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Dokumentenidentifikation DE3432086C2 07.06.1990
Titel Kontaktanordnung mit einer die Kontaktkraft vergrößernden stromabhängigen Kraft
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Marquardt, Ulrich, Ing.(grad.);
Seebold, Ralf, Ing.(grad.), 1000 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 28.08.1984
DE-Aktenzeichen 3432086
Offenlegungstag 06.03.1986
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.06.1990
IPC-Hauptklasse H01H 1/54

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für elektrische Leistungsschalter mit einem Kontakthebel und einem diesen gelenkig aufnehmenden Hebelträger, der durch eine Antriebsvorrichtung zum Ein- und Ausschalten um ein ortsfestes Lager verschwenkbar ist, wobei zwischen dem Kontakthebel und dem Hebelträger eine Kontaktkraftfeder angeordnet ist und in den Kontakthebel eine die Kontaktkraft vergrößernde, durch eine Stromschleife erzeugte stromabhängige Kraft einleitbar ist.

Eine Kontaktanordnung dieser Art ist beispielsweise durch die US-PS 27 04 311 bekannt geworden. Bei dieser und ähnlichen Kontaktanordnungen (vgl. beispielsweise DE-AS 11 16 782, DE-AS 12 18 594, US-PS 26 95 345 und US-PS 35 50 049) greifen die stromabhängigen Kräfte an einem Schenkel des Kontakthebels an; der dem mit dem beweglichen Schaltstück versehenen Schenkel gegenüberliegt. Diese Anordnung beruht darauf, daß die Richtung der stromabhängigen Kräfte durch den schleifenförmigen Aufbau der Strombahn festgelegt ist. Häufig wird hierzu ein biegsamer Leiter benutzt, der ohnehin erforderlich ist, um eine ortsfeste Leiterschiene mit den beweglichen Teilen der Kontaktanordnung zu verbinden. Man benötigt die stromabhängigen Kräfte, um auch beim Fließen hoher Fehlerströme eine ausreichende Kontaktkraft solange sicherzustellen, bis die Auslöser des Leistungsschalters ein Ausschaltsignal abgeben.

Beim Einschalten derartiger Kontaktanordnungen wird der Kontakthebel mittels seines zugehörigen Hebelträgers zunächst im wesentlichen parallel zu sich selbst verschoben, bis das bewegliche Schaltstück auf das zugehörige feste Schaltstück auftrifft. Der Hebelträger führt jedoch noch eine weitere Bewegung aus, in deren Verlauf die Kontaktkraftfeder gespannt wird. Dieser Vorgang ist mit einer Schwenkbewegung des Kontakthebels um seinen Drehpunkt an dem Hebelträger verbunden. Es ist beobachtet worden, daß der Kontakthebel beim Einschalten um sein Drehlager an dem Hebelträger Prellschwingungen ausführen kann, die durch das Aufeinandertreffen der Schaltstücke verursacht werden. Diese Erscheinung ist unerwünscht, weil sie zu einer Beschädigung und zum Verschweißen der Schaltstücke führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Prellschwingungen beim Einschalten möglichst unterbleiben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Einleitung der stromabhängigen Kraft in den Kontakthebel ein an dem Hebelträger unabhängig von dem Kontakthebel gelagerter, nur im Sinne der Verstärkung der Kontaktkraft mit dem Kontakthebel zusammenwirkender Andruckhebel vorgesehen ist. Der Kontakthebel läßt sich dann einarmig ausbilden, wodurch seine Neigung zu Drehschwingungen um sein an dem Hebelträger befindliches Lager wesentlich verringert ist. Ein durch die plötzliche Abbremsung der bewegten Teile beim Aufeinandertreffen der Schaltstücke verursachtes Durchschwingen des Andruckhebels um seine Gelenkstelle an dem Hebelträger hat keinen Einfluß auf den Kontakthebel, weil zwischen diesem und dem Andruckhebel nur eine einsinnig wirkende Kupplung besteht.

