DE3729454C2 - - Google Patents
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- DE3729454C2 DE3729454C2 DE19873729454 DE3729454A DE3729454C2 DE 3729454 C2 DE3729454 C2 DE 3729454C2 DE 19873729454 DE19873729454 DE 19873729454 DE 3729454 A DE3729454 A DE 3729454A DE 3729454 C2 DE3729454 C2 DE 3729454C2
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B11/00—Switchgear having carriage withdrawable for isolation
- H02B11/02—Details
- H02B11/04—Isolating-contacts, e.g. mountings or shieldings
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement für den
Leistungsanschluß eines Schaltschrankeinschubs einer
Niederspannungsschaltanlage an die Sammelschiene des
Schaltschrankes, wobei das Kontaktelement in einem vom
Einschub gebildeten Kontaktgehäuse angeordnet ist und
die Sammelschiene eine Abdeckung aufweist, die am
Kontaktpunkt das Auf- oder Einschieben von Kontakt
element und Kontaktelementgehäuse derart ermöglicht, daß
sich nach dem Auf- oder Einschieben des Einschubs in den
Schaltschrank ein umkapselter Raum bildet, der Kontakt
element und Sammelschiene umschließt.
Ein derartiges Kontaktelement ist bereits aus der Druck
schrift der Firma Ritter Starkstromtecknik mit der Be
zeichnung MCC, Fabrikfertige Niederspannungsschalt
anlagen, Typ MCC 2001, bekannt.
Fig. 1 zeigt einen Schaltschrank mit Kontaktelementen
der eingangs genannten Art.
Derartige Schaltschränke dienen als Schalt- und
Steuerungszentrum für verschiedene Energieverbraucher,
beispielsweise werden sie eingesetzt, wo zahlreiche
Motoren zentral gesteuert werden müssen. Der darge
stellte Schaltschrank arbeitet mit der Bausteintechnik
und umfaßt meist mehrere nebeneinander stehende
Schaltfelder, wobei jedes Schaltfeld beispielsweise in
der Form eines Blechschrankes 10 ausgestaltet ist, mit
gemeinsamen oben liegenden waagerechten Hauptsammel
schienen L 1, L 2 und L 3, die in entsprechenden Sammel
schienendurchführungsplatten 12 isoliert gehalten
werden. Wegen der bei Lichtbogenerscheinungen auf
tretenden Brandgefahr werden möglichst viele Teile aus
Stahlblech und möglichst wenige Teile aus Kunststoff
hergestellt, außerdem ist die Anordnung so zu gestalten,
daß derartige Lichtbogeneinwirkungen möglichst wenig
Schaden anrichten.
Die Größe der einzelnen Moduln, die in den Schrank
eingeschoben werden könnten, kann schwanken. So ist bei
14 ein Eingangskontakt für eine erste Modulgröße mit
Kontaktbelastbarkeiten von jeweils 200 A zu erkennen,
während mit der Bezugszahl 16 ein vertikales Sammel
system für eine Belastung von beispielsweise 1000 A zu
erkennen ist. Die Bezugszahl 18 zeigt einen Einschub
einer Größe, die zu dem Eingangskontakt 14 paßt, während
die Bezugszahlen 20 und 22 jeweils eine kleinere und
eine noch kleinere Einschubgröße wiedergeben. Für diese
kleineren Einschübe sind vielpolige Kontaktstecker 24
vorgesehen, die eine Belastung von jeweils beispiels
weise nur 20 A besitzen. Außerdem sind Steuerungs
kontakte 26 vorhanden, die nur für sehr kleine Ströme
ausgelegt sind.
Die verschieden großen Einschübe oder Moduln 18, 20, 22
oder auch, als größter Modul, 28, sind in entsprechend
geformte Modulrahmen einschiebbar, wie sie beispiels
weise unter 30 zu erkennen sind. Zum größten Modul 20
gehört ein entsprechender Ausgangskontaktsatz 32.
Erdleiter sind bei 34 am unteren Ende des Schalt
schrankes angeordnet.
