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Schnellschalter
Um den Kurzschlussstrom in seiner Höhe zu begrenzen, ist es bei Schnellschaltern fur Gleichstrom und bei LeistungsbegrenzUl1gsschaltern für Wechsel- oder Drehstrom erforderlich, den Ausschaltverzug des
Schalters auf wenige Millisekunden zu begrenzen.
Bekannt sind Schalteinrichtungen, bei denen die Kontaktkraft durch einen Haltemagneten erzeugt wird, dessen Erregung mit dem Auslösebefehl unterbrochen oder dessen Kraftfluss mit dem Auslösebefehl in andere, nicht mehr den Anker durchsetzende Bahnen gelenkt wird, wobei eine am beweglichen Kontaktarm angreifende Rückzugfeder die Kontaktöffnung bewirkt.
Es sind auch Anordnungen bekannt bzw. vorgeschlagen, bei denen durch den abzuschaltenden Strom elektromagnetische oder elektrodynamische Kräfte erzeugt werden, die mittels Schlaganker oder Schlaghebel gegen die Kraftrichtung der Kontaktandruckfeder auf den beweglichen Kontaktarm schlagen und mit ihrer kinetischen Energie die Trennung der Kontaktstücke erreichen.
Alle diese Anordnungen leiden aber unter dem Mangel, dass zur Kontaktöffnung erhebliche Massen zu beschleunigen und grosse Kräfte zu überwinden sind, so dass die gewünschten, extrem kurzen Zeiten für den Ausschaltverzug bei Leistungsschaltern für höhere Nennströme nicht zu erreichen sind.
Es sind ferner bekannt Schnellschalter mit einer Leiterschleife, bestehend aus einem starren und einem ihm gegenüber angeordneten beweglichen Schleifenzweig, der durch die elektrodynamischen Kräfte beim Auftreten eines Kurzschlusses geöffnet wird. Der starre Schleifcnzweig ist hier als fester, der bewegliche Schleifenzweig als beweglicher Kontaktarm ausgebildet. Um zu vermeiden, dass bei einem bestimmten Überstrom sich Abhebe- und Kontaktandruckkraft das Gleichgewicht halten und während dieses Zustandes die Kontaktstücke verschweissen, sind zusätzliche aufeinander abgestimmte Sperrund Auslösemechanismen erforderlich.
Abgesehen davon, dass dadurch der Raumbedarf vergrössert und der Schalteraufbau kompliziert wird, kann infolge des Ansprechverzuges dieser Mechanismen der Wert des Überstromes, bei dem der Kontakt durch die Abhebekraft geöffnet wird, nicht beliebig niedrig gewählt oder einstellbar gemacht werden. Müssen solche Schalter in Serie geschaltet werden, sind Kurz- schlUsse nicht selektiv abzuschalten.
Die Erfindung betrifft nun einen Schnellschalter der zuletzt beschriebenen Art. Gemäss der Erfindung werden deren Nachteile dadurch vermieden, dass der bewegliche Schleifenzweig aus zwei an ihren äusseren Enden an je einer Anschlagpaare besitzenden Geradführung schwenkbar gelagerten Kontaktarmen mit Kontaktstücken an jedem inneren Ende besteht und dass auf jede Geradfuhrung eine Druckfeder wirkt, deren in Richtung zur GeradfUhrung liegende Kraftkomponente die Kontaktkraft erzeugt, während die senkrecht zur Kontaktkraft liegende Kraftkomponente nach Überschreiten der Totpunktlage die Kontaktöffnung unterstützt. Dabei wirkt an jeder Achse der Drehgelenke bzw. auf jeden Kontaktarm eine zusätzliche und einstellbare Federkraft, deren Moment dem in Schliessstellung durch die Druckfedern auf den Kontaktarm ausgeübten Moment entgegengerichtet ist.
Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines AusfUhrungsbeispieles hervor.
Die folgende an Hand der Zeichnung vorgenommene Beschreibung des Ausfuhrungsbeispieles der Erfindung dient der Erläuterung der Erfindung und ihrer Realisierungsmöglichkeit. Es zeigt : Fig. 1 den Schnellschalter in der Einschaltstellung, Fig. 2 den Schnellschalter in der Ausschaltstellung.
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Die vom abzuschaltenden Strom durchflossene Leiterschleife besteht aus dem starren und fest angeordneten Schleifenzweig l, der eine gerade oder im flachen Winkel gebogene Schiene sein kann, dem beweglichen und aus zwei Kontaktarmen 2', 2"mit Kontaktstücken 3, 3'an jedem inneren Ende gebil-
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Schleifenzweigesverbindenden flexiblen Band 4. Beide Schleifenzweige sind gegenüberliegend angeordnet. An jedem äusseren Ende sind die Kontaktarme 2', 2" an GeradfUhrungen 10, 10'in Drehgelenken oder Schneidla- gern 5, 5'schwenkbar gelagert.
Auf jede Geradführung 10, 10'wirkt eine Druckfeder 6. 6'in einem
Federgehäuse 7,7', deren in Richtung zur Geradführung liegende Kraftkomponente die Kontaktkraft er- zeugt, während die senkrecht zur Geradführung liegende Kraftkomponente nach Überschreitung der Tot- punktlage die Kontaktöffnung untersttitzt. In der Einschaltstellung sind die Kontaktarme 2', 2" des be- weglichen Schleifenzweiges 2 in die Einschaltknicklage gedrückt und stUtzen sich in IsolierstUcken 8, 8, die an dem starren Schleifenzweig 1 befestigt sein können, ab.
An jeder Achse der Drehgelenke 5, 5'ist zusätzlich eine einstellbare Torsionsfeder und/oder an jedem Kontaktarm 2', 2" eine einstellbare Zug- oder Drehfeder (im folgenden Drehfeder genannt) angebracht, deren Drehmomente so gerichtet sind, dass die Kontaktarme nur mit der Differenz der sich aus den Druckfedern 6, 6'und den Drehfeder ergeben- den Kräfte auf die Isolierstücke 8, 8'drücken. Die vorerwähnten Drehfedern sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
Beim Auftreten eines Überstromes hebt die in der Leiterschleife wirkende elektrodynamische Kraft die Kontaktarme 2', 2" von den IsolierstUcken 8, 8'ab und drückt sie bei ausreichender Grösse des Stro- mes über den Totpunkt durch. Nach Überschreiten der Totpunktlage wirken gemeinsam in gleicher Rich- tung die elektrodynamische Kraft in der Leiterschleife, die Kraft der Druckfedern 6 und 6'und der Dreh- federn sowie die Abhebekraft an den Kontaktstücken 3, 3', die beispielsweise Abwälzkontakte sein kön- nen, und schleudern die Kontaktarme 2'und 2"bis an die schlagdämpfenden Isolieranschläge 9 und 9' in die Ausschaltknicklage, in der sie mittels an sich bekannter Fangvorrichtungen gehalten werden. Der Federweg der Druckfedern 6, 6'ist durch einstellbare Anschläge 11, 11'in den Federgehäusen 7, 7'begrenzt.
Daher trennen sich während der Bewegung die Kontaktstücke 2'und 2", wodurch der Lichtbogen für den Abschaltvorgang eingeleitet wird.
Bei einem Schnellschalter gemäss der Erfindung ermöglichen die veränderbaren und unabhängig voneinander einstellbaren Vorspannungen der Druck- und Drehfedern, die Kontaktkraft und den Kontaktdurchhub und die erforderliche Auslösekraft ebenfalls unabhängig voneinander einzustellen. Auch bei grossen Betriebsströmen, die grosse Kantaktkräfte erfordern, kann mittels der Drehfeder der Schleifenzweig mit seinen Kontaktarmen so eingestellt werden, dass kleine elektrodynamische Kräfte in der Leiterschleife die Kontakttrennung bewirken. Diese kleinen Auslösekräfte können mit Kontaktarmen von kleiner Länge erzeugt werden, die mit ihrer geringen Trägheit einen ausserordentlich geringen Ausschaltvorgang ermöglichen.
Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemässen Einrichtung besteht darin, dass der zwischen den sich trennenden Kontaktstücken entstehende Lichtbogen selbst Bestandteil der der elektrodynamischen Kraftwirkung unterliegenden Stromschleife ist und deshalb einer grossen, verlängernd wirkenden Kraft ausgesetzt ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, durch zweckentsprechende Bemessung und Einstellung der Druck- und bzw. oder Drehfedernvorspannung die Höhe des Ansprechstromes einzustellen und damit die Forderung nach selektiver Abschaltung eines Kurzschlussstromes zu erfüllen.
Es ist klar, dass es das Wesen der Erfindung nicht berührt, wenn, insbesondere durch Einsatz technischer Äquivalente, Modifikationen der hier beschriebenen Ausführungsform angegeben werden. Solche Abwandlungen fUhren aus dem Rahmen der Erfindung nicht heraus.
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