EP1494252B1

EP1494252B1 - Kontaktfinger für Hochleistungsschalter

Info

Publication number: EP1494252B1
Application number: EP03405494A
Authority: EP
Inventors: Jean-Claude Mauroux; Patrick Huguenot
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2023-07-02
Also published as: ATE373868T1; DE50308222D1; CN100361255C; JP2005026226A; EP1494252A1; US6884952B2; US20050000944A1; JP4541780B2; CN1577686A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hochspannungsschaltertechnik, insbesondere auf Kontaktfinger, wie sie in Hochleistungsschaltern, insbesondere in Trennschaltern, verwendet werden. Sie bezieht sich auf ein Kontaktfingermodul, ein Trennermodul und einen Hochleistungsschalter gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind Kontaktfingermodule bekannt, welche aus einer entlang einer Längsrichtung erstreckten Blattfeder und einem Kontaktfinger, aufweisend ein Kontaktstück und einen entlang einer Längsrichtung erstreckten flexiblen Kontaktstückträger, bestehen. In Hochleistungsschaltern, beispielsweise Generatorschaltern, werden solche Kontaktfingermodule in Trennermodulen zur Kontaktierung des Trennerrohrs eingesetzt.
An einem einem Befestigungsende des Kontaktfingers abgewandten Ende überragt das Kontaktstück der flexible Kontaktstückträger entgegen einer Auslenkrichtung, die im wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung ausgerichtet ist. Mittels einer durch den flexiblen Kontaktstückträger und mittig in das Kontaktstück verlaufenden Schraubverbindung sind der flexible Kontaktstückträger und das Kontaktstück miteinander verbunden. Ein auf der dem Kontaktstück abgewandten Seite des flexiblen Kontaktstückträgers angeordnetes Isolierungsplättchen ist zwischen dem Kontaktstückträger und dem Kopf der Schraube der Schraubverbindung angeordnet und erstreckt sich in Längsrichtung jenseits des Kontaktstücks in Richtung Befestigungsende.
Die Blattfeder ist über fast ihre gesamte Länge bogenförmig gekrümmt und erstreckt sich im montierten Zustand von dem Befestigungsende in Längsrichtung bis vor dem Kontaktstück und bis auf das Isolierungsplättchen. Im montierten Zustand liegt die Blattfeder auf dem Isolierungsplättchen auf, so dass durch die Blattfeder eine einer Auslenkung des Kontaktstückes in Auslenkungrichtung entgegenwirkende Kraft bewirkbar ist, ohne dass durch die Blattfeder ein Strom in das Kontaktstück fliesst. An dem auf dem Isolierungsplättchen aufliegenden Ende der Blattfeder weist die Blattfeder einen von dem flexiblen Kontaktstückträger wegführenden Knick auf, wodurch ein im montierten Zustand mit der Längsrichtung einen Winkel von etwa 20° einschliessendes und von dem Kontaktstückträger wegführendes Ende der Blattfeder entsteht.
Ein derartiges Kontaktfingermodul hat den Nachteil einer ungünstigen Feldsteuerung, da das Kontaktstück und der flexible Kontaktstückträger und auch der Kopf der Schraube der Schraubverbindung sowie das von dem Kontaktstückträger wegführende Ende der Blattfeder an dem dem Befestigungsende abgewandten Kontaktierungsende zu einer ungleichmässigen Feldverteilung mit hohen elektrischen Feldern an Kanten und Enden des Kontaktfingermoduls führen.
Des Weiteren ist aus der US 1 699 858 A ein gebogener als Lamellenstapel ausgebildeter Kontaktfinger mit einer Hilfsfeder bekannt, bei dem die auf den Kontaktfinger gedrückte Hilfsfeder eine Kraft auf den Kontaktfinger im Bereich der Kontaktfingerbiegung ausübt. Kontaktfinger und Hilfsfeder sind weiterhin so ausgebildet, dass sie an ihrem gemeinsamen Ende von einem als Kontaktspitze ausgebildeten Kontaktstück umfasst werden. Als nachteilig hat sich bei fingerförmigen Kontakten die nichthomogene Feldverteilung und das Auftreten von Teilentladungen im Kontaktbereich herausgestellt. Weiterhin ist ein auch grosser Kontaktdruck bei geringer Vorspannung der Hilfsfeder gewünscht.

Darstellung der Erfindung

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Kontaktfingermodul der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll eine gute Feldsteuerung im Bereich der Kontaktstücke erreicht werden.
