CH645204A5

CH645204A5 - Elektrischer schalter fuer grosse stroeme.

Info

Publication number: CH645204A5
Application number: CH487779A
Authority: CH
Inventors: Klaus Prof Dr Ragaller
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1979-05-25
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1984-09-14
Also published as: US4371765A; JPS55159525A; DE2925162C2; DE2925162A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter für grosse Ströme mit wenigstens zwei rotationssymmetrischen Schaltstücken, von welchen wenigstens ein Schaltstück mit mehreren, in Umfangsrichtung ringförmig angeordneten, federnd abgestützten oder federnden, sich wenigstens im wesentlichen in Aus- und Einschaltrichtung erstreckenden Kontaktelementen versehen ist, bei welchem beim Ausschalten der Strom von einem Nennstrom- auf einen Leistungspfad kommutiert.

Aus der DE-AS 1191465 ist ein elektrischer Schalter für grosse Einschaltströme bekannt. Ein Schaltstück besteht aus einem geschlitzten elastischen Rohr, das in der Einschaltstellung mit einem massiven Gegenschaltstück zusammenwirkt. Die vom geschlitzten Rohr gebildeten selbstfedernden Kontaktlamellen werden durch zusätzliche Federn in Richtung auf das Gegenschaltstück gedrückt. Die durch die Kontaktlamellen gebildeten Kontaktelemente verlaufen im wesentlichen geradlinig und bilden somit den praktisch kürzesten Stromweg zwischen beiden Schaltstücken. Dies gilt jedoch auch dann, wenn sich beim Einschalten die Kontaktelemente infolge Prellbewegungen abheben und einen störenden Ab-brand verursachen. Die zusätzlichen Federn sollen diesen Abbrand vermindern. Es werden also nur Probleme gelöst, die beim Einschalten grosser Ströme entstehen. Der beschriebene Schalter soll leistungslos geöffnet werden.

Bei Hochspannungsschaltern für grosse Ströme wird der 5 Nennstrom bei einigen Konstruktionen über mehrere, parallel geschaltete Kontaktfinger geführt, um einen möglichst niedrigen Kontaktwiderstand zu erzielen. Im Ausschaltmoment wird der Strom auf einen Leistungspfad kommutiert. Wegen der Induktivität des Leistungspfades kann die Kom-10 mutation bei sehr grossen Strömen ein Problem darstellen.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kommutierung des abgeschalteten Stroms vom Nennstrompfad auf den Leistungspfad, mit einfachen technischen Mitteln zu verbessern. Die Lösung dieser Auf-i5 gäbe geht aus dem Kennzeichnungsteil von Anspruch 1 hervor.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass der beim Abheben der Kontaktelemente entstandene Lichtbogen durch das magnetische Feld, das in den Schlingen der Kon-20 taktelemente entsteht, beblasen wird, womit das Löschen des Lichtbogens unterstützt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Mit der Ausgestaltung gemäss Anspruch 2 wird beim 25 eventuellen Abbrand von einzelnen als Kontaktfinger ausgebildeten Kontaktelementen der Austausch der beschädigten Kontaktelemente möglich, ohne alle Kontaktfinger ersetzen zu müssen.

Die Ausführungsform nach Anspruch 3 zeigt eine beson-30 ders einfache konstruktive Lösimg, bei der das Ende eines Metallrohres geschützt ist zur Bildung von Kontaktlamellen. Dabei wird die Eigenelastizität des Materials ausgenutzt.

Diese Kontaktlamellen sind gemäss Anspruch 4 vorteilhafterweise zusätzlich mit Federn abgestützt, womit der Kon-35 taktdruck gesteigert wird.

Die Blattfedern nach Anspruch 5 ermöglichen gute und flächenhafte Abstützung der Kontaktelemente.

Die Weiterbildung nach Anspruch 6 ist für eine zweistufige Kommutation geeignet.

4o Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 ermöglicht ein beschleunigtes Löschen des Lichtbogens, wobei die Löschbleche nach Anspruch 8 eine günstige Möglichkeit darstellen. Ringförmige Löschbleche gemäss Anspruch 8 lassen sich besonders einfach in der Löschkammer mittels Tragsternen anord-45 nen und ggf. auch auswechseln.

Besonders geeignet sind als Löschsystem auch Löschplatten nach Anspruch 9, insbesondere bügeiförmig ausgestaltete Löschplatten nach Anspruch 10.

Die Erfindung und weitere Vorteile werden im folgenden so an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen vereinfachten, teilweise axialen Schnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform eines Schalters gemäss der Erfindung, wobei im oberen Teil die voll eingeschaltete 55 und im unteren Teil eine teilweise ausgeschaltete Lage gezeigt werden.

Fig. 2 eine bügeiförmige Löschplatte und

Fig. 3 den Schnitt III-III aus Fig. 2.

Alle zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung nicht 60 notwendigen Konstruktionsmerkmale sind in Fig. 1 weggelassen worden. Bestimmte Teile sind wegen der Übersichtlichkeit einstückig dargestellt, obwohl sie bei einer realisierten Konstruktion aus konstruktiven oder fertigungstechnischen Gründen aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden, ss Ein äusseres feststehendes Schaltstück 1 ist als ein rotationssymmetrisches, profiliertes Rohr ausgebildet. Es trägt Kontaktfinger 2, die mittels Blattfedern 3 in einer ringförmigen Ausnehmung 4 des Schaltstückes lin radialen Richtun

gen nach innen gedrückt werden. Die Kontaktfinger 2 sind mit ihren Enden 5 in der Ausnehmung 4 gelagert und somit auch elektrisch leitend mit dem Kontaktstück 1 verbunden. Zwischen den gelagerten Enden 5 und Kontaktenden 6 sind Schlingen 7 gebildet. Ein inneres feststehendes Schaltstück 8 ist im Inneren des äusseren feststehenden Schaltstückes 1 koaxial angeordnet. Ein bewegliches Schaltstück 9 dient als Gegenkontakt für die feststehenden Schaltstücke 1 und 8. Am äusseren Umfang ist es mit einem Kontaktring 10 versehen, der gegenüber den Kontaktfingern 2 angeordnet ist; am inneren Umfang sind einstückig mit Hilfe von Schlitzen Kontaktlamellen 11 ausgeführt. Diese Kontaktlamellen 11 bilden Schlingen 13 und ihre Kontaktenden 12 weisen als Gegenkontakt das innere feststehende Schaltstück 8 auf. Im beweglichen Schaltstück 9 ist ein Zentrierkörper 14 eingesetzt. Ein Lichtbogenraum der Kontaktfinger 2 ist mit 15 bezeichnet; ein Lichtbogenraum der Kontaktlamellen 11 mit 16. Im Lichtbogenraum 15 sind ringförmige Löschbleche 17 mittels 6 Tragsternen 18 aus Isoliermaterial angeordnet.

In Fig. 2 ist eine beispielsweise bügeiförmige Löschplatte 19 mit einer Ausnehmung 20 dargestellt, in Fig. 3 der Schnitt III-III durch die Löschplatte 19 gemäss Fig. 2.

Im oberen Teil der Fig. 1 ist der Schalter in eingeschalteter Stellung gezeigt. Der Strom fliesst aus dem beweglichen Schaltstück 9 über den Kontaktring 10, das Kontaktende 6 des Kontaktfingers 2, die Schlinge 7 und das gelagerte Ende 5 in das äussere feststehende Schaltstück 1. Wenn der Schalter öffnet, erreicht man zuerst die im unteren Teil der Fig. 1 gezeigte Lage. Zwischen dem Kontaktring 10 und dem Kontaktende 6 entsteht ein Lichtbogen, der durch das magnetische Feld der Schlinge 7 beblasen wird. Dieser Lichtbogen verlöscht schnell, weil ein alternativer Strompfad besteht vom

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beweglichen Schaltstück 9 über Kontaktlamellen 11 auf das innere feststehende Schaltstück 8. Der Umschaltvorgang vollzieht sich um so schneller, je höher die Spannung des Lichtbogens ist. Der Strompfad über die Kontaktlamellen 11 mit den 5 Schlingen 13 stellt eine induktive Impedanz dar, die eine Verzögerung des Stromdurchflusses durch die Kontaktlamellen 11 verursacht. Es ist also vorteilhaft, wenn die Spannung des Lichtbogens zwischen dem Kontaktring 10 und den Kontaktfingern 2 erhöht wird. Die durch das magnetische Feld der io Schlingen 7 verursachte Verlängerung des Lichtbogens bewirkt eine Steigerung der Spannung des Lichtbogens.

Es kann ein Lichtbogen-Löschsystem wie dargestellt aus ringförmigen Löschblechen 17 verwendet werden, oder z.B. aus bügeiförmigen Platten gemäss Fig. 1 und 3, die ebenfalls 15 in an sich bekannter Weise in den Lichtbogenräumen 15 und 16 der Kontaktfinger 2 und der Kontaktlamellen 11 angeordnet sind.

Bei einer weiteren Bewegung des beweglichen Schaltstük-kes 9 in Pfeilrichtung werden auch die Kontaktenden 12 der 20 Kontaktlamellen 11 von der Oberfläche des inneren feststehenden Schaltstückes 8 getrennt. Obwohl in diesem Bereich Abbrand eher zulässig ist, wird auch hier der Lichtbogen durch das magnetische Feld der Schlinge 13 verlängert und u.U. mittels eines Löschsystems, z.B. Löschblechen 17 oder 25 Löschplatten 19 abgekühlt.

Es ist selbstverständlich, dass der Erfindungsgegenstand nicht auf das in der Zeichnung dargestellte beschränkt ist. Man kann auch Schalter mit einstufiger Kommutation ver-30 wenden; an Stelle der gezeichneten Löschbleche oder Löschplatten können auch andere an sich bekannte Löschsysteme Verwendung finden.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims

645204 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrischer Schalter für grosse Ströme mit wenigstens zwei rotationssymmetrischen Schaltstücken, von welchen wenigstens ein Schaltstück mit mehreren, in Umfangsrichtung ringförmig angeordneten, federnd abgestützten oder federnden, sich wenigstens im wesentlichen in Aus- und Einschaltrichtung erstreckenden Kontaktelementen versehen ist, bei welchem beim Ausschalten der Strom von einem Nennstrom-auf einen Leistungspfad kommutiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (2,11) zwischen ihren freien Kontaktenden (6,12) und dem Schaltstück (1,9), mit dem sie mechanisch und elektrisch leitend verbunden sind, Schlingen (7,13) bilden.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente als Kontaktfinger (2) ausgebildet, in einer ringförmigen Ausnehmung (4) des Schaltstückes (1) gelagert und in Kontaktrichtung mit Federn (3) abgestützt sind.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente als Kontaktlamellen (11) ausgebildet und einstückig mit einem aus einem Metallrohr bestehenden Schaltstück (9) ausgeführt sind.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlamellen (11) zusätzlich in Kontaktrichtung mit Federn (3) abgestützt sind.

5. Schalter nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (3) als Blattfedern ausgebildet sind.

6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (2,11) für einen zweistufigen Kom-mutationsvorgang in zwei ringförmigen Systemen (2 und 11) angeordnet sind, wobei die Trennpunkte dieser Kontaktelemente (2,11) mit den zugeordneten Schaltstücken (8,9) in Ausschaltrichtung verschoben sind.

7. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Lichtbogenraum (15,16) der Kontaktelemente (2,11) ein Löschsystem zum Löschen des Lichtbogens angeordnet ist.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Löschsystem durch ringförmige Löschbleche (17) gebildet ist.

9. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Löschsystem durch Löschplatten (19) gebildet ist.

10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschplatten (19) bügeiförmig ausgestaltet sind.