EP2023368A1 - Elektromechanischer Leistungsschalter mit integrierter, aber separat realisierter Trennerfunktion - Google Patents

Elektromechanischer Leistungsschalter mit integrierter, aber separat realisierter Trennerfunktion Download PDF

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EP2023368A1
EP2023368A1 EP07015383A EP07015383A EP2023368A1 EP 2023368 A1 EP2023368 A1 EP 2023368A1 EP 07015383 A EP07015383 A EP 07015383A EP 07015383 A EP07015383 A EP 07015383A EP 2023368 A1 EP2023368 A1 EP 2023368A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact bridge
circuit breaker
rotary drive
switching mechanism
mating contacts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07015383A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Graf
Ludwig Niebler
Johannes Voit
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP07015383A priority Critical patent/EP2023368A1/de
Publication of EP2023368A1 publication Critical patent/EP2023368A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/503—Means for increasing the opening stroke of the contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/56—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release actuated by rotatable knob or wheel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H73/00—Protective overload circuit-breaking switches in which excess current opens the contacts by automatic release of mechanical energy stored by previous operation of a hand reset mechanism
    • H01H73/02—Details
    • H01H73/04—Contacts
    • H01H73/045—Bridging contacts

Definitions

  • the present invention relates to an electromechanical circuit breaker, comprising a rotary drive, a drive arrangement, a switching mechanism, a contact bridge, mating contacts, a pressure spring and a protective device.
  • the contact bridge is spring-loaded by means of the pressure spring in the direction of the mating contacts.
  • the rotary drive is rotatable between an on and an off position. When turning from the off to the on position of the rotary drive means of the drive assembly biases the switching mechanism, so that the pressure spring lowers the contact bridge on the mating contacts. When turning from the on to the off position, the rotary drive relaxes the switching mechanism by means of the drive arrangement and gradually lifts the contact bridge away from the mating contacts.
  • the protective device triggers the switching mechanism as a function of a current flowing through the contact bridge.
  • the switch lock lifts the contact bridge away from the mating contacts.
  • Each common electromechanical circuit breaker is constructed in this way.
  • An electromechanical circuit breaker of the type described above is also known.
  • This electromechanical circuit breaker additionally has a locking lever. The locking lever is held in the event that the contact bridge is welded to the mating contacts, in a position in which he prevents manual rotation of the rotary actuator in the off position.
  • the contact bridge is held in the off position of the mating contacts so far away that overvoltage in the power grid, a rollover to the disconnected circuit is prevented.
  • This situation corresponds to the requirement "disconnector” according to IEC 60947-3.
  • This standard requires an air gap of more than 7 mm.
  • the switch lock will implement the disconnector functionality according to IEC 60947-3 or not.
  • the switch lock must be made relatively large, in the other case, it can be made smaller.
  • Applicant's Sirius series electromechanical circuit breakers for example, meet divider functionality, for example.
  • the object of the present invention is to develop such an electromechanical circuit breaker of the type mentioned that its switching mechanism is compact and realized the electromechanical circuit breaker nevertheless a disconnector functionality.
  • the electromechanical circuit breaker in addition to the previously mentioned components on a guide device.
  • the rotary drive gradually releases the guide device when turning from the off to the on position. Only the release of the guide device allows (possibly in combination with the tensioning of the switching mechanism) that the pressure spring gradually lowers the contact bridge on the mating contacts. Furthermore, the rotary drive lifts when turning from the on to the off position the contact bridge by means of the guide device gradually to a separation distance from the mating contacts. The separation distance is greater than an opening distance by which the switching mechanism in the case of triggering the contact bridge lifts from the mating contacts.
  • the guide device must realize no function in the inventive embodiment with respect to the triggering in case of failure. It simply has to be designed in such a way that it does not hinder the function of the switch lock. Therefore, the guide device must meet with respect to speed, free release, low tripping forces, etc. no requirements. It can therefore be made very simple and stable. Conversely, the opening distance achievable by the switch lock need not be so great that the disconnector functionality of IEC 60947-3 is realized. The switch lock can therefore be made small and compact.
  • the separation distance is usually between 11 ⁇ 2 times and 4 times the opening distance.
  • the opening distance may be between 1 and 3 mm, the separation distance at least 31 ⁇ 2 mm.
  • the double values must be observed.
  • the rotary drive is rotated by about 90 ° to turn the Ausin the on position.
  • other twist angles are possible.
  • the rotary drive is kept stable or lockable in the off position. Because of this it is not possible that the contact bridge is brought up to the opening distance to the mating contacts without conscious external influence.
  • the switching mechanism can act on the contact bridge in the event of tripping over the guide device. Alternatively, it is possible that the switching mechanism acts directly on the contact bridge in the event of tripping. Which of these two alternative embodiments is taken is at the discretion of the person skilled in the art.
  • the guide device is designed as a slide with two ends. One end is intended to rest on the rotary drive, the other end to rest on the contact bridge.
  • the protective device has a short-circuit release and / or an overload release. As a rule, both components are present here. In individual cases, however, it may be sufficient if the protective device has only one of the two components.
  • the switch lock preferably transfers the rotary drive into an intermediate position ("trip"), which lies between the on and the off position. In this way it is immediately apparent from outside the circuit breaker that a tripping operation has taken place.
  • the 1 to 4 show a possible embodiment of an electromechanical circuit breaker according to the invention. They will be described together below.
  • an electromechanical power switch has at least one contact bridge 1, for example three, four or five such contact bridges 1.
  • Each contact bridge 1 interacts with mating contacts 2 and thus forms a respective electrical switching path.
  • the number of switching paths is not important. The present invention will therefore be explained below in connection with a single switching path. However, it is readily applicable to electromechanical circuit breakers with multiple switching paths.
  • the contact bridge 1 is fixed in a contact bridge carrier 3.
  • a separate contact bridge carrier 3 is present for each contact bridge 1.
  • a common contact bridge carrier 3 could be present for all existing contact bridges 1.
  • the electromechanical circuit breaker has a pressure spring 4, which acts on the contact bridge 1.
  • the contact bridge 1 is spring-loaded by means of the pressure spring 4 in the direction of the mating contacts 2. It can be lowered onto the mating contacts 2 and can be lifted off from the mating contacts 2. When the contact bridge 1 is lowered onto the mating contacts 2, the switching path is closed. Current can therefore flow from an input terminal 5 via a first of the mating contacts 2, the contact bridge 1 and the other of the mating contacts 2 to a protective device 6 and from there to an output terminal 7. If the contact bridge 1, however, is lifted from the mating contacts 2, the switching path is interrupted.
  • the pressure spring 4 acts on the contact bridge 1 via the contact bridge carrier 3. In general, however, the pressure spring 4 acts directly on the contact bridge 1.
  • the contact bridge carrier 3 may for this purpose have a corresponding recess through which the pressure spring 4 is guided. The recess is in the 1 to 4 but not shown.
  • the closing of the switching path is usually done manually. In some cases it can be done by motor. It is done by operating a rotary drive 8, the between an off position (see the FIG. 2 and 3 ) and an on position (see FIG. 4 ) is rotatable about a rotation axis 9.
  • FIG. 2 and 3 shows that the rotary drive 8 is rotated by about 90 ° to rotate from the off to the on position (or back).
  • the twist angle of 90 ° is not mandatory. It could also have a different amount, for example 120 ° or 180 °. In some cases, the angle of rotation may also be less than 90 °, for example, be only 60 ° or 75 °.
  • the contact bridge 1 of the mating contacts 2 a large distance D, hereinafter referred to as separation distance D.
  • the separation distance D is for example more than 31 ⁇ 2 mm.
  • the separation distance D may be between 4 mm and 5 mm or 51 ⁇ 2 mm. Due to the opening on both sides of the contact consisting of contact bridge 1 and mating contacts 2, this distance D is sufficient to realize a disconnector functionality according to IEC 60947-3.
  • the contact bridge 1 is held at this distance D by a guide device 10.
  • the guide device 10 is supported according to the FIGS. 2 to 4 directly on the rotary drive 8 from. It thus has an end 11, which is intended to rest on the rotary drive 8. Alternatively, however, the guide device 10 could also be supported on another element which is actuated by the rotary drive 8, for example on a drive arrangement 12.
  • Another end 13 of the guide device 10 is supported - directly or via the contact bridge carrier 3 - on the contact bridge 1 from. The other end 13 is thus provided for contact with the contact bridge 1.
  • the guide device 10 is designed as a slide 10.
  • the guide device 10 could also be designed differently, for example as a cam, which is rotatably mounted about an axis.
  • a sliding plane 14 (hereinafter referred to as ramp 14), which slides on rotation of the rotary drive 8 at the first end 11 of the guide device 10 along.
  • the contact bridge 1 is gradually lowered to the mating contacts 2.
  • the lowering is effected here by the pressure spring.
  • a switching mechanism 15 is tensioned.
  • the switching mechanism 15 represents the usual transmission assembly, which can possibly cause an automatic opening of the current paths.
  • the structure of the switching mechanism 15 corresponds to the usual configuration in the prior art. For the construction of the switching mechanism 15 therefore no detailed explanations are required.
  • the clamping of the switching mechanism 15 begins only from an intermediate position which lies between the on and the off position of the rotary drive 8.
  • the intermediate position can hereby lie at any point between the on and the off position.
  • the contact bridge 1 of the mating contacts 2 has an opening distance d which is smaller than the separation distance D.
  • the separation distance D is thus - conversely spoken - greater than the opening distance d.
  • the separation distance D is preferably between 11 ⁇ 2 times and 4 times the opening distance d.
  • the opening distance d is between 1 mm and 3 mm, for example about 2 mm.
  • the rotary drive 8 is held stable or lockable in the off position.
  • the rotary drive 8 may have a small trough into which the guide device 10 is immersed when the rotary drive 8 is in the off position.
  • the region of the rotary drive 8, on which the first end 11 of the guide device 10 rests in the off position of the rotary drive 8, be encased by two small cams. through This measure ensures that the rotary drive 8 is kept stable in the off position.
  • the rotary drive 8 can be locked in the off position.
  • a pin 16 may be present, which is movable parallel to the axis of rotation 9.
  • the pin 16 can be lowered, for example, in a corresponding receptacle of a housing 17 of the electromechanical circuit breaker.
  • the lock can - as also common in the art, for example - be secured by means of a padlock or the like.