Diese Aufgabe lösen Vorrichtungen mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches.
Das erfindungsgemässe Kontaktfingermodul zur Montage in einem Hochleistungsschalter beinhaltet:

mindestens einen Kontaktfinger aufweisend ein Kontaktstück und einen entlang einer Längsrichtung erstreckten flexiblen Kontaktstückträger mit
einem Befestigungsende und einem Kontaktierungsende, wobei das Kontaktstück den Kontaktstückträger entgegen einer Auslenkrichtung überragt und an dem Kontaktierungsende mit dem Kontaktstückträger verbunden ist, und
mindestens eine entlang der Längsrichtung erstreckte Blattfeder, welche ein Befestigungsende aufweist, an welchem sie im montierten Zustand mit dem Befestigungsende des Kontaktstückträgers verbunden ist, wobei die Blattfeder derart ausgebildet und im montierten Zustand derart angeordnet ist, dass durch sie eine einer Auslenkung des Kontaktstückes in Auslenkungrichtung entgegenwirkende Kraft bewirkbar ist.

Das erfindungsgemässe Kontaktfingermodul ist dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder im montierten Zustand den Kontaktfinger in Längsrichtung überragt und der Ort der Krafteinleitung von der Blattfeder in den Kontaktfinger bezüglich der Längsrichtung in der Mitte der Ausdehnung des Kontaktstücks in Längsrichtung oder auf der dem Befestigungsende abgewandten Seite dieser Mitte liegt.
Durch das Überragen der Blattfeder ergibt sich eine besonders gute Feldsteuerung im Bereich der Kontaktstücke durch die Blattfeder. An Ecken oder Kanten des Kontaktfingermoduls nahe dem Kontaktierungsende angeordnete Feldstärkespitzen werden zumindest teilweise abgeschirmt. Das Risiko von elektrischen Überschlägen wird verringert.
Durch den gewählten Ort der Krafteinwirkung wird bei einer geringen Vorspannung der Blattfeder ein relativ grosser Kontaktdruck (grosse Kontaktkraft) des Kontaktstücks erreicht, welche durch den Druck der Blattfeder auf den Kontaktfinger von dem Kontaktstück ausgeübt werden kann.
Statt ausschliesslich nur der Erzeugung eines ausreichenden Kontaktdrucks des Kontaktstücks auf ein weiteres Kontaktstück, das mit diesem zusammen einen lösbaren elektrischen Kontakt bildet, zu dienen übernimmt die Blattfeder zusätzlich noch die Lösung von Feldsteuerungsaufgaben.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erstreckt sich die Blattfeder im montierten Zustand in Längsrichtung bis mindestens zum Ende der Ausdehnung des Kontaktfingers in Längsrichtung. Dadurch wird eine noch bessere Feldsteuerung erreicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Blattfeder an dem ihrem Befestigungsende abgewandten Ende entgegen der Auslenkrichtung gebogen oder um mindestens 180° in Auslenkrichtung gebogen. Auf diese Weise werden Feldspitzen, die an freiliegenden Kanten der Blattfeder aufgewiesen werden können, weitgehend vermieden, so dass eine weitgehend homogene Feldverteilung und eine entsprechend gute Feldsteuerung erreicht wird.
Besonders vorteilhaft ist die Blattfeder an dem ihrem Befestigungsende abgewandten Ende entgegen der Auslenkrichtung um mindestens 180°, insbesondere um mehr als 185°, gebogen. Auf diese Weise werden Feldspitzen, die an freiliegenden Kanten der Blattfeder aufgewiesen werden können, besonders gut vermieden, so dass eine weitgehend homogene Feldverteilung und eine entsprechend besonders gute Feldsteuerung erreicht wird.
Vorteilhaft ist die Blattfeder im unmontierten Zustand zwischen ihren Enden ungekrümmt ausgebildet. Insbesondere ist sie auch an ihrem Befestigungsende ungekrümmt ausgebildet. Eine solche Blattfeder ist einfach und reproduzierbar herstellbar, das heisst es sind enge Toleranzen vorgebbar, und es ist eine geringe Streuung der Kontaktkräfte erreichbar.
Und trotzdem kann eine solche Blattfeder eine ausreichend grosse Kraft auf den Kontaktfinger ausüben.
Sehr vorteilhaft beinhaltet der flexible Kontaktstückträger ein Lamellenpaket aus elektrisch leitfähigen Lamellen. Mit Vorteil werden versilberten Kupferlamellen, insbesondere mit Dicken zwischen 0.1 mm und 0.7 mm, bevorzugt zwischen 0.15 mm und 0.3 mm, verwendet.
Besonders vorteilhaft ist der Kontaktstückträger in Auslenkrichtung oberhalb des Kontaktstücks angeordnet, wobei der Kontaktstückträger und das Kontaktstück mittels einer Radialniete aneinander fixiert sind. Gegenüber den bekannten Schraubverbindungen zwischen Kontaktstück und flexiblem Kontaktstückträger weist eine Radialniete (auch als Taumelverbindung bekannt) eine bessere Langzeitstabilität auf, so dass eine bessere Konstanz des Kontaktdrucks während einer Vielzahl von Öffnen-Schliessen-Zyklen eines mittels des Kontaktfingermoduls erzeugten Kontaktes erreicht wird. Zudem ist die Taumelverbindung eine unverlierbare Verbindung.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, in welcher von dem Kontaktfingermodul zwei oder drei Kontaktfinger mit je mindestens einem Kontaktstück und je mindestens einem flexiblen Kontaktstückträger aufgewiesen werden, welche Kontaktstückträger ein gemeinsames Befestigungsende aufweisen, und wobei zwei oder drei Blattfedern aufgewiesen werden, welche ein gemeinsames Befestigungsende aufweisen, wobei jeweils eine Blattfeder mit jeweils einem Kontaktfinger derart zusammenwirkt, dass durch die Blattfeder eine einer Auslenkung des Kontaktstückes des Kontaktfingers in Auslenkungrichtung entgegenwirkende Kraft bewirkbar ist, und wobei sich die jeweilige Blattfeder im montierten Zustand in Längsrichtung bis mindestens zur Mitte der Ausdehnung des jeweiligen Kontaktstücks in Längsrichtung erstreckt.
Es sind also jeweils zwei oder drei Blattfedern in einem, vorzugsweise einstückig ausgebildeten, Bauteil zusammengefasst und jeweils zwei oder drei Kontaktfinger in einem Bauteil zusammengefasst, welches einstückig ausgebildet sein kann. Vorteilhaft umfasst das die Kontaktfinger beinhaltende Bauteil aber zwei beziehungsweise drei Kontaktstücke und ein die zwei oder drei flexiblen Kontaktstückträger aufweisendes Bauteil. Letzteres Bauteil kann beispielsweise einstückig ausgebildet sein, oder, im Falle eines Lamellenpaketes, sind vorteilhaft die einzelnen Lamellen der zwei oder drei flexiblen Kontaktstückträger einstückig ausgebildet.
Dadurch ist eine vereinfachte Montage der Kontaktfinger und eine vereinfachte Herstellung des Kontaktfingermoduls erreichbar.
Der erfindungsgemässe Hochleistungsschalter mit einer als Teil eines lösbaren elektrischen Kontakts wirkenden Vielzahl von Kontaktfingermodulen kennzeichnet sich dadurch, dass erfindungsgemässe Kontaktfingermodule aufgewiesen werden. Die Vorteile sind die oben genannten. Die Kontaktfingermodule werden vorzugsweise im Nennstromkreis und/oder im Trennschalter des Hochleistungsschalters verwendet. Typische Nennströme und -spannungen, welche mit einem solchen Hochleistungsschalter geschaltet werden, betragen zwischen 6 kA und 40 kA bei 1 kV bis 50 kV.
Das erfindungsgemässe Trennermodul für einen Hochleistungsschalter umfasst mindestens ein Antriebsgehäuse und ein bewegbares Trennerrohr und eine als Teil eines lösbaren elektrischen Kontakts zwischen Trennerrohr und Antriebsgehäuse wirkenden Vielzahl von am Antriebsgehäuse oder am Trennerrohr angeordneten Kontaktfingermodulen. Es kennzeichnet sich dadurch, dass erfindungsgemässe Kontaktfingermodule aufgewiesen werden. Die Vorteile sind die oben genannten.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und den Figuren hervor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: ein erfindungsgemässes Trennermodul, teilgeschnitten, schematisch;
Fig. 2: ein erfindungsgemässes Kontaktfingermodul im montierten Zustand, geschnitten;
Fig. 3: eine Ansicht des Kontaktfingermoduls gemäss Fig. 2 entlang der in Fig. 2 mit "III" bezeichneten Richtung.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemässes Trennermodul im geschlossenen Zustand im Teilschnitt. Das Trennermodul ist vorgesehen als Teil eines Hochleistungsschalters, insbesondere eines Hochstromschalters oder Generatorschalters. Das Trennermodul weist ein Trennerantriebsgehäuse 10a und ein Löschkammerantriebsgehäuse 10b sowie ein Trennerrohr 11 auf. Das Trennermodul gehört zum Aktivteil des Hochleistungsschalters, und die beiden Antriebsgehäuse 10a, 10b sind auf Isolatoren 13,14 auf einer Grundplatte 15 gelagert, welche sich auf Erdpotential befindet.
Das Trennerrohr 11 dient der Erzeugung einer sichtbaren Trennstrecke. Das Trennerrohr 11 ist mittels eines schematisch angedeuteten Antriebs 12 entlang einer Achse bewegbar, welche parallel zu einer in Fig. 1 dargestellten Längsrichtung x verläuft. Im in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Zustand des Trennermoduls ist das Trennerrohr 11 an seinen beiden Enden in elektrischem Kontakt mit Kontaktfingermodulen 1. An dem Trennerantriebsgehäuse 10a und an dem Löschkammerantriebsgehäuse 10b sind jeweils entlang eines Umfangs des jeweiligen Antriebsgehäuses 10a,10b eine Vielzahl von Kontaktfingermodulen 1 angeordnet. Die Kontaktfingermodule 1 beinhalten jeweils mindestens einen Kontaktfinger 2 mit einem Kontaktstück 4 sowie mindestens eine Blattfeder 3. Dle Kontaktfingermodule 1 werden in den Figs. 2 und 3 genauer beschrieben.
Zur Erzeugung der sichtbaren Trennstrecke wird das Trennerrohr 11 entgegen der Längsrichtung x bewegt, so dass die löschkammerantriebsgehäuseseitigen Kontaktfingermodule 1 nicht mehr in elektrischem Kontakt mit dem Trennerrohr 11 sind und ein ausreichender Spalt zwischen den Antriebskammern 10a, 10b aufgewiesen wird. Die Blattfedern 3 bewirken im geschlossenen Zustand einen Kontaktdruck, durch welchen die Kontaktstücke 4 an das Trennerrohr 11 gedrückt werden.
Zum Schliessen des Trennermoduls wird das Trennerrohr 11 in Längsrichtung x bewegt, so dass sowohl die trennerantriebsgehäuseseitigen als auch die löschkammerantriebsgehäuseseitigen Kontaktfingermodule 1 das Trennerrohr 11 kontaktieren.
Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, weist das Trennerrohr 11 trennerantriebsgehäuseseitig entlang der Längsrichtung x vorteilhaft einen abgerundet stufenförmig verlaufenden Aussendurchmesser auf. Die trennerantriebsgehäuseseitigen Kontaktfingermodule 1 sind auch im geöffneten Zustand in elektrischem Kontakt mit dem Trennerrohr 11; die trennerantriebsgehäuseseitigen Kontaktstücke 4 sind dann auf dem Trennerrohr 11 in einem Bereich verringerten Trennerrohraussendurchmessers abgestützt. Die Blattfedern 3 haben in diesem Zustand eine mechanische Vorspannung, mittels welcher die Kontaktstücke 4 an das Trennerrohr 11 gedrückt werden. Eine tiefes Verhältnis von dieser mechanischen Vorspannung zu dem Kontaktdruck mit welchem die Kontaktstücke 4 im geschlossenen Zustand von den Blattfedern 3 an das Trennerrohr gedrückt werden, ist sehr vorteilhaft, da dadurch eine reduzierte Steckkraft für das Trennerrohr 11 beim Schalten und ein verminderter Abrieb der Kontaktstücke 4 bei ausreichend grossem Kontaktdruck vorliegt. Durch eine besonders weit kontaktierungsendenseitige Anordnung des Ortes der Krafteinleitung von der Blattfeder 3 in den Kontaktfinger 2 wird das genannte Verhältnis niedrig. Bezüglich der löschkammerantriebsgehäuseseitigen Kontaktfingermodule 1 bedeutet eine besonders weit kontaktierungsendenseitige Anordnung des Ortes der Krafteinleitung von der Blattfeder 3 in den Kontaktfinger 2 bei gegebenem Kontaktdruck eine Verringerung des mechanischen Einfahr-Widerstandes beim Schliessen des Trennschalters. Denn auch in diesem Fall ist das Verhältnis von einer durch die Blattfedern 3 bewirkten mechanischen Vorspannung zu dem Kontaktdruck klein.
