DE10012605A1 - Schaltpol für Niederspannungs-Schaltgeräte mit linear bewegbarem Kontaktträger - Google Patents

Abstract

Der erfindungsgemäße Schaltpol (2) für Niederspannungs-Schaltgeräte mit linear bewegbarem Kontaktträger, besteht aus einem kastenförmigen Gehäuse, in dessen Gehäuseseitenwänden (9, 10) in der Bewegungsrichtung des Kontaktträgers (2) verlaufende Führungsnuten (11, 12, 13, 14) vorgesehen sind, in welche an den Seiten des Kontaktträgers (2) vorgesehene geeignete Fortsätze (15, 16) eingreifen. Hierdurch wird eine lineare Verschiebbarkeit des Kontaktträgers erreicht. Auf dem Kontaktträger sind an sich bekannte Schwenkkontakte als bewegbare Schaltkontakte (8) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltpol für Niederspannungs- Schaltgeräte mit einem linear bewegbaren Kontaktträger für einen bewegbaren Schaltkontakt, welcher mit einem an einer Anschlussschiene befestigten ortsfesten Schaltkontakt zusam­ menwirkt, sowie mit einer Antriebsvorrichtung für den beweg­ baren Kontaktträger.

Schaltgeräte mit einem Schaltpol dieser Art sind z. B. in der DE 12 50 532 B oder der DE 18 14 550 C1 beschrieben. Hierbei handelt es sich Schütze. Anliegen der Erfindung ist es demge­ genüber, für einen anderen Typ von Niederspannungs-Schalt­ geräten, nämlich Leistungsschalter, eine neue leistungsfähige Bauform zu entwickeln. Bestimmte, vorteilhaft erscheinende Merkmale von Schützen können aber nicht problemlos bei Leis­ tungsschaltern eingesetzt werden, wie nachstehend näher dar­ gelegt wird.

Niederspannungs-Leistungsschalter bestehen aus mehreren, den unterschiedlichen Teilaufgaben angepassten Baugruppen, die bei der Fertigung der Leistungsschalter miteinander verbunden werden. Die größten Baugruppen, beziehungsweise Einheiten, bilden dabei die Schaltpole, das heißt, die aus feststehenden und bewegbaren Schaltkontakten bestehenden Kontaktsysteme mit ihrer Tragisolation und die für mehrere solcher Kontaktsyste­ me gemeinsame Antriebsvorrichtung. Dabei werden die von der Antriebsvorrichtung bereitgestellten Bewegungsabläufe über eine ortsfest gelagerte Schaltwelle auf die Kontaktsysteme übertragen. Dazu ist diese drehbar gelagerte Schaltwelle, die mittels eines Federspeichers oder sonstigen Schalterantriebs um einen bestimmten Winkel schwenkbar ist, mit von dieser Schaltwelle ausgehenden weiterführenden Hebeln versehen, über welche die einzelnen Schaltpole oder auf Kontaktträgern ange­ ordnete bewegbare Kontakte betätigt werden. Derartige Kon­ taktträger wurden in Niederspannungs-Leistungsschaltern bis­ her in der Regel schwenkbar gelagert. Daraus resultieren eine relativ hohe Bauform, mit Auswirkungen auf die Bauhöhe des Schaltergehäuses und ein verhältnismäßig komplizierter Auf­ bau.

Derartige übliche Ausführungen von Hebelanordnungen zur Über­ tragung der Antriebskraft für Niederspannungs-Leistungsschal­ ter sind beispielsweise in der DE-PS 44 16 088 und in der EP- Patentanmeldung 0 225 207 dargestellt. Bei Kontaktträgern, die mehrere parallele Kontakthebel aufweisen, wurden bisher immer zusammengesetzte, mittels einer Welle schwenkbare, Kon­ struktionen verwendet, bei denen ein Körper nur zur Aufnahme der Kontakthebel dient und seitlich an diesen Körper Seiten­ wände oder Hebel, in der Regel als Metallteile ausgebildet, durch Verschrauben oder auf andere Weise angesetzt sind, die dann die Lagerung des Kontaktträgers darstellen.

Ein bewegbarer Kontaktträger dieser Art ist durch die DE 35 39 786 A1 bekannt geworden. Hier sind die Lagerarme Be­ standteil eines Lagerbügels, der an einen Haltekörper für die Kontakthebel maßgerecht angepasst ist. Dabei handelt es sich um eine aus mehreren Metallteilen bestehende Konstruktion.

