DE3431288A1 - Kontaktanordnung fuer niederspannungs-leistungsschalter mit einem zweiarmigen kontakthebel - Google Patents

Kontaktanordnung fuer niederspannungs-leistungsschalter mit einem zweiarmigen kontakthebel

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Description

Siemens Aktiengesellschaft ' O' Unser Zeichen Berlin und München
8 4 P 4 O 8
Kontaktanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem zweiarmigen Kontakthebel
Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter, insbesondere strombegrenzende Leistungsschalter, mit einem zweiarmigen, um eine zentrale Drehachse bewegbaren Kontakthebel, der an seinen Enden auf gegenüberliegenden Seiten einer die Drehachse kreuzenden Längsachse mit je einem Schaltstück versehen ist und dessen Hebelarmen je eine Kontaktkraftfeder zugeordnet ist.
Eine Kontaktanordnung dieser Art ist durch die DE-OS 21 57 927 bekanntgeworden. Eine solche Kontaktanordnung hat im Prinzip den Vorteil, daß in der Strombahn des Schalters kein biegsames Stromband benötigt wird, weil der zweiarmige Kontakthebel zwei ortsfeste Gegenschaltstücke brückenartig miteinander verbindet. Beim Schalten werden somit zwei in Reihe geschaltete Trennstellen geschaffen. In Verbindung mit dem relativ geringen Energiebedarf einer Drehhebelanordnung liegen somit die Voraussetzungen für ein hohes Schaltvermögen vor.
Neben diesen Vorzügen bestehen jedoch beträchtliche mechanische Probleme. Insbesondere bereitet es Schwierigkei.
ten, die für eine dauerhafte ordnungsgemäße Funktion unbedingt erforderliche Gleichheit der Kontaktkräfte an den beiden Unterbrechungsstellen zu gewährleisten. Ferner bereiten die Unterbringung der Kontaktkraftfedern und die Einleitung der Antriebskraft in den Kontakthebel
Et 3 Sby / 10.08.1984
8 4P4086
nicht geringe Schwierigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lagerung, den Antrieb und die Erzeugung der Kontaktkraft eines Drehkontaktsystems zu verbessern.
Diese Aufgabe u/ird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:
a) die Lagerung des Kontakthebels weist einen Lagerbolzen und ein den Lagerbolzen umschließendes Langloch auf, dessen Längsachse sich etu/a rechtwinklig zu der Längsachse des Kontakthebels erstreckt und
b) der Kontakthebel besitzt wenigstens eine sich etwa rechtwinklig zu seiner Längsachse erstreckende Anschlagfläche für einen um die Drehachse bewegbaren und den Kontakthebel im Ausschaltsinn beaufschlagenden Mitnehmer. Das Langloch gestattet eine Ausrichtung des Kontakthebels derart, daß auf die Schaltstücke stets gleiche Kräfte wirken, unabhängig von einem im Betrieb unvermeidlichen Abbrand, der unterschiedlich stark sein kann. Diese Ausrichtung kann durch eine Antriebsvorrichtung des Kontakthebels nicht beeinträchtigt werden, weil die Lage der Anschlagfläche an dem Kontakthebel gleichfalls eine Ausrichtung gegenüber dem Mitnehmer gestattet.
Im Prinzip ist es gleichbedeutend, ob der Lagerbolzen mit dem Schalthebel fest verbunden oder unabhängig von diesem ortsfest angeordnet ist, u/eil der Kontakthebel in beiden Fällen die Möglichkeit der Ausrichtung hat.
Für mehrpolige Schaltgeräte, bei denen die Kontakthebel in parallel zueinander angeordneten Schaltkammern angeordnet sind, ist es jedoch vorteilhaft, einen gemeinsamen ortsfesten Lagerbolzen vorzusehen und die Langlöcher an den Kontakthebeln anzuordnen.
Der Kontakthebel kann mit zwei symmetrisch zu seinem Zentrum angeordneten Anschlagflächen versehen sein und es können zwei Mitnehmer vorhanden sein. Hierdurch erreicht man einen symmetrischen Kraftangriff. 5
Eine wirksame Strombegrenzung ist dadurch zu erreichen, daß der Mitnehmer gegenüber dem Kontakthebel mit einem Freilauf derart angeordnet ist bzw. angeordnet sind, daß der Kontakthebel bei unveränderter Stellung des Mitnehmers bzw. der Mitnehmer in eine Öffnungsstellung gelangen kann. Die Öffnungsstellung kann der normalen Ausschaltstellung oder sogar einem größeren Öffnungswinkel entsprechen, wenn eine hohe Strombegrenzung angestrebt wird. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Drehung des Kontakthebels unabhängig von Antriebsteilen nur ■ gegen die Wirkung der Kontaktkraftfeder stattfinden kann.
Die Mitnehmer können Bestandteil einer um den Lagerbolzen drehbaren Schaltvi/elle sein. In diese läßt sich eine Antriebskraft aus einem neben der Schaltkammer liegenden und daher dieser gegenüber gut trennbaren Raum einleiten. Ferner ist eine solche Schaltwelle am besten geeignet, einen gemeinsamen Antrieb der Kontakthebel eines mehrpoligen Schalters zu bewirken. Die Kontaktkraftfedern können in vorteilhafter Weise als den Lagerbolzen umschließende Drehfedern ausgebildet sein, deren einer Schenkel sich an einer Gegenfläche der Schaltwelle und deren anderer Schenkel sich an dem Kontakthebel abstützt. Die Kontaktkraftfedern sind bei dieser Anordnung von den Kontaktstellen relativ weit entfernt, wodurch die Gefahr verringert ist, daß die Eigenschaften der Kontaktkraftfedern durch die Schaltlichtbögen beeinträchtigt werden.
Es empfiehlt sich, die als Drehfedern ausgebildeten Kontaktkraft federn beidseitig des Kontakthebels anzuordnen und zwar derart, daß sie in je einer Tasche eines die Kontaktanordnung tragenden Gehäuses aufgenommen
sind und daß die Wandungsteile der Tasche zum Durchtritt von Schenkeln des Kontakthebels bestimmte Schlitze begrenzen. Die Wandungsteile bilden hierdurch einen zusätzlichen Schutz der Kontaktkraftfedern gegen eine Beeinträchtigung durch Schaltlichtbögen.
Den bestmöglichen Schutz der Kontaktkraftfedern in dieser Hinsicht kann man dadurch erreichen, daß die Drehfedern mit ihrem einen Ende an innerhalb der Tasche liegenden Abschnitten des Kontakthebels angreifen.
Ferner wirkt es sich vorteilhaft aus, wenn der Kontakthebel nahe seinem Zentrum auf der Seite der Schaltstücke kreisbogenförmig ausgebildet ist. Dadurch bleibt an dieser Stelle der Zwischenraum zwischen dem Kontakthebel und den Wandungsteilen unabhängig von der Winkelstellung beim Schalten gleich, so daß die beim Schalten auftretenden Lichtbogengase einen hohen Strömungsu/iderstand vorfinden. Dies schützt nicht nur zusätzlich die Kontaktkraftfedern, sondern vermindert auch eine Beanspruchung der Lagerspalte der Schaltu/elle durch die Lichtbogengase und den Gasdurchtritt zur benachbarten Phase. An den Lagerungen der Schaltu/elle zwischen benachbarten Strombahnen eines Schalters kann infolgedessen eine verhältnismäßig grobe Toleranz vorgesehen werden, was es erleichtert, für mehrpolige Schalter eine einstückige Schaltwelle herzustellen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Kontaktanordnung nach der Erfindung in einem Längsschnitt.
Die Fic?. 2 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf einen dreipoligen Schalter mit nebeneinander angeordneten Strombahnen entsprechend der Fig. 1.
In der Fig. 3 ist vereinfacht eine Kontaktanordnung ohne Stromschleifen dargestellt.