  • the current flowing through the contact bridge 1 also flows through the protective device 6. If such a current can flow, the switching mechanism 15 must be forcibly tensioned and the contact bridge 1 must be lowered onto the mating contacts 2.
  • the protective device 6 monitors the flowing current. In response to this current, the protection device 6 triggers the switching mechanism 15.
  • the protective device 6 may have, for example, a magnetically acting short-circuit release 18 for triggering the switching mechanism 15.
  • the short-circuit release 18 triggers the switching mechanism 15 immediately when the current exceeds a limit.
  • the limit is usually a multiple of the rated current of the electromechanical circuit breaker, for example, thirteen times the rated current.
  • the protective device 6 may have an overload release 19.
  • the overload release 19 triggers the switching mechanism 15 when the current is above the nominal current of the electromechanical circuit breaker for a long time, but the short-circuit release 18 does not respond.
  • the tripping characteristic the overcurrent release 19 is defined by relevant standards.
  • the switching mechanism 15 When the protective device 6 triggers the switching mechanism 15, the switching mechanism 15 lifts the contact bridge 1 (directly or via the contact bridge carrier 3) from the mating contacts 2. However, the switch lock 15 causes only a lift by the opening distance d, not a lift to the separation distance D.
  • the switching mechanism 15 acts on the contact bridge carrier 3 or on the contact bridge 1 in the case of triggering via the guide device 10. Alternatively, it would also be possible for the switching mechanism 15 to act directly on the contact bridge carrier 3 or on the contact bridge 1.
  • the triggering of the switching mechanism 15 preferably also leads to a deflection of the rotary drive 8 from the on position. It is possible that the triggering of the switching mechanism 15 converts the rotary drive 8 in the off position. Preferably, however, the switching mechanism 15 transfers the rotary drive 8 only in the intermediate position, in the prior art usually called trip position.
  • the electromechanical circuit breaker according to the invention has many advantages.
  • the variety of components can therefore be reduced, which represents a cost advantage and an advantage in material management.
  • a compact design of the electromechanical circuit breaker can be realized.

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Abstract

Bei einem elektromechanischen Leistungsschalter ist eine Kontaktbrücke (1) mittels einer Andruckfeder (4) in Richtung auf Gegenkontakte (2) zu federbelastet. Wenn ein Drehantrieb (8) von einer Aus- in eine Ein-Stellung verdreht wird, gibt der Drehantrieb (8) nach und nach eine Führungseinrichtung (10) frei und spannt mittels einer Antriebsanordnung (12) ein Schaltschloss (15). Dadurch kann die Andruckfeder (4) die Kontaktbrücke (1) nach und nach auf die Gegenkontakte (2) absenken. Wenn der Drehantrieb (8) von der Ein- in die Aus-Stellung verdreht wird, entspannt der Drehantrieb (8) mittels der Antriebsanordnung (12) das Schaltschloss (15) und hebt mittels der Führungseinrichtung (10) die Kontaktbrücke (1) nach und nach auf einen Trennabstand (D) von den Gegenkontakten (2) ab. Eine Schutzeinrichtung (6) löst in dem Fall, dass das Schaltschloss (15) gespannt ist und die Kontaktbrücke (1) auf die Gegenkontakte (2) abgesenkt ist, das Schaltschloss (15) in Abhängigkeit von einem die Kontaktbrücke (1) durchfließenden Strom aus. Im Falle einer Auslösung hebt das Schaltschloss (15) die Kontaktbrücke (1) von den Gegenkontakten (2) um einen Öffnungsabstand (d) ab. Der Öffnungsabstand (d) ist kleiner als der Trennabstand (D).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Leistungsschalter, mit einem Drehantrieb, einer Antriebsanordnung, einem Schaltschloss, einer Kontaktbrücke, Gegenkontakten, einer Andruckfeder und einer Schutzeinrichtung. Die Kontaktbrücke ist mittels der Andruckfeder in Richtung auf die Gegenkontakte zu federbelastet. Der Drehantrieb ist zwischen einer Ein- und einer Aus-Stellung verdrehbar. Beim Verdrehen von der Aus- in die Ein-Stellung spannt der Drehantrieb mittels der Antriebsanordnung das Schaltschloss, so dass die Andruckfeder die Kontaktbrücke auf die Gegenkontakte absenkt. Beim Verdrehen von der Ein- in die Aus-Stellung entspannt der Drehantrieb mittels der Antriebsanordnung das Schaltschloss und hebt die Kontaktbrücke nach und nach von den Gegenkontakten ab. In dem Fall, dass das Schaltschloss gespannt ist und die Kontaktbrücke auf die Gegenkontakte abgesenkt ist, löst die Schutzeinrichtung in Abhängigkeit von einem die Kontaktbrücke durchfließenden Strom das Schaltschloss aus. Im Falle einer Auslösung hebt das Schaltschloss die Kontaktbrücke von den Gegenkontakten ab.
  • Derartige elektromechanische Leistungsschalter sind allgemein bekannt. Jeder übliche elektromechanische Leistungsschalter ist derart aufgebaut. Rein beispielhaft wird auf die Baureihe "Sirius" der Anmelderin verwiesen, beispielweise auf den Typ 3RV102.