Es sind auch bewegbare Kontaktträger bekannt, die aus einer Kombination von Kunststoff-Formteilen und Metallteilen zusam­ mengesetzt sind. So beschreibt das DE-29 61 5566 U eine be­ wegbare Schaltkontaktanordnung für einen Niederspannungs- Leistungsschalter mit Kontakthebeln und einem die Kontakthe­ bel aufnehmenden Kontakthebelträger, der mittels seitlicher Lagerarme zum Ein- und Ausschalten schwenkbar gelagert ist. Dieser Kontakthebelträger weist ein Mittelteil auf, das aus einem Grundkörper und wenigstens einem an diesen anfügbaren Zusatzkörper besteht, wobei beiderseitig an dem Mittelteil die Lagerarme befestigt sind. Beide genannten bewegbaren Kon­ taktträger sind in herkömmlicher Bauweise aus mehreren ein­ zelnen Bestandteilen zusammengesetzt. Hinzu kommt, dass bei Tragarmen aus Metall Spannungsverschleppungen auftreten kön­ nen.

Die eingangs erwähnten Schütze weisen geradlinig bewegte Kon­ taktträger auf. Diese sind mit einem Anker eines Antriebsmag­ neten verbunden und enthalten Brückenkontakte mit zugehörigen Kontaktkraftfedern. Das ist aber bei Leistungsschaltern völ­ lig ungewöhnlich. Bekannt gewordene Kontaktbrücken bei Leis­ tungsschaltern weisen, neben anderen noch zu erwähnenden Schwierigkeiten, erhebliche Probleme bei der Abführung der Schaltgase auf. Obwohl zwei Trennstellen eine höhere Schalt­ leistung ermöglichen können, werden beispielsweise zwei Schaltkammern benötigt, für die eine Ableitung der Schaltgase vorgesehen werden müssen. Das Problem besteht, insbesondere bei hohen Schaltleistungen, vor allem in der Ableitung der Schaltgase für die zweite Trennstelle. Bei senkrechter Anord­ nung der Kontaktbrücke gibt es Schwierigkeiten mit dem Lauf des Lichtbogens, wegen der über der Trennstelle liegenden Schalterbestandteile. Also kann die untere Löschkammer nicht ausgenutzt werden.

Bei horizontaler Anordnung der Kontaktbrücke besteht das Problem der Ableitung der Schaltgase nach der einen Seite, weil sie nach der Seite erfolgen müsste, an der sich bei den Leistungsschaltern deren periphere Einrichtungen, wie Hilfs- und Meldeeinrichtungen, befinden. Das ist extrem ungünstig. Bei seitlicher Abführung der Schaltgase sind auch die Abstän­ de zu den Seitenwänden des Einschubrahmens zu klein. Darüber hinaus wirft die Führung der Stromschienen zu den Kontakten bei horizontaler Anordnung der Kontaktbrücke erhebliche Prob­ leme auf. Das bedeutet, dass eine vertikale Anordnung der Kontakte die günstigste Lösung darstellt, was aber, wie aus dem vorhergesagten deutlich wird, nicht mit einer Kontaktbrü­ cke zu realisieren ist.

Ein Problem ist weiterhin, dass die Anordnung mit einer Kon­ taktbrücke mechanisch labil ist. Es ist nicht sicher, welcher Kontakt der Brücke zuerst öffnet, wo also der stärkere Ab­ brand auftreten wird. Um derartige Kontaktbrücken bezüglich der Kontaktkräfte oder der gleichzeitigen Öffnung beider Kon­ takte sicher auszubilden, ist ein erheblicher technischer Aufwand erforderlich. Auch die Anordnung von zwei Löschkam­ mern stellt einen nicht unbeträchtlichen zusätzlichen Aufwand dar.

Bei Niederspannungs-Leistungsschaltern, insbesondere bei Ge­ räten mit hoher Schaltleistung, ist es erforderlich, die Geo­ metrie des Schaltpoles möglichst präzise einzuhalten, um Überdimensionierungen verschiedenster Art zu vermeiden und die einwandfreie Funktion zu gewährleisten. Dazu gehört, dass der Durchdruck zur Erreichung der benötigten Kontaktkraft, die Kontaktöffnung und andere Parameter exakt gewährleistet werden. Das ist aber mit Kontaktbrücken, wie vorstehend dar­ gelegt, nicht realisierbar.

Zur Bewältigung der Schaltleistung sind Vor- und Hauptkontak­ te erforderlich, wie das beispielsweise in der US-PS 3 585 329 in deren Fig. 9 bis 12 gezeigt ist, in wel­ chen der Verlauf der Kontaktbewegung beim Ausschalten eines Schalters dargestellt ist. Dabei ist zu erkennen, dass zuerst der Hauptkontakt öffnet und danach der Hilfskontakt, was be­ wirkt, dass der Abschaltlichtbogen vom Hilfskontakt auf eine Ableitfahne überführt wird. Das vermeidet eine Lichtbogenaus­ bildung auf dem Hauptkontakt und schließt einen Verschleiß desselben durch Kontaktabbrand aus.

Dieser Ablauf eines Schaltvorganges ist auch aus der EP-PS 0 325 767 B1, insbesondere aus deren Fig. 3 bis 5 er­ kennbar. Hier ist zwar ein Einschaltvorgang dargestellt, es ist jedoch klar, dass der Ablauf beim Ausschalten in umge­ kehrter Reihenfolge verläuft. Auch hier ist ersichtlich, dass der Abbrand des Hauptkontaktes durch das spätere Öffnen des Kontaktes vermieden wird.

Die aufgezeigten Probleme lassen erkennen, dass ein linear bewegbarer Kontaktträger mit Kontaktbrücken, wie er bei Schützen üblich ist, für Niederspannungs-Leistungsschalter nicht verwendbar ist. Neben der Gefahr einer Kontaktöffnung durch elektrodynamische Kräfte besteht der Nachteil darin, dass nur eine Kontaktbrücke pro Pol und gegebenenfalls ein dreipoliger Kontaktbrückenträger für drei Kontaktbrücken pro Schaltstange möglich sind, während beim Leistungsschalter Einzelpole vorhanden sind, die man je nach der Größe des Ge­ rätes drei- oder vierpolig aneinanderfügen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, einen Schaltpol der eingangs genannten Art so auszubilden, dass er sich insbesondere für Niederspannungs-Schaltgeräte eignet und diesem überlegene Eigenschaften gegenüber der bisher üblichen Bauform verleiht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schaltpol aus einem kastenförmigen Gehäuse besteht, durch dessen Gehäuserückwand die mit dem ortsfesten Schaltkontakten versehenen Anschlussschiene eingeführt ist und durch dessen Gehäuserückwand weiterhin eine weitere Anschlussschiene hin­ durchgeführt ist, mit der über einen flexiblen Leiter ein am Kontaktträger angeordneter, auf einer Welle gelagerter Schwenkkontakt als bewegbarer Schaltkontakt angeschlossen ist, und dass an gegenüberliegenden Wänden des Schaltpoles und am bewegbaren Kontaktträger zusammenwirkende Führungsmit­ tel zur linear beweglichen Führung des Kontaktträgers im Schaltpol angeordnet sind.

Durch die Erfindung werden in überraschender Weise die Vor­ teile linear bewegbarer Kontaktträger und schwenkbar angeord­ neter Kontakthebel kombiniert. Darüber hinaus wird erreicht, dass der Schaltpol für eine beliebige Art der Betätigung, insbesondere auch linear wirkende Antriebe, geeignet ist.

Durch die US 3 614 680 ist an sich bereits ein Schaltpol für ein Schütz mit kastenförmigem Gehäuse, aus diesem herausra­ genden Anschlussschienen und einem Schwenkkontakt bekannt ge­ worden. Im Unterschied zu dem Schaltpol nach der Erfindung ist der Schwenkkontakt jedoch im Gehäuse des Schaltpoles ge­ lagert, d. h. es ist kein gesonderter Kontaktträger vorhan­ den. Dies erfordert es, dass der Anker des Antriebsmagneten mit beträchtlichem Spiel geführt ist, um eine Verbindung mit dem kreisbogenförmig bewegbaren Schaltkontakt zu ermöglichen. Die lineare Führung des Kontaktträgers im Schaltpol nach der Erfindung kann so ausgebildet sein, dass die Gehäuseseiten­ wände des Schaltpoles in der Bewegungsrichtung des Kontakt­ trägers Führungsnuten aufweisen und an den Seiten des Kon­ taktträgers zum Gleiten in diesen Führungsnuten geeignete Fortsätze vorgesehen sind. Ferner kann im Rahmen der Erfin­ dung der Kontaktträger vorteilhaft als Kunststoff-Formteil ausgebildet sein.

Die Fortsätze an den Seiten des Kontaktträgers können auch als durchgehende, in der Bewegungsrichtung des Kontaktträgers verlaufende Rippen ausgebildet sein.

Die auf dem Kontaktträger angeordneten, auf einer Welle gela­ gerten, als an sich bekannte Schwenkkontakte ausgeführten, bewegbaren Schaltkontakte, sind mittels Kontaktkraftfedern am Kontaktträger abgestützt und weisen herkömmliche Vorkontakte auf, die mit entsprechenden Gegenkontakten an den festste­ henden Schaltkontakten zusammenwirken, um den Abbrand der Hauptkontakte zu verringern.

