DE1690137A1

DE1690137A1 - Elektrischer Leistungsschalter mit feststehenden und beweglichen Lichtbogenschaltstuecken

Info

Publication number: DE1690137A1
Application number: DE1968S0113930
Authority: DE
Inventors: Werner Troebel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-01-31
Filing date: 1968-01-31
Publication date: 1971-04-22
Also published as: DE1690137B2

Description

Elektrischer Leistungsschglter mit feststehenden und beweglichen Lichtbogenaobaltatücken Die Schaltstücke elektrischer Leistungsdobalter, wie man siebeispielsweise in Niederspannungsverteilungsanlagen verwendet, vierden durch die beim Abschalten hoher Ströme auftretenden hohen Temperaturen der Lichtbögen stark beanspruchti Der Abbrand anden Scbaltstücken begrenzt die Schaltbäufigkeit und auch die Höhe def Stromes, der mit den Schaltstücken abgeschaltet werden kann.
Es sind zwar Werkstoffe bekannt, die gegenUber hoben Temperaturen, wie sie in Lichtbögen auftreten, verhältnismäßig beatänd-ig sind.-Hierzu gehören beiepielaweise Wolfram-und wolframbaltige Kontaktwerkstaffe. Bei den Leistungsschaltern der genannten Art bat es sich jedoch gezeigt, daß die Verwendung wolframhaltiger Kontaktauflagen jeweils an beiden zusammenwirkenden Schaltstäcken zu Schwierigkeiten führt. weil der Lichtbogen auf diesen Kontaktauflagen stehen bleibt und sie-zerstört. Der Grund fUr das Verhalten des Lichtbogens ist darin zu sehen, daß Wolfram eine hohe Elektronenemission besitzt. Infolgedessen werden die Fußpunkte auf den Kontaktauf lagen f estgebalteri, weil -dort eine große Anzahl von ladungsträgern gebildet wird.
--Andererseits ist es bekannt, Lichtbogenschaltatücke -mit Führungskanten zu versehen" an denen der beim Öffnen der Schaltstücke ,gebildete-Lichtbogen entlangläuft (deutsche Patents-ehrift 482 116). Die Erfindung befaßt sich mi-t einem elektrischen Leistungsschal-. ter,-insbesondere einem Niederspännungsleiatungeschalter, der feststehende und bewegliche, mit Flihrungskanten fUr den Lichtbcgen versebene Lichtbogenscbaltstücke besitzt, die durch einen Antriebsme.cbanisinus relativ zueinander beuegbar sind. Gemäß der Erfindung sind sowohl die feststehenden als auch die beweglichen Schaltstücke mit einer Auflage aus wolframhaltigem Kontaktmaterial versehen, und-neben den Auflagen ist auf der der gewünschten Laufrichtung des Lichtbogens entsprechenden Seite ein Metallteil angeordnet, an das sich schienenartig geformte, die Mrungskanten für den licbtbogen bildende weitere idetellteile an'aebließen. Es-hat sich gezeigt,9 daß die Fußpunkte eines Lichtbogen# auf die neben den Kontaktauflagen angeordneten Metallteile leicht übertreten und dann vor, den Pührungskanten übernommen werden. Auf diese Weise kann die hohe Abbrandfestigkeit der wolframhaltigen Kontaktmaterialien ausgenutzt werden, weil die l':*Lcbtbogenfußpunkte durch die besondere Anordnung der Metallteile rasch in Bewegung gesetzt werdene Im Rahmen der Erfindung können jeweils ein an die Kontaktaufla-gO eines Schaltatückes anschließendes Metallteil und ein eine Führungskante bildendes leetallteil zu einem gemeinsamen Bauteil vereinigt sein. Für die lichtbogenfußpunkte wird hierbei ein ununterbrochener Weg geschaffen, so daß die Fußpunktwanderung nicht behindert wird.

Die Führungskanten fUr den Lichtbogen können zweckmäßig durch zwei in Abstand voneinander parallel an jedem SchaltetUck angeordnete Schenkel von Metallteilen gebildet sein, die weitere, nach-eritgegengesetzten Richtungen abgekantetö Schenkel besitzen, die sich an die Kontaktauflage anschließen.