Die in der Fig. 1 gezeigte Kontaktanordnung ist in einer Kammer eines Gehäuses 1 angeordnet. Dieses Gehäuse besteht aus einem Isolierstoff und kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Das Gehäuse 1 ist in derFig. 1 in seinen Umrissen dargestellt, wobei die weiteren, zu einem Niederspannungs-Leistungsschalter gehörenden Komponenten wie eine Antriebsvorrichtung, ein Schaltschloß, Auslöser und Anschlußvorrichtungen nicht dargestellt sind, da sie an sich bekannt sind und im vorliegenden Zusammenhang nicht der Erläuterung bedürfen. Es ist lediglich die Hauptstrombahn eines Poles eines Leistungsschalters dargestellt, die sich von einer ersten Anschlußschiene 2 über einen schematisch angedeuteten Auslöseblock 3 zu einem ersten feststehenden Schaltstück 4, von dort über einen drehbar gelagerten Kontakthebel 5 zu einem weiteren feststehenden Schaltstück 6 und einer Anschlußschiene 7 erstreckt. Der Kontakthebel 5 ist an seinen gegenüberliegenden Enden mit je einem Schaltstück 10 bzw. 11 versehen, die mit den feststehenden Schaltstücken 4 und 6 zusammenwirken. Die Schaltstücke 10 und 11 des Kontakthebels 5 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse 12 des Kontakthebels angeordnet. Durch eine Drehung des Kontakthebels 5 entgegen dem Uhrzeigersinn sind somit die Schaltstücke 10 und 11 gleichzeitig von den ortsfesten Schaltstücken 4 und 6 zu trennen.
Zur Lagerung des Kontakthebels 5 dient ein ortsfest in dem Gehäuse 1 angeordneter isolierter oder aus Isolierstoff bestehender Lagerbolzen 13 in Verbindung mit einem zentralen Langloch 14 des Kontakthebels 5. Während die Abmessung des Langloches 14 in Richtung der Längsachse 12 mit einer üblichen Toleranz dem Durchmesser des Lagerbolzens 13 entspricht, kann sich der Kontakthebel 5 quer zu seiner Längsachse 12 auf dem Lagerbolzen 13 verschieben,
u/eil die Längsachse 15 des Langlqches 14 gleichfalls rechtwinklig zu der Längsachse 12 des Kontakthebels verläuft. Die zwischen den Schaltstücken 4 und 10 bzw. 6 und 11 auftretenden Kontaktkräfte sind somit unabhängig von der Lagerung des Kontakthebels 5 und beruhen nur auf der Wirkung von Kontaktkraftfedern 47 und 48, deren Anordnung anhand der Figur 2 noch erläutert wird.
Ferner zeigt die Fig. 1, daß der Kontakthebel 5 zwei bezüglich der Lagerachse gegenüberliegend angeordnete Anschlagflächen 16 und 17 besitzt. Diese sind für ein Zusammenwirken mit Mitnehmern 20 und 21 vorgesehen, die Bestandteil einer um den Lagerbolzen 13 drehbaren Schaltwelle 22 aus Isolierstoff sind. Die Anschlagflächen 16 und 17 liegen auf der Längsachse 15 des Langloches 14. Eine durch die Ausrichtung des Kontakthebels 5 auf dem Lagerbplzen 13 h^ryorgerufe,ne Verschiebung ist daher ohne Einfluß auf das Zusammenwirken zwischen den Anschlagflächen 16 und 17 s,owie den Mitnehmern 20 und 21. In der dargestellten Einschaltstellung sind die Mitnehmer 20 und 21 von den Anschlagflächen 16 und 17 abgehoben, so daß abgesehen von e:j.ner Lagerreibung zwischen dem Lagerbolzen 13 und dem Langloch 14 nur die Kontaktkraftfedern wirksam sind.
25
Zwischen dem Mitnehmer 20 und dem Schenkel 8 sowie zwischen dem Mitnehmer 21 und dem Schenkel ? besteht zur Schaffung eines Freilaufes ein solcher Abstand, daß sich der Kontakthebel 5 unter dem Einfluß von Stromkräften bei unveränderter Stellung der Schaltwelle 22 drehen kann. Hierzu ist der von den Mitnehmern 20 und 21 übergriffene zentrale Bereich des Kontakthebels 5 mit ebenfalls kreisförmigen Abschnitten 34 und 35 versehen. In bekannter Weise kann durch ^ine nicht dargestellte Rastung dafür gesorgt sein, daß der Kontakthebel 5 in seiner elektrodynamisch geöffneten Stellung bis zur Freigabe des Schaltschlosses festgenalten wird.