  • Aus der DE 101 52 425 A1 ist ebenfalls ein elektromechanischer Leistungsschalter der obenstehend beschriebenen Art bekannt. Dieser elektromechanische Leistungsschalter weist zusätzlich einen Verriegelungshebel auf. Der Verriegelungshebel wird in dem Fall, dass die Kontaktbrücke mit den Gegenkontakten verschweißt ist, in einer Stellung gehalten, in welcher er ein manuelles Verdrehen des Drehantriebs in die Aus-Stellung verhindert.
  • Elektromechanische Leistungsschalter müssen viele Anforderungen erfüllen. Einige dieser Anforderungen sind wie folgt:
    • Das manuelle Betätigen des Drehantriebs muss auf die Kontaktbrücke übertragen werden.
    • Die Schaltstellung der Kontaktbrücke soll zuverlässig außen am Gerät angezeigt werden.
    • Im Falle des Auslösens des Schaltschlosses muss die Kontaktbrücke automatisch von den Gegenkontakten abgehoben werden. Dies muss auch dann gelten, wenn der Drehantrieb gewaltsam in der Ein-Stellung gehalten wird. Ein als weitere Anforderung gilt hierbei, dass die Auslösekraft und der Auslöseweg über die Lebensdauer des elektromechanischen Leistungsschalters und über einen hohen Temperaturbereich (typisch von ca. -50°C bis + 120°C) konstant und möglichst klein sein sollen.
    • Eventuell soll das Vorliegen einer Auslösung des Schaltschlosses außen am elektromechanischen Leistungsschalter angezeigt werden.
  • Vorzugsweise wird die Kontaktbrücke in der Aus-Stellung von den Gegenkontakten so weit entfernt gehalten, dass bei Überspannungen im Stromnetz ein Überschlag auf den abgeschalteten Stromkreis verhindert wird. Dieser Sachverhalt entspricht der Anforderung "Trenner" gemäß der IEC 60947-3. In dieser Norm ist eine Luftstrecke von mehr als 7 mm gefordert.
  • Um die Auslösekraft des Schaltschlosses möglichst klein zu halten und die Schaltgeschwindigkeit möglichst groß zu halten, ist es von Vorteil, wenn die Bauteile im Schaltschloss und damit auch das Schaltschloss selbst möglichst klein gestaltet sind. Mit zunehmendem Nennstrom des elektromechanischen Leistungsschalters nehmen jedoch die Kräfte zu, die geschaltet werden müssen. Denn die Kontaktkraft ist quadratisch proportional zum Strom. Es ist im Stand der Technik sehr schwierig und nahezu unmöglich die sich widerstrebenden Anforderungen hohe Schaltkräfte, kleine Auslösekräfte, hohe Öffnungsgeschwindigkeit und großer Kontaktöffnungsweg in einer einzigen Schaltschlosskonstruktion zu vereinen. Im Stand der Technik wird insbesondere aus diesem Grund üblicherweise für jede Baugröße eines elektromechanischen Leistungsschalters (Nennstrom) ein entsprechendes Schaltschloss konstruiert, das unter Berücksichtigung der jeweils gegebenen Anforderungen für die auftretenden Kräfte, Wege und Geschwindigkeiten optimal ist. Je nach Auslegung des Schaltschlosses realisiert das Schaltschloss hierbei die Trennerfunktionalität gemäß der IEC 60947-3 oder nicht. In dem einen Fall muss das Schaltschloss relativ groß ausgebildet sein, im anderen Fall kann es kleiner dimensioniert werden. Die obenstehend erwähnten elektromechanischen Leistungsschalter der Baureihe "Sirius" der Anmelderin erfüllen beispielsweise die Trennerfunktionalität.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen elektromechanischen Leistungsschalter der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass sein Schaltschloss kompakt realisierbar ist und der elektromechanische Leistungsschalter dennoch eine Trennerfunktionalität realisiert.
  • Die Aufgabe wird durch einen elektromechanischen Leistungsschalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.
  • Erfindungsgemäß weist der elektromechanische Leistungsschalter zusätzlich zu den bisher erwähnten Komponenten eine Führungseinrichtung auf. Der Drehantrieb gibt beim Verdrehen von der Aus- in die Ein-Stellung nach und nach die Führungseinrichtung frei. Erst das Freigeben der Führungseinrichtung ermöglicht (gegebenenfalls in Kombination mit dem Spannen des Schaltschlosses), dass die Andruckfeder die Kontaktbrücke nach und nach auf die Gegenkontakte absenkt. Weiterhin hebt der Drehantrieb beim Verdrehen von der Ein- in die Aus-Stellung die Kontaktbrücke mittels der Führungseinrichtung nach und nach auf einen Trennabstand von den Gegenkontakten ab. Der Trennabstand ist hierbei größer als ein Öffnungsabstand, um den das Schaltschloss im Falle der Auslösung die Kontaktbrücke von den Gegenkontakten abhebt.
  • Soweit es die Bewegung der Kontaktbrücke zwischen den Gegenkontakten und dem Öffnungsabstand betrifft, kann die Bewegung der Kontaktbrücke somit erfindungsgemäß nach Belieben realisiert werden. Soweit es das Bewegen der Kontaktbrücke zwischen dem Öffnungsabstand und dem Trennabstand betrifft, erfolgt diese Bewegung hingegen ausschließlich mittels der Führungseinrichtung.
  • Die Führungseinrichtung muss bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung bezüglich des Auslösens im Fehlerfall keine Funktion realisieren. Sie muss lediglich derart ausgestaltet sein, dass sie die Funktion des Schaltschlosses nicht behindert. Die Führungseinrichtung muss daher bezüglich Geschwindigkeit, Freiauslösung, geringe Auslösekräfte usw. keinerlei Anforderungen erfüllen. Sie kann daher sehr einfach und stabil ausgeführt werden. Umgekehrt muss der durch das Schaltschloss erreichbare Öffnungsabstand nicht so groß sein, dass die Trennerfunktionalität der IEC 60947-3 realisiert wird. Das Schaltschloss kann daher klein und kompakt ausgebildet sein.
  • Der Trennabstand liegt in der Regel zwischen dem 1½-fachen und dem 4-fachen des Öffnungsabstands. Beispielsweise kann - bei beidseitiger Kontaktöffnung - der Öffnungsabstand zwischen 1 und 3 mm liegen, der Trennabstand mindestens 3½ mm betragen. Bei (ausnahmsweise) nur einseitiger Kontaktöffnung sind die doppelten Werte einzuhalten.
  • Üblicherweise wird der Drehantrieb zum Verdrehen von der Ausin die Ein-Stellung um ca. 90° verdreht. Es sind jedoch auch andere Verdrehwinkel möglich.
  • Vorzugsweise ist der Drehantrieb in der Aus-Stellung stabil gehalten oder arretierbar. Denn hierdurch ist es nicht möglich, dass ohne bewusste Einwirkung von außen die Kontaktbrücke bis auf den Öffnungsabstand an die Gegenkontakte herangeführt wird.
  • Das Schaltschloss kann im Falle einer Auslösung über die Führungseinrichtung auf die Kontaktbrücke wirken. Alternativ ist es möglich, dass das Schaltschloss im Falle einer Auslösung direkt auf die Kontaktbrücke wirkt. Welche dieser beiden alternativen Ausgestaltungen ergriffen wird, liegt im Belieben des Fachmanns.
  • In einer besonders einfachen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Führungseinrichtung als Schieber mit zwei Enden ausgebildet. Das eine Ende ist zur Anlage am Drehantrieb vorgesehen, das andere Ende zur Anlage an der Kontaktbrücke.
  • Die Schutzeinrichtung weist in der Regel einen Kurzschlussauslöser und/oder einen Überlastauslöser auf. In der Regel sind hierbei beide Komponenten vorhanden. In Einzelfällen kann es jedoch ausreichend sein, wenn die Schutzeinrichtung nur eine der beiden Komponenten aufweist.
  • Vorzugsweise überführt das Schaltschloss im Falle einer Auslösung den Drehantrieb in eine Zwischenstellung ("Trip"), die zwischen der Ein- und der Aus-Stellung liegt. Auf diese Weise ist von außerhalb des Leistungsschalters sofort ersichtlich, dass ein Auslösevorgang erfolgt ist.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
    • FIG 1
    schematisch einen elektromechanischen Leistungsschalter im Schnitt,
    FIG 2 und 3
    eine Antriebseinrichtung eines elektromechanischen Leistungsschalters in der Aus-Stellung und
    FIG 4
    die Antriebseinrichtung der FIG 2 und 3 in der Ein-Stellung.
  • Die FIG 1 bis 4 zeigen eine mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Leistungsschalters. Sie werden nachfolgend gemeinsam beschrieben.
  • Gemäß FIG 1 weist ein elektromechanischer Leistungsschalter mindestens eine Kontaktbrücke 1 auf, beispielsweise drei, vier oder fünf derartiger Kontaktbrücken 1. Jede Kontaktbrücke 1 wirkt mit Gegenkontakten 2 zusammen und bildet so einen jeweiligen elektrischen Schaltpfad. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl an Schaltpfaden nicht von Bedeutung. Die vorliegende Erfindung wird daher nachfolgend in Verbindung mit einem einzigen Schaltpfad erläutert. Sie ist jedoch ohne weiteres auch bei elektromechanischen Leistungsschaltern mit mehreren Schaltpfaden anwendbar.
  • Die Kontaktbrücke 1 ist in einem Kontaktbrückenträger 3 fixiert. In der Regel ist für jede Kontaktbrücke 1 jeweils ein eigener Kontaktbrückenträger 3 vorhanden. Prinzipiell könnte jedoch für alle vorhandenen Kontaktbrücken 1 ein gemeinsamer Kontaktbrückenträger 3 vorhanden sein.
  • Der elektromechanische Leistungsschalter weist eine Andruckfeder 4 auf, die auf die Kontaktbrücke1 wirkt. Die Kontaktbrücke 1 ist mittels der Andruckfeder 4 in Richtung auf die Gegenkontakte 2 zu federbelastet. Sie ist auf die Gegenkontakte 2 absenkbar und von den Gegenkontakten 2 abhebbar. Wenn die Kontaktbrücke 1 auf die Gegenkontakte 2 abgesenkt ist, ist der Schaltpfad geschlossen. Strom kann daher von einer Eingangsklemme 5 über einen ersten der Gegenkontakte 2, die Kontaktbrücke 1 und den anderen der Gegenkontakte 2 zu einer Schutzeinrichtung 6 und von dort zu einer Ausgangsklemme 7 fließen. Wenn die Kontaktbrücke 1 hingegen von den Gegenkontakten 2 abgehoben ist, ist der Schaltpfad unterbrochen.
