WO2001039225A1 - Schaltkontaktanordnung mit einer feststehenden baugruppe aus vorkontakt und lichtbogenhorn - Google Patents

Schaltkontaktanordnung mit einer feststehenden baugruppe aus vorkontakt und lichtbogenhorn Download PDF

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WO2001039225A1
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contact
fixed
switching
assembly
contact arrangement
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Michael Bach
Michael Sebekow
Guenter Seidler-Stahl
Detlev Schmidt
Ingo Thiede
Sezai Tuerkmen
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/46—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using arcing horns
    • 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
    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H01H71/0207—Mounting or assembling the different parts of the circuit breaker
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/08—Terminals; Connections

Definitions

  • the invention relates to a switch contact arrangement for a low-voltage circuit breaker with the following features: a fixed contact group with a fixed main contact, - a fixed pre-contact, a fixed arcing, the fixed pre-contact and the fixed arcing element being attached as a coherent conductor rail to the fixed main contact Form assembly, a movable contact group which can be actuated by a drive device for switching on and off relative to the fixed contact group, and a housing of the circuit breaker which accommodates the switch contact arrangement.
  • a switch contact arrangement with the features mentioned has become known from EP 0 325 767 B1.
  • the pre-contacts are also closed before the main contacts are disconnected. These processes take place without the formation of an arc.
  • a switching arc only occurs when the pre-contacts are also disconnected. The switching arc then passes over to the arcing horns, which connect directly to the pre-contacts.
  • the current flowing via the switch contact arrangement is switched off in an arc quenching chamber which is assigned to the switch contacts and is provided with quenching plates.
  • pre-contact and the arcing are also known to form as a separate body and to connect the two rigidly together. Examples of this can be found in EP 0 410 902 B1 or DE 197 27 696 AI. Although this design has the advantage that particularly suitable materials can be selected for the pre-contact and the arcing, one tries to avoid the effort for the production of separate parts. However, a one-piece production of pre-contact and arcing does not necessarily result in particularly low production costs, since only casting processes or extrusion processes can be considered in consideration of the required strength.
  • the object of the invention is to substantially reduce the manufacturing effort while maintaining the principle of the one-piece assembly consisting of pre-contact and arcing, which has become known through EP 0 325 767 B1.
  • the assembly forming the fixed pre-contact and the fixed arc hom is designed as a stamped and bent part made of a sheet-metal material
  • the housing which accommodates the switch contact arrangement has a supporting wall for bearing and supporting at least one sub-area of the assembly forming the pre-contact.
  • the assembly of the assembly designed according to the invention can be attached to a busbar carrying the main contact in that the assembly has a mounting leg intended to rest on the busbar, through which extends at least one fastening element engaging in the busbar.
  • the supporting wall can be dimensioned narrower than the fastening leg, with two fastening elements being arranged on both sides of the supporting wall.
  • the support wall has an approximately U-shaped profile. With a comparatively low material thickness, this cross-sectional shape provides a desired strong support effect on the assembly consisting of pre-contact and arcing.
  • FIG. 1 schematically shows a low-voltage circuit breaker in section.
  • FIG. 2 shows a switch contact arrangement of the circuit breaker according to the figure with adjacent parts of the housing of the circuit breaker.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a part of the rear wall of a multi-pole circuit breaker shown broken off with the fixed contact groups corresponding to FIG.
  • the low-voltage circuit breaker 1 shown has a housing 2 and one or more switching poles 3.
  • a switching contact arrangement 4 which is provided with an upper busbar 5 and a lower busbar 6.
  • the aforementioned busbars protrude from a rear wall 7 of the housing 2 and are available there as connection means for connection to an external circuit.
  • the switch contact arrangement 4 includes a fixed contact group 10, which includes the upper busbar 5, which is provided with a main contact at the end, and an assembly 11 fastened to it, which has a pre-contact and an arcing pin.
  • the switch contact arrangement 4 also includes a movable contact group 12 which is attached to a pivotably mounted contact carrier 13 and is connected to the lower busbar 6 by means of a flexible conductor 14.
  • the movable contact group 12 comprises one or more main contacts, one or more pre-contacts, and an electric arc.
  • a drive device 15 serves to open and close the switching contact arrangement 4 according to the requirements of a user or on the basis of control commands from an automatic protective device.
  • FIG. 2 shows a section of the circuit breaker 1 in the region of the rear wall 7 of its housing 2 and a fixed contact group 10. As can be seen, the rear wall 7 is provided with a through opening 16 for the upper busbar 5.
  • a shoulder 17 of the busbar 5 serves as a stop on the inside of the rear wall 7.
  • a main contact 21 is formed in a known manner by the inner end face 21 of the busbar 5 or by a contact pad made of a special contact material on the end face 21.
  • the assembly 11 which represents a combination of a fixed pre-contact 22 and an arcing horn 23, is fastened to the top of the busbar 5.
  • the assembly 11 is made as a stamped and bent part from sheet steel, which results in significant advantages.
  • the stamping and bending technology allows inexpensive production of the assembly mentioned.
  • this method can be used to process materials which have an advantageous effect on the switching properties, in particular a favorable behavior of the switching arcs when switching off is achieved if sheet steel is used as the material.
  • FIG. 3 shows further details of the fixed contact group in a perspective view of a part of the rear wall 7 of a three-pole circuit breaker. In the area of the middle pole, the fixed contact group 11 is omitted in order to make details of the support on the rear wall 7 visible.
  • the rear wall 7 belongs to the housing 2 of the three-pole circuit breaker (FIG.
  • FIG. 1 1
  • FIG. 3 the inner sections of the upper busbars 5 are shown in FIG. 3, which form the fixed main contacts 21 with their end faces.
  • the assemblies 11 lie with a fastening leg 27 on the upper side of the busbars 5 and are connected to the busbar 5 by two fastening elements 28, preferably screws.
  • the support walls 24 already mentioned have a U-shaped cross-sectional shape and are dimensioned narrower than the fastening legs 27. As a result, the fastening elements 28 are easily accessible from above.

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  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

Eine Schaltkontaktanordnung (4) eines Niederspannungs-Leistungsschalters (1) weist eine feststehende Kontaktgruppe (10) auf, die einen Hauptkontakt (21), einen Vorkontakt (22) und ein Lichtbogenhorn (23) aufweist. Der Vorkontakt (22) und das Lichtbogenhorn (23) werden durch eine einheitliche Baugruppe (11) gebildet, die als Stanz-Biegeteil aus einem blechförmigen Werkstoff ausgebildet ist. Das die Schaltkontaktanordnung aufnehmende Gehäuse (2) besitzt eine Stützwand (24), an welcher die Baugruppe (11) mit ihrem den Vorkontakt (22) bildenden Teilbereich anliegt. Die Stützwand (24) entlastet die Baugruppe (11) von der Beanspruchung durch eine bewegbare Kontaktgruppe (12) beim Einschalten.

Description

Beschreibung
Schaltkontaktanordnung mit einer feststehenden Baugruppe aus Vorkontakt und Lichtbogenhom
Die Erfindung betrifft eine Schaltkontaktanordnung für einen Niederspannungs-Leistungsschalter mit folgenden Merkmalen: eine feststehende Kontaktgruppe mit einem feststehenden Hauptkontakt, - einem feststehenden Vorkontakt, einem feststehenden Lichtbogenho , wobei der feststehende Vorkontakt und das feststehende Lichtbogenhom als zusammenhängende, an einer den feststehenden Hauptkontakt tragenden Stromschiene befestigte Baugruppe bilden, eine zum Ein- und Ausschalten relativ zu der feststehenden Kontaktgruppe durch eine Antriebsvorrichtung betätigbare bewegbare Kontaktgruppe, und ein die Schaltkontaktanordnung aufnehmendes Gehäuse des Leistungsschalters.
Eine Schaltkontaktanordnung mit den genannten Merkmalen ist durch die EP 0 325 767 Bl bekanntgeworden. In bekannter Weise stehen im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters nur die feststehenden und die beweglichen Hauptkontakte miteinander im Eingriff. Beim Ausschalten werden zunächst auch die Vorkontakte geschlossen, bevor die Hauptkontakte getrennt werden. Diese Vorgänge erfolgen ohne Bildung eines Lichtbogens. Ein Schaltlichtbogen entsteht erst, wenn auch die Vor- kontakte getrennt werden. Anschließend tritt der Schaltlichtbogen auf die Lichtbogenhörner über, die sich unmittelbar an die Vorkontakte anschließen. Die Abschaltung des über die Schaltkontaktanordnung fließenden Stromes erfolgt in einer den Schaltkontakten zugeordneten Lichtbogenlöschkammer, die mit Löschblechen versehen ist. Beim Einschalten wird durch den Bewegungsablauf gleichfalls dafür gesorgt, daß die Hauptkontakte nicht durch Lichtbögen belastet werden, die bei der Annäherung der beweglichen und der feststehenden Kontakte auftreten können. Durch Lichtbögen und mechanische Schläge werden daher vor allem die Vorkontakte beansprucht, weshalb für diese eine robuste Bauweise gewählt wird. Beispielsweise ist der eingangs erwähnten EP 0 325 767 Bl zu entnehmen, daß die feststehende Baugruppe aus Vorkontakt und Lichtbogenhom als massiver Metallkörper ausgebildet ist, der im Bereich des Vorkontaktes einen beträchtlichen Querschnitt aufweist.
Es ist auch bekannt, den Vorkontakt und das Lichtbogenhom als gesonderte Körper auszubilden und beide starr miteinander zu verbinden. Beispiele hierfür sind der EP 0 410 902 Bl oder der DE 197 27 696 AI zu entnehmen. Obwohl diese Bauweise den Vorteil hat, daß für den Vorkontakt und das Lichtbogenhom jeweils besonders geeignete Werkstoffe gewählt werden können, versucht man den Aufwand für die Herstellung gesonderter Teile zu vermeiden. Jedoch sind durch eine einstückige Herstellung von Vorkontakt und Lichtbogenhom nicht zwangsläufig besonders niedrige Herstellungskosten zu erzielen, da mit Rücksicht auf die erforderliche Festigkeit nur Gießverfahren oder Strangpreßverfahren in Betracht kommen.
Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung des durch die EP 0 325 767 Bl bekannt gewordenen Prinzips der einteiligen Baugruppe aus Vorkontakt und Lichtbogenhom den Aufwand für die Herstellung wesentlich zu verringern.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch folgende weitere Merkmale gelöst: die den feststehenden Vorkontakt und das feststehende Lichtbogenhom bildende Baugruppe ist als Stanz-Biegeteil aus einem blechförmigen Werkstoff ausgebildet und das die Schaltkontaktanordnung aufnehmende Gehäuse besitzt zur Anlage und Abstützung wenigstens eines den Vorkontakt bildenden Teilbereiches der Baugruppe eine Stützwand.
Durch das Zusammenwirken der Stützwand und dem den Vorkontakt bildenden Teilbereich der Baugruppe wird eine Deformation durch die Schlagbeanspruchung beim Einschalten verhindert. Daher kann ein preiswert herstellbares Stanz-Biegeteil die Funktion des Vorkontaktes übernehmen.
Die Befestigung der nach der Erfindung gestalteten Baugruppe an einer den Hauptkontakt tragenden Stromschiene kann dadurch geschehen, daß die Baugruppe einen zur Auflage auf der Stromschiene bestimmten Befestigungsschenkel aufweist, durch den sich wenigstens ein in die Stromschiene eingreifendes Befestigungselement erstreckt. Die Stützwand kann dabei schmaler als der Befestigungsschenkel bemessen sein, wobei zwei Befestigungselemente beidseitig der Stützwand angeordnet sind. In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn die Stützwand ein etwa U-förmiges Profil aufweist. Diese Quer- schnittsform ergibt bei vergleichsweise geringer Materialdik- ke eine gewünschte starke Stützwirkung auf die Baugruppe aus Vorkontakt und Lichtbogenhom.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt schematisch einen Niederspannungs-Lei- stungsschalter im Schnitt.
Die Figur 2 zeigt eine Schaltkontaktanordnung des Leistuns- schalters gemäß der Figur mit angrenzenden Teilen des Gehäu- ses des Leistungsschalters. Die Figur 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen abgebrochen dargestellten Teil der Rückwand eines mehrpoligen Leistungsschalters mit der Figur 2 entsprechenden feststehen- den Kontaktgruppen.
Zunächst wird anhand der Figur 1 die Funktion einer Schaltkontaktanordnung nach der Erfindung anhand einer schemati- schen Darstellung eines Niederspannungs-Leistungsschalters erläutert. Der gezeigte Niederspannungs-Leistungsschalter 1 weist ein Gehäuse 2 und einen oder mehrere Schaltpole 3 auf. In jedem der Schaltpole 3 befindet sich eine Schaltkontaktanordnung 4, die mit einer oberen Stromschiene 5 und einer unteren Stromschiene 6 versehen ist. Die genannten Strom- schienen ragen aus einer Rückwand 7 des Gehäuses 2 heraus und stehen dort als Anschlußmittel zur Verbindung mit einem äußeren Stromkreis zur Verfügung. Zu der Schaltkontaktanordnung 4 gehört eine feststehende Kontaktgruppe 10, zu der die obere, am Ende mit einem Hauptkontakt versehene Stromschiene 5 und eine an dieser befestigte Baugruppe 11 gehören, die einen Vorkontakt und ein Lichtbogenhom aufweist.
Ferner gehört zu der Schaltkontaktanordnung 4 eine bewegbare Kontaktgruppe 12, die an einem schwenkbar gelagerten Kontakt- träger 13 angebracht und mittels biegsamer Leiter 14 mit der unteren Stromschiene 6 verbunden ist. In bekannter Weise umfaßt die bewegbare Kontaktgruppe 12 einen oder mehrere Hauptkontakte, einen oder mehrere Vorkontakte sowie ein Lichtbogenhom. Eine Antriebsvorrichtung 15 dient zum Öffnen und Schließen der Schaltkontaktanordnung 4 nach den Anforderungen eines Benutzers oder aufgrund von Steuerbefehlen einer selbsttätigen Schutzeinrichtung. Der Aufbau der feststehenden Kontaktgruppe 10 wird nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 näher beschrieben. Die Figur 2 zeigt einen Ausschnitt des Leistungsschalters 1 im Bereich der Rückwand 7 seines Gehäuses 2 sowie eine feststehende Kontaktgruppe 10. Wie man erkennt, ist die Rückwand 7 mit einer Durchgangsöffnung 16 für die obere Stromschiene 5 versehen. Ein Ansatz 17 der Stromschiene 5 dient als Anschlag an der Innenseite der Rückwand 7. Zur Befestigung der Stromschiene 5 in der dargestellten Lage dient ein als Mutter ausgebildetes Druckstück 18, in das eine von der Außenseite des Gehäuses 2 zugängliche Schraube 20 eingreift. Ein Hauptkon- takt 21 wird in bekannter Weise durch die innere Stirnfläche 21 der Stromschiene 5 bzw. durch eine auf der Stirnfläche 21 angebrachte Kontaktauflage aus einem speziellen Kontaktwerkstoff gebildet.
Auf der Oberseite der Stromschiene 5 ist die Baugruppe 11 befestigt, die eine Kombination eines feststehenden Vorkontaktes 22 und eines Lichtbogenhorns 23 darstellt. Die Baugruppe 11 ist als Stanz-Biegeteil aus Stahlblech hergestellt, wodurch sich wesentliche Vorteile ergeben. Insbesondere erlaubt die Stanz-Biegetechnik eine preiswerte Herstellung der genannten Baugruppe. Andererseits können mittels dieses Verfahrens Werkstoffe verarbeitet werden, die sich vorteilhaft auf die Schalteigenschaften auswirken insbesondere wird ein günstiges Verhalten der Schaltlichtbögen beim Ausschalten er- zielt, wenn als Werkstoff Stahlblech verwendet wird.
Derjenige Bereich der Baugruppe 11, welcher den Vorkontakt 22 bildet, wird beim Zusammenwirken mit der bewegbaren Kontaktgruppe 12 durch erhebliche und schlagartig wirkende Kräfte beansprucht. Diese Kräfte werden bei der Schaltkontaktanordnung nach der Erfindung durch eine Stützwand 24 aufgenommen, die Bestandteil der Rückwand 7 ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Baugruppe 11 eine verhältnismäßig einfache Gestaltung erhalten kann. Insbesondere kann von Eiπprägungen oder Versteifungsrippen abgesehen werden. Weitere Einzelheiten der feststehenden Kontaktgruppe zeigt die Figur 3 in einer perspektivischen Ansicht eines Teiles der Rückwand 7 eines dreipoligen Leistungsschalters. Im Be- reich des mittleren Poles ist die feststehende Kontaktgruppe 11 fortgelassen, um Einzelheiten der Abstützung an der Rückwand 7 sichtbar zu machen. Die Rückwand 7 gehört zum Gehäuse 2 des dreipoligen Leistungsschalters (Fig. 1) und weist äußere Seitenwände 25 sowie Trennwände 26 auf, die zusammen mit einer nicht gezeigten Vorderwand des Gehäuses 2 (Figur 1) drei benachbarte Schaltkammern 3 bilden. Ferner sind in der Figur 3 die inneren Abschnitte der oberen Stromschienen 5 gezeigt, die mit ihren Stirnflächen die feststehenden Hauptkontakte 21 bilden. Die Baugruppen 11 liegen mit einem Befesti- gungsschenkel 27 auf der Oberseite der Stromschienen 5 auf und sind mit der Stromschiene 5 durch je zwei Befestigungs- elemente 28, vorzugsweise Schrauben, verbunden. Die bereits erwähnten Stützwände 24 weisen eine U-förmige Querschnittsform auf und sind schmaler als die Befestigungsschenkel 27 bemessen. Hierdurch sind die Befestigungselemente 28 von oben gut zugänglich.
Sollte es andererseits erwünscht sein, daß der den Vorkontakt 22 bildende Bereich der Baugruppe 11 in seiner ganzen Breite gestützt wird, so kann dies durch eine entsprechend breitere Ausführung der Stützwand 24 erreicht werden. In diesem Fall kann durch entsprechende Durchbrüche auch weiterhin für eine gute Zugänglichkeit der Befestigungselemente 28 gesorgt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltkontaktanordnung (4) für einen Niederspannungs- Leistungsschalter (1) mit folgenden Merkmalen: - Eine feststehende Kontaktgruppe (10) mit einem feststehenden Hauptkontakt (21) , einem feststehenden Vorkontakt (22), einem feststehenden Lichtbogenhom (23), - wobei der feststehende Vorkontakt (22) und das fest- stehende Lichtbogenhom (23) als zusammenhängende, an einer den feststehenden Hauptkontakt (21) tragenden Stromschiene (5) befestigte Baugruppe (11) bilden, eine zum Ein- und Ausschalten relativ zu der feststehenden Kontaktgruppe (10) durch eine Antriebsvorrich- tung (4) betätigbare bewegbare Kontaktgruppe (12), und ein die Schaltkontaktanordnung (4) aufnehmendes Gehäuse (2) des Leistungsschalters (1), g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende weitere Merkmale: die den feststehenden Vorkontakt (22) und das feststehende Lichtbogenhom (23) bildende Baugruppe (11) ist als Stanz- Biegeteil aus einem blechförmigen Werkstoff ausgebildet und - das die Schaltkontaktanordnung (4) aufnehmende Gehäuse (2) besitzt zur Anlage und Abstützung wenigstens eines den Vorkontakt (22) bildenden Teilbereiches der Baugruppe (11) eine Stützwand (24) .
2. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Baugruppe (11) einen zur Auflage auf der Stromschiene (5) bestimmten Befestigungsschenkel (27) mit einer Durch- trittsöffnung für wenigstens ein in die Stromschiene (5) ein- greifendes Befestigungselement (28) aufweist.
3. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Stützwand (24) schmaler als der Befestigungsschenkel (27) bemessen ist und daß zwei Befestigungselemente (28) beidsei- tig der Stützwand (24) angeordnet sind.
4. Schaltkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß die Stützwand (24) ein etwa U-förmiges Profil aufweist.
PCT/DE2000/003993 1999-11-19 2000-11-10 Schaltkontaktanordnung mit einer feststehenden baugruppe aus vorkontakt und lichtbogenhorn WO2001039225A1 (de)

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