DE1003832B - Elektrische Schalteinrichtung mit zweifacher Stromunterbrechung - Google Patents

Description

Elektrische Schalteinrichtungen mit zweifacher Stromunterbrechung je Pol durch eine bewegliche, im Ausschaltzustand spannungslose Kontaktbrücke finden in der Elektrotechnik immer mehr Verwendung, da sie gegenüber Schalteinrichtungen mit einfacher Unterbrechung verschiedene Vorteile bieten.

Einmal benötigen sie keine Stromzuführungen zu einem beweglichen Kontaktteil. Außerdem kann durch die Zweifachunterbrechung besonders bei hohen Spannungen eine höhere Abschaltleistung erzielt werden. Durch den Wegfall der beweglichen Stromzuführungen läßt sich, besonders an Schaltern für hohe Stromstärken, auch eine gedrängtere Bauweise erzielen.

Diese Vorteile sind besonders dann wertvoll, wenn es sich um fernbetätigte Schalter, z. B. mit einem elektromagnetischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb bzw. um Schütze handelt.

Die Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung eines derartigen Schützes der bisher üblichen Bauart. Darin sind 1 und 2 die Zuleitungen zu den feststehenden ao Kontakten 3 und 4. Die Kontaktbrücke 5 mit den Kontakten 6 und 7 wird durch die Antriebsvorrichtung 8, ζ. Β¹, einen pneumatischen Antrieb, betätigt. Die beim Ausschalten entstehenden Lichtbögen werden im Sinne der Pfeile nach entgegengesetzten Richtungen ausgeblasen.

In vielen Fällen, insbesondere bei Verwendung derartiger Schütze auf elektrisch betriebenen Fahrzeugen, ist der Raum für ihre Unterbringung sehr beschränkt. Häufig werden in solchem Falle die Schütze unter dem Fußboden des Fahrzeuges in dem Raum zwischen den Drehgestellen untergebracht. Sie müssen dann schmal und niedrig sein.

Da dieser Raum gewöhnlich nur von einer Seite her zugänglich ist, so muß zweckmäßig die Bauart der Schütze derartig sein, daß die Herstellung der Leitungsanschlüsse sowie das Auswechseln der Arbeitskontakte und die Überwachung etwaiger Hilf skontakte und Anzeigevorrichtungen nur von einer Schmalseite her möglich ist.

Die Forderung nach bequemer Zugänglichkeit aller dieser Teile eines Schützes oder fernbetätigten Schalters von einer möglichst schmalen Fläche aus ergibt sich außer bei der Verwendung in Fahrzeugen auch überall da, wo eine größere Anzahl von Schützen in schrankförmigen Gerüsten od. dgl. unterzubringen ist.

Schütze mit der beschriebenen und in Fig. 1 angedeuteten Anordnung der Kontakte haben zwar in Richtung senkrecht zu der Verbindungslinie der beiden Unterbrechungsstellen eine geringe Ausdehnung, wollte man aber solche Schütze so nebeneinander anordnen, daß sie nur von einer in Richtung der Verbindungslinie der Unterbrechungsstellen He-Elektrische Schalteinrichtung
mit zweifacher Stromunterbrechung

Anmelder:

Brown, Boveri & Cie. Aktiengesellschaft,
Mannheim-Käfertal, Boveristraße

Hermann Böhm, Heidelberg-Rohrbacfa,
ist als Erfinder genannt worden

genden Schmalseite her zugänglich sind, so wäre eine Überwachung und ein Auswechseln der nach der anderen Schmalseite zu liegenden Kontakte nicht oder nur mit erheblichen Schwierigkeiten möglich.

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine elektrische Schalteinrichtung mit Zweifachunterbrechung je Pol durch eine bewegliche, im Ausschaltzustand spannungslose, also keine beweglichen Stromzuleitungen benötigende Kontaktbrücke mit dem Kennzeichen, daß die Kontaktbrücke in zwei parallele Stromzweige aufgeteilt ist, z. B. gabelförmig gestaltet ist, derart, daß der Stromfluß in zwei paarweise parallelen Ästen und die Ausblasung des Lichtbogens nach der gleichen Seite erfolgt. Es sind also die Kontakte von der einen Seite der Schalteinrichtung aus wartbar und auswechselbar und ihre beiden Unterbrechungslichtbögen im wesentlichen nach dieser gleichen Seite ausblasbar.

Die gabelförmige Anordnung der Kontaktbrücke bedingt, daß die Kontaktbrücke um die feststehende Trennwand herumgreifen kann.

Außer der feststehenden Trennwand können auch vollständige Funkenkamine an sich bekannter Bauart vorgesehen sein, die alsdann vorzugsweise mit der Trennwand eine bauliche Einheit bilden.

Zur Erzielung einer magnetischen Blaswirkung in der vorerwähnten Richtung können nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung als Stromzuleitung zu den feststehenden Kontakten parallele Stromleiter dienen, wobei die gabelförmig und schwenkbar ausgebildete Kontaktbrücke derart angeordnet ist, daß ihre Schenkel angenähert parallel zu den Stromzuleitungen zu den festen Kontakten liegen und die Stromrichtung in jedem Schenkel der Kontaktbrücke

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entgegengesetzt der Stromrichtung in der Zuleitung zu dem entsprechenden festen Kontakt ist.

In der Fig. 2 ist eine grundsätzliche Anordnung der neuen Schalteinrichtung schematisch dargestellt. Die feststehenden Kontaktteile 3 und 4 liegen mit geringem Abstand nebeneinander. Die Zuleitungen 1 und 2 zu diesen Kontakten verlaufen parallel zueinander. Die gabelförmige Kontaktbrücke 5 mit ihren Kontakten 6 und 7 ist so angeordnet, daß ihre Schenkel angenähert parallel zu den Stromzuleitungen 1 und 2 liegen. Die Brücke ist mit einem Arm 9 versehen, der um eine Achse 10 drehbar gelagert ist.

Durch einen Antrieb beliebiger Art, der durch den Pfeil 8 angedeutet ist, kann die Brücke 5 mit ihren Kontakten 6 und 7 gegen die feststehenden Kontakte 3 und 4 gepreßt werden, wodurch der Stromschluß zwischen den Leitern 1 und 2 hergestellt wird.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Stellung der Anordnung beim Öffnen der Kontakte wirken auf die dabei entstehenden Lichtbogen 11 und 12 die durch den Stromfluß erzeugten Magnetfelder ein, von denen einige Kraftlinien punktiert angedeutet sind. Durch die beiden gestreckten Stromschleifen der parallel liegenden Leiter der Zuleitungen und der Brücke und ihre gegenseitige Beeinflussung entstehen an den beiden Unterbrechungsstellen resultierende Magnetfelder, welche die Lichtbogen etwa in Richtung der Pfeile 13 und 14, also im wesentlichen nach vorne ausblasen.

Beim öffnen der Kontakte durch Ablassen der Preßluft aus dem Zylinder 21 walzen sich unter der Einwirkung der Federn 19 und 23 die Kontaktflächen der Kontaktbrücke zunächst in umgekehrter Richtung auf den feststehenden Kontaktflächen ab, bis der Stromübergang wieder an den Kontakten 3 und 6 bzw. 4 und 7 erfolgt. Sodann öffnen sich diese Kontakte, und der entstehende Lichtbogen wird, wie vorher erwähnt, unter der Einwirkung des hier vorhandenen Magnetfeldes ausgeblasen. Die Vorkontakte 3, 6, 4 und 7 dienen dabei als »Abbrennkontakte«.

Die Schlitze in den Führungsblechen 18 können, wie z. B. bei 18" angedeutet, auch so angeordnet sein, daß behn Ein- und Ausschalten die Kontaktflächen sich während des Abwälzens aufeinander auch noch gegeneinander verschieben.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die Lagerungen der Kontaktbrücke so eingerichtet sein, daß die Kontaktbrücke um eine parallel zur Zeichenebene liegende Achse begrenzt schwenkbar ist. Zum Beispiel kann der Arm 9 drehbar in dem Konstruktionsteil 17 gelagert sein, und die Lagerung der Antriebsstange 24 in der Kontaktbrücke 5 bei 20 und gegebenenfalls auch ihre Lagerung im Kolben 22 kann als Kugelgelenk ausgebildet sein. Sind dann gemäß der Darstellung in Fig. 4 die Vorkontakte 3 und 4 von der durch die Drehpunkte 16 und 20 hindurchgehenden Drehachse gleich weit entfernt, so

Ein Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung 30 wird erreicht, daß der Kontaktdruck an den beiden nach der Erfindung in Form eines Schützes zeigen die Berührungsstellen der Brücke mit den festen Kon-Fig. 3 und 4, wovon die Fig. 3 eine Seitenansicht der
wesentlichen Teile des Schützes und die Fig. 4 eine
Draufsicht auf die Kontaktbrücke darstellt.

Darin stellen 1 und 2 wiederum die festen,

in der

Seitenansicht hintereinanderliegenden Zuführungsleitungen zu den Vorkontakten 3 und 4 dar. 5 ist die gabelförmige Kontaktbrücke mit den Vorkontakten 6 und 7 und dem rückwärtigen Verlängerungsarm, an takten unabhängig von etwaigen kleinen Fabrikationsgenauigkeiten od. dgl. stets gleich groß ist.

Die Erzielung eines vorbestimmten, zweckmäßig von dem jeweiligen Druck der Preßluft unabhängigen Kontaktdruckes kann auf verschiedene Weise erfolgen. Entweder wird in dem Zylinder 21 ein Anschlag vorgesehen, durch welchen der Hub des Kolbens 22 begrenzt wird, bevor die Zapfen 17 die oberen

dessen hinteren Enden die Brücke 5 drehbar gelagert 40 Begrenzungsflächen in den Schlitzen der Führungs

31 ist die feststehende Trennwand zwischen den Unterbrechungsstellen.

Die Lagerung der Brücke ist erfindungsgemäß in der Weise durchgeführt, daß an dem Arm 9 der Kontaktbrücke eine kurze Welle 16 oder ein ähnlicher Konstruktionsteil mit zwei Zapfen 17 angebracht ist, die in entsprechenden Schlitzen zweier Führungsbleche 18 gleiten. Durch eine Feder 19 wird die Welle 16 nach unten gezogen, so daß im Ausschaltzustand des Schützes die Zapfen 17 auf den unteren Begrenzungsflächen der Schlitze aufliegen.

Zur Betätigung der Kontaktbrücke dient der Antrieb 8, der beispielsweise als pneumatischer Antrieb ausgebildet sein kann und dessen Antriebsstange 24 am Punkt 20 an die Kontaktbrücke angelenkt ist.

Wird in den Zylinder 21 des Antriebes Preßluft od. dgl. eingeblasen, so bewegt sich der Kolben 22 und damit die Kontaktbrücke 5 gegen die Kraft der Feder 23 nach oben. Dabei kommen zunächst die Vorkontakte 6 und 7 mit den Kontakten 3 und 4 in Berührung, wodurch der Stromschluß hergestellt ist.

Bei weiterem Fortschreiten der Aufwärtsbewegung des Kolbens 22 wird der die Lagerung der Kontakt

brücke bildende Teil 16, 17 gegen die Kraft der Feder 65 denjenigen in der Fig. 2.

bleche 18 berühren. Der Kontaktdruck im Einschaltzustand des Schützes ist dann durch die gegebenenfalls einstellbare Zugkraft der Feder 19 bestimmt. Oder aber die Schlitze der Führungsbleche 18 sind so bemessen, daß die Zapfen 17 vor Beendigung des Kolbenhubes an den oberen Begrenzungsflächen anschlagen. Die Antriebsstange 24 ist in diesem Falle, wie in Fig. 5 dargestellt, gegen die Kraft einer Feder 29 zusammendrückbar, so daß der Kontaktdruck durch diese Feder bestimmt ist.

Durch die in den Leitern 1 und 2 sowie in den Schenkeln der Kontaktbrücke 5 fließenden Ströme wird auf die Brücke eine Kraftwirkung im Sinne einer Öffnung der Kontakte ausgeübt. Bei sehr großen Strömen (Kurzschlußströmen) können unter Umständen diese Kräfte zu einem unerwünschten öffnen der Kontakte führen. Um dies zu vermeiden, können gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die stromführenden Schenkel der gabelförmigen Kontaktbrücke nach rückwärts verlängert und so angeordnet sein, daß sie zu beiden Seiten des Drehpunktes der Brücke parallel zu den Stromzuleitungen 1 und 2 verlaufen, wie dies schematisch in Fig. 6 dargestellt ist. Die Bezugszeichen in dieser Figur entsprechen

19 gehoben. Die Kontaktflächen der Brücke walzen sich dabei auf den feststehenden Kontaktflächen ab. Am Ende der Einschaltbewegung stehen die Ruhekontakte 25 und 26 mit den feststehenden Ruhekontakten 27 und 28 in Berührung.

Wie ersichtlich, verlaufen die Leitungen 1 und 2 mit den Schenkeln der Kontaktbrücke 5 etwa in gleicher Länge beiderseits des Drehpunktes 10 parallel. Die durch die elektrodynamischen Kräfte des Stromes auf die Brücke einwirkenden Drehmomente

heben sich daher auf. Bei einer praktischen Ausführung einer Schalteinrichtung nach diesem Prinzip können die Leiter 1 und 2 und die Schenkel der Kontaktbrücke entsprechend der Darstellung in Fig. 6 etwa im Drehpunkt rechtwinklig nach oben abgebogen sein. Zur Erreichung des genannten Zweckes ist aber auch eine beliebige andere Gestaltung möglich, sofern nur die Zuleitungen 1 und 2 und die Schenkel der Kontaktbrücke beiderseits ihres Drehpunktes entsprechend parallel liegen. Beispielsweise können alle Leiter jenseits des Drehpunktes auch waagerecht liegen oder nach unten abgebogen sein.

Bei einer Anordnung der Schalteinrichtung nach den Fig. 3 und 4 ist die Anwendung des Prinzips der nach rückwärts verlängerten Schenkel der Kontaktbrücke dann besonders zweckmäßig, wenn bei starrer Ausführung der Antriebsstange 24 der Hub des Kolbens 22 so begrenzt ist, daß die Zapfen 17 nicht an die oberen Begrenzungsflächen der Schlitze in den Fü'hrungsblechen 18 anschlagen, so daß der Kontaktdruck durch die Feder 19 bestimmt ist. Als Drehpunkt der Kontaktbrücke ist dann das Gelenk 20 anzusehen. Die Kraft des Antriebes 8 muß dann so groß sein, daß sie auf jeden Fall stärker ist als die gesamte auf die Kontaktbrücke ausgeübte elektrodynamische Kraftwirkung. Wenn dies der Fall ist, so kann durch die rückwärtige Verlängerung der Schenkel der Kontaktbrücke erreicht werden, daß auch bei Kurzschlußströmen eine ungewollte öffnung der Kontakte oder auch nur eine Änderung des Kontaktdruckes mit Sicherheit vermieden wird.

Wie bereits erwähnt, können Schalteinrichtungen nach der Erfindung dadurch vervollständigt werden, daß in an sich bekannter Weise die Unterbrechungsstellen in Funkenkaminen angeordnet werden. In Fig. 4 sind diese angedeutet und die Trennwände mit 30, 31 und 32 bezeichnet.

Zur Erleichterung der Löschung des Abschaltlichtbogens können in ebenfalls bekannter Weise eine Anzahl sogenannter Deion-Bleche vorgesehen werden, die etwa die bei 33 angedeutete Form haben können. Auch können zur Verstärkung des magnetischen Blasfeldes ebenso, wie es bei anderen Schalteinrichtungen üblich ist, Blasspulen vorgesehen werden, die in die Leiter 1 und 2 eingeschaltet sind und deren Magnetfeld durch die Anordnung geeignet geformter ferromagnetischer Körper an den Kontaktstellen zur Wirkung gebracht wird. Schließlich können auch magnetische Schirmbleche zwischen den Kontakten angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Anordnung von Schalteinrichtungen ist in ihrer Anwendung nicht auf die als Ausführungsbeispiele beschriebenen Schütze mit pneumatischem Antrieb beschränkt. Sie ist in gleicher Weise nicht nur bei Schützen mit anderen Antriebsarten, sondern auch bei anderen Schalteinrichtungen, z. B. bei handbetätigten, durch Gestänge oder Nocken angetriebenen Schaltern oder bei Selbstschaltern mit beliebigem Antrieb mit Vorteil zu verwenden.

Die Erfindung ist auch bei mehrpoligen Schalteinrichtungen anwendbar.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrische Schalteinrichtung in Gestalt eines Einzelschalters mit zweifacher Stromunterbrechung durch eine bewegliche, im ausgeschalteten Zustand spannungslose Kontaktbrücke, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrücke in zwei parallele Stromzweige aufgeteilt, z. B-. gabelförmig gestaltet ist, derart, daß der Stromnuß in zwei paarweise parallelen Ästen und die Ausblasung des Lichtbogens hierdurch nach der gleichen Seite erfolgt.

2. Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gabelförmig .und schwenkbar ausgebildete Kontaktbrücke derart angeordnet ist, daß ihre Schenkