DE3139489A1 - Kontaktanordnung fuer elektrische leistungsschalter - Google Patents

Kontaktanordnung fuer elektrische leistungsschalter

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DE3139489A1
DE3139489A1 DE19813139489 DE3139489A DE3139489A1 DE 3139489 A1 DE3139489 A1 DE 3139489A1 DE 19813139489 DE19813139489 DE 19813139489 DE 3139489 A DE3139489 A DE 3139489A DE 3139489 A1 DE3139489 A1 DE 3139489A1
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DE19813139489
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Adolf 1000 Berlin Wihan
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/102Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement
    • H01H77/104Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement with a stable blow-off position
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/12Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20Bridging contacts
    • H01H2001/2091Bridging contacts having two pivotally and electrically connected halve bridges

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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)

Description

  • Kontaktanordnung für elektrische Leistungsschalter
  • Die Erfindung befaßt sich mit einer Kontaktanordnung für elektrische Leistungsschalter mit einem durch einen Antriebsmechanismus bewegbaren Träger und einem daran schwenkbar gelagerten bewegbaren Schaltstück', das bezug lich seiner Schwenkachse als Winkelhebel ausgebildet ist, wobei der gegenüber dem stromtragenden Teil abgewinkelte Hebelarm Bestandteil eines federbelasteten Kniehebel systems ist.
  • Eine Kontaktanordnung dieser Art ist durch die Firmendruckschrift Sace TN 2458 flstrombegrenzende Niederspannungs Leistungsschalter: Ihre Eigenschaften und Anwendungs gebiete (1977) bekannt geworden. Bei dieser Kontaktanordnung steht der weitere Hebel des Kniehebelsystems unter der Wirkung der Kontaktkraftfeder. Beim Auftreten dynamischer Stromkräfte vermag das bewegliche Schaltstück das Kniehebelsystem gegen die Kraft der Kontaktkraftfeder über die Strecklage hinaus zu bewegen, so daß die kontaktkraftfeder nun eine in öffnungsrichtung wirkende Kraft ausübt. Dieser dynamische öffnungsvorgang beansprucht weniger Zeit als die übliche, durch einen Überstrom- bzw. Kurzschlußauslöser veranlaßte öffnungsbewegung des Trägers mit dem daran angebrachten bewegbaren Schaltstück. Der öffnungsvorgang vollzieht sich somit in zwei Stufen, d. h. zunächst erfolgt die dynamische Kontaktabhebung und anschließend die allgemeine öffnungsbewegung, durch die der Schaltmechanismus in die ausgelöste Stellung überführt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der dynae, mischen öffnung des beweglichen Schaltstückes einen möglichst großen öffnungswinkel zu erreichen, wobei eine geometrisch günstig gelegene Angriffsstelle für die Kontaktkraftfeder bestehen soll.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der an das bewegliche Schaltstück anschließende Hebel Bestandteil eines weiteren Kniehebelsystems ist, an dessen Kniegelenk die Kontaktkraftfeder angreift.
  • Wesentlich für diese Anordnung ist das Vorhandensein von insgesamt vier Hebeln und einer ebensolchen Zahl von Gelenkpunkten. Sie ist in gleicher Weise vorteilhaft anwendbar für einfach oder doppelt unterbrechende Kontaktanordnungen. Vorteilhaft ist neben dem günstigen Kraft/Wegverhalten der Wegfall der bei der bekannten Kontaktanordnung vorhandenen Langlochführungen.
  • Als vorteilhaft hat sich für die Einschaltstellung der Kontaktanordnung eine Hebelstellung erwiesen, bei welcher der abgewinkelte Hebelarm des beweglichen Schaltstückes mit dem anschließenden Hebel des ersten Kniehebelsystems annähernd einen rechten Winkel bildet und bei der sich das weitere Kniehebelsystem nahe der Strecklage befindet, Im Verlauf der dynamischen Kontaktabhebung wird dann das weitere Kniehebelsystem zunehmend eingeknickt, während das erste Kniehebelsystem bis zur Strecklage gebracht wird und diese zum Schluß überschreitet. Damit ist eine stabile Stellung erreicht, in der die Kontaktkraftfeder in öffnungsrichtung wirkt, Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Die Figur 1 zeigt ein einfach unterbrechendes Kontakt system mit einer Hebelanordnung nach der Erfindung im Einschaltzustan in einer Seitenansicht.