Das Gehäuse 1 ist im Bereich der dargestellten Kontaktanordnung durch Wandungsteile derart unterteilt, daß eine erste Lichtbogenkammer 23 und eine zu/eite Lichtbogenkammer 24 sowie eine mittlere Tasche 25 gebildet werden. In den Lichtbogenkammern befinden sich übliche Löschblechanordnungen 25 und 26. Die mittlere Tasche 25 ist zur Aufnahme der Schaltwelle 22 und der Kontaktkraftfedern vorgesehen wie noch erläutert wird. Die Wandungsteile der Tasche 25 begrenzen zum Durchtritt der Schenkel 8 und 9 des Kontakthebels 5 bestimmte Schlitze 27 und Dabei stehen kreisbogenförmig ausgebildete Teile 30 und 31 nahe dem Zentrum des Kontakthebels 5 mit einem geringen Abstand Kanten 32 und 33 gegenüber, welche die Schlitze 27 und 28 begrenzen. Diese Stellen befinden sich jeweils auf der Seite der Schenkel 8 und 9 des Kontakthebels 5, die auf der Seite der Schaltstücke 10 und 11 liegen. Auf diese Weise wird in jeder Winkelstellung des Kontakthebels 5 eine gute Abdichtung des Entstehungsbereiches der Schaltlichtbögen gegenüber der Tasche 25 erzielt. Das Eindringen von Schaltgasen in die Tasche 25 ist hierdurch behindert.
Wie die Fig. 2 zeigt, ist das Gehäuse 1 mit nebeneinander angeordneten Räumen zur Aufnahme von drei parallelen Strombahnen entsprechend der Fig. 1 versehen. Der Lagerbolzen 13 erstreckt sich über sämtliche Strombahnen, ebenso wie die Schaltwelle 22, die um den Lagerbolzen 13 drehbar ist. Im Bereich von Trennwänden 40 und 41 zwischen den benachbarten Strombahnen 42, 43 und 44 ist die Schaltwelle derart ausgebildet, daß sie die Trennwände unterBildung eines Labyrinthspaltes umschließt. Von einer sehr engen Dimensionierung des Spaltes kann jedoch abgesehen werden, weil die Beaufschlagung der Taschen 25 durch Lichtbogengase verhältnismäßig gering ist, worauf bereits hingewiesen wurde. In diesem Zusammenhang zeigt die Fig. 2, daß die Schlitze 27 und 28 zwischen
den Wandungsteilen der Taschen 25 so bemessen sind, daß die Kontakthebel ungehindert gedreht werden können. Die Schlitze sind so breit, daß auch Schenkel 45 und 46 von als Drehfedern ausgebildeten Kontaktkraftfedern 47 und 48 neben den Schenkeln 8 und 9 der Kontakthebel 5 Platz finden. Die Schenkel 45 und 46 können jedoch gegenüber dem dargestellten Beispiel sovi/eit verkürzt sein, daß sie an den Schenkeln 8 und 9 noch innerhalb der Tasche 25 anliegen, um die Breite der Schlitze enger an die Dicke der Schenkel 8 und 9 anpassen zu können.
Dies ist im Bereich der mittleren Strombahn 43 dargestellt, wo die schmaleren Schlitze mit 57 und 58 bezeichnet sind,
Die Drehfedern 47 und 48 besitzen jeweils einen weiteren Schenkel 50 bzw. 51, der sich an der Schaltwelle 22 abstützt. Durch die symmetrische Anordnung von zwei Kontaktkraftfedern für jeden Kontalcttvebel wird eine einseitige Beanspruchung vermieden un^d die Gleichheit der Kontaktkräfte gewährleistet.
In der Fig. 2 ist schematisch angedeutet, daß die Schaltwelle 22 an ihrem einen Ende mit einer Antriebsvorrichtung in Verbindung steht, die ein Schaltschloß 52 und ein Handbetätigungsglied 53 (Fig. 1) aufweist. Ferner steht das Schaltschloß 52 mit Auslösern in Verbindung, für die als Beispiele ein Überstromauslöser 54, ein KurzsqhlußaUslöser 55 und ein Unterspannungsauslöser 56 angegeben sind,
Der vorstehend beschriebene Niederspannungs-Leistungsschalter arbeitet mit hoher Strombegrenzung. Diese Eigenschaft beruht auf den schleifenförmig ausgebildeten Stromzuführungen zu den feststehenden Schaltstücken 4 upd 6. Dlejse Anordnung bewirkt, daß die Schenkel 8 und
des Kontakthebels 5 mit geringem Abstand den diel Schaltstücke 4 und 6 tragenden Stromschienen gegenüberstehen, so daß hohe Ströme auf den Kontakthebel 5 ein in Offnungsrichtung vi/irkendes Drehmoment ausüben. Unter dem Einfluß dieses Drehmomentes nimmt der Kontakthebel 5 die in der Fig. 1 gestrichelt eingezeichnete Stellung ein. In bekannter Weise wird hierdurch vermieden, daß der Kurzschlußstrom seine volle Höhe erreichen kann. Unmittelbar auf die dynamische Kontaktöffnung folgt die Entklinkung des Schaltschlosses 52 (Fig. 2), da der Kurzschlußstrom auch den Auslöser 55 beaufschlagt.
Es ist darauf hinzuweisen, daß der beschriebene Niederspannungs-Leistungsschalter auch dann eine strombegrenzende Eigenschaft aufweist, wenn die Stromzuführung nicht in der dargestellten Weise schleifenförmig ausgebildet ist, weil auch zwischen den Schaltstücken selbst stromabhängige kontaktabhebende Kräfte auftreten und diese infolge der Doppelkontaktanordnung stärker als bei Einfachkontaktanordnungen zur Wirkungen kommen.
Ein Beispiel hierfür zeigt vereinfacht die Fig. 3. Die gegenüber der Fig. 1 verkürzten Anschlußschienen sind dort mit 60 und 61 bezeichnet. Durch die Ausgestaltung der Stromzuführung zu den feststehenden Schaltstücken ' 4 und 6 läßt sich somit das gewünschte Maß der Strombegrenzung beeinflussen.
9 Ansprüche
3 Figuren

Claims (9)

Patentansprüche
1. Kontaktanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter, insbesondere strombegrenzende Leistungsschalter, mit einem zweiarmigen, um eine zentrale Lagerung (13, 14) bewegbaren Kontakthebel (5), der an seinen Enden auf gegenüberliegenden Seiten einer die Drehachse der Lagerung kreuzenden Längsachse (12) mit je einem Schaltstück (10, 11) versehen ist und dessen Hebelarmen (8, 9) je eine Kontaktkraftfeder (47, 48) zugeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) die Lagerung des Kontakthebels (5) weist einen Lagerbolzen (13) und ein den Lagerbolzen umschließendes Langloch (14) auf, dessen Längsachse (15) sich etwa rechtwinklig zu der Längsachse (12) des Kontakthebels erstreckt, und
b) der Kontakthebel (5) besitzt wenigstens eine sich etwa rechtwinklig zu seiner Längsachse (12) erstreckende Anschlagfläche (16) für einen um die Drehachse bewegbaren und den Kontakthebel im Ausschaltsinn beaufschlagenden Mitnehmer (20).
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Lagerbolzen (13) ortsfest und das Langloch (14) an dem Kontakthebel (5) angeordnet ist.
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakthebel (5) zwei symmetrisch zu seinem Zentrum angeordnete Anschlagflächen (16, 17) besitzt und daß zwei Mitnehmer (20, 21) vorhanden sind.
4. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 3 ,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (20) bzw. die Mitnehmer (20, 21) gegenüber dem Kontakthebel (5) mit einem Freilauf derart angeordnet
ist bzw. angeordnet sind, daß der Kontakthebel (5) bei unveränderter Stellung des Mitnehmers (20) bzw. der Mitnehmer (20, 21) in eine Öffnungsstellung gelangen kann.
5
5. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (20, 21) Bestandteil einer um den Lagerbolzen (13) drehbaren Schaltwelle (22) sind.
6. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktkraftfeder als den Lagerbolzen (13) umschließende Drehfeder (47, 48) ausgebildet ist, deren einer Schenkel (51) sich an einer Gegenfläche der Schaltwelle (22) und deren anderer Schenkel (45) sich an dem Kontakthebel (5) abstützt.
7. Kontaktanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß zwei Drehfedern (47,
48) beidseitig des Kontakthebels (5) und in einer Tasche (25) eines die Kontaktanordnung tragenden Gehäuses (l) aufgenommen sind und daß die Wandungsteile der Tasche (25) zum Durchtritt von Schenkeln (8, 9) des Kontakthebels (5) bestimmte Schlitze (27, 28) begrenzen.
8. Kontaktanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Drehfedern (47, 48) mit ihrem einen Ende an innerhalb der Tasche (25) liegenden Abschnitten des Kontakthebels (5) angreifen.
9. Kontaktanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Kontakthebel (5) nahe seinem Zentrum auf der Seite der Schaltstücke (10, 11) mit kreisbogenförmigen Abschnitten (30, 31) versehen ist.
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