DE2338637A1

DE2338637A1 - Kontaktanordnung fuer elektrisches schaltgeraet

Info

Publication number: DE2338637A1
Application number: DE19732338637
Authority: DE
Inventors: Robert Schlager
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1973-07-30
Filing date: 1973-07-30
Publication date: 1975-02-20

Description

^! BROWN, POVERI & CIE . AKTIENGESELLSCHAFT

■ MANNHEIM BROWN BOVERI

j ^338637 Mannheim, den 26. Juli 1973;

I Md.-Nr. 601/73 ΡΑΤ/Ft/M-B j

j I

I ;

i Kontaktanordnung für elektrisches Schaltgerät

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für elektrische Schaltgeräte, insbesondere Leistungsschalter und Leistungs- : schütze, mit hohem Schaltvermögen und hoher Schaltstücklebensi dauer.

! Für Leistungsschalter und Leistungsschütze, die hohe Kurzschluß-I leistungen abschalten sollen, hat es sich als notwendig erwiesen, nach dem Überschreiten des Ansprech-Stromes möglichst schnell eine hohe Lichtbogenspannung zu erreichen. Hierzu müssen schnelle Kontaktöffnungsbewegungen angestrebt werden. Eine Mehrzahl von Unterbrechungsstellen verstärkt die strombegrenzende Wirkung des Kontaktsystems beträchtlich. Die Verwendung von Kippspannwerken in Verbindung mit der Ausnutzung elektrodynamischer Stromkräfte hat sich hierfür als vorteilhaft erwiesen. Die bekannten Kontaktvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß für jede Kontaktstelle ein Kipphebel benötigt wird mit einer Lagerstelle und einer beweglichen Stromleitungsverbindung, z.B. mittels einer Litze oder eines Wälzkontaktes. Somit erfordert bei den bisher bekannten Mitteln jede Vermehrung der Unterbrechungsstellen ungefähr eine Verdoppelung des ■ Aufwandes in Bezug auf den Kontaktapparat. Die Schaltgeräte j werden dadurch erheblich vergrößert; die Herstellung wird aufiwendig und kompliziert.

' Es sind Schalter bekannt mit zwei Kontaktatellen, die an einem [

• Kontaktträger angelenkt und mit einer Kippfeder verbunden sind ^:

' (DT-PS 519 462 und DT-OS 1 563 842). Bei diesen Schaltern be- j

wirkt die Kippfeder den Kontaktandruck in der geschlossenen ^!

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Stellung und hat bei hohen Kurzschlußströmen, die zur elektrodynamischen Kontaktöffnung füllen, die Aufgabe, durch Übergang über die Totpunktlage den öffnungsvorgang zu unterstützen bzw. auszuführen.

Es ist auch bekannt, Doppel- Unterbrechungsstellen durch geradlinig geführte Kontaktbrücken herzustellen. Dabei läßt sich jedoch das Prinzip der dynamischen Kontaktöffnung durch Kippfedern bisher nicht anwenden.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung mit Mehrfachunterbrechung nach dem Prinzip des KippSpannwerkes unter Ausnutzung der elektrodynamischen Kraftwirkung bei einfachem Aufbau zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontaktanordnung der eingangs genannten Art gelöst, die gekennzeichnet ist durch zwei abgewinkelte und voneinander isolierte, drehbar angeordnete Kontakthebel mit je zwei Kontaktbelägen in elektrischer Reihenschaltung, an denen wenigstens eine Feder angelenkt ist, welche die Kontakthebel bei einer Schalthandlung aus einer ersten, stabilen Stellung über eine Totpunktlage in eine zweite, ebenfalls stabile Stellung treibt.

Dabei sind vorteilhaft drei Kontaktstellen gebildet, die elekitrisch hintereinander geschaltet sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Kontakthebel um einen gemeinsamen Lagerpunkt auf einem bewegbaren Kontaktträger drehbar gelagert sind.

■In besonders vorteilhafter Weise ist die Feder zwischen den beiden Kontakthebeln angeordnet.

