EP0202496A1 - Druckgasschalter - Google Patents

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EP0202496A1
EP0202496A1 EP86105620A EP86105620A EP0202496A1 EP 0202496 A1 EP0202496 A1 EP 0202496A1 EP 86105620 A EP86105620 A EP 86105620A EP 86105620 A EP86105620 A EP 86105620A EP 0202496 A1 EP0202496 A1 EP 0202496A1
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shells
contact piece
axis
power connection
fixed contact
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BBC Brown Boveri AG Switzerland
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/025—Terminal arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/38—Plug-and-socket contacts
    • H01H1/385—Contact arrangements for high voltage gas blast circuit breakers

Definitions

  • the invention is based on a gas pressure switch according to the first part of claim 1.
  • Such a switch is described in Swiss Patent Application No. 4015 / 84-0 dated August 22, 1984.
  • the known switch has an insulating gas-filled housing with two contact pieces located inside the housing and movable along an axis relative to one another.
  • the power connections of this switch enter the interior of the housing diametrically to the axis and are guided there to the contact pieces transversely to the axis.
  • a secure current transfer from the power connection to the fixed contact piece is achieved by two half-shells forming the fixed contact piece and spaced apart from one another along a parting plane, and by two flat rails arranged parallel to one another and guided as power connections to one of the two half-shells.
  • the invention as characterized in the claims solves the task of simplifying the gas pressure switch of the generic type while maintaining a safe current transfer from the power connection to the fixed contact piece.
  • the pressure gas switch according to the invention is characterized in that its contact system is simple in construction and can be exchanged without problems. At the same time it is achieved in a simple manner that, regardless of the current to be carried, there are always safe current transitions from the power connection to the fixed contact piece and from the fixed contact piece to the movable contact piece. Additional contact springs can therefore be extremely weak.
  • the compressed gas switch shown in FIG. 1 has a housing 1 filled with insulating gas, such as sulfur hexafluoride at a pressure of a few bar.
  • insulating gas such as sulfur hexafluoride
  • bushings 2 and 3 are provided, through which a power connection 4 and 5 for a cylindrical contact piece 7 movable along an axis 6 and a hollow cylindrical fixed contact piece 8 are guided into the interior of the housing 1 are.
  • the power connection 4 is connected to the movable contact piece 7 via a sliding contact (not shown), while the power connection 5 is directly connected to the fixed contact piece 8.
  • Both contact pieces 7, 8 are designed to be erosion-resistant and make contact with one another in the switch-on position inside a hollow insulating body 9 (left part of FIG. 1).
  • the movable contact piece 7 When switching off, the movable contact piece 7 is moved out of the fixed contact piece 8 located in the interior of the insulating material body 9 and a switching arc 10 burning inside the insulating material body 9 and thereby increasing the pressure of the insulating gas is drawn between the fixed 8 and moving contact piece 7 (right part of FIG . 1).
  • the fixed contact piece 8 is constructed from two parts which are designed as half-shells 11 and 12.
  • the two half-shells 11 and 12 are each supported on diametrically opposite sides on a compression spring 13 and 14, which in turn is supported in a cylindrical part of the insulating body 9 acting as a cage 15 are.
  • the two half-shells 11 and 12 are spaced apart from one another by a parting plane 16 guided along the axis 6.
  • the half-shells 11, 12 are at a pressure predetermined by the compression springs 13, 14 with their material recesses 21, 22 delimiting parts on the power supply 5 and with the contact points 17, 18, 19, 20 supported on the movable contact piece 7.
  • compression springs 13, 14 as in the previous embodiment Example described formed as leaf springs, one end of which rests in the area of the power connection 5 in points 23 and the other ends in the area of the contact points 17, 18, 19, 20 in points 24 on the outer sides of the half-shells 11, 12, so that contact forces can act differently can be achieved in a simple manner by forming support points 25 of the compression springs 13, 14 on the cage 15 at different distances from the support points 23 and 24, respectively.
  • the two contact points 17, 19 and 18, 20 are preferably symmetrical and each rotated by an angle ⁇ of 30 to 70 ° with respect to the parting plane 16 about the axis 6 on each of the two half-shells 11 and 12, respectively. If the angle oU is chosen to be comparatively small, for example approximately 40 °, then the comparatively large components acting parallel to the parting plane 16 cancel out the repulsive current forces caused by the current transfer from the half-shells 11 or 12 to the movable contact piece 7 and become vertical component of the repulsive current forces acting at the parting plane 16 can be comparatively small. For a given position of the half-shells 11, 12, with a comparatively low spring force of the compression springs 13 and 14, there will always be a safe two-line contact regardless of the strength of the current to be conducted or switched.
  • the current transfer from the power connection 5 to the half-shells 11 and 12 can take place in a corresponding manner through contact points 26, 27, 28, 29.
  • these contact points are constructed and arranged corresponding to the contact points 17, 18, 19, 20.
  • these contact points also reduce the Transition from the power connection 5 to the half-shells 11, 12 of repelling current forces, whereby the required spring forces of the compression springs 13, 14 can also be kept comparatively low in the region of the end of the half-shells 11, 12 having the current transition 5.