Bei einer anderen vorteilhaften Austübrungeform können als

FUhrungskanten für den. Lichtbogen zwei zum End-e jades Schalt-

stückes bin im spitzen Winkel zuvir»nder angeordnete Schenkel

von getällteilen dieneni die wettereg nigeb inten abgekantete

Schenkel besitzen. Diese Sobenkal schließen sich ebenfalls an

die Kontaktauf lage an.

Versuche haben gezeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, die beschriebenen Bauteile aus eisenhaltigem Werkstoff herzustellen. Hierbei können -sowohl magnetisierbare, als auch nicbtmagnetisierbare Eisen1.egierungen verwendet werden. Als vorteilhaft haben sich ferner rostfreie Edelstähle mit hoher ScbmelLwärme erwiesen.

Die Erf indung- wird im folgenden an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein feststehendes Scbaltstück in zwei Ansichten.
Zwei Ausführungsformen von beweglichen Schaltstücken sind in den Figuren 3 und 4 bzw. 5 un16 darg.estellt.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein feststehendes SchaltstUck 1, das aus zwei symmetrisch ausgebildeten Kontaktteilen 2,21 besteht, die mit gegenseitigem Abstand auf einem-Bolzen 12 schwenkbarangeordnet sind. Die Kontaktteile 2,21 weisen eine abgewinkelte Form mit Schenkeln 3,#4 und 31 941 aufg die im stumpfen Winkel zueinander gtehen, wie Figur 2 zeigt. Die Enden der Schenkel 4 41 trägen Auflagen 5,5' aus 3iolframbaltigem-Kontaktmaterialg z.B. einem Wolf ram-Kupf er-Verbundwerkstof f . Diese Auflagen können mit den Kontaktteilen 2,21 beispielsweise durch eine Hartlötun g verbunden sein. An den einander zugewandten Seiten der Kontaktteile 2,21 sind aus einer eisenhaltigen Legierung.. 2.B. einem rostfreien Edelstahl best ehende Teile 6,61 angebracht" deren Schenkel 7,7' über die IContaktteile 2,21 vor stehen u-rid Führungskanten für beim Schalten gebildete Lichtbögen bilden.. Ferner besitzen die Eisenteile 6,61-nachentgegengesetzten Richtungen abgewinkelte Enden 81,8121 die sieh bündig an die Auflagen 5,5' anschließene wie die Figur-2 besonders deutlich zeigt.

Die Kontaktteile 2e21 sind-unabhängig voneinander gegen Feder-

kraft schwenkbar an einem Tragstück 10 angeordnet. In einen

Durchbruch dieses Tragstückes--greifen die-Kontaktteile 2,21 mit

Ansätzen ein, von denen in Figur 2 der Ansatz 11 geatrichelt

dargestellt ist, -Durch Bohrungen in den erwähnten Ansätzen

und durch weitere Bohrungen in dem Tragstäck 10 erstreckt sich

ein Bolzen-12, der-gegenüber den«Kontaktteilen 2,2' durch eine

Isolierbuchse 19-isoliert ist-. Die Schenkel 4,41 tr agen _je'einen

Bolzen 13, der-durch eine-Öffnung 14 in dem Tragstück 10 hin-

durchgreift. Auf den Bolzen.15,wirkt über ein isolierendes

DruckstUck 15 eine-Schraubenfeder 16.-die sich gegen ei:nen

Schenkel 17-des Tragstückes 10 abstützt. Durch di-e-Schrauben-

feder 16 werden die Koritakttelle 2$21 im Ruhezusta#nd mit, den-

Enden ihrer Schenkel 7,71 an einen-Anschlag 18 des #rragstückes

10 angelegt. Die beiden Kontaktteile-2e2' sind auf dem Bolzen 12

bzw. der Iaöllerbuchse 19-unabhäligig schwenkbar, da das Druck-

etück 15 zwischen der Feder 1,6 und dem Bolzenn13 als Wippe wirkt.