Die Sammelschienen L 1, L 2, L 3 sind mit einem sehr hohen
Stromwert abgesichert, der dem Nennstrom des ange
schlossenen Transformators entspricht. Die einzelnen
Einschübe wiederum besitzen ihre eigenen Sicherungen,
die jeweils an die benötigte Strombelastung für den
zugehörigen Einschub angepaßt sind.
Der Querschnitt der Leitungen L 1, L 2, L 3 bzw. der Erd
leitungen 34 ist demgemäß an die entsprechende abge
sicherte Stromleistung angepaßt, wie auch die hinter den
Sicherungen in den einzelnen Einschüben vorgesehenen
Querschnitte der elektrischen Leitungen. Kritisch sind
die Bereiche, die vor den Einzelsicherungen in den
Moduln liegen, da bei Kurzschlüssen innerhalb dieses
Bereiches der volle abgesicherte Sammelschienenstrom von
den Sammelschienenleitungen L 1, L 2, L 3 fließt, so daß,
um die zugehörige Sicherung zum Auslösen zu bringen,
ohne daß schwerwiegende Schäden an den Kontakten und den
sonstigen Verbindungsleitungen zwischen den Haupt
leitungen L 1, L 2, L 3 und den einzelnen Sicherungs
elementen der einzelnen Moduln auftreten, alle diese
Elemente so stark ausgelegt werden müssen, daß sie
zumindest bis zum Auslösen der Transformatorensicherung
den auftretenden Stromstoß überstehen.
Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Kontakte sehr
schwer ausgeführt werden müssen, was wiederum bedeutet,
daß sie nicht nur teuer sind, sondern auch das Einschieben
eines Moduls in den Modulrahmen erschwert. Auch ist bei
kleinen Moduln der Platzbedarf für die Kontakte, die diese
hohen Ströme führen müssen, unverhältnismäßig hoch.
Macht man die Kontakte kleiner als der vollen Absicherung des
Transformators entspricht, besteht die Gefahr, daß bei einem
Kurzschluß hinter dem Kontakt aber vor dem Sicherungselement
des einzelnen Moduls Lichtbogenerscheinungen und Stromkräfte
entstehen, die zu starken Zerstörungen nicht nur eines
betroffenen Moduls, sondern auch der zugehörigen Kontaktstecker
sowie unter Umständen sogar der vertikalen Sammelschieneneinrichtungen
16 führen können.
Aus der DE-GM 72 41 132 ist bekannt, als Kontaktelement für
den Leistungsanschluß eines Schaltschrankeinschubs einer
Niederspannungsschaltanlage jeweils einen der beiden Messerkontakte
der Einschubsicherungen zu verwenden. Damit soll
Platz eingespart werden. Welche Abmessungen diese Kontakte
haben, wird nicht ausgeführt. Es wird auch nicht davon
gesprochen, ein Kontaktelement selbst als Sicherungselement
einzusetzen. Da die Kontaktelemente gemäß dieser Druckschrift
nicht umkapselt sind, würde deren Durchschmelzen auch zu den
erwähnten schweren Schäden an dem Schaltschrankeinschub und an
sonstigen, in der Nähe gelegenen Einrichtungen führen, insbesondere
durch Lichtbögen zwischen den Phasen und/oder zur
Erde, dies infolge der durch den verdampfenden Kontakt entstehenden
ionisierenden Gase, welche sich durch den von der
Lichtbogentemperatur entstehenden Überdruck zudem rasch
ausbreiten.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Kontaktelement für den
Leistungsanschluß eines Schaltschrankeinschubs einer Niederspannungsschaltanlage
so auszugestalten, daß der Kontakt
selbst als Sicherungselement wirkt und bei Kurzschlüssen
zwischen dem Kontakt und der Modulabsicherung irreparable
Schäden am Modul oder gar an der gesamten Niederspannungsschaltanlage
verhindert, so daß andere Maßnahmen zum gleichen
Zweck, seien es nun überdimensionierte Kontakteinrichtungen,
seien es weitere zusätzlich zu den Kontakten anzubringende und
nur für deren Schutz vorgesehene Sicherungselemente, für
welche Maßnahmen zusätzlicher Raum benötigt wird, entfallen
können.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß das Kontaktelement aus
langgestrecktem Flachmaterial mit einem solchen mittleren
Querschnitt besteht, daß bei Belastung mit einem bestimmten
Überstromwert das Kontaktelement innerhalb der Umkapselung
sicherungsartig durchschmilzt und verdampft und dadurch selbst
als ein Sicherungselement arbeitet.