Alle Kontaktstücke 4 erfahren beim Schliessen des Trennermoduls eine Auslenkung entlang einer Auslenkrichtung, welche radial nach aussen gerichtet ist und somit senkrecht zu der Längsrichtung x ausgerichtet ist. Kontaktkräfte zur Bewirkung geeigneter Kontaktdrücke betragen pro Kontaktstück 4 typischerweise zwischen 20 N und 40 N, insbesondere zwischen 25 N und 35 N. Entsprechende Vorspannkräfte liegen pro Kontaktstück 4 typischerweise zwischen 10 N und 20 N, insbesondere zwischen 12 N und 18 N.
Ein erfindungsgemässer Hochleistungsschalter kann ein Trennermodul wie das in Fig. 1 dargestellte beinhalten, wobei dann vorteilhaft das Trennerantriebsgehäuse 10a netzseitig angeordnet ist, während das Löschkammerantriebsgehäuse 10b mit einer nicht dargestellten Löschkammer verbunden ist, welche generatorseitig angeordnet ist.
Erfindungsgemässe Kontaktfingermodule 1 sind auch an anderen Schaltstellen oder Kontaktstellen in Hochleistungsschaltern einsetzbar, beispielsweise in der Löschkammer oder anderweitig vorzugsweise in Nennstromkreis, insbesondere in Kombination mit abbrandresistenten Kontaktpartien.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemässes Kontaktfingermodul 1 entsprechend einem der in Fig. 1 dargestellten Kontaktfingermodule 1 im montierten Zustand im Schnitt dargestellt. Das Kontaktfingermodul 1 ist an dem nur angedeutet dargestellten Trennerantriebsgehäuse 10a mittels einer Schraubverbindung 9 fixiert, welche gleichzeitig auch die Blattfeder 3 an dem Kontaktfinger 2, oder genauer einem flexiblen Kontaktstückträger 5 des Kontaktfingers 2, fixiert. Die Enden 31,51 der Blattfeder 3 beziehungsweise des flexiblen Kontaktstückträgers 5, an welchen die Blattfeder 3 beziehungsweise der flexible Kontaktstückträger 5 an dem Hochleistungsschalter montiert ist, werden als Befestigungsenden 31,51 bezeichnet. Als eine Befestigungsmittelaufnahme 7,8 weisen die Blattfeder 3 und der Kontaktstückträger 5 jeweils eine Bohrung 7,8 auf. Der flexible Kontaktstückträger 5 erstreckt sich entlang der Längsrichtung x und weist ausserdem noch eine Erstreckung entlang der mit z bezeichneten Auslenkrichtung auf. Diese ist optional, wird vorteilhaft durch einen oder zwei Knicke oder Biegungen des Kontaktstückträgers 5 hervorgerufen und ist bevorzugt entgegen der Auslenkrichtung z ausgerichtet.
An einem weiteren Ende 52 des Kontaktstückträgers 5, welches als Konktaktierungsende 52 bezeichnet ist, ist der Kontaktstückträger 5 mit dem Kontaktstück 4 vebunden. Dieses überragt den Kontaktstückträger 5 entgegen der Auslenkrichtung z. Die Verbindung zwischen dem Kontaktstückträger 4 und dem Kontaktstück 4 wird vorteilhaft durch eine Taumelverbindung 6, auch als Radialniete 6 bezeichnet, gebildet. Andere kraft-, form-, oder stoffschlüssige Verbindungen sind auch möglich. Eine Unterlegscheibe 6a kann zwischen dem flexiblen Kontaktstückträger 5 und dem Kopf der Radialniete 6 angeordnet sein.
Das Kontaktstück 4 dient der Kontaktierung eines zweiten, nicht dargestellten Kontaktstücks, welches relativ zu dem Kontaktfingermodul 1 entlang der Längsrichtung x bewegbar ist und einen lösbaren elektrischen Kontakt mit dem Kontaktstück 4 bilden kann (im geschlossenen Zustand). In dem Aufbau von Fig. 1 wird dieses zweite Kontaktstück von dem Trennerrohr 11 gebildet. Zur Bildung des elektrischen Kontaktes (Einschalten) erfährt das Kontaktstück 4 aufgrund der Relativbewegung der Kontaktstücke entlang der Längsrichtung eine Auslenkung in die zu der Längsrichtung x senkrechten Auslenkrichtung z. Das Kontaktstück 4 besteht aus Material hoher elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere aus Kupfer, welches vorteilhaft eine Silberbeschichtung aufweist.
