Abstoßkräften sind, ohne daß hierdurch Diese Anordnung läßt es nicht nur zu, unter sonst die mechanische Widerstandsfestigkeit der Stücke gleichen Umständen die Kompensationskräfte zu 30 merklich geschwächt wird. Außerdem wird die vervielfachen, sondern ist auch von besonderem Kühlfläche der Kontaktstücke durch die Einschnitte Vorteil, wenn die Kontaktstücke P und ρ einem Unter- nicht verkleinert, so daß die in den Bereichen großer brechungslichtbogen ausgesetzt sind, weil das durch Stromdichte entwickelte Wärme leicht abgeführt eine derartige Spule erzeugte magnetische Feld eine werden kann.

sehr wirkungsvolle Blasung des Lichtbogens bewirkt. 35 Es ist von Vorteil, dem beweglichen Abtrennstück Wenngleich die durch die Leiter gebildeten Schleifen die Form eines aus zwei zusammengenieteten Teilen 17 in Fig. 6 einen rechteckförmigen Verlauf haben, so bestehenden liegenden U zu geben, kann diesen Schleifen offensichtlich auch eine kreis- Am oberen Teil umfassen diese Stücke das Ende förmige Gestalt gegeben werden, wenn auf eine eines vorzugsweise aus Leichtmetall bestehenden geringste Materialbeanspruchung durch die elektro- 40 Schwingarmes 18, der sich am unteren Ende um eine dynamischen Kräfte Wert gelegt wird. Achse 21 dreht. Um den Strom zu zwingen, auf der Fig. 7 und 8 veranschaulichen in einem durch die gewünschten Bahn zu fließen, isoliert eine aus Isolier-Symmetrieebene gelegten Längsschnitt bzw. im Grund- material bestehende Haube 19 den oberen Teil des riß eine praktische Ausführungsform der Kontakt- Schwingarmes vom U-förmigen beweglichen Kontakt-Stücke eines Schalters nach dem Prinzip von Fig. 3 45 stück, welcher an seinem unteren Ende die Form und 4. In Fig. 7 und 8 befindet sich die eigentliche einer Gabel hat, die durch den Bolzen 20 festgehalten Kontaktfläche des ortsfesten Kontaktstückes auf zwei wird. Der Schwingann 18 kann mit HiHe einer Feder 22 sich gegenüberstehenden schalenförmigen, eine Kappe mitgenommen werden, die selbst durch eine mit dem oder Kalotte bildenden Teilen 1. An der Kontakt- nicht wiedergegebenen Antrieb des Schalters verflache bilden die zurückgebogenen Ränder eine Ver- 50 bundene Vorrichtung, z. B. zwei Trennmesser 23, tiefung, in welche sich die Kontaktfläche des beweg- bewegt wird. Wenn der Kontakt zwischen P und ρ liehen Kontaktstückes ρ einlegt, und zwar derart, zustande kommt, setzen die Trennmesser 23 ihre daß stets mindestens zwei punktförmige Kontakt- Bewegung nach links fort, wobei sie die Feder 22, die stellen vorhanden sind. Jede Schale ist nach unten den Kontaktdruck herbeiführt, spannen. Ihre Bewedurch ein Flachstück 2 verlängert, welches dem 55 gung (in der Figur nach links) fortsetzend, können die Leiter L₁ oder L₂ in Fig. 3 und 4 entspricht. Zur Ver- Trennmesser 23 am Ende ihres Weges einen Kontakt meldung einer ungewünschten Ausbreitung des mit den Hauptkontaktstücken 24 herstellen, so daß Stromes im Flachstück 2 und zur Beschränkung des im Betrieb der größte Teil des Stromes durch diese Stromdurchganges auf die äußerste rechte Zone dieses fließt.

Teiles sind ein oder mehrere Einschnitte 3, 4 und 5 60 Während des Öffnungsvorganges trennen sich die

vorgesehen. Die Flachstücke 2 sind mit Hilfe von Kontaktstücke 23, 24 ohne Lichtbogenbildung, da

Nieten 7, 8, 9 und 10 mit dem Mittelstück 6 ver- jetzt der ganze Strom über P und ρ geführt wird,

bunden. Im Bereich der Niete 8, 9, 10 sind zwischen Zwischen diesen beiden Punkten entsteht dann der

den Flachstücken 2 und dem Mittelstück 6 Isolier- Unterbrechungslichtbogen.

scheiben und auf den Nieten selbst Isolierhülsen 65 Im feststehenden Kontaktstück kann der Strom

derart angebracht, daß kein Stromübergang zwischen die Punkte P nur über die Flanken der Kalotte oder

den Stücken 2 und 6 erfolgen kann. Der Niet 7 da- Kappe 1 erreichen, welche sich von der Symmetrie-

gegen ist nicht isoliert. Er preßt die Flachstücke 2 ebene weiter entfernt befinden als die Punkte P selber.