Durch diese Maßnahmen wird einerseits erreicht, daß im
Fall von Kurzschlüssen hinter den Hauptsammelschienen,
aber vor den Einzelsicherungen der einzelnen Moduln
keine allzu großen Zerstörungen entstehen, da die
Zerstörungen sich auf das betroffene Kontaktelement und
deren nächste Umgebung beschränken, andererseits aber
auch die Notwendigkeit zusätzlicher Sicherungsein
richtungen oder auch überdimensionierter Kontaktelemente
mit entsprechendem Platzbedarf vermieden wird.
Wählt man gemäß einer Weiterbildung der Erfindung den
Querschnitt derartig, daß das Schmelzen oder Verdampfen
des Kontaktelementes bei Belastung bei einem Strom
erfolgt, der einerseits unterhalb des abgesicherten
Sammelschienenstromes liegt, aber oberhalb des abge
sicherten Einschubstromes liegt, vermeidet man zudem ein
Auslösen der Transformatorensicherung, was in vielen
Anwendungsfällen von Vorteil sein kann. Andererseits
bleibt der Querschnitt des Kontaktelementes ausreichend
groß, um für alle vom Modul aufzunehmenden und in diesem
abgesicherten Ströme ausreichend dimensioniert zu sein.
Bei bestimmten Anwendungsfällen kann es sogar aus
reichend sein, den Einschub ohne eigene Sicherung zu
verwenden und stattdessen das Kontaktelement als diese
Sicherung einzusetzen. Im allgemeinen wird es aber aus
Sicherheitsgründen günstiger sein, wenn der Einschub
eine eigene Sicherung für den von dem Einschub be
nötigten Nennstrom aufweist und das Kontaktelement bei
einem Strom zerstört wird (insbesondere verdampft wird),
der das N-fache des abgesicherten Einschubstromes
beträgt, wobei N je nach Anwendungsfall zwischen 2 und
20 liegen kann, vorzugsweise etwa zwischen 5 und 10
liegt.
Dabei spielt die für eine besonders befriedigende
Arbeitsweise wichtige äußere Form des Kontaktelementes
eine besondere Rolle. Als günstig hat sich erwiesen,
wenn das Kontaktelement die Sammelschiene oder einen von
der Stromschiene vorspringenden Ansatz gabelförmig
umschließt, wobei Bereiche der Innenfläche der Gabel
zinkenenden sich vorzugsweise linienförmig federnd an
die Außenfläche der Sammelschiene bzw. des Sammel
schienenansatzes kontaktgebend anlegen.
Da als Material für die Kontaktelemente meist relativ
weiches Kupfer zum Einsatz gelangt, ist es zweckmäßig,
zur Erhöhung des Kontaktdruckes in an sich bekannter
Weise die Enden der Gabelzinken durch eine Stahlfeder
zueinander zu drücken.
Die Kontaktbereiche der Kontaktelemente werden dabei vom
Vorderende der Gabelzinken gebildet, während nasenartige
Vorsprünge, die etwa in der Mitte der Gabelzinkenlänge
nach innen vorspringen, einen Anschlag bilden, um die
Gabelzinkenenden in einem Abstand zueinander zu halten,
der etwas geringer ist als die Sammelschienenstärke.
Dadurch wird das Einschieben erleichert, andererseits
der volle Kontaktdruck, der durch die zusätzliche Feder
geliefert wird, aufrechterhalten.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Gabelzinken
durch Ausstanzen eines Materialstreifens aus einem
Metallbandstück, insbesondere aus Kupfer oder Kupfer
legierung, zu bilden. Dabei sollte die Ausstanzungser
streckung bis etwa zur halben Metallbandlänge reichen
und dort einen kreisartigen Abschluß bilden, was
einerseits mechanische Vorteile hat, da es die Feder
wirkung verbessert, andererseits aber auch zu einer
erwünschten Schwachstelle führt, die bei Stromüber
lastung als erstes wegschmilzt oder verdampft. Aus
ähnlichen Gründen ist es günstig, wenn die Ausstanzung
zur Metallbandmitte hin ansteigende Breite aufweist und
dort in einen Kreis übergeht, dessen Durchmesser so
gewählt ist, daß er tangential anschließt oder etwas
größer ist.