  • Eine Draufsicht auf die Kontaktanordnung gemäß der Figur 1 zeigt die Figur 2.
  • In der Figur 3 ist die Kontaktanordnung nach den Figuren 1 und 2 im Zustand der dynamisch erfolgten Kontaktöffnung dargestellt.
  • Als weitere Ausführungsform ist in den Figuren 4, 5 und 6 eine doppelt unterbrechende Kontaktanordnung im Einschalt zustand sowie bei beginnender und beendeter dynamischer Kontaktöffnung gezeigt.
  • Die in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigte Kontaktanordnung 1 umfaßt eine Schaltwelle 2, auf der ein Träger 3 befestigt ist. Dieser ist aus Blech geformt und besitzt zwei Schenkel 4, zwischen denen ein bewegbares Schaltstück-5 um einen Lagerbolzen 6 schwenkbar angeordnet ist. An seinem freien Ende ist das bewegbare Schaltstück 5 mit einer Kontaktauflage 7 versehen, die mit einer gleichartigen Kontaktauflage 10 eines feststehenden Schaltstückes 11 zusammenwirkt.
  • Das bewegbare Schaltstück 5 ist bezüglich des Lagerbolzens 6 als Winkelhebel ausgebildet und besitzt dementsprechend einen Hebelarm 12, der etwa rechtwinklig zur Längsachse des mit der Kontaktauflage 7 versehenen stromführenden Teiles 13 steht und gegenüber diesem relativ kurz ausgeführt ist. Der abgewinkelte Hebelarm 12 ist Bestandteil eines ersten Kniehebelsystems, zu dem als weiterer Hebel der Hebel 14 gehört. Dieser bildet zusammen mit einem weiteren Hebel 15 ein zweites Kniehebelsystem. An dem Kniegelenkbolzen 16, der die Hebel 14 und 15 gelenkig verbindet, greift als Kontaktkraftfeder eine Drehfeder 17 an. Diese umgibt mit ihren Windungen den Bolzen 16 und stützt sich mit ihrem einen Ende 20 an einem Gelenkbolzen 21 ab, der den Hebel 15 mit dem Träger 3 gelenkig verbindet, während das andere Ende 22 der Drehfeder 17 auf dem stromtragenden Teil 13 des beweglichen Schaltstückes 5 aufliegt. Die Federkraft kann auch auf andere Weise in das Hebelsystem eingeleitet werden. Wie bei einem Vergleich der Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, sind die Hebel 12, 14 und 15 jeweils paarweise vorhanden, so daß die Kontaktanordnung verkantungsfrei arbeiten kann.
  • In der in der Figur 1 gezeigten Einschaltstellung stehen die Hebel 14 und 15 bezüglich ihres Kniegelenkes 16 nahe der Strecklage in nur leicht eingeknickter Stellung.
  • Dagegen sind die Hebel 12 und 14 von der Strecklage weit entfernt. Auf diese Weise genügt eine verhältnismäßig schwache Kontaktkraftfeder 17, um zwischen den Kontaktauflagen 7 und 10 die erforderliche Kontaktkraft aufrechtzuerhalten. Beim Übertritt eines hohen Stromes von dem beweglichen Schaltstück 5 auf das feststehende Schaltstück 11 kommt es zum Auftreten abhebender Kräfte zwischen den Kontaktauflagen 7 und 10. Diese können in bekannter Weise noch dadurch vergrößert werden, daß durch eine geeignete Ausbildung des feststehenden Schaltstückes 11 eine Stromschleife gebildet wird. Diese Kräfte vermögen die Kontaktkraftfeder 17 zu überwinden, wodurch der stromtragende Teil 13 mit dem abgewinkelten Hebelarm 12 um den Lagerbolzen 6 bei feststehendem Träger 3 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Hierdurch verändert sich die Winkelstellung der einzelnen Hebel derart zueinander, daß die Hebel 12 und 14 zunehmend in die Strecklage gelangen, während die Hebel 14 und 15 zunehmend aus der Strecklage herausbewegt werden.
  • Damit ist eine starke Abnahme der wirksamen Federkraft bei zunehmendem Offnungswinkel des beweglichen Schaltstückes 17 verbunden.
  • In der Endstellung werden die Hebel 12 und 14 über die Strecklage hinausbewegt, wodurch sich nun die Wirkung der Kontaktkraftfeder 17 umkehrt und die Kontaktanordnung in geöffneter Stellung eine neue stabile Lage findet.
  • Die Figur 3 zeigt die Kontaktanordnung kurz vor Erreichen dieser Lage. Wie man erkennt, erlaubt es das beschriebene Hebelsystem, einen großen Öffnungswinkel des beweglichen Schaltstückes 5 bei feststehendem Träger 3 zu erreichen.
  • In Verbindung mit dem raschen Bewegungsvorgang ist damit für eine Strombegrenzung gesorgt.
  • Die Kontaktanordnung gemäß den Figuren 1, 2 und 3 ist in Niederspannungsschutz- oder leistungsschaltern der Kontaktbauart (MCCB) verwendbar. Beispiele solcher Schalter sind den DE-AS 28 02 554, 28 02 553 und 27 57 696 zu entnehmen.