Der flexible Kontaktstückträger 5 ist vorteilhaft als ein Lamellenpaket ausgebildet. Die Lamellen bestehen aus Material hoher elektrischer Leitfähigkeit und können eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen. Bevorzugt sind die Lamellen aus Kupfer hergestellt und weisen vorteilhaft eine Silberbeschichtung auf. Die einzelnen Lamellen sind vorteilhaft gleichartig ausgebildet und weisen eine Dicke von typischerweise zwischen 0.1 mm und 0.7 mm, bevorzugt zwischen 0.15 mm und 0.3 mm, auf. Auf diese Weise kann eine geeignete elastische Verformbarkeit des flexiblen Kontaktstückträgers 5 bei hoher elektrischer Leitfähigkeit erreicht werden.
Die bevorzugt metallische, insbesondere stählerne Blattfeder 3 ist auf der dem Kontaktstück 4 abgewandten Seite des flexiblen Kontaktstückträgers 5 angeordnet. Ausser an ihrem Ende 32 ist sie ungekrümmt ausgebildet und erstreckt sich vorteilhaft , wie in Fig. 2 dargestellt, entlang der Längsrichtung x. An ihrem Ende 32 ist die Blattfeder 3 entgegen der Auslenkungsrichtung z um mehr als 180° gebogen. Sie könnte auch um einen weniger grossen Winkel gebogen sein. Das letzte Stück des Endes 32 der Blattfeder 3 schliesst mit der Achse der Längsrichtung einen Winkel α ein, der vorteilhaft mindestens 5° oder mindestens 10° beträgt.
Durch die Biegung um mehr als 180° kann eine sichere Auflage der Blattfeder 3 auf dem Kontaktfinger 2 und ein langer Hebelarm für die Blattfeder 3 erreicht werden. Bezüglich der Längsrichtung x liegt der Auflage- und Krafteinleitungspunkt der Blattfeder 3 bei einer als x_F bezeichneten Längskoordinate, welche von dem Befestigungsende 31 weiter entfernt ist als die Längskoordinate x₁ der Mitte des Kontaktstücks 4.
In Längsrichtung x erstreckt sich die Blattfeder bis zu einer Längsrichtungskoordinate x_L. Diese ist in Fig. 2 auf der dem Befestigungsende 31,51 abgewandten Seite einer Längsrichtungskoordinate x₁ angeordnet, welche die Mitte der Ausdehnung des Kontaktstücks 4 in Längsrichtung bezeichnet. Ausserdem ist x_L auf der dem Befestigungsende 31,51 abgewandten Seite einer Längsrichtungskoordinate x₀ angeordnet, welche das Ende der Ausdehnung des Kontaktfingers 2 in Längsrichtung bezeichnet.
Das Kontaktstück 4 schliesst in Längsrichtung x nicht notwendigerweise bündig mit dem Kontaktierungsende 52 des Kontaktstückträgers 5 ab, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Das Kontaktstück 4 kann den Kontaktstückträger 5 in Längsrichtung x überragen oder von diesem überragt werden. Das Kontaktstück 4 ist aber am Kontaktierungsende 52 des Kontaktstückträgers 5 angeordnet, und seine Längsausdehnung ist ein gutes Mass für die Grösse des Kontaktfingermoduls 1. Eine gute Feldsteuerungswirkung der Blattfeder 3 wird bereits erreicht, wenn sich die Blattfeder 3 in Längsrichtung x bis mindestens zur Mitte x₁ der Ausdehnung des Kontaktstücks 4 in Längsrichtung x erstreckt.
Es besteht keine Notwendigkeit, die Blattfeder 3 auf einem Isolationsplättchen statt direkt auf dem Kontaktfinger 2 abzustützen. Experimente und Simulationen haben gezeigt, dass Zweigströme, welche durch die Blattfeder 3 von dem Befestigungsende 31 durch die Blattfeder 3 in das Kontaktierungsende 52 des Kontaktfingers 2 fliessen, nicht zu einer derart grossen Erwärmung der Blattfeder 3 führen, dass diese in relevantem Masse an Federkraft verlöre.