Die Bewegung des Kontaktträgers wird von einem herkömmlichen Schalterantrieb über ein Betätigungselement in bekannter Wei­ se bewirkt, so dass hierfür keine neuen Technologien und ein damit verbundener Aufwand erforderlich sind. Der Kontaktträ­ ger ist aber geradlinig verschiebbar, was mittels einer kon­ struktiv einfachen technischen Ausführung relativ leicht zu realisieren ist, und eignet sich natürlich besonders gut für einen linear wirkenden Antrieb, wie beispielsweise einen Mag­ netantrieb.

Durch die Ausführung des Kontaktträgers als Kunststoffteil, werden Spannungsverschleppungen vermieden, die durch die Me­ tallteile an herkömmlichen schwenkbaren Kontaktträgern auf­ treten können.

Durch die vorliegende Erfindung wird die Kombination eines Schwenkkontaktes, mit allen seinen Vorteilen im Niederspan­ nungs-Leistungsschalter, mit einem linear bewegbaren Schal­ terantrieb, mit dessen Vorteilen, vorgeschlagen. Das bedeu­ tet, dass die konventionelle sehr vorteilhafte Anordnung der Anschlussschienen beibehalten werden kann, und trotzdem die Vorteile eines linear bewegten Systems hinsichtlich des An­ triebes und der Führung genutzt werden können.

Die Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung anhand eines bevor­ zugten, den Schutzumfang nicht einschränkenden Ausführungs­ beispiels näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt einen Schaltpol für einen Niederspannungs- Leistungsschalter mit linear bewegbarem Kontaktträger im aus­ geschalteten Zustand.

Die Fig. 2 zeigt einen Schaltpol für einen Niederspannungs- Leistungsschalter mit linear bewegbarem Kontaktträger im ein­ geschalteten Zustand.

Die Fig. 3 zeigt einen Schaltpol für einen Niederspannungs- Leistungsschalter mit linear bewegbarem Kontaktträger in per­ spektivischer Darstellung mit abgenommener Rückwand.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Schaltpol 1 für einen Nie­ derspannungs-Leistungsschalter mit linear bewegbarem Kontakt­ träger 2 im ausgeschalteten und im eingeschalteten Zustand. Der Schaltpol 1 besteht aus einem kastenförmigen Gehäuse durch dessen Gehäuserückwand 3 die oberen Anschlussschienen 4 eingeführt sind, an denen die feststehenden Schaltkontakte 5 angeordnet sind. An den gleichfalls durch die Gehäuserückwand 3 hindurchgeführten unteren Anschlussschienen 6 sind flexible Leiterseile 7 als Verbindung zu den am bewegbaren Kontaktträ­ ger 2 angeordneten bewegbaren Schaltkontakten 8 elektrisch leitend befestigt. In den Gehäuseseitenwänden 9; 10 sind Füh­ rungsnuten 11, 12, 13, 14 zur Aufnahme von am linear bewegba­ ren Kontaktträger 2 angeordneten Fortsätzen 15, 16 vorgese­ hen, mittels derer der Kontaktträger 2 im Gehäuse des Schalt­ poles 2, geführt durch die Führungsnuten 11, 12, 13, 14, li­ near bewegbar ist. Der Kontaktträger ist als Kunststoff- Formteil ausgebildet und trägt die auf einer Welle 17 gela­ gerten, als Schwenkkontakte ausgeführten, bewegbaren Schalt­ kontakte 8, die mittels Kontaktkraftfedern 18 am Kontaktträ­ ger 2 abgestützt sind und in herkömmlicher Weise Vorkontakte 19 aufweisen, die mit Gegenkontakten 20 an den feststehenden Schaltkontakten 5 zusammenwirken, um den Abbrand der Haupt­ kontakte zu verringern.

Die Bewegung des Kontaktträgers 2 wird über ein Betätigungs­ element 21 von einem schematisch gezeigten Schalterantrieb 22 in herkömmlicher Weise bewirkt. Durch dieses Betätigungsele­ ment 21 wird der Kontaktträger 2 in Richtung des Pfeils in der Fig. 1 linear zum feststehenden Schaltkontakt 5 bewegt, bis die bewegbaren Schaltkontakte 8 mit den feststehenden Schaltkontakten 5 in Kontakt treten und der Einschaltzustand gemäß der Fig. 2 erreicht ist. Durch eine Bewegung des Betä­ tigungselementes 21 in Richtung des Pfeiles in der Fig. 2 wird der Kontaktträger wieder in die Ausschaltstellung gemäß der Fig. 1 gebracht.