Es ist an sich bekannt, bei Kontaktanordnungen für Niederspannungs- Leistungsschalter zur Vergrößerung der Kontaktkraft einen gesonderten Andruckhebel vorzusehen, der mit einem Anker eines von dem über die Kontaktanordnung fließenden Strom erregten Magnetsystems versehen ist. Das zugehörige Joch des Magnetsystems befindet sich dabei an dem Hebelträger der Kontaktanordnung. Zwar läßt diese Anordnung ein relativ günstiges Prellverhalten erwarten; sie ist aber - abgesehen von dem relativ großen konstruktiven Aufwand - hinsichtlich der erreichbaren Kompensationskraft grundsätzlich den Stromschleifen unterlegen und eignet sich daher nicht für Leistungsschalter, die ein Schaltvermögen von etwa 100 kA erreichen sollen (DE-Zeitschrift "Siemens-Zeitschrift, März 1934, Seiten 73 bis 76).

Ferner ist es bekannt (US-PS 36 63 906) bei einer linear bewegbaren Druckkontaktanordnung für einen Vakuumleistungsschalter zusätzlich zu einer Antriebseinrichtung zur Betätigung der Kontakte und zur Erzeugung einer Kontaktkraft eine Hebelanordnung vorzusehen, die zur Erzeugung einer stromabhängigen Kraft dient. Hierzu ist die Hebelanordnung kniehebelartig ausgebildet und dient als Träger eines biegsamen Strombandes, welches insgesamt etwa U- oder schleifenförmig angeordnet ist. Hierdurch wird auf die Kniehebelanordnung eine Kraft im Sinne der Streckung des Kniehebelsystems und damit einer Vergrößerung der Kontaktkraft ausgeübt. Aufgrund der Anwendung von Stromkräften ist diese Anordnung prinzipiell in der Lage, abstoßende Kräfte zwischen den Schaltstücken zu kompensieren. Das Prellen der Schaltstücke beim Einschalten wird durch die Schleifenanordnung jedoch nicht zwangsläufig verhindert, da eine nicht durchgedrückte Kniehebelanordnung, wie sie bei der bekannten Anordnung vorgesehen ist, in Abhängigkeit von den Massen der Kniehebel und den in dem System enthaltenen Federkräften zu Schwingungen neigen kann.

Wird bei einer Kontaktanordnung gemäß der Erfindung, wie dies bekannt ist, die stromabhängige Kraft mittels eines biegsamen Leiters erzeugt, der einen ortsfesten Leiter mit dem Kontakthebel leitend verbindet, so empfiehlt sich eine derartige Gestaltung, daß der biegsame Leiter unmittelbar an dem Kontakthebel nahe dessen Drehgelenk befestigt ist und daß der Andruckhebel zur Aufnahme der stromabhängigen Kraft ein Widerlager für den biegsamen Leiter sowie eine Arbeitsfläche besitzt, die nur im Sinne einer Verstärkung der Kontaktkraft mit einer Arbeitsfläche des Kontakthebels zusammenwirkt. Hierdurch wird erreicht, daß die stromabhängigen Kräfte trotz der unmittelbaren Verbindung des biegsamen Leiters mit dem Kontakthebel auf diesen im wesentlichen nur durch den Andruckhebel zur Wirkung gelangen.

Zur Übertragung der stromabhängigen Kraft auf den Kontakthebel kann das Widerlager an seinem dem Drehlager des Andruckhebels mit einer als Arbeitsfläche dienenden Stirnfläche versehen sein, die mit der Arbeitsfläche des Kontakthebels zusammenwirkt.

Der Hebelträger kann ein gemeinsames Drehlager für den Kontakthebel und den Andruckhebel aufweisen. Somit ist die neue Kontaktanordnung im wesentlichen ohne Vergrößerung ihrer Masse durch die Unterteilung des bei den bekannten Kontaktanordnungen vorgesehenen zweiarmigen Kontakthebels in zwei getrennte einarmige Hebel ausführbar.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorsehen, daß der Kontakthebel bezüglich seines Drehlagers als Winkelhebel ausgebildet ist, dessen einer Schenkel ein Schaltstück trägt und dessen anderer, kürzerer Schenkel eine Verbindungsstelle für den biegsamen Leiter aufweist sowie mit der Arbeitsfläche und einem Widerlager für die Kontaktkraftfeder versehen ist. In dieser Ausführung verhält sich der Kontakthebel beim Einschalten wie ein einarmiger Hebel mit entsprechend günstigem Prellverhalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine Kontaktanordnung nach der Erfindung in einer Seitenansicht im eingeschalteten Zustand.

Eine Frontansicht, besonders der beweglichen Teile der Kontaktanordnung, zeigt die Fig. 2.

Die Grundkörper von zwei verschiedenen Kontakthebeln sind gesondert in den Fig. 3 und 4 dargestellt.

Einen Andruckhebel zeigt die Fig. 5.

In der Fig. 1 ist die Hauptstrombahn eines Niederspannungs-Leistungsschalters dargestellt. Diese umfaßt eine obere ortsfeste Anschlußschiene 1 mit mehreren feststehenden Hauptschaltstücken 2 (Fig. 2) und einem feststehenden Lichtbogenschaltstück sowie Kontakthebeln 4 und 5 für die beweglichen Hauptschaltstücke 6 und das Lichtbogenschaltstück 7, einen biegsamen Leiter 10 für jeden Kontakthebel und eine weitere ortsfeste Anschlußschiene 11. Während die feststehenden Hauptschaltstücke 2 an einer Stirnseite der Stromschiene 1 befestigt sind, ist das feststehende Lichtbogenschaltstück 3 und ein zugehöriges Lichtbogenhorn 12 lösbar mit der Anschlußschiene 1 verbunden. Ebenso sind die beweglichen Hauptschaltstücke 6 Bestandteile der Kontakthebel 4, während das bewegliche Lichtbogenschaltstück 7 und ein zugehöriges Lichtbogenhorn 13 lösbar mit dem Kontakthebel 5 verbunden sind. Fig. 2 ist zu entnehmen, daß je ein Kontakthebel 4 zu beiden Seiten des mit dem Lichtbogenschaltstück versehenen Kontakthebels 5 angeordnet ist. Es kann auch eine größere Anzahl von Kontakthebeln 4 vorgesehen sein.

Die Kontakthebel 4 und 5 sind suf einem gemeinsamen Lagerbolzen 14 schwenkbar gelagert, der an einem etwa dreieckigen Hebelträger 15 angebracht ist. Dieser ist aus zwei gleichen, parallel zueinander mit Abstand angeordneten Platten 18 zusammengesetzt (Fig. 2). Der Hebelträger 15 ist seinerseits um ein ortsfestes Drehlager 16 an seinem unteren Ende schwenkbar gelagert. Ein weiteres Gelenk 17 dient zur Einleitung einer zum Ein- und Ausschalten benötigten Antriebsbewegung in den Hebelträger 15 mittels eines Treibhebels 20. Das Gelenk 17 ist in der Fig. 2 zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

wie die Fig. 3 und 4 zeigen, besitzen die Kontakthebel 4 und 5 eine etwa stiefelförmige Gestalt, wobei zur Aufnahme des Lagerbolzens 14 dienende Öffnungen 21 bzw. 22 etwa im Bereich des Stiefelabsatzes angeordnet sind. Die vorderen Stiefelteile oder Schenkel 38 und 39 bilden dabei das Widerlager 23 bzw. 24 von Kontaktkraftfedern 25, die sich an einem weiteren Widerlager 26 des Hebelträgers 15 abstützen. An den Absatz der Stiefelform anschließende Ausnehmungen 27 und 28 der Kontakthebel 4 und 5 dienen zur Befestigung des biegsamen Leiters 10 mit seinem Ende. Wie man erkennt, liegt die Angriffsstelle der biegsamen Leiter 10 infolge dieser Anordnung nahe bei den Lageröffnungen 21 bzw. 22, so daß die in den biegsamen Leitern 10 entstehenden stromabhängigen Kräfte auf die Kontakthebel 4 und 5 nur eine verhältnismäßig geringe unmittelbare Wirkung haben. Der Hauptteil der Kräfte gelangt zur Einwirkung auf die Kontakthebel 4 und 5 mittels gesonderter Andruckhebel 30. Einer dieser Andruckhebel ist in der Fig. 5 gesondert gezeigt. Der Andruckhebel 30 besitzt gleichfalls zur Aufnahme des Lagerbolzens 14 vorgesehene Öffnungen 31 in seinen parallelen Schenkeln 40 sowie ein Widerlager 32, an dem sich der biegsame Leiter 10 mit einem Teil seiner Länge flächig abstützt, wie die Fig. 1 zeigt. Die den Kontakthebeln 4 und 5 zugewandte Stirnfläche 33 der Andruckhebel 30 liegt in der Fig. 1 unmittelbar neben der Ausnehmung 27 bzw. 28 zwischen dem Absatz und der Sohle an der Unterseite der Stiefelform an.

Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, sind die Kontakthebel 4 und 5 bezüglich ihres Drehlagers auf dem Gelenkbolzen 14 als Winkelhebel ausgebildet, wobei der eine Schenkel 36 bzw. 37, der als Schaft der Stiefelform bezeichnet werden könnte, als Träger der Schaltstücke 2 bzw. 3 dient. Der andere kürzere Schenkel 38 bzw. 39 bildet als Vorderteil der Stiefelform die Ausnehmungen 27 und 28 als Befestigungsstellen für das Stromband sowie die Arbeitsflächen 34 bzw. 35 und die Widerlager 23 bzw. 24. Da die Schenkel 38 und 39 verhältnismäßig massearm ausführbar sind, verhält sich die neue Anordnung wesentlich günstiger als die bekannten zweiarmigen Kontakthebel mit ihrer über das Gelenk erheblich hinausragenden Länge und deshalb größeren Neigung zu Prellschwingungen.

Die vorstehend beschriebene Kontaktanordnung wirkt in folgender Weise:

In der dargestellten Einschaltstellung stehen die Hauptschaltstücke 2 und 6 unter dem Einfluß der Kontaktkraftfedern 25 miteinander in Berührung. Über die Kontaktanordnung fließende hohe Ströme bewirken eine Vergrößerung der zwischen den Hauptschaltstücken 2 und 6 wirkenden Kontaktkraft dadurch, daß die biegsamen Leiter 10 auf die Andruckhebel 30 mittels deren Widerlager 32 ein entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment ausüben. Dieses Drehmoment wird über die stirnseitigen Arbeitsflächen 33 der Andruckhebel 30 auf Arbeitsflächen 34 und 35 der Kontakthebel 4 und 5 übertragen. Kommt es nun zur Auslösung des Schalters, so wird die Verklinkung des Treibhebels 20 aufgehoben und der Hebelträger 15 wird im Uhrzeigersinn um sein Drehlager geschwenkt. Hierbei tritt unter dem Einfluß der Kontaktkraftfedern 25 eine Relativbewegung zwischen dem Hebelträger 15 und den Kontakthebeln 4 und 5 um deren gemeinsamen Lagerbolzen 14 auf. Dies hat zur Folge, daß sich die Hauptschaltstücke 2 und 6 voneinander trennen, so daß nun der Strom auf die Lichtbogenschaltstücke 3 und 7 kommutiert wird. Bei der weiteren Bewegung des Hebelträgers 15 um sein Drehlager 16 trennen sich nun auch die Lichtbogenschaltstücke 3 und 7 in bekannter Weise unter Bildung eines Schaltlichtbogens, der über die Lichtbogenhörner 12 und 13 in eine in der Fig. 1 nicht gezeigte Löscheinrichtung überführt wird.

Beim Einschalten erfolgen die Bewegungen sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge, d. h. es treten zunächst die Lichtbogenschaltstöcke 3 und 7 miteinander in Verbindung und erst anschließend berühren sich die Hauptschaltstücke 2 und 6. Hierbei ist nun wesentlich, daß die Andruckhebel 30 infolge des Aufeinandertreffens der Schaltstöcke um ihre Lageröffnungen 31 eine von den Kontakthebeln 4 und 5 unabhängige Bewegung ausführen können, da ihre Stirnflächen 33 von den Arbeitsflächen 34 und 35 der Kontakthebel 4 und 5 abheben können. Im Gegensatz zu den bisher üblichen Kontaktanordnungen mit zweiarmigen Kontakthebeln ist hierdurch die Neigung zum Prellen bedeutend vermindert. Dies äußert sich in einer verbesserten Lebensdauer und einer vergrößerten Betriebssicherheit der Kontaktanordnung.


Anspruch[de]
  1. 1. Kontaktanordnung für elektrische Leistungsschalter mit einem Kontakthebel (5) und einem diesen gelenkig aufnehmenden Hebelträger (15); der durch eine Antriebsvorrichtung (20) zum Ein- und Ausschalten um ein ortsfestes Lager (16) verschwenkbar ist, wobei zwischen dem Kontakthebel (5) und dem Hebelträger (15) eine Kontaktkraftfeder (25) angeordnet ist und zusätzlich in den Kontakthebel (5) eine die Kontaktkraft vergrößernde, durch eine Stromschleife erzeugte stromabhängige Kraft einleitbar ist , dadurch gekenn-zeichnet, daß zur Einleitung der stromabhängigen Kraft in den Kontakthebel (5) ein an dem Hebelträger (15) unabhängig von dem Kontakthebel (5) schwenkbar gelagerter, nur im Sinne der Vergrößerung der Kontaktkraft mit dem Kontekthebel (5) zusammenwirkender Andruckhebel (30) vorgesehen ist.
  2. 2. Kontaktanordnung für Leistungsschalter nach Anspruch 1 mit einem den Kontakthebel (5) mit einer Stromschiene (11) elektrisch verbindenden, die stromabhängige Kraft erzeugenden biegsamen Leiter (10), dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame Leiter (10) unmittelbar an dem Kontakthebel (5) nahe dessen Drehgelenk (14) befestigt ist und daß der Andruckhebel (30) zur Aufnahme der stromabhängigen Kraft ein Widerlager (32) für den biegsamen Leiter (10) sowie eine Arbeitsfläche (33) besitzt, die mit einer entsprechenden Arbeitsfläche (34, 35) des Kontakthebels (4, 5) nur im Sinne einer Vergrößerung der Kontaktkraft zusammenwirkt.
  3. 3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (32) an seinem dem Drehlager (14, 31) des Andruckhebels (30) näher liegenden Ende mit einer als Arbeitsfläche dienenden Stirnfläche (33) versehen ist, die mit der Arbeitsfläche (34, 35) des Kontakthebels (4, 5) zusammenwirkt.
  4. 4. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelträger (15) ein gemeinsames Drehlager (Gelenkbolzen 14) für den Kontakthebel (4, 5) und den Andruckhebel (30) aufweist.
  5. 5. Kontaktanordnung nsch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakthebel (4, 5) bezüglich seines Drehlagers (14) als Winkelhebel ausgebildet ist, dessen einer Schenkel (36, 37) ein Schaltstück (6, 7) trägt und dessen anderer kürzer ausgebildeter Schenkel (38, 39) eine Verbindungsstelle (27, 30) für den biegsamen Leiter (10) aufweist sowie mit der Arbeitsfläche (34, 35) und einem Widerlager (23, 24) für die Kontaktkraftfeder (25) versehen ist.






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