  • Es ist möglich, dass die Andruckfeder 4 über den Kontaktbrückenträger 3 auf die Kontaktbrücke 1 wirkt. In der Regel wirkt die Andruckfeder 4 jedoch direkt auf die Kontaktbrücke 1. Der Kontaktbrückenträger 3 kann zu diesem Zweck eine entsprechende Ausnehmung aufweisen, durch die hindurch die Andruckfeder 4 geführt ist. Die Ausnehmung ist in den FIG 1 bis 4 jedoch nicht dargestellt.
  • Das Schließen des Schaltpfades (also das Absenken der Kontaktbrücke 1 auf die Gegenkontakte 2) erfolgt in der Regel manuell. In Einzelfällen kann es motorisch erfolgen. Es erfolgt durch Betätigen eines Drehantriebs 8, der zwischen einer Aus-Stellung (siehe die FIG 2 und 3) und einer Ein-Stellung (siehe FIG 4) um eine Drehachse 9 drehbar ist. Ein Vergleich der FIG 2 und 3 einerseits sowie FIG 4 andererseits zeigt hierbei, dass der Drehantrieb 8 zum Verdrehen von der Aus- in die Ein-Stellung (bzw. zurück) um ca. 90° verdreht wird. Diese Ausgestaltung stellt den Regelfall dar, der auch im Stand der Technik zumeist realisiert ist. Der Verdrehwinkel von 90° ist jedoch nicht zwingend. Er könnte auch einen anderen Betrag aufweisen, beispielsweise 120° oder 180°. In Einzelfällen kann der Verdrehwinkel auch kleiner als 90° sein, beispielsweise nur 60° oder 75° betragen.
  • Wenn der Drehantrieb 8 sich in der Aus-Stellung befindet, weist die Kontaktbrücke 1 von den Gegenkontakten 2 einen großen Abstand D auf, nachfolgend Trennabstand D genannt. Der Trennabstand D beträgt beispielsweise mehr als 3½ mm. Beispielsweise kann der Trennabstand D zwischen 4 mm und 5 mm oder 5½ mm liegen. Dieser Abstand D ist auf Grund der beidseitigen Öffnung des aus Kontaktbrücke 1 und Gegenkontakten 2 bestehenden Kontakts ausreichend, um eine Trennerfunktionalität gemäß der IEC 60947-3 zu realisieren. Die Kontaktbrücke 1 wird in diesem Abstand D durch eine Führungseinrichtung 10 gehalten.
    Die Führungseinrichtung 10 stützt sich gemäß den FIG 2 bis 4 direkt am Drehantrieb 8 ab. Sie weist somit ein Ende 11 auf, das zur Anlage am Drehantrieb 8 vorgesehen ist. Alternativ könnte die Führungseinrichtung 10 sich jedoch auch an einem anderen Element abstützen, das vom Drehantrieb 8 betätigt wird, beispielsweise an einer Antriebsanordnung 12.
  • Ein weiteres Ende 13 der Führungseinrichtung 10 stützt sich - direkt oder über den Kontaktbrückenträger 3 - an der Kontaktbrücke 1 ab. Das andere Ende 13 ist somit zur Anlage an der Kontaktbrücke 1 vorgesehen.
  • Im vorliegenden Fall ist die Führungseinrichtung 10 als Schieber 10 ausgebildet. Die Führungseinrichtung 10 könnte jedoch auch anderes ausgebildet sein, beispielsweise als Nocken, der um eine Achse drehbar gelagert ist.
  • Wenn der Drehantrieb 8 von der Aus- in die Ein-Stellung verdreht wird, gibt der Drehantrieb 8 nach und nach die Führungseinrichtung 10 frei. Zur Realisierung einer derartigen allmählichen Freigabe weist der Drehantrieb 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel eine schiebe Ebene 14 (nachfolgend Rampe 14 genannt) auf, die beim Verdrehen des Drehantriebs 8 am ersten Ende 11 der Führungseinrichtung 10 entlang gleitet.
  • Durch das Verdrehen des Drehantriebs 8 wird die Kontaktbrücke 1 nach und nach auf die Gegenkontakte 2 abgesenkt. Das Absenken wird hierbei durch die Andruckfeder bewirkt. Weiterhin wird durch das Verdrehen des Drehantriebs 8 von der Aus- in die Ein-Stellung ein Schaltschloss 15 gespannt. Das Schaltschloss 15 stellt die übliche Getriebebaugruppe dar, welche gegebenenfalls ein automatisches Öffnen der Strombahnen bewirken kann. Der Aufbau des Schaltschlosses 15 entspricht der im Stand der Technik üblichen Ausgestaltung. Zum Aufbau des Schaltschlosses 15 sind daher keine detaillierten Ausführungen erforderlich.
  • Vorzugsweise beginnt das Spannen des Schaltschlosses 15 erst ab einer Zwischenstellung, die zwischen der Ein- und der Aus-Stellung des Drehantriebs 8 liegt. Die Zwischenstellung kann hierbei an einem beliebigen Punkt zwischen der Ein- und der Aus-Stellung liegen. Wenn der Drehantrieb 8 sich in der Zwischenstellung 8 befindet, weist die Kontaktbrücke 1 von den Gegenkontakten 2 einen Öffnungsabstand d auf, der kleiner als der Trennabstand D ist. Der Trennabstand D ist somit - umgekehrt gesprochen - größer als der Öffnungsabstand d.
  • Der Trennabstand D liegt vorzugsweise zwischen dem 1½-fachen und dem 4-fachen des Öffnungsabstands d. In einer üblichen Ausgestaltung liegt der Öffnungsabstand d zwischen 1 mm und 3 mm, beispielsweise bei ca. 2 mm.
  • Wenn der Drehantrieb 8 vollständig in die Ein-Stellung überführt ist, ist das Schaltschloss 15 vollständig gespannt und auslösebereit. Weiterhin ist die Kontaktbrücke 1 auf die Gegenkontakte 2 abgesenkt. Dieser Zustand ist in FIG 4 dargestellt.
  • Wenn der Drehantrieb 8 von der Ein- in die Aus-Stellung zurückgedreht wird, erfolgt der inverse Vorgang. Es wird also mittels der Antriebsanordnung 12 das Schaltschloss 15 entspannt. Weiterhin wird die Kontaktbrücke 1 nach und nach von den Gegenkontakten 2 abgehoben, und zwar bis auf den Trennabstand D. Das Abheben der Kontaktbrücke 1 bis auf den Trennabstand D erfolgt hierbei mittels der Führungseinrichtung 10.
  • Wie bereits erwähnt, soll das Abheben der Kontaktbrücke 1 bis auf den Trennabstand D gewährleisten, dass der entsprechende Schaltpfad zuverlässig geöffnet bleibt. Auch beim Anliegen einer Überspannung soll kein Überschlag erfolgen. Vorzugsweise ist daher der Drehantrieb 8 in der Aus-Stellung stabil gehalten oder arretierbar. Beispielsweise kann der Drehantrieb 8 eine kleine Mulde aufweisen, in welche die Führungseinrichtung 10 eintaucht, wenn der Drehantrieb 8 sich in der Aus-Stellung befindet. Alternativ oder zusätzlich kann der Bereich des Drehantriebs 8, an dem das erste Ende 11 der Führungseinrichtung 10 in der Aus-Stellung des Drehantriebs 8 anliegt, von zwei kleinen Nocken eingegabelt sein. Mittels dieser Maßnahmen wird erreicht, dass der Drehantrieb 8 in der Aus-Stellung stabil gehalten ist.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Drehantrieb 8 in der Aus-Stellung arretierbar sein. Hierzu kann beispielsweise am Drehantrieb 8 ein Stift 16 vorhanden sein, der parallel zur Drehachse 9 bewegbar ist. Der Stift 16 kann beispielsweise in eine korrespondierende Aufnahme eines Gehäuses 17 des elektromechanischen Leistungsschalters abgesenkt werden. Wenn der Stift 16 in die letztgenannte Ausnehmung abgesenkt ist, ist der Drehantrieb 8 in der Aus-Stellung arretiert. Die Arretierung kann - wie beispielsweise im Stand der Technik ebenfalls üblich - mittels eines Vorhängeschlosses oder dergleichen gesichert werden.
  • Wie bereits erwähnt, fließt der die Kontaktbrücke 1 durchfließende Strom auch durch die Schutzeinrichtung 6. Wenn ein derartiger Strom fließen kann, müssen zwangsweise das Schaltschloss 15 gespannt sein und die Kontaktbrücke 1 auf die Gegenkontakte 2 abgesenkt sein. Die Schutzeinrichtung 6 überwacht den fließenden Strom. In Abhängigkeit von diesem Strom löst die Schutzeinrichtung 6 das Schaltschloss 15 aus.
  • Die Schutzeinrichtung 6 kann zum Auslösen des Schaltschlosses 15 beispielsweise einen magnetisch wirkenden Kurzschlussauslöser 18 aufweisen. Der Kurzschlussauslöser 18 löst das Schaltschloss 15 sofort aus, wenn der Strom einen Grenzwert übersteigt. Der Grenzwert beträgt in der Regel ein Mehrfaches des Nennstroms des elektromechanischen Leistungsschalters, beispielsweise das Dreizehnfache des Nennstroms.
  • Alternativ oder (im Regelfall) zusätzlich zum Kurzschlussauslöser 18 kann die Schutzeinrichtung 6 einen Überlastauslöser 19 aufweisen. Der Überlastauslöser 19 löst das Schaltschloss 15 aus, wenn der Strom für längere Zeit oberhalb des Nennstroms des elektromechanischen Leistungsschalters liegt, der Kurschlussauslöser 18 jedoch nicht anspricht. Die Auslösecharakteristik des Überstromauslösers 19 ist durch einschlägige Normen definiert.
  • Wenn die Schutzeinrichtung 6 das Schaltschloss 15 auslöst, hebt das Schaltschloss 15 die Kontaktbrücke 1 (direkt oder über den Kontaktbrückenträger 3) von den Gegenkontakten 2 ab. Das Schaltschloss 15 bewirkt jedoch lediglich ein Abheben um den Öffnungsabstand d, nicht ein Abheben um den Trennabstand D.