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Vorteilhaft bilden die Kontakthebel zusammen mit den festen Kontaktstück^ und ihren Zuleitungsschienen über die. gesamte Länge der Strombahn eine Stromschleife, die nur öffnende elektrodynamische Kräfte auf die Kontakthebel und eine nach außen gerichtete Kraft auf jeden an einer Kontaktstelle entstehenden Lichtbogen ausüben.

Dabei ist der bewegbare Kontaktträger mit einem Schaltschloß mechanisch über eine Feder gekoppelt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Zuleitungsschienen für die festen Kontaktstücke parallel aneinander vorbeigeführt.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß in Bewegungsrichtung der Kontakthebel Anschläge angeordnet sind, an welchem die Kontakthebel bei einer Ausschaltbewegung des Kontaktträgers anschlagen, derart, daß sich der Lagerpunkt über die Totpunktlage der Feder hinwegbewegt. .

Bei der elektrodynamisehen Kontaktöffnung im Kurzschlußfall wird die Kippfeder über die Totpunktlage gebracht, d. h. am gemeinsamen Lagerpunkt der Kontaktbrücken vorbeibewegt. Alle drei Kontaktstellen werden auch bei festgehaltenem Kontaktträger in die geöffnete Stellung gebracht und von der Kippfeder festgehalten. Damit bei der anschließenden Öffnungsbewegung des Kontaktträgers in dLe Ausschaltstellung der Kippmechanismus wieder in die andere Stellung umspringt, sind in Bewegungsrichtung der Kontakthebel die Anschläge angeordnet, an welchen die Kontaktbrücken bei der Ausschaltbewegung des Kontaktträgers anschlagen, so daß sich bei Weiterbewegung des Kontaktträgers der Lagerpunkt wieder an der Kippfeder vorbeibewegt und diese ihre Kraftwirkung in Bezug auf die Kontakthebel umkehrt.

Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

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IEs zeigen

iFig. 1 eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung in geschlossener Stellung,

Fig. 2 dieselbe Anordnung in normal geöffneter Stellung, Fig. 3 dieselbe Anordnung bei festgehaltenem Kontaktträger,

jedoch mit durch dynamische Kräfte geöffneten Kontakt-Ϊ stellen,

Fig. 4 eine Anordnung ohne Anschläge, bei der die Rückstellung ί des Kippspannwerkes erst durch einen besonderen Schaltvorgang erfolgen soll,

Fig. 5 eine Anordnung mit dem gleichen beweglichen Kontakt-I apparat, jedoch parallel aneinander vorbeigeführten Zuj leitungsschienen der festen Kontaktstücke.

Gleiche oder gleichwertige Teile sind dabei mit gleichen Be- !zugszeichen versehen.

Die erfindungsgemäße Kontaktanordnung nach den Figuren 1-3 be-

sitzt zwei feste Kontaktstücke 1 mit Zuleitungsschienen 2 und 3» ferner zwei abgewinkelte Kontakthebel 4 und 5» die drehbar, aber elektrisch voneinander isoliert, mittels eines gemeinsamen Lagerpunktes oder Achse 6 an einem Kontaktträger 7 angelenkt

sind. Jeder Kontakthebel 4 und 5 ist rechtwinklig abgebogen und !besitzt zwei Kontaktbeläge 8 und 9« Dabei bilden die Kontaktbeläge 8 mit den festen Kontaktstücken 1 zwei Kontaktstellen, während eine dritte Kontaktstelle zwischen den Kontaktbelägen der beiden Kontakthebel 4 und 5 gebildet wird.

iAn den beiden Kontakthebeln 5 und 4 sind zwei Arme 10 und 11 'angeordnet, an denen eine Zugfeder 12 angebracht ist. Die beiden Kontakthebel 4 und 5 bilden mit dieser Zugfeder 12 das

Kippspannwerk, das je nach Lage der Achse 6 über oder unter der

Mittellinie der Feder entgegengesetzt wirkende Drehkräfte auf die Kontakthebel 4 und 5 ergibt.