Das Tragstück 10 k- ann mit seiner Fläche 20 auf einen Stromleiter aufgesetzt und mit diesem durch geeignete Mittel, z.B. Schrauben verbunden vierden. Mit dem beschriebenen SchaltstUck 1 kann das in den Figuren 3 und 4 dargestellte Schaltstück 25 als bewegliches Schaltstück zusammenwirken. Das Schaltstück 25 besteht aus einem Pormteil 26,-das beispielsweise als GuCteil oder Warmpreßteil -aus Messing oder Kupf.er hergestellt sein kann. In das Formteil 26 sind Eisenteile 27,271 eingelassen-, die den beschriebenen Eisenteilen 6)61 (Figuren 1 und 2) entsprechen und die ebenfalls so angeordnet sind, daß ihre über das Pormteil 2,6 Uberstehenden Schenkel 30-,301 FUhrungskanten für lichtbögen bilden. in der gleichen Weise sind die Eisenteile 27,.27' mit abgewinkelten Schenkeln 31.311 versehen, die sich bündig an eine Auflage 32 aus wolframbaltigem Kontaktmaterial anschließend, Das untere Ende 33 des Formteile-s 26 ist so ausgebild.,ety daß es mittels geei8neter Verbindungselemente, Z.B. Schrauben, an dem Schalthebel eines Selbstschalters befestigt werden kann.

Wird das Formteil 26 durch Gießen hergestellt, so können die Eisenteile 27,271 beim Gießvorgang in dem Formteil verankert Eineandere Form eines beweglichen SchaltstUckes zeigen die Figuren 5 und 6. Das in diesen Figuren dargestellte Schaltstück 40 besteht aus einem Formteil 419 das ebenso wie das Formteil'26 ausgebildet und hergestellt sein kann. In das Formteil 41 sind ebenfalls symmetrisch ausgebildete Eisenteile 42,421 eingelassen, die Uber das Formteil 41 vorstehende Schenkel 439 431 als Führungskanten fUr Lichtbögen und abgewinkelte Enden 44,44.1 besitzen, die sich an eine Kontaktauflage 45 aus wolfrämhaltigem Kontaktmaterial bündig anschließen. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen EisenteilEnverlaufen die Schenkel 43,431 der Eisenteile 42,421 nicht mit gegenseitigem Abstand parallel zueinander, sondern sind-im spitzen Winkel derart angeordnet, daß am oberen Ende 46 des Formteiles 41 nur noch ein geringer Abstand zwischen ihnen vorhanden isti Die Enden 47,471 der Eisenteile 42,421 sind symmetrisch in der Weise abgewinkeltg daß sich ihre End-en berühren oder nur einen geringen Abstand voneinander haben, vie Figur 5 besonders deutlich zeigt. Im Kontaktsystem eines Selbstschalters kann beispielsweise ein Schalt.stück'nach den Figurerl-1 und 2 als feststehendes-B-chaltstück und ein Schaltstück nach den Piguren 3 und 4 als bewegli ebes Schaltstück verwendet werden. Dient das in den Figuren 5 und 6 dar?.lestellte SchaltetUbk als bewegliches SchaltstUck, so empfiehlt es äicbp ein feststehendes Schalt-stUck mit entsprechend geformten -Eisenteilen zu verwenden-. Anderersei.tä können auch jeweils zwei-gleiChe SchaltstÜcke' "" - gemäß den Figuren 3 und 4 bzw. 5 und 6 als feststehende und bewegliche -ScbaltetUcke zusammenwirken.
-Im Ruhezustand liegen die zusammenarbeitenden Schaltstücke mit den Auflagen aus wolframhaltigem Kantaktmatexial aneinander an, wobei in bekannter Weise eine im Antriebesy-stem des Selbstschalters -vorhandene Feder den gewünschten Kontaktdruck liefert. Diesem Kontaktdruck entsprechend wird die Schraubenfeder 16 (Pigur.1) durebgedrückt. Beim Abheben des beweglichen Schaltstückes vom fests-t-ebenden Schaltstück wird zwischen den Kontaktauflagen ein Lichtbogen gezündet, sofern einausreichender Strom-fließt. Die Fußpunkte dieses Lichtbogens bewegen sich rasch von den Kontaktauflagen fort auf die abgewinkelten Schenkel-der 'Eisenteile, so daß die Kontaktauflagen auch sehr hohen Kurzschlußströmen standhalten können, da sie nur kurzzeitig durch die hohen Temperaturen des Lichtbogens beansprucht" werden. Das Übertretender Fußpunkte des Lichtbogens auf die abgewinkelten Schenkel der Eisenteile geschieht dann besondere gut, wenn. kein Luftspalt oder nur dünne metallische Fremdschichten zwischen den genannten Teilen vorhanden sind.
Von den abgewinkelten Schenkeln der Eisenteile gelangen die Fußpunkte des Lichtbogensauf die*Fühlungskanten, wobei das rasche Übertreten durch mechanisch glatten Übergang begünstigt wird. Dieser kann, wie an Hand der Ausführungebeispiele beschrieben, -am besten durch Zusammenfaseung der an die KOntaktauflaßen anechließenden Eisenteile mit den die Führun.gskanten bildenden Eisenteilen zu gemeinsamen Bauteilen erreicht werden.
Durch das Entlanglaufen der-LichtbogenfuApunkte an den Führungs,-kanten wird der Lichtbogen gel ängt. Mit den bes ehriebenen-Schaltstückeh kann eine geeignete Löschkammer zusammenwirken> dne die der Lichtbogen von den oberen Enden der SchaltstUcke übertritt. Beim Schließen der Seb altstücke wird die P.eder 16 (Figur 2) wieder entsprechend dem, Kontaktdruck durchgedrUckt. Dabei kommt es zu einer Wälzbewegung zwischen den Kontaktguflagen, wobei Fremdschichten zerstört werden. Dies setzt dentbergangswiderstand zwischen den Schaltstücken herab. Die unabhängige Schwenkbarkeit der Kontaktteile 2,21 auf dem Bolzen 12 bzw. der Isolierbuchse 19 gewährleistet eine gleichmäßige Aufteilung des Kontaktdruckes auf die beiden Auflagen 5,5re-Es kann auch eine noch weitergehende Unterteilung des SobaltetUckes 1 vorgenommen werden.

