DE3539673A1 - Kontaktanordnung fuer niederspannungs-leistungsschalter mit hauptkontakten und abbrennkontakten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für Niederspan­ nungs-Leistungsschalter mit Hauptkontakten zur Führung eines Dauerstromes und mit Abbrennkontakten zur Zündung eines Schaltlichtbogens im Eintrittsbereich einer Lichtbogenlösch­ kammer, sowie mit Lichtbogenhörnern zur Überführung des Schaltlichtbogen in die Lichtbogenlöschkammer, wobei wenigsten zwei Hauptkontakte in einer Reihe nebeneinander und im Abstand hiervon wenigstens ein Abbrennkontakt angeordnet ist.

Eine Kontaktanordnung dieser Art ist beispielsweise durch die DE-A-22 18 420 bekannt geworden. Solche Kontaktanordnun­ gen werden üblicherweise gewählt, um einen hohen Strom über längere Zeit mit möglichst geringer Erwärmung der Kontaktan­ ordnung übertragen zu können. Im Prinzip wird dies dadurch erreicht, daß die Hauptkontakte lichtbogenfrei arbeiten und infolgedessen einem die Kontaktflächen beeinträchtigenden Abbrand nicht ausgesetzt sind. Wird eine solche Kontaktanord­ nung zum Abschalten geöffnet, so werden die zunächst über die Hauptkontakte fließenden Ströme auf die Abbrennkontakte kommutiert, so daß nur diese mit dem Schaltlichtbogen beaufschlagt werden.

Es ist jedoch bekannt, daß unter bestimmten Bedingungen, insbesondere bei einer Überlastung der Kontaktanordnung durch sehr hohe Ströme, selbst dann an den Hauptkontakten Teillichtbögen auftreten können, wenn die Hauptkontakte gegenüber den Abbrennkontakten voreilend geöffnet werden. Um solche Erscheinungen ohne Gefahr für die Kontaktanordnung beherrschen zu können, ist es bekannt, die Löschbleche der zugehörigen Lichtbogenlöschkammer in der Weise verbreitert auszuführen, daß nicht nur den Abbrennkontakten, sondern auch den Hauptkontakten Eintrittskanten der Löschbleche gegenüberstehend angeordnet sind (DE-A-22 18 420). Diese Ausführung der Löschbleche erfordert es jedoch, daß die Lichtbogenlöschkammer zumindest in ihrem unmittelbar an die Kontaktanordnung angrenzenden Bereich die gleiche Breite wie die Kontaktanordnung aufweist. Bei einer Vielzahl von Abschaltvorgängen wäre jedoch dieses große Volumen der Lichtbogenlöschkammer nicht erforderlich, da nur ein an den Abbrennkontakten auftretender Lichtbogen in die Löschkammer zu überführen ist.

Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine solche Ausgestaltung der Kontaktanordnung anzugeben, die es gestattet, eine relativ schmale, d.h. im wesentlichen den Abbrennkontakten angepaßte Lichtbogenlöschkammer auch dann anwenden zu können, wenn mit einer Lichtbogenbildung an den Hauptkontakten zu rechnen ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeweils in dem Raum zwischen den Hauptkontakten und dem Ab­ brennkontakt ein Lichtbogenleitstück aus einem ferromagne­ tischen Material angeordnet ist. Die Wirkung des Lichtbogen­ leitstückes beruht auf der bekannten Erscheinung, daß Licht­ bögen von ferromagnetischen Teilen angezogen werden und sich auf diese Weise in eine gewünschte Richtung leiten lassen (vgl. z.B. DE-A-16 90 137). Durch die vorgeschlagenen Licht­ bogenleitstücke werden im Falle der Überlastung an den Haupt­ kontakten auftretende Teillichtbögen angezogen und übernom­ men. Sie gelangen dann aufgrund bekannter Kommutierungsvor­ gänge beispielsweise zu dem Abbrennkontakt oder zu den Lichtbogenhörnern und vereinigen sich an diesen Teilen zu einem einheitlichen Schaltlichtbogen. Da somit nur dieser in die Lichtbogenlöschkammer zu überführen ist, genügt es, die Lichtbogenlöschkammer in ihren Abmessungen den Abbrenn­ kontakten anzupassen. Infolge ihres geringeren Volumens ist dadurch die Lichtbogenlöschkammer gegenüber der bekannten Ausführung mit verbreiterten Löschblechen preiswerter herstellbar.