  • Das weitere, in den Figuren 4 und 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Ausführung als doppelt unterbrechende Kontaktanordnung. Dementsprechend sind zwei im Abstand voneinander angeordnete fststehende Schaltstücke 30 und 31 mit Kontaktauflagen 32 und 33 vorhanden. Mit den feststehenden Schaltstücken wirkt eine als Ganzes mit 34 bezeichnete Schaltbrücke zusammen, die einen Träger 35 und zwei hieran angebrachte bewegliche Schaltstücke 36 und 37 umfaßt. Das bewegliche Schaltstück 36 ist wiederum bezüglich seines Lagerbolzens 40 als Winkelhebel ausgebildet, wobei an dem stromtragenden Teil 41 eine Kontaktauflage 42 angebracht ist und der abgewinkelte Hebelarm 43 über einen Gelenkbolzen 44 mit einem Hebel 45 nach Art eines Kniehebelsystems zusammenwirkt. Der Hebel 45 bildet mit einem weiteren Hebel 46 ein weiteres Kniehebelsystem, an dessen Kniegelenkbolzen 47 eine Schraubenzugfeder 50 als Kontaktkraftfeder angreift.
  • Diese ist mit ihrem anderen Ende an dem Träger 35 einige hängt.
  • Das bewegliche Schaltstück 37 ist in der gleichen Weise wie das Schaltstück 36 durch einen Hebelmechanismus an dem Träger 35 gelenkig angebracht, wobei jedoch die zugehörigen Teile in den Figuren durch den Träger vero deckt sind.
  • Bei einer dynamischen Kontaktöffnung überwindet das bewegliche Schaltstück 36 die Kraft der Schraubenzugfeder 50, wie dies die Figur 5 zeigt. Ausgehend von der zunächst bestehenden etwa rechtwinkligen Stellung der Hebel 43 und 45 zueinander nähern sich diese der Strecklage, während die Hebel 45 und 46 zunehmend eingeknickt werden. Das bewegliche Schaltstück 36 gelangt dadurch stark beschleunigt in seine Öffnungsstellung, weil die wirksame Federkraft im Verlauf des öffnung' weges abnimmt. In der Figur 6 ist die Endstellung gezeigt, in der die Hebel 43 und 45 die Strecklage überschritten haben und infolgedessen die Schraubenzugfeder 50 das bewegliche Schaltstück 36 in eine neue stabile Lage bringt. Der hiermit verbundene große Öffnungswinkel des beweglichen Schaltstückes 36 bewirkt einen starken Anstieg der Lichtbogenspannung und eine entsprechend hohe Strombegrenzung.
  • Sowohl bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 als auch dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 4 bis 6 schließt sich an die dargestellte dynamische Kontaktöffnung die normale Ausschaltbewegung des Trägers der Schaltstücke an. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel geschieht dies durch Drehung der Schaltwelle 2 mit einer entsprechenden Schwenkung des Trägers 3, während in dem weiteren Ausführungsbeispiel der Träger 35 entlang einer nicht dargestellten Führung geradlinig nach oben verschoben wird. Durch die Anordnung eines in den Figuren gleichfalls gezeigten Anschlages wird dafür gesorgt, daß die Kniehebelsysteme in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt werden, so daß beim Wieder- einschalten die hierfür vorgesehene Stellung der beweglichen Schaltstücke gegeben ist.
  • 6 Figuren 2 Ansprüche Leerseite

Claims (2)

  1. Patentansprüche 1. Kontaktanordnung (1) für elektrische Leistungsschalter mit einem durch einen Antriebsmechanismus bewegbaren Träger (3) und einem daran schwenkbar gelagerten bewegbaren Schaltstück (5), das bezüglich seiner Schwenkachse als Winkelhebel ausgebildet ist, wobei der gegenüber dem stromtragenden Teil (13) abgewinkelte Hebelarm (12) Bestandteil eines federbelasteten Kniehebelsystems ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der an das bewegliche Schaltstück (5) anschließende Hebelarm (12) Bestandteil eines weiteren Kniehebelsystems ist, an dessen Kniegelenk die Kontaktkraftfeder (17) angreift.
  2. 2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der abgewinkelte Hebelarm (12) in der Einschaltstellung des beweglichen Schaltstückes (5) mit dem anschließenden Hebel (14) des ersten Kniehebelsystems annähernd einen rechten Winkel bildet und sich das weitere Kniehebelsystem nahe der Strecklage befindet.
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JPS5868811A (ja) 1983-04-23

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