Claims

PatentansprUche 1.-Elektrischer Leistungsschalter, insbesondere Niederspannungs-Leistungeschalter, mit feststehenden und beweglichen, mit Pübrungskanten für den Lichtbogen versehenen Lichtbogenschaltstücken, die durch einen Antriebemeahanismus rela'tiv zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die feststehenden als auch die beweglichen Schaltstücke ('25) mit einer. -Auflage , 32) aus wolframhaltigem Kontaktmaterial versehen sind, und daß neben den Auflagen (32) auf der der gewünschten Laufrichtung des Lichtbogens entsprechenden Seite ein Me tall--teil (31) angeordnet-ist, an das sich schienenartig geformte, die Führungskanten für den Lichtbogen bildende weitere Metall-! teile-(30,301) anschließen (Figuren 3 und 4).
2. Elektrischer Leistungssehalter nach Anspruch 1,-dadurch gekennzeichnetg daß jeweils ein an die Kontaktauflage-(32) eines Scbaltstückes (25) anschließendes Metallteil-,(31) und ein eine Führungskante bildendes Metallteil (30) zu einem gemeinsamen Bauteil (27) vereini-gt sind (Figuren 3 und 4). Elektrischer teistungepchalter nach Anapruch 2" dadurch gellrennzelebnet, laß die Führungskanten durch zwei-in Abstand yoAeinander parallel an einem Schalt.otüo 25# angeordnete .geh-enkel_(3e4,'301) von Netelltellen- (27,279) gebi.Idet'# eindt die weitere, nach entgegengesetzten Seiten abgekantete Schenkel (31,311) besitzen, die -sich an- die Kontaktauflage (32) anschließen. 4. Elektrischer Leistungeschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als FUhrungskanten zwei zum Ende eines Schaltstückes (40) hin im spitzen Winkel zueinander verlaufende Schenkel (43,43) von Metallteilen (42,421) dienen, die weitere, nach innen abgekantete Schenkel (44,441) besitzen, die sich an die Kontaktauflage (45) anschließen (Figuren 5 und 6). 5. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile (30.31) aus eisenhaltigem Werkstoff bestehen (Figuren 3,4). 6. Elektrischer lei-stungsachalter nach Anepruch,.5, dadurch gekennzeichnetl daß die bletalltelle (30,31) aus einer eisenhaltigen Legierung mit hoher Schmelzwärme, insbesondere einem rostfreien Edelstahl bestehen.