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In der normalen Öffnungsstellung nach Fig. 2 wirkt die Kraft der Feder 12 so auf die beiden Kontakthebel, daß die gemeinsame, mit den Kontaktbelägen 9 gebildete Kontaktstelle geschlossen wird und unter der Kraft der Feder 12 steht. Zur Schließung der weiteren, in Reihe liegenden zwei Kontaktstellen muß der Kontaktträger 7 nach unten bewegt werden. Dies erfolgt über eine weitere Druckfeder 13, die sich an einer j Wand 14 des Schaltstößels 15 abstützt, der beispielsweise mit ; dem beweglichen Magnetanker eines Schützes verbunden ist.

Zum Schließen der beiden weiteren, in Reihe geschalteten Kontaktstellen wird der Kontaktträger 7 mittels des Sclaltstößels nach unten bewegt in die Stellung nach Fig. 1, Die Druckfeder 13 ergibt dabei den Kontaktdruck an den beiden, zwischen den festai Kontaktstücken 1 und den Kontaktbelägen 8 gebildeten Kontaktstellen. Zum Ausgleich eines Kontaktabbrandes wird der Schaltstößel 15 über den Punkt der Kontaktgabe hinweg noch ein Stück weiterbewegt, wobei sich die Druckfeder 13 entsprechend weiterspannt. Im Verhältnis zur Zugfeder 12 ist die Federkraft der Druckfeder 13 jedoch geringer, so daß die Achse 6 nicht zur Totpunktlage hin bewegt wird und der Kontaktdruck zwischen den Kontaktbelägen 9 erhalten bleibt.

Im Falle eines hohen Kurzschlußstromes werden an jeder der drei Kontaktstellen Stromschleifen gebildet, die eine elektrodynamische Öffnungskraft auf die Schenkel der Kontakthebel ausüben. Die Befestigungspunkte der Zugfeder 12 schwenken mit den Armen 10 und 11 unter Wirkung dieser dynamischen Kräfte nach oben, so daß die Zugfeder 12 über die Totpunktlage zur Achse kommt und ihre Kraftrichtung umkehrt. Alle drei Kontaktstellen öffnen sich und gehen in die Stellung nach Fig. 3· Die erfindungsgemäße Anordnung der Kontakthebelschenkel zueinander hat dabei den Vorteil, daß jeweils alle stromdurchflossenen Teile die Magnetfelder in der gewünschten Weise verstärken, d.h. zur Beschleunigung beitragen. Damit wird durch die ge-

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troffene Anordnung das auf die Lichtbögen wirkende Magnetfeld gegenseitig verstärkt.

Die durch einen Kurzschluß hervorgerufene öffnungsstellung nach Fig.. 3 geht nach Auslösen eines Schaltschlosses und Aufwärtsbewegen des Schaltstößels 15 in die Stellung nach Fig. über, indem die Kontakthebel 4 und 5 an die Anschläge 16 anschlagen, während sich der Schaltstößel 15 und der Kontaktträger 7 weiter nach oben bewegt. Dadurch läuft die Achse 6 über die Mittellinie (Totpunktlage) der Zugfeder 12 hinweg und es kommt zu einem Umkippen des Kippspannwerkes in die Stellung nach Fig. 2. Bei einer anderen Ausführung nach Fig. 4 können die Anschläge 16 weggelassen werden, die Umschaltung des Kippspannwerkes in die normal geöffnete Stellung, bei der die von ; beiden Kontakthebeln gebildete gemeinsame Kontaktstelle geschlossen ist, wird dann durch einen besonderen mechanischen Vorgang hergestellt.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Fig. 5 ist mit Zuleitungs-

17 und 18 '

schienen/versehen, deren weitere Enden 17a und 18aaneinander vor- ■ beigeführt werden. Auf diese Weise wird eine weitere Verstär- j kung des Magnetfeldes an den Kontakthebeln bzw. für die Licht- \ bögen in günstiger Weise erreicht. Die durch Pfeile 19 darge- j stellte Stromrichtung in den Zuleitungsschienen/una Kontakthebeln/sowie die davon ausgehenden Magnetfelder zeigen diese gegenseitig verstärkende Wirkung. In den Schenkeln der Kontakthebel 4 und 5 entstehen Kräfte entsprechend den Pfeilen 20, die ein gleichsinniges Drehmoment an jedem Kontakthebel ergeben, so daß die Kraft der Zugfeder 12 bei entsprechend hohen Kurzschlußatrömen überwunden wird, und das Kippspannwerk in die entgegengesetzte Lage umspringt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, die Teile können auch in anderer Form gestaltet werden. Die Kontakthebel können bei-