Zur Befestigung des Kontaktelementes am Einschub
und/oder am Stromanschluß im Einschub ist vorzugsweise
im Gabelsteg zumindest eine weitere kreisförmige
Ausstanzung vorgesehen, deren Durchmesser jedoch kleiner
ist als der des Kreises nahe der Metallbandmitte, dies,
damit die Stelle mit dem kleinsten Querschnitt und damit
der Ausgangspunkt des Schmelz- oder Verdampfungsvor
ganges nicht am Befestigungspunkt liegt, sondern in der
Metallbandmitte.
Zur weiteren Verbesserung des Sicherungseffektes ist es
günstig, wenn das Kontaktgehäuse einen ersten, den
Gabelstegbereich des Kontaktelementes engumschließenden
Bereich und einen zweiten, den Gabelzinkenbereich des
Kontaktelementes mit Abstand umschließenden Bereich
umfaßt. Dadurch ergibt sich für Lichtbogengase, die beim
Durchbrennen des Kontaktes (der "Sicherung") entstehen,
einen Aufnahmeraum, der gemäß einer noch anderen
Weiterbildung der Erfindung dadurch vergrößert werden
kann, daß das Kontaktgehäuse mehrere, vorzugsweise drei
Kontaktelemente enthält, und daß das Kontaktgehäuse für
jedes Kontaktelement einen eigenen Freiraum zur Aufnahme
von Kontaktmaterialdampf bildet, in welchen Freiraum die
Gabelzinken des Kontaktelementes hineinragen.
Im allgemeinen wird es günstig sein, wenn die Sammel
schiene einen von einem Schutzgehäuse umgebenen Ansatz
aufweist. In diesem Falle wird man die Außenkontur des
Schutzgehäuses in den Freiraum hineinreichen lassen,
vorzugsweise bis etwa zum nasenartigen Vorsprung des
Kontaktelementes.
Verbindet man die Freiräume von nebeneinander liegenden
Kontaktelementen über schmale, gewundene Verbindungswege
miteinander und mit entsprechenden Freiräumen der
Sammelschienenschutzgehäuse, ergibt sich eine weitere
Vergrößerung des Freiraumes für sich entwickelnde
Lichtbogengase, so daß die Druckbelastung auf die
Gehäusewände sich verringert und damit die Gefahr, daß
durch das "Auslösen" diese "Kontaktsicherung" Zer
störungen entstehen, die über die Zerstörung des
eigentlichen Kontaktelementes, ggf. des zugehörigen
Schutzgehäuses, hinausgehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs
beispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen
dargestellt sind.
Es zeigt:
Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung ein
bekanntes Schaltfeld für eine Niederspannungs
schaltanlage, wie bereits eingangs erläutert;
Fig. 2 in seitlicher Schnittansicht das untere Ende
eines ähnlich gestalteten Schaltfeldes, jedoch
mit den erfindungsgemäßen Merkmalen; siehe
auch die Schnittpfeile II-II der Fig. 3;
Fig. 3 eine Ansicht von vorn auf die in Fig. 2
erkennbaren Kontaktpunkte der vertikalen
Sammelschienen;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig.
3;
Fig. 5 eine annähernd maßstäbliche Darstellung einer
Ausführungsform für ein Kontaktelement,
angeordnet in einem Kontaktgehäuse, das
seinerseits auf die gekapselten Ansätze der
vertikalen Sammelschienen aufgesetzt ist;
Fig. 6 das Kontaktelement der Fig. 5 in einer
Seitenansicht;
Fig. 7 in vergrößerter Darstellung das aus seiner
Umkapselung herausgenommene Kontaktelement
gemäß einer Ausführungsform in Draufsicht und
Seitenansicht; und
Fig. 8 in Schnittansicht und Ansicht von vorn das
gemäß Fig. 5 verwendete Kontaktgehäuse, jedoch
mit herausgenommenen Kontakten.