Die Blattfeder 3 kann auch in Richtung der Auslenkrichtung z gebogen sein (nicht dargestellt). Dann ist eine Biegung um mindestens 180°, gern auch grösser gleich 270°, vorteilhaft, um eine gute Feldsteuerung zu erreichen. In dem Fall einer Biegung der Blattfeder 3 an ihrem Ende 32 in Richtung der Auslenkrichtung z kann die Blattfeder 3 vorteilhaft zwischen ihren Enden 31,32 entgegen der Auslenkrichtung z gebogen sein und/oder sich dort (teilweise auch) entgegen der Auslenkrichtung z erstrecken, und an dem Befestigungsende 31,51 kann vorteilhaft zwischen der Blattfeder 3 und dem Kontaktstückträger 5 ein Beabstandungsmittel (nicht dargestellt) angeordnet sein, um das Ausüben des Kontaktdrucks durch die Blattfeder 3 auf den Kontaktfinger 2 zu vereinfachen.
Das Kontaktfingermodul 1 gemäss Fig. 2 kann einen, zwei, drei oder mehr Kontaktfinger 2 und Blattfedern 3 aufweisen. Die besonders vorteilhafte Ausführungsform mit je zwei Kontaktfingern und Blattfedern ist in Fig. 3 dargestellt.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht des entsprechenden Kontaktfingermoduls 1 gemäss Fig. 2 aus der in Fig. 2 mit "III" bezeichneten Richtung. Es werden zwei Kontaktfinger 2,2' mit je einem flexiblen Kontaktstückträger 5,5' und je einem Kontaktstück 4,4' aufgewiesen sowie zwei mit den Kontaktfingern 2,2' in der oben beschriebenen Weise zusammenwirkenden Blattfedern 3,3'. Die zwei Kontaktfinger 2,2' (oder genauer: die zwei Kontaktstückträger 5,5') weisen vorteilhaft ein gemeinsames Befestigungsende 51 auf. Und auch die zwei Blattfedern 3,3' weisen vorteilhaft ein gemeinsames Befestigungsende 31 auf (in Fig. 3 nicht sichtbar).
Vorteilhaft sind die jeweils zwei Kontaktfinger 2,2' und die zwei Blattfedern 3,3' gleichartig ausgebildet und vorteilhaft auch gleichwirkend. Ein Kontaktfinger 2 kann zwei- oder mehrstückig, aber auch einstückig ausgebildet sein. Ströme, die im geschlossenen Zustand dauerhaft durch einen Kontaktfinger 2 fliessen, liegen typischerweise zwischen 80 A und 200 A, insbesondere zwischen 100 A und 160 A. Ein zwei Kontaktfinger 2,2' aufweisendes Kontaktfingermodul 1 trägt entsprechend doppelt so grosse Ströme.
In der in Fig. 2 mit y bezeichneten Querrichtung können die Blattfedern 3,3' gleich breit, breiter oder vorteilhaft weniger breit ausgebildet sein als die flexiblen Kontaktstückträger 5,5'.

Bezugszeichenliste

1: Kontaktfingermodul
2,2': Kontaktfinger
3,3': Blattfeder
31: Befestigungsende der Blattfeder
32: Ende der Blattfeder
4,4': Kontaktstück
5,5': flexibler Kontaktstückträger, Lamellenpaket
51: Befestigungsende des flexiblen Kontaktstückträgers
52: Kontaktierungsende des flexiblen Kontaktstückträgers
6: Radialniete, Taumelverbindung
6a: Unterlegscheibe
7: Bohrung, Befestigungsmittelaufnahme
8: Bohrung, Befestigungsmittelaufnahme
9: Befestigungsmittel, Schraube
10a: Trennerantriebsgehäuse
10b: Löschkammerantriebsgehäuse
11: Trennerrohr
12: Trennerantrieb
13: Isolator
14: Isolator
15: Grundplatte
x: Längsrichtung
x₀: Ende der Ausdehnung des Kontaktfingers in Längsrichtung
x₁: Mitte der Ausdehnung des Kontaktstücks in Längsrichtung
x_F: Ort der Krafteinleitung in Längsrichtung
x_L: Ende der Ausdehnung der Blattfeder in Längsrichtung
y: Querrichtung
z: Auslenkrichtung

Claims

Kontaktfingermodul (1) zur Montage in einem Hochleistungsschalter, beinhaltend
- mindestens einen Kontaktfinger (2) aufweisend ein Kontaktstück (4) und einen entlang einer Längsrichtung (x) erstreckten flexiblen Kontaktstückträger (5) mit einem Befestigungsende (51) und einem Kontaktierungsende (52), wobei das Kontaktstück (4) den Kontaktstückträger (5) entgegen einer Auslenkrichtung (z) überragt und an dem Kontaktierungsende (52) mit dem Kontaktstückträger (5) verbunden ist, und

- mindestens eine entlang der Längsrichtung (x) erstreckte Blattfeder (3), welche ein Befestigungsende (31) aufweist, an welchem sie im montierten Zustand mit dem Befestigungsende (51) des Kontaktstückträgers (5) verbunden ist,
wobei die Blattfeder (3) derart ausgebildet und im montierten Zustand derart angeordnet ist, dass durch sie eine einer Auslenkung des Kontaktstückes (4) in Auslenkrichtung (z) entgegenwirkende Kraft bewirkbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (3) im montierten Zustand den Kontaktfinger (2) in Längsrichtung (x) überragt und dass der Ort (x_F) der Krafteinleitung von der Blattfeder (3) in den Kontaktfinger (2) bezüglich der Längsrichtung (x) in der Mitte (x₁) der Ausdehnung des Kontaktstücks (4) in Längsrichtung (x) oder auf der dem Befestigungsende (31) abgewandten Seite dieser Mitte liegt.
Kontaktfingermodul (1) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Blattfeder (3) im montierten Zustand in Längsrichtung (x) bis mindestens zum Ende (x₀) der Ausdehnung des Kontaktfingers (2) in Längsrichtung (x) erstreckt.
Kontaktfingermodul (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (3) an dem ihrem Befestigungsende (31) abgewandten Ende (32) entgegen der Auslenkrichtung (z) gebogen ist oder um mindestens 180° in Auslenkrichtung (z) gebogen ist.
Kontaktfingermodul (1) gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (3) an dem ihrem Befestigungsende (31) abgewandten Ende (32) entgegen der Auslenkrichtung (z) um mindestens 180°, insbesondere um mehr als 185°, gebogen ist.
Kontaktfingermodul (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (3) im unmontierten Zustand zwischen ihren Enden (31,32) ungekrümmt ausgebildet ist, und insbesondere auch an ihrem Befestigungsende (31) ungekrümmt ausgebildet ist.
Kontaktfingermodul (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Kontaktstückträger (5) ein Lamellenpaket (5) aus elektrisch leitfähigen Lamellen beinhaltet, vorzugsweise aus versilberten Kupferlamellen, insbesondere wobei die Dicke der Lamellen zwischen 0.1 mm und 0.7 mm beträgt.
Kontaktfingermodul (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Kontaktstückträger (5) in Auslenkrichtung (z) oberhalb des Kontaktstücks (4) angeordnet ist, insbesondere wobei der flexible Kontaktstückträger (5) und das Kontaktstück (4) mittels einer Radialniete (6) aneinander fixiert sind.
Kontaktfingermodul (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder drei Kontaktfinger (2,2') mit je mindestens einem Kontaktstück (4,4') und je mindestens einem flexiblen Kontaktstückträger (5,5') aufgewiesen werden, welche Kontaktstückträger (5,5') ein gemeinsames Befestigungsende (51) aufweisen, und wobei zwei oder drei Blattfedern (3,3') aufgewiesen werden, welche ein gemeinsames Befestigungsende (31) aufweisen, wobei jeweils eine Blattfeder (3;3') mit jeweils einem Kontaktfinger (2;2') derart zusammenwirkt, dass durch die Blattfeder (3;3') eine einer Auslenkung des Kontaktstückes (4,4') des Kontaktfingers (2;2') in Auslenkungrichtung (z) entgegenwirkende Kraft bewirkbar ist, und wobei sich die jeweilige Blattfeder (3;3') im montierten Zustand in Längsrichtung (x) bis mindestens zur Mitte (x₁) der Ausdehnung des jeweiligen Kontaktstücks (4,4') in Längsrichtung (x) erstreckt.
Hochleistungsschalter mit einer als Teil eines lösbaren elektrischen Kontakts wirkenden Vielzahl von Kontaktfingermodulen (1), dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktfingermodule (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 aufgewiesen werden.
Trennermodul für einen Hochleistungsschalter, beinhaltend mindestens ein Antriebsgehäuse (1 0a;10b) und ein bewegbares Trennerrohr (11) und eine als Teil eines lösbaren elektrischen Kontakts zwischen Trennerrohr (11) und Antriebsgehäuse (10a;10b) wirkenden Vielzahl von am Antriebsgehäuse (10a;10b) oder am Trennerrohr (11) angeordneten Kontaktfingermodulen (1), dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktfingermodule (1) gemäss einem der vorangegangenen Ansprüche aufgewiesen werden.