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spielsweise verschiedene Lagerpunkte auf einem Kontaktträger haben. Das Kippspannwerk kann auch mit einer Druckfeder versehen sein.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Kontaktanordnung einerseits ein Kippspannwerk für elektrodynamische Kontaktöffnung bei hohen Kurzschlußströmen aufweist, andererseits aber eine Kontaktbetätigung mit einem geradlinig geführten Kontaktapparat und dadurch ein reibungsfreies Aufsetzen der Kontaktstücke bei normaler Ein- und Ausschaltung gestattet. Diese Art der reibungsfreien Kontaktberührung ist erfahrungsgemäß bei Schützen zur Erzielung einer hohen Schaltstücklebensdauer günstig. Das Kippspannwerk bleibt bei normaler Betätigung des Schützes in seiner stabilen Lage. Für die betriebsmäßige Schaltung reicht die Doppelunterbrechung aus. Bei hohen KurzSchlußströmen wird durch die elektro-dynamischen Kräfte eine schnelle Kontaktöffnung erzielt und zwar an drei Unterbrechungsstellen, wodurch in Verbindung mit starken Blasfeldern eine günstige Kurzschlußabschaltung erreicht wird.

Die Zeichnung stellt eine Ausführung dar, bei welcher sich die Kontakthebel kreuzen. Die sich berührenden Kontaktbeläge der Kontakthebel liegen auf den Innenseiten der Schenkel, während die mit den Zu- und Ableitungen zusammenwirkenden Kontaktbeläge auf den Außenseiten der Schenkel angebracht sind.

Selbstverständlich können die Kontaktbeläge jeweils in umgekehrter Weise auf den Kontakthebeln angebracht sein. Dabei liegen die sich berührenden Kontaktbeläge außen; die Kontakthebel kreuzen die Verbindungslinie der Leitungsführung; Die mit den Zu- und Ableitungen zusammenwirkenden Kontaktbeläge liegen dann auf der Innenseite der Schenkel.

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Claims

Patentansprüche

Kontaktanordnung für elektrische Schaltgeräte, insbesondere ^; Leistungsschalter und Leistungsschütze; mit hohem Schaltvermögen und hoher Schaltstücklebensdauer, gekennzeichnet durch ' zwei abgewinkelte und voneinander isolierte, drehbar angeordnete Kontakthebel (4,5) mit je zwei Kontaktbelägen (8,9)

i in elektrischer Reihenschaltung, an denen wenigstens eine ^! Feder (12) angelenkt ist, welche die Kontakthebel bei einer Schalthandlung aus einer ersten, stabilen Stellung über eine Totpunktlage in eine zweite, ebenfalls stabile Stellung treibt.
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Kontaktstellen gebildet sind, die elektrisch hintereinandergeschaltet sind.
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakthebel (4,5) um einen gemeinsamen Lagerpunkt (6) auf einem bewegbaren Kontaktträger (7) drehbar gelagert sind.
4. Kontaktanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (12) zwischen den beiden Kontakthebeln (4,5) angeordnet ist.

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5. Kontaktanordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakthebel (4,5) zusammen mit den festen Kontaktstücken (1) und ihren Zuleitungsschienen (17,18) über die gesamte Länge der Strombahn eine Stromschleife bilden, die nur öffnende elektrodynamische Kräfte auf die Kontakthebel und eine nach außen gerichtete Kraft auf jeden an einer Kontaktstelle entstehenden Lichtbogen ausüben.
6. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Kontaktträger (7) mit einem Schaltschloß mechanisch über eine Feder (13) gekoppelt ist.
7. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsschienen (I7_f18) für die fesführt sind.

(4L·
für die festen Kontaktstücke 'parallel aneinander vorbeige-
8. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Bewegungsrichtung der Kontakthebel (A,5) Anschläge (16) angeordnet sind, an welchem die Kontakthebel (4,5) bei einer Ausschaltbewegung des Kontaktträger s (7) anschlagen,derart, daß sich der Lagerpunkt (6) über die Totpunktlage der Feder (12) hinwegbewegt.

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