Die Fig. 3 zeigt einen Schaltpol 2 für einen Niederspannungs- Leistungsschalter mit linear bewegbarem Kontaktträger 2 in perspektivischer Darstellung mit abgenommener Rückwand. In den Seitenwänden 9 und 10 sind Führungsnuten 11, 12 und 13, 14 vorgesehen, in denen der Kontaktträger 2 mittels der Fort­ sätze 15, 16 zur Realisierung einer linearen Bewegung geführt ist, wie das unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrie­ ben wurde. Am Kontaktträger 2 sind die als schwenkbare Schaltkontakte ausgebildeten bewegbaren Schaltkontakte 8 an­ geordnet, die mittels flexibler Leiterseile 7 mit der nicht dargestellten unteren Anschlussschiene 6 (Fig. 1 und 2) ver­ bunden sind.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Vorteile einer linearen Bewegung des Kontaktträgers mit den Vorteilen einer Anwendbarkeit der in der Praxis bewährten mit Haupt- und Vorkontakt ausgebildeten Schwenkkontakte ver­ bunden werden können. Außerdem ist der Raumbedarf eines line­ ar bewegbaren Kontaktträgers geringer und sein konstruktiver Aufbau ist wesentlich einfacher. Darüber hinaus müssen die Leitbleche der Lichtbogenlöschkammer nicht der Bahn des Kon­ taktträgers angepasst werden und wirken effektiver, weil der Abstand zwischen dem Kontaktträger und der Lichtbogenlösch­ kammer im gesamten Bewegungsablauf konstant ist. Durch glei­ che Leitbleche wird zusätzlich die Teilevielfalt verringert.

Claims (6)

1. Schaltpol (1) für Niederspannungs-Schaltgeräte mit einem linear bewegbaren Kontaktträger (2) für einen bewegbaren Schaltkontakt (8), welcher mit einem an einer Anschlussschie­ ne (4) befestigten ortsfesten Schaltkontakt (5) zusammen­ wirkt, sowie mit einer Antriebsvorrichtung (22) für den be­ wegbaren Kontaktträger (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltpol (1) aus einem kastenförmigen Gehäuse be­ steht, durch dessen Gehäuserückwand (3) die mit dem ortsfes­ ten Schaltkontakten (5) versehenen Anschlussschiene (4) ein­ geführt ist und durch dessen Gehäuserückwand (3) weiterhin eine weitere Anschlussschiene (6) hindurchgeführt ist, mit der über einen flexiblen Leiter (7) ein am Kontaktträger (2) angeordneter, auf einer Welle (17) gelagerter Schwenkkontakt als bewegbarer Schaltkontakt (8) angeschlossen ist, und dass an gegenüberliegenden Wänden des Schaltpoles (1) und am be­ wegbaren Kontaktträger (2) zusammenwirkende Führungsmittel zur linear beweglichen Führung des Kontaktträgers (2) im Schaltpol (1) angeordnet sind.

2. Schaltpol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseseitenwände (9; 10) des Schaltpoles (1) in der Bewegungsrichtung des Kontaktträgers (2) Führungsnuten (11, 12, 13, 14) aufweisen und an den Seiten des Kontaktträgers (2) zum Gleiten in die (16) vorgesehen sind.

3. Schaltpol nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (2) als Kunststoff-Formteil ausgebil­ det ist.

4. Schaltpol nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Seiten des Kontaktträgers (2) zum Gleiten in den Führungsnuten (11, 12, 13, 14) in den Gehäuseseitenwänden (9, 10) des Schaltpoles (1) geeigneten Fortsätze (15, 16) als durchgehende, in der Bewegungsrichtung des Kontaktträgers verlaufende, Rippen ausgebildet sind.

5. Schaltpol nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Kontaktträger (2) angeordneten auf einer Welle (17) gelagerten, als an sich bekannte Schwenkkontakte ausgeführten, bewegbaren Schaltkontakte (8), mittels Kontakt­ kraftfedern (18) am Kontaktträger (2) abgestützt sind.

6. Schaltpol nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Kontaktträger (2) angeordneten auf einer Welle (17) gelagerten, als an sich bekannte Schwenkkontakte ausgeführten, bewegbaren Schaltkontakte (8), in herkömmlicher Weise Vorkontakte (19) aufweisen und die feststehenden Schaltkontakte (5) entsprechende Gegenkontakte (20) verrin­ gern.