Für die Überführung der Teillichtbögen von den Hauptkontakten zu dem Abbrennkontakt hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Lichtbogenleitstücke mit einer etwa dreieckförmigen Ge­ stalt auszuführen, wobei jeweils eine Seite der Dreieckform die Hauptkontakte und eine weitere Seite den Zwischenraum zwischen der Oberkante der Hauptkontakte und der Oberkante des zugehörigen Abbrennkontaktes überdeckt. Auf diese Weise werden wirksame Führungskanten für die Teillichtbögen ge­ bildet.

Ferner können zwei Kanten der Dreieckform so angeordnet sein, daß sie unter einem spitzen Winkel stehen, der zu dem Lichtbogenhorn des zugehörigen Abrennkontaktes führt. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß die Teillicht­ bögen erst an dem Lichtbogenhorn mit dem Hauptlichtbogen zusammentreffen und eine zusätzliche Beanspruchung der Abbrennkontakte unterbleibt.

Die nach der Erfindung vorgesehenen Lichtbogenleitstücke können aus Stahlblech bestehende Stanz-Biegeteile sein, oder es kann sich um ferromagnetische Gußstücke handeln. Es hat sich erwiesen, daß die Masse der Lichtbogenleitstücke, d.h. bei gegebener Fläche ihre Dicke, einen Einfluß auf die erwünschte Wirkung hat. Je nach der angestrebten Wirkung kann es daher zweckmäßig sein, mehr oder weniger dicke Lichtbogenleitstücke zu verwenden. Bei der Ausführung als Gußteil erweist es sich als vorteilhaft, einen dickwandigen Teil zur Führung von Lichtbögen und einen dünnwandigen Teil zur Befestigung vorzusehen.

Im Prinzip kann sowohl der feststehende Teil als auch der bewegliche Teil der Kontaktanordnung mit Lichtbogenleit­ stücken versehen werden, oder beide Teile der Kontaktan­ ordnung können Lichtbogenleitstücke erhalten. Es hat sich gezeigt, daß eine günstige Wirkung bereits durch eine ent­ sprechende Ausrüstung des feststehenden Teiles zu erzielen ist. Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt die Kontaktanordnung eines Poles eines Niederspannungs-Leistungsschalters in einer teilweise ge­ schnittenen Seitenansicht.

Die Fig. 2 zeigt den Schnitt II-II in Fig. 1, wobei der linke und der rechte Teil der Fig. 2 unterschiedliche Ausführungsformen zeigen.

Die Kontaktanordnung 1 gemäß den Fig. 1 und 2 umfaßt in bekannter Weise einen feststehenden Teil 2 und einen beweg­ baren Teil 3. Als Träger des feststehenden Teiles 2 der Kontaktanordnung 1 dient ein Isolierblock 4, an dem eine obere Anschlußschiene 5 angebracht ist, die zugleich als feststehender Hauptkontakt dient und hierzu mit einer Schaltstückauflage 6 oder einer größeren Anzahl solcher Schaltstückauflagen versehen ist. Auf der Anschlußschiene 5 ist nahe bei der Schaltstückauflage 6 ein feststehender Abbrennkontakt 7 befestigt, der gleichfalls mit einer Schaltstückauflage 10 versehen ist. An der Unterseite des im Profil winkelförmigen Isolierblockes 4 ist eine weitere, gegabelt ausgeführte Anschlußschiene 11 befestigt, mit der durch eine Schraubverbindung ein biegsames Stromband 12 verbunden ist. Das Stromband 12 stellt die elektrisch leitende Verbindung mit dem beweglichen Teil 3 der Kontakt­ anordnung 1 her, der um einen zwischen den Schenkeln des U-förmig gebogenen Strombandes 12 angeordneten Gelenkbol­ zen 13 schwenkbar gelagert ist. Der bewegbare Teil 3 umfaßt einen Träger 14, an dem um einen Gelenkbolzen 15 mit dem Stromband 12 in Verbindung stehende Hauptkontakthebel 16 schwenkbar gelagert sind. Diese sind an ihrem oberen Ende mit Schaltstückauflagen 17 versehen, die mit den ortsfesten Schaltstückauflagen 6 zusammenwirken. Ferner weist der Träger 14 einen Abbrennkontakt 20 auf, dem eine mit der ortsfesten Schaltstückauflage 10 zusammenwirkende Schalt­ stückauflage 21 besitzt. Sowohl der ortsfeste Teil 2 als auch der bewegbare Teil 3 der Kontaktanordnung 1 besitzt ein Lichtbogenhorn 22 bzw. 23, um Schaltlichtbögen in eine Lichtbogenlöschkammer 24 zu überführen.

Wie die Fig. 2 zeigt, sind zwei ortsfeste Schaltstückauf­ lagen 6 als Hauptkontakte vorhanden. Dementsprechend weist der bewegbare Teil 3 der Kontaktanordnung 1 zwei nebenein­ ander angeordnete Kontakthebel mit Schaltstückauflagen 17 auf. In Abhängigkeit von dem Strom, den der Leistungsschalter mit einer zulässigen Erwärmung beherrschen soll, kann eine größere Anzahl von Hauptkontakten vorgesehen sein. Um dies zu veranschaulichen, sind im rechten Teil der Fig. 2 zwei Schaltstückauflagen 6 gezeigt, so daß bei dieser Ausführung die Kontaktanordnung insgesamt vier Hauptkontakte aufweist.

Zum Ein- und Ausschalten ist der bewegbare Teil der Kontakt­ anordnung 1 über eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung geeigneter Art über eine Isolierkoppel 25 mittels eines Bolzens 26 gelenkig mit dem Träger 14 verbunden. Ausgehend von der dargestellten Ausschaltstellung wird die Kontakt­ anordnung 1 durch Bewegung der Isolierkoppel 25 in Richtung des Pfeiles 27 geschlossen, wobei zunächst die Schaltstück­ auflagen 10 und 21 der Abbrennkontakte und anschließend die Schaltstückauflagen 6 und 17 der Hauptkontakte miteinander in Berührung treten. In der verklinkten Endstellung der An­ triebsvorrichtung wirkt der Lagerbolzen 26 als ortsfestes Schwenklager des Trägers 14, so daß nun zwischen den Schenkeln des U-förmig gebogenen Strombandes angeordnete Druckfedern 30 als Kontaktkraftfedern wirken. Wird anderer­ seits die Antriebsvorrichtung entklinkt und hierdurch die Isolierkoppel 25 freigegeben, so wirken die Druckfedern 30 als Ausschaltfedern und überführen die Kontaktanordnung in die in der Fig. 1 gezeigte Ausschaltstellung.

Vollzieht sich die Bewegung der Teile beim Ausschalten in bekannter Weise derart, daß zunächst die Hauptkontakte und danach die Abbrennkontakte voneinander getrennt werden, so entsteht ein Schaltlichtbogen nur an den Abbrennkontak­ ten, sofern der über die Kontaktanordnung fließende Strom eine gewisse Höhe nicht überschreitet. Der Schaltlichtbogen wird dann von den Lichtbogenhörnern 22 und 23 übernommen und in die Lichtbogenlöschkammer 24 überführt. Dieser Vor­ gang wird in bekannter Weise durch Leitschienen 31 be­ günstigt, die in dem dargestellten Beispiel ein U-förmiges Profil aufweisen und so bemessen sind, daß die Spitzen der Lichtbogenhörner 22 und 23 zwischen den Schenkeln 32 und 33 der Lichtbogenleitschienen 31 liegen. Übersteigt jedoch der fließende Strom eine bestimmte Größe, so wird der Strom nicht vollständig auf die Abbrennkontakte kommutiert mit dem Ergebnis, daß auch an den Hauptkontakten, d. h. zwischen den Schaltstückauflagen 6 und 17 Teillichtbögen auftreten. Diese werden von zusätzlichen Lichtbogenleitstücken 40 aufgenommen und gleichfalls zu den Lichtbogenhörnern geleitet. Die Lichtbogenleitstücke 40 sind symmetrisch beid­ seitig des feststehenden Abbrennkontaktes 7 mit der Schalt­ stückauflage 10 angeordnet und weisen eine etwa dreieck­ förmige Gestalt auf. Zur Befestigung ist jedes Lichtbogen­ leitstück 40 mit einem Fortsatz 41 versehen, der auf der ortsfesten Anschlußschiene 5 aufliegt. Eine Schraube 42 dient zur gemeinsamen Befestigung der Anschlußschiene 5 und des Lichtbogenleitstückes 40 an dem Isolierblock 2 mittels einer in den Isolierblock 2 eingebetteten Gewindebuchse 43. Eine ungehinderte Übernahme der Teillichtbögen von den Haupt­ kontakten wird durch möglichst enge Nachbarschaft zwischen der unteren Kante 44 des Lichtbogenleitstückes 40 mit den Schaltstückauflagen 6 erreicht. Die weiteren Kanten 45 und 46 wirken als Führungskanten der Teillichtbögen nach oben in Richtung zu den Lichtbogenhörnern 22 und 23. Diese Kanten stehen hierzu in einem spitzen Winkel zueinander und sind so bemessen, daß sie bis oberhalb der Schaltstückauflage 10 an das Lichtbogenhorn 22 heranreichen.