Da Fig. 1, die den Stand der Technik zeigt, bereits in
der Beschreibungseinleitung näher erläutert wurde, sei
nunmehr auf Fig. 2 näher eingegangen, die das Stahl
blechgehäuse 10 eines Schaltfeldes in Schnittansicht
erkennen läßt, sowie das vertikale Sammelschienensystem
16, bestehend aus einem isolierenden Gehäuse 36, siehe
auch Fig. 5, von dem aus jeweils drei nebeneinander
liegende tüllenartige Vorsprünge 38 ausgehen, die
jeweils einen von einer vertikalen Sammelschiene 42
ausgehenden Anschlußvorsprung 40 schützend umgeben und
einen Sammelschienenausgangskontakt 44 bilden. In diesen
Sammelschienenausgangskontakt 44 ist ein von einem Modul
48 getragener Modulleistungskontakt 46 einfahrbar, wenn
der Modul 48 in das Stahlblechgehäuse 10 eingeschoben
wird, wie Fig. 2 erkennen läßt. Dadurch wird eine
elektrische Verbindung zwischen diesem Modul 48 und
mehreren, hier drei Sammelschienenausgangskontakten 44
hergestellt.
Fig. 5 zeigt nun nähere Einzelheiten hinsichtlich des
Sammelschienenausgangskontaktes 44 sowie eines aufge
steckten Modulleistungskontaktes 46. Von den an sich
vorhandenen drei derartigen Kontaktsätzen ist nur einer
genauer dargestellt. Der Modulleistungskontakt selbst,
siehe auch die vergrößerte Darstellung von Fig. 7,
besteht aus einem Kontaktelement 50, gebildet aus einem
langgestreckten Flachmaterialstreifen 52 aus Kupfer oder
Kupferlegierung mit einem bestimmten Querschnitt, der
sich aus der Materialstärke 54 einerseits und der
Quererstreckung 56 andererseits ergibt. Ab einer
bestimmten Strombelastung wird die durch den natürlichen
Widerstand des Materials bewirkte Wärmezufuhr in dem
Material so groß, daß das Material schmilzt oder, ins
besondere bei den hohen stoßartigen Strömen, explosions
artig verdampft. Durch Einstellung der Materialstärke 54
sowie auch durch Anbringung von Ausstanzungen 58 läßt
sich die Stromübertragungsfähigkeit und damit der
Stromwert, bei dem eine Verflüssigung oder Verdampfung
auftritt, steuern. Insbesondere ist gemäß Fig. 7 der
Materialstreifen 52 durch Herausstanzen von Material aus
dem Metallbandstück zu einer Art Gabel geformt, mit zwei
Gabelzinken 60, 62, wobei die Ausstanzung derart
getroffen ist, daß die Ausstanzung bis etwa zur halben
Metallbandlänge reicht und dort einen kreisartigen
Abschluß 64 bildet. Wie zu erkennen ist, besitzt die
Ausstanzung eine zur Metallbandmitte hin ansteigende
Breite und mündet dort in den Kreis 64, dessen Durch
messer so gewählt ist, daß er entweder tangential
anschließt, oder, wie hier, etwas größer ist als dem
tangentialen Durchmesser entsprechen würde. Dadurch
entsteht eine mit Beginn der Kontaktflächen 66 zu
nehmende Materialverringerung und entsprechende
Widerstandserhöhung bis zum Erreichen der kreisförmigen
Ausstanzung 64, so daß hier im Bereich der Bezugzahl 68
die höchste Stromdichte und damit auch die höchste
Erwärmung auftritt. Da hier außerdem Wärmeableiteffekte
weitgehend wegfallen, die an den beiden Anschlußenden
des Metallstreifens 52 vorhanden sind, (rechts durch die
Verschraubung mit einem Anschlußpunkt, links durch die
Berührung mit der Sammelschiene), ergibt sich im
mittleren Bereich des Streifens 52 die höchste Wärmeent
wicklung, so daß in erwünschter Weise auch hier der
Metallstreifen eine Sollbruchstelle im Falle eines Kurz
schlusses ergibt, was bedeutet, daß hier die Material
verflüssigung und -verdampfung ihren Ausgangspunkt
nimmt. Dadurch wird erreicht, daß weiter weg liegende
Bereiche, die von der vertikalen Sammelschiene bzw. von
dem Anschlußpunkt gebildet wird, im Kurzschlußfall
weniger stark belastet werden.