Hieraus ergibt sich, daß die in dem Punkt P ankommenden Stromlinien eine Krümmung erfahren, die zur Folge hat, daß der Fußpunkt des Lichtbogens, wo immer sich er auch befinden mag, nach dem Rand der Kappe getrieben wird, d. h. in Richtung der Symmetrieebene wandert. Auf diese Weise wird eine automatische Zentrierung des Fußpunktes des Lichtbogens erzielt, wodurch die Wirkung der Unterbrechungsvorrichtung erheblich verbessert wird.

Die beiden Kappenhälften oder Schalen 1 berühren sich nicht. Es besteht zwischen ihnen ein Zwischenraum von länglicher Form 25. Diese Anordnung erlaubt es den Gasen, welche bei der Trennung der Punkte P und ρ explosionsartig entstehen, durch den Luftspalt zu entweichen, ohne auf den Fußpunkt des Lichtbogens der Zentrierung entgegengesetzte Wirkung auszuüben. Der Kontaktdruck kann, wie Fig. 7 zeigt, durch eine auf das bewegliche Kontaktstück wirkende Feder herbeigeführt werden. Es kann aber auch durch eine auf das ortsfeste Kontaktstück wirkende Feder erzielt werden. Ein Beispiel dieser Art ist in Fig. 9 und 10 wiedergegeben. In diesen Figuren wird das bewegliche Kontaktstück 26 durch eine Schiene mit rechteckigem Querschnitt gebildet. Einschnitte 27, 28 und 29 zwingen den Strom, in dem linken Teil des Stückes zu fließen. Das ortsfeste Kontaktstück besteht aus zwei gebogenen Flachstücken 30, die einen Winkel einschließen, in dem sich das ortsfeste und das bewegliche Kontaktstück bei geschlossenem Schalter in P und ρ berühren. Die Flachstücke 30 können sich um eine Achse 31 drehen, die durch ein massives oder, wie in der Zeichnung gezeigt, durch ein aus zwei Teilen bestehendes Stück 32 getragen wird. Eine Feder 33 führt mittels eines mit einem Bund versehenen Bolzens 34 und einer Gabel 35 den Kontaktdruck zwischen den Kontaktstücken 26 und 30 herbei. Die Bewegung der letzteren wird durch zwei Anschläge 36 und 37 begrenzt. Ein auf geeignete Weise im Stück 32 vorgenommener Einschnitt 38 begrenzt den Strom auf der äußersten rechten Seite des Stückes. Auf diese Weise wird der Strom gezwungen, annähernd dem durch eine strichpunktierte Linie in der Figur angedeuteten Weg zu folgen, der dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Prinzip entspricht. Falls eine Deformation des Kontaktstückes 26 durch die elektrodynamischen Kräfte an der Schwächungsstelle durch die Einschnitte befürchtet wird, dann können diese Einschnitte mit Vorteil mit einem geeigneten Isolierstoff ausgefüllt werden.

Es kann vorteilhaft sein, die Kontaktstücke 23 und 24 in Fig. 7 und 8 durch Kontaktstücke der vorerwähnten Art zu ersetzen, womit nicht nur eine Kompensation der Kräfte in den Kontaktpunkten selbst erzielt wird, sondern auch der Antrieb des Schalters den auf die Schwingarme 23 und 18 wirkenden elektrodynamischen Kräften entzogen wird.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Leistungsschalter mit einem beweglichen und einem ortsfesten Kontaktstück; mit einem ersten, am beweglichen Kontaktstück mit diesem vereinigt befindlichen elektrischen Leiter, welcher von dem durch das bewegliche Kontaktstück hindurchgehenden Strom durchflossen wird; einem zweiten elektrischen Leiter, welcher von einem dem den ersten Leiter durchfließenden Strom gleichgerichteten Strom durchflossen wird und so angeordnet ist, daß eine Anziehungskraft zum Aufrechterhalten der Schließstellung des beweglichen Kontaktstückes auf den ersten Leiter ausgeübt wird; einem dritten elektrischen Leiter, welcher von einem dem Strom im ersten Leiter entgegengesetzt gerichteten Strom durchflossen wird und auf den ersten Leiter eine das bewegliche Kontaktstück in der Schließstellung zu halten bestrebte Abstoßkraft ausübt, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kontaktstücke (P, p) in der Schließstellung mit dem ersten Leiter (/) einerseits und dem zweiten und dritten Leiter (L, L₁L₂) andererseits in Reihe geschaltet sind.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der öffhungsbewegung der erste Leiter gegenüber dem dritten Leiter in eine Stellung derart übergeht, daß der dritte Leiter (L₁L₂) auf den ersten Leiter (/) eine Abstoßkraft ausübt, die die Trenngeschwindigkeit der Kontaktstücke (P, p) zu erhöhen bestrebt ist.

3. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens von der Trennung der Kontaktstücke (P, p) an der erste Leiter (/) und der mit dem ortsfesten Kontaktstück (P) verbundene Leiter (U₁L₂) dem Lichtbogen in an sich bekannter Weise eine Schleifenform geben, um den Lichtbogen nach oben zu treiben.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 095 849.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 309 509/248 2.