Die in dem linken und dem rechten Teil der Fig. 2 gezeigten unterschiedlichen Ausführungsformen lassen erkennen, daß die Größe der Lichtbogenleitstücke an die jeweils vorhandene Anzahl von Hauptkontakten auf einfache Weise anzupassen ist. Entsprechend der größeren Anzahl von Schaltstückauflagen 6 im rechten Teil der Fig. 2 ist die Unterkante 44′ des Lichtbogenleitstückes 40′ länger, ebenso wie die zu dem Lichtbogenhorn führende Kante 45′.

Die Lichtbogenleitstücke 40 bzw. 40′ können aus Stahlblech mit einer zu Befestigung dienenden Abwinklung hergestellt sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Lichtbogenleitstücke jedoch aus Stahlguß hergestellt, da sich auf diese Weise die zur Führung der Lichtbögen und zur Befestigung erwünschten Teile unterschiedlicher Dicke leich­ ter herstellen lassen. Eine verhältnismäßig große Dicke der Lichtbogenleitstücke, d.h. eine entsprechend große Masse an ferromagnetischem Werkstoff, kann sich für die angestrebte Wirkung als vorteilhaft erweisen. Gute Ergebnisse wurden beispielsweise bei einem Leistungsschalter für einen Nenn­ strom von 1600 A mit zwei Hauptkontakten (linker Teil der Fig. 2) in Verbindung mit zwei Lichtbogenleitstücken aus Stahlguß von je 60 g Gewicht erzielt.

Wie insbesondere die Fig. 1 zeigt, ist nur der fest­ stehende Teil 2 der Kontaktanordnung 1 mit Lichtbogenleit­ stücken versehen. Diese Anordnung hat sich als wirksam erwiesen und besitzt den Vorteil, daß die Masse des be­ wegbaren Teiles 3 durch zusätzliche Teile nicht vergrößert werden muß. Jedoch könnte auch der bewegbare Teil 3 mit Lichtbogenleitstücken versehen werden, wobei es ausreichend sein kann, im Unterschied zu den beschriebenen massiven Lichtbogenleitstücken solche aus dünnerem Werkstoff, z.B. aus Stahlblech, zu verwenden. In diesem Fall ist die Ver­ größerung der bewegten Masse so gering, daß ein Einfluß auf den mechanischen Schaltvorgang nicht festzustellen ist.

Claims (5)

1. Kontaktanordnung (1) für Niederspannungs-Leistungsschalter mit Hauptkontakten (6, 17) zur Führung eines Dauerstromes und mit Abbrennkontakten (10, 21) zur Zündung eines Schalt­ lichtbogens im Eintrittsbereich einer Lichtbogenlösch­ kammer (24), sowie mit Lichtbogenhörnern (22, 23) zur Über­ führung des Schaltlichtbogens in die Lichtbogenleitkammer (24), wobei wenigstens zwei Hauptkontakte (6, 17) in einer Reihe nebeneinander und im Abstand hiervon wenigstens ein Abbrenn­ kontakt (10, 21) angeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeweils in dem Raum zwischen den Hauptkontakten (6, 17) und dem Abbrennkontakt (10, 21) ein Lichtbogenleitstück (40; 40′) aus einem ferromagnetischen Material angeordnet ist.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtbogenleitstück (40; 40′) eine etwa dreieckförmige Gestalt aufweist, wobei jeweils eine Kante (44; 44′) der Dreieckform die Haupt­ kontakte (6) und eine weitere Kante (46; 46′) den Zwischen­ raum zwischen der Oberkante der Hauptkontakte (6) und der Oberkante des zugehörigen Abbrennkontaktes (10, 21) über­ deckt.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kanten (44, 45; 44′, 45′) der Dreieckform des Lichtbogenleitstückes (40; 40′) in einem spitzen Winkel zu dem Lichtbogenhorn (22, 23) des zu­ gehörigen Abbrennkontaktes (7, 20) führend ausgebildet sind.

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtbogenleitstück (40, 40′) als Gußteil aus Stahlguß ausgebildet ist und einen dickwandigen Teil (47) zur Führung von Lichtbögen und einem dünnwandigen Schenkel (41) zur Befestigung an dem zugehörigen Hauptkontakt (5) besitzt.

5. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der ortsfeste Teil (2) der Kontaktanordnung (1) mit Lichtbogenleitstücken (40, 40′) versehen ist.