Die Gabelform hat außerdem noch die Aufgabe, den von der
vertikalen Sammelschiene gebildeten Anschlußstreifen 40
federnd zu umgreifen, siehe Fig. 5, wobei die Federkraft
durch eine zusätzliche Stahlrundfeder 70 erhöht werden
kann, da das Kupfermaterial selbst nur eine verhältnis
mäßig schwache Federkraft zeigt. Die Stahlrundfeder 70
ist in an sich bekannter Weise auf zwei Abwinkelungen 72
in entsprechende Einsenkungen 74 abgestützt, die durch
Herausstanzen und Umbiegen aus dem Metallstreifen
entstehen. Je nach Stärke des Sammelschienenmaterials
wird beim Aufschieben des Kontaktelementes 50 ein
Aufbiegen der beiden Gabelenden 60, 62 erfolgen,
möglicherweise bis zu einem Punkt, wo beide Kontakt
flächen 66 im wesentlichen parallel zu der Oberfläche
der Sammelschiene liegen und dadurch ein günstiger
linienförmiger Kontakt sich ergibt. Die beiden nasen
artigen Vorsprünge 76 stellen einen Anschlag dar, der
verhindert, daß die Feder 70 die beiden Gabelzinken zu
weit zusammendrückt und dadurch das Aufschieben des
Kontaktelementes auf die Sammelschiene erschwert.
Die Erstreckung der Vorsprünge ist so groß, daß sie die
Kontaktflächen 66 der Gabelzinkenenden 60, 62 etwas
enger zusammendrücken, als es der Stärke der Strom
schienen entspricht.
Zur Befestigung des Kontaktelementes 50 in einem
isolierenden Gehäuse 78 dient ein kreisförmiger
Durchbruch 80, dessen Durchmesser verhältnismäßig klein
ist verglichen mit dem Kreisdurchmesser des Kreises 64,
so daß die Materialschwächung hier unerheblich ist. Wie
Fig. 6 in Verbindung mit Fig. 5 erkennen läßt, ist das
Kontaktgehäuse 78 derart geformt, daß es einen ersten,
den Gabelstegbereich eng umschließenden Bereich 82
aufweist sowie einen zweiten, den Gabelzinkenbereich des
Kontaktelementes mit Abstand umschließenden Bereich 84.
Der Kontakt wird in dem Gehäuse 78 mittels eines hier
nicht dargestellten Stiftes festgelegt, der durch eine
Gehäusebohrung 86 sowie durch die Kontaktbohrung 80
hindurchgesteckt wird. Eine zweite, in Fig. 7 erkennbare
Bohrung 88 am Ende des Kontaktelementes 50 dient dazu,
eine Anschlußverschraubung vorzunehmen. Durch diese
Verschraubung wird hier Materialverlust mehr als
ausgeglichen, so daß am Verschraubungspunkt selbst die
Erwärmung verhältnismäßig niedrig bleibt, zumal die
Verschraubung Wärme ableitet.
Im Falle einer Stromüberlastung wird daher der mittlere
Bereich des Kontaktelementes 50 sich verflüssigen und
verdampfen, wobei die entstehenden Dämpfe vom Hohlraum
90 aufgenommen werden, der von der Gehäuseform des
isolierten Gehäuses 78 gebildet wird. Dieser Hohlraum
setzt sich fort in den entsprechenden Hohlraum 82 des
die Sammelschiene 40 umgebenden Gehäuses 38, außerdem
ist die Anordnung derart getroffen, daß zum Nachbar
kontaktelement ein schmaler, gewundener Verbindungsweg
92 gebildet wird, der eine Druckentlastung ergibt,
andererseits aber ein Austreten von heißen Gasen in den
Raum außerhalb des die Kontakte umschließenden Gehäuses
weitgehend verzögert, siehe auch den engen Spalt bei 94.
Dadurch wird ein Austreten von Plasmagasen, die zum
ungewünschten Zünden von weiteren Lichtbögen führen
könnten, vermieden. Durch die besondere Gehäuseform, die
das Kontaktelement umgibt, wird also das Schmelzen bzw.
Verdampfen des Kontaktelementes bei Eintreten des
"Sicherungseffektes" ohne größere Schäden bleiben.
Fig. 8 zeigt dieses Kontaktgehäuse mit seiner besonderen
Formgebung, wobei der obere Teil eine Darstellung
ähnlich der der Fig. 5 ist, während der untere Teil eine
Ansicht von vorn auf das oben dargestellte Kontakt
gehäuse ist. Es ist zu erkennen, daß das Kontaktelement
50 über einen nur engen Spalt 96 nach außen geführt ist,
so daß auch hier eine Dichtwirkung eintritt, die ein
ungewünschtes Austreten von Plasmagasen verhindern.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Kontakt
elemente entsteht eine Schaltanlage, die praktisch für
jeden abzusichernden Kurzschlußstrom eines Transfor
mators geeignet ist, da die einzelnen Kontaktelemente
nicht mehr nach diesem Kurzschlußstrom ausgeführt werden
müssen, sondern nach dem Strom, der von den einzelnen
Moduln benötigt wird, der im allgemeinen viel niedriger
liegt als dieser Kurzschlußstrom. Durch die besondere
Ausbildung des Kontaktelementes wird nicht nur ein
gewünschter schwächster Punkt erzeugt, der wie eine
Sicherung arbeitet, im Falle eines Kurzschlusses wird
auch nur verhältnismäßig wenig Material verdampft,
bedingt durch die weiter oben beschriebenen Material
reduzierungen. Dadurch wiederum wird verhältnismäßig
wenig Plasmagas erzeugt, so daß die Gefahr von Ver
schleppungen in andere Bereiche der Schaltanlage und
damit Nachzündungen von anderen Kurzschlüssen reduziert
oder ganz ausgeschaltet werden kann. Ein weiterer
Vorteil ist der, daß bereits bei verhältnismäßig
geringen Strömen es zur Stromunterbrechung kommt, die
viel niedriger liegen als der abgesicherte Sammel
schienenstrom. Das bedeutet, daß im Falle eines
Kurzschlusses die entstehenden Kraftwirkungen, die
direkt proportional zum fließenden Kurzschlußstrom sind,
erheblich kleiner bleiben und so auch die Gefahr von
mechanischem Auseinanderreißen der Anlage reduziert ist.
Dies bedeutet nicht nur erhöhter Schutz gegen Material
zerstörungen, sondern insbesondere auch erhöhter
Personenschutz.
Die Form der Kontaktelemente mit dem bereits erwähnten
Linienkontakt ermöglicht mit relativ wenig Kontakt
material einen relativ hohen Dauerstrom, so daß auch aus
diesem Gesichtspunkt heraus eine Materialreduzierung
sich ergibt, was wiederum für geringere Gasbildung im
Falle eines Kurzschlusses sorgt und die Gefahr weiterer
Kurzschlüsse durch Plasmaaustritt verringert bzw. sogar
ausschließt.
Claims (14)
1. Kontaktelement (50) für den Leistungsanschluß eines
Schaltschrankeinschubs (18, 20, 22, 28) einer
Niederspannungsschaltanlage an die Sammelschiene
(12) des Schaltschrankes, wobei das Kontaktelement
(50) in einem vom Einschub (z. B. 18) gebildeten
Kontaktgehäuse (78) angeordnet ist und die
Sammelschiene (42) eine Abdeckung (36) aufweist,
die am Kontaktpunkt das Auf- oder Einschieben von
Kontaktelement (50) und Kontaktelementgehäuse (78)
derart ermöglicht, daß sich nach dem Auf- oder
Einschieben des Einschubs in den Schaltschrank ein
umkapselter Raum bildet, der Kontaktelement und
Sammelschiene umschließt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kontaktelement aus langgestrecktem
Flachmaterial (52) mit einem solchen mittleren
Querschnitt besteht, daß bei Belastung mit einem
bestimmten Überstromwert das Kontaktelement
innerhalb der Umkapselung sicherungsartig durch
schmilzt oder verdampft.
2. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Querschnitt so gewählt ist, daß
das Schmelzen oder Verdampfen bei Belastung mit
einem Strom erfolgt, der unterhalb des abge
sicherten Sammelschienenstroms, aber oberhalb des
abgesicherten Einschubstromes liegt.
3. Kontaktelement nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Einschub eine eigene Sicherung
aufweist und das Kontaktelement (50) bei einem
Strom schmilzt oder verdampft, der das N-fache des
abgesicherten Einschubstromes beträgt, wobei N
vorzugsweise zwischen 2 und 20, noch günstiger
zwischen 5 und 10 liegt.
4. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (50)
die Sammelschiene (42) oder einen von der Sammel
schiene (42) vorspringenden Ansatz (40) gabelförmig
umschließt, wobei Bereiche (66) der Innenfläche der
Gabelzinkenenden sich vorzugsweise linienförmig
federnd an die Außenfläche der Sammelschiene (42)
bzw. des Sammelschienenansatzes (40) kontaktgebend
anlegen.
5. Kontaktelement nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Erhöhung des Kontaktdruckes die
Enden der Gabelzinken (60, 62) durch eine Stahl
feder (70) zueinander gedrückt werden.
6. Kontaktelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gabelzinken (60, 62) nasen
artige Vorsprünge bilden, die etwa in der Mitte der
Gabelzinkenlänge nach innen vorspringen und einen
Anschlag bilden, um die Gabelzinkenenden in einem
Abstand zueinander zu halten, der etwas geringer
ist als die Stärke der Sammelschiene.
7. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelzinken (60,
62) durch Ausstanzen eines Materialstreifens aus
einem Metallbandstück (52) aus Kupfer oder
Kupferlegierung gebildet sind.
8. Kontaktelement nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ausstanzungserstreckung bis etwa
zur halben Metallbandlänge reicht und dort einen
kreisartigen Abschluß (64) bildet.
9. Kontaktelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausstanzung zur Metall
bandmitte hin ansteigende Breite aufweist und dort
in einen Kreis (64) übergeht, dessen Durchmesser so
gewählt ist, daß er tangential abschließt oder
etwas größer ist.
10. Kontaktelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Kontakt
elements (50) am Einschub (z. B. 18) im Gabelsteg
zumindest eine weitere kreisförmige Ausstanzung (80
oder 88) vorgesehen ist, deren Durchmesser kleiner
ist als der des Kreises (64) nahe der Metallband
mitte.
11. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktgehäuse (78)
einen ersten, den Gabelstegbereich des Kontakt
elementes (50) eng umschließenden Bereich (82) und
einen zweiten, den Gabelzinkenbereich des Kontakt
elementes (50) mit Abstand umschließenden Bereich
(84) aufweist.
12. Kontaktelement nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Kontaktgehäuse (78, 38) mehrere,
vorzugsweise drei Kontaktelemente enthält, und daß
das Kontaktgehäuse für jedes Kontaktelement (50)
einen eigenen Freiraum (90) zur Aufnahme von
Kontaktmaterialdampf bildet, in welchen Freiraum
die Gabelzinken (60, 62) des Kontaktelementes (50)
hineinragen.
13. Kontaktelement nach Anspruch 12, wobei die Sammel
schiene (42) einen von einem Schutzgehäuse (36)
umgebenen Ansatz (40) aufweist, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Außenkontur des Schutzgehäuses
(36) in den Freiraum (90) hineinreicht, vorzugs
weise bis etwa zum nasenartigen Vorsprung (76) des
Kontaktelementes (50).
14. Kontaktelement nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Freiräume (90) von neben
einander liegenden Kontaktelementen (50) über
schmale, gewundene Verbindungswege (92) miteinander
und mit entsprechenden Freiräumen der Sammel
schienenschutzgehäuse (36) zur Vergrößerung der
ohne Schutzgehäusezerstörung aufnehmbaren Gasmenge
verbunden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873729454 DE3729454C3 (de) | 1987-09-03 | 1987-09-03 | Kontaktelement für den Leistungsanschluß eines Schaltschrankeinschubs einer Niederspannungsschaltanlage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873729454 DE3729454C3 (de) | 1987-09-03 | 1987-09-03 | Kontaktelement für den Leistungsanschluß eines Schaltschrankeinschubs einer Niederspannungsschaltanlage |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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