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  • Circuit Breakers (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Der vorzugsweise zum Schalten von Mittelspannung vorgesehene Druckgasschalter weist ein isoliergasgefülltes Gehäuse (1) auf. In diesem Gehäuse (1) sind zwei längs einer Achse (6) relativ zueinander bewegliche Kontaktstücke (7, 8) angeordnet, von denen ein feststehendes (8) aus zwei längs einer Trennebene (16) voneinander beabstandeten Halbschalen (11, 12) gebildet ist. Mit dem feststehenden Kontaktstück (8) ist ein quer zur Achse (6) geführter Stromanschluss (5) in elektrisch leitender Weise verbunden. Dieser Schalter soll unter Beibehaltung eines sicheren Stromüberganges vom Stromanschluss (5) auf das feststehende Kontaktstück (8) vereinfacht werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Stromzuführung (5) zylinderförmig ausgebildet und in der Trennebene (6) an die Halbschalen (11, 12) geführt ist, und dass die Längen der Halbschalen (11, 12) in Richtung der Achse (6) zwischen dem Stromanschluss (5) und Kontaktstellen (17, 18, 19, 20) mit dem beweglichen Kontaktstück (7) derart bemessen sind, dass die am System Stromanschluss (5), Halbschalen (11, 12) und bewegliches Kontaktstück (7) auftretenden abstossenden und anziehenden Stromkräfte einander im wesentlichen kompensieren.

Description

  • Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Druckgasschalter gemäss dem ersten Teil des Anspruchs 1.
  • Ein solcher Schalter ist im schweizerischen Patentgesuch Nr. 4015/84-0 vom 22.8.1984 beschrieben. Der bekannte Schalter weist ein isoliergasgefülltes Gehäuse mit zwei im Inneren des Gehäuses befindlichen und längs einer Achse relativ zueinander beweglichen Kontaktstücken auf. Zwecks Erzielung einer geringen Baulänge treten die Stromanschlüsse dieses Schalters diametral zur Achse ins Innere des Gehäuses ein und sind dort quer zur Achse an die Kontaktstücke geführt. Hierbei wird durch zwei das feststehende Kontaktstück bildende und längs einer Trennebene voneinander beabstandete Halbschalen sowie durch zwei parallel zueinander angeordnete und als Stromanschluss an jeweils eine der beiden Halbschalen geführte Flachschienen ein sicherer Stromübergang vom Stromanschluss auf das feststehende Kontaktstück erreicht.
  • Die Erfindung wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, den Druckgasschalter der gattungsgemässen Art unter Beibehaltung eines sicheren Stromüberganges vom Stromanschluss auf das feststehende Kontaktstück zu vereinfachen.
  • Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der erfindungsgemässe Druckgasschalter zeichnet sich dadurch aus, dass sein Kontaktsystem einfach aufgebaut ist und sich problemlos auswechseln lässt. Zugleich wird in einfacher Weise erreicht, dass unabhängig vom zu führenden Strom stets sichere Stromübergänge vom Stromanschluss auf das feststehende Kontaktstück und vom feststehenden Kontaktstück auf das bewegliche Kontaktstück gegeben sind. Zusätzliche Kontaktfedern können daher äusserst schwach dimensioniert sein.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Hierbei zeigt:
    • Fig. l eine Aufsicht auf einen Schnitt längs der Linie I-I von Fig. 2 durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Druckgasschalters,
    • Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 2 durch das vergrössert dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Druckgasschalters, und
    • Fig. 4 eine Aufsicht auf einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 3.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Druckgasschalter weist ein mit Isoliergas, wie etwa Schwefelhexafluorid von einigen bar Druck, gefülltes Gehäuse 1 auf. An einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 1 sind Durchführungen 2 bzw. 3 vorgesehen, durch welche jeweils ein Stromanschluss 4 bzw. 5 für ein längs einer Achse 6 bewegliches, zylinderförmiges Kontaktstück 7 bzw. ein hohlzylindrisch ausgebildetes, feststehendes Kontaktstück 8 ins Innere des Gehäuses 1 geführt sind. Der Stromanschluss 4 ist über einen nicht dargestellten Gleitkontakt mit dem beweglichen Kontaktstück 7, der Stromanschluss 5 hingegen unmittelbar mit dem feststehenden Kontaktstück 8 verbunden. Beide Kontaktstücke 7, 8 sind abbrandfest ausgebildet und kontaktieren einander in der Einschaltposition im Inneren eines hohl ausgebildeten-Isolierstoffkörpers 9 (linker Teil von Fig. 1). Beim Ausschalten wird das bewegliche Kontaktstück 7 aus dem im Inneren des Isolierstoffkörpers 9 befindlichen, feststehenden Kontaktstück 8 gefahren und zwischen feststehendem 8 und beweglichem Kontaktstück 7 ein im Inneren des Isolierstoffkörpers 9 brennender und hierbei den Druck des Isoliergases erhöhender Schaltlichtbogen 10 gezogen (rechter Teil von Fig. 1).
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das feststehende Kontaktstück 8 aus zwei Teilen aufgebaut, welche als Halbschalen 11 und 12 ausgebildet sind. Die beiden Halbschalen 11 bzw. 12 sind an einander diametral gegenüberliegenden Seiten jeweils auf einer Druckfeder 13 bzw. 14 abgestützt, welche ihrerseits in einem als Käfig 15 wirkenden zylinderförmigen Teil des Isolierstoffkörpers 9 abgestützt sind. Die beiden Halbschalen 11 und 12 sind voneinander durch eine längs der Achse 6 geführte Trennebene 16 beabstandet.
  • Aus den Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, dass in die vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Halbschalen 11 bzw. 12 je zwei radial nach innen gerichtete und längs der Achse 6 erstreckte, beim Einschalten vom beweglichen Kontaktstück 7 kontaktierte Kontaktstellen 17, 19 bzw. 18, 20 aus abbrandfestem Material, wie Wolframkupfer, eingesetzt sind, und dass der Stromanschluss 5 zylinderförmig ausgebildet und im wesentlichen senkrecht zur Achse 6 in der Trennebene 16 in Materialausnehmungen 21 und 22 des feststehenden Kontaktstückes 8 gelagert ist. Diese Materialausnehmungen 21, 22 befinden sich an den von den Kontaktstellen 17, 18, 19, 20 abgewandten Enden der Halbschalen 11, 12. In der Einschaltposition sind die Halbschalen 11, 12 mit einem durch die Druckfedern 13, 14 vorgegebenen Druck mit ihren die Materialausnehmungen 21, 22 begrenzenden Teilen auf der Stromzuführung 5 und mit den Kontaktstellen 17, 18, 19, 20 auf dem beweglichen Kontaktstück 7 abgestützt. Um die abstossenden Kräfte der Stromübergänge des Stromanschlusses 5 auf die Halbschalen 11 und 12 und der Halbschalen 11 und 12 auf das bewegliche Kontaktstück 7 zu kompensieren, empfiehlt es sich, die Längen der Halbschalen 11, 12 in Richtung der Achse 6 zwischen den Materialausnehmungen 21, 22 und den Kontaktstellen 17, 18, 19, 20 mindestens gleich dem 1- bis 1,5-fachen höchstens aber gleich dem 2- bis 2,5-fachen des mittleren Durchmessers der Halbschalen 11, 12 zu wählen. Es ist dann möglich, allein mit den Federkräften der Druckfedern 13, 14 für grosse und kleine Ströme ausreichende Kontaktkräfte zwischen dem Stromanschluss 5 und den Halbschalen 11, 12 sowie zwischen den Halbschalen 11, 12 und dem beweglichen Kontaktstück 7 zu erzielen.
  • Sind die Druckfedern 13, 14 wie im vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben als Blattfedern ausgebildet, deren einen Enden im Bereich des Stromanschlusses 5 in Punkten 23 und deren anderen Enden im Bereich der Kontaktstellen 17, 18, 19, 20 in Punkten 24 auf den Aussenseiten der Halbschalen 11, 12 aufliegen, so können unterschiedlich wirkende Kontaktkräfte in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass Auflagepunkte 25 der Druckfedern 13, 14 auf dem Käfig 15 in unterschiedlichen Entfernungen von den Auflagepunkten 23 bzw. 24 gebildet werden.
  • Die beiden Kontaktstellen 17, 19 bzw. 18, 20 sind vorzugsweise symmetrisch und jeweils um einen Winkel α von 30 bis 70° gegenüber der Trennebene 16 um die Achse 6 verdreht auf jeder der beiden Halbschalen 11 bzw. 12 angeordnet. Wird der Winkel oU vergleichsweise klein, beispielsweise etwa 40° gewählt, so heben sich die parallel zur Trennebene 16 wirkenden vergleichsweise grossen Komponenten der durch den Stromübergang von den Halbschalen 11 bzw. 12 auf das bewegliche Kontaktstück 7 hervorgerufenen, abstossenden Stromkräfte auf und wird die senkrecht zur Trennebene 16 wirkende Komponente der abstossenden Stromkräfte vergleichsweise gering sein. Bei vorgegebener Lage der Halbschalen 11, 12 wird dann bei vergleichsweise geringer Federkraft der Druckfedern 13 und 14 unabhängig von der Stärke des zu führenden bzw. zu schaltenden Stromes stets ein sicherer Zwei-Linien-Kontakt vorliegen.
  • Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann der Stromübergang vom Stromanschluss 5 auf die Halbschalen 11 und 12 in entsprechender Weise durch Kontaktstellen 26, 27, 28, 29 erfolgen. Diese Kontaktstellen sind hinsichtlich des Stromanschlusses 5 entsprechend den Kontaktstellen 17, 18, 19, 20 aufgebaut und angeordnet. Bei geeigneter Anordnung verringern auch diese Kontaktstellen die beim Uebergang vom Stromanschluss 5 auf die Halbschalen 11, 12 auftretenden abstossenden Stromkräfte, wodurch die erforderlichen Federkräfte der Druckfedern 13, 14 auch im Bereich des den Stromübergang 5 aufweisenden Endes der Halbschalen 11, 12 vergleichsweise gering gehalten werden können.

Claims (7)

1. Druckgasschalter mit einem isoliergasgefüllten Gehäuse (1), zwei im Gehäuse (1) befindlichen Kontaktstücken (7, 8), von denen ein feststehendes (8) hohlzylindrisch und ein mit dem feststehenden Kontaktstück (8) zusammenarbeitendes Kontaktstück (7) zylinderförmig ausgebildet und längs einer Achse (6) beweglich ist, und mit zwei quer zur Achse (6) an je eines der Kontaktstücke (7, 8) geführten Stromanschlüssen (4, 5), bei dem das feststehende Kontaktstück (8) aus zwei längs einer Trennebene (16) voneinander beabstandeten Halbschalen (11, 12) gebildet ist, deren einander zugewandte Innenflächen Kontaktstellen (17, 18, 19, 20) aufweisen, welche in der Einschaltposition des Schalters am beweglichen Kontaktstück (7) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführung (5) des feststehenden Kontaktstückes (8) zylinderförmig ausgebildet und in der Trennebene (16) an die Halbschalen (11, 12) geführt ist, und dass die Längen der Halbschalen (11, 12) in Richtung der Achse (6) zwischen dem Stromanschluss (5) des feststehenden Kontaktstückes (8) und den Kontaktstellen (17, 18, 19, 20) derart bemessen sind, dass die am Stromübergang zwischen dem Stromanschluss (5) des feststehenden Kontaktstückes (8) und den Halbschalen (11, 12) und dem Stromübergang zwischen den Halbschalen (11, 12) und dem beweglichen Kontaktstück (7) auftretenden abstossenden Stromkräfte und die zwischen den Halbschalen (11, 12) wirkenden anziehenden Stromkräfte sich im wesentlichen kompensieren.
2. Druckgasschatter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der Halbschalen (11, 12) in Richtung der Achse (6) zwischen dem stromanschluss (5) des feststehenden Kontaktstückes (8) und den Kontaktstellen (17, 18, 19, 20) mindestens gleich höchstens aber dem 2,5-fachen des mittleren Durchmessers der Halbschalen (11, 12) sind.
3. Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jede Halbschale (11; 12) jeweils zwei parallel zur Achse (6) erstreckte und radial nach innen gerichtete Kontaktstellen (17, 19; 18, 20) aus abbrandfestem Material, wie Wolframkupfer, eingesetzt sind.
4. Druckgasschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen (17, 19; 18, 20) symmetrisch und jeweils um einen Winkel von 30 bis 70° gegenüber der Trennebene (16) um die Achse (6) verdreht auf den Halbschalen (11; 12) angeordnet sind.
5. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (11, 12) an den von den Kontaktstellen (17, 18, 19, 20) abgewandten Enden einander gegenüberliegende Materialausnehmungen (21, 22) zur Auflage der Halbschalen (11, 12) auf dem Stromanschluss (5) des feststehenden Kontaktstückes (8) aufweisen.
6. Druckgasschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (11, 12) mit ihren Enden jeweils an einer parallel zur Achse (6) erstreckten Druckfeder (13, 14) abgestützt sind.
7. Druckgasschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (13, 14) blattförmig ausgebildet ist und mit einem Auflagepunkt (25) auf der Innenwand eines Käfigs (15) abgestützt ist.
EP86105620A 1985-05-20 1986-04-23 Druckgasschalter Expired EP0202496B1 (de)

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CH213485 1985-05-20

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