  • Gemäß den FIG 2 bis 4 wirkt das Schaltschloss 15 im Falle der Auslösung über die Führungseinrichtung 10 auf den Kontaktbrückenträger 3 bzw. auf die Kontaktbrücke 1 ein. Alternativ wäre es ebenso möglich, dass das Schaltschloss 15 direkt auf den Kontaktbrückenträger 3 bzw. auf die Kontaktbrücke 1 wirkt.
  • Das Auslösen des Schaltschlosses 15 führt vorzugsweise auch zu einem Auslenken des Drehantriebs 8 aus der Ein-Stellung. Es ist möglich, dass das Auslösen des Schaltschlosses 15 den Drehantrieb 8 in die Aus-Stellung überführt. Vorzugsweise jedoch überführt das Schaltschloss 15 den Drehantrieb 8 lediglich in die Zwischenstellung, im Stand der Technik meist Trip-Stellung genannt.
  • Der erfindungsgemäße elektromechanische Leistungsschalter weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist es möglich, ein- und dasselbe Schaltschloss 15 für verschiedene Typen von elektromechanischen Leistungsschaltern zu verwenden, da das Schaltschloss 15 nur die Öffnereigenschaft, nicht aber die Trennereigenschaft realisieren muss. Die Bauteilevielfalt kann daher reduziert werden, was einen Kostenvorteil und einen Vorteil bei der Materialhaltung darstellt. Weiterhin ist eine kompakte Bauweise des elektromechanischen Leistungsschalters realisierbar.
  • Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

Claims (10)

  1. Elektromechanischer Leistungsschalter, mit einem Drehantrieb (8), einer Antriebsanordnung (12), einer Führungseinrichtung (10), einem Schaltschloss (15), einer Kontaktbrücke (1), Gegenkontakte (2), einer Andruckfeder (4) und einer Schutzeinrichtung (6),
    - wobei die Kontaktbrücke (1) mittels der Andruckfeder (4) in Richtung auf die Gegenkontakte (2) zu federbelastet ist,
    - wobei der Drehantrieb (8) zwischen einer Ein- und einer Aus-Stellung verdrehbar ist,
    - wobei der Drehantrieb (8) beim Verdrehen von der Aus- in die Ein-Stellung nach und nach die Führungseinrichtung (10) freigibt und mittels der Antriebsanordnung (12) das Schaltschloss (15) spannt, so dass die Andruckfeder (4) die Kontaktbrücke (1) nach und nach auf die Gegenkontakte (2) absenkt,
    - wobei der Drehantrieb (8) beim Verdrehen von der Ein- in die Aus-Stellung mittels der Antriebsanordnung (12) das Schaltschloss (15) entspannt und mittels der Führungseinrichtung (10) die Kontaktbrücke (1) nach und nach auf einen Trennabstand (D) von den Gegenkontakten (2) abhebt,
    - wobei die Schutzeinrichtung (6) in dem Fall, dass das Schaltschloss (15) gespannt ist und die Kontaktbrücke (1) auf die Gegenkontakte (2) abgesenkt ist, das Schaltschloss (15) in Abhängigkeit von einem die Kontaktbrücke (1) durchfließenden Strom auslöst,
    - wobei das Schaltschloss (15) im Falle einer Auslösung die Kontaktbrücke (1) von den Gegenkontakten (2) um einen Öffnungsabstand (d) abhebt,
    - wobei der Öffnungsabstand (d) kleiner als der Trennabstand (D) ist.
  2. Leistungsschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Trennabstand (D) zwischen dem 1½-fachen und dem 4-fachen des Öffnungsabstands (d) liegt.
  3. Leistungsschalter nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Öffnungsabstand (d) bei beidseitiger Kontaktöffnung zwischen 1 mm und 3 mm liegt und dass der Trennabstand (D) mindestens 3½ mm beträgt.
  4. Leistungsschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drehantrieb (8) zum Verdrehen von der Aus- in die Ein-Stellung um ca. 90° verdreht wird.
  5. Leistungsschalter nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drehantrieb (8) in der Aus-Stellung stabil gehalten ist oder arretierbar ist.
  6. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schaltschloss (15) im Falle einer Auslösung über die Führungseinrichtung (10) auf die Kontaktbrücke (1) wirkt.
  7. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schaltschloss (15) im Falle einer Auslösung direkt auf die Kontaktbrücke (1) wirkt.
  8. Leistungsschalter nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Führungseinrichtung (10) als Schieber mit zwei Enden (11, 13) ausgebildet ist, dass das eine Ende (11) zur Anlage am Drehantrieb (8) vorgesehen ist und dass das andere Ende (13) zur Anlage an der Kontaktbrücke (1) vorgesehen ist.
  9. Leistungsschalter nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schutzeinrichtung (6) einen Kurzschlussauslöser (18) und/oder einen Überlastauslöser (19) aufweist.
  10. Leistungsschalter nach einem der obigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Schaltschloss (15) im Falle einer Auslösung den Drehantrieb (8) in eine Zwischenstellung überführt, die zwischen der Ein- und der Aus-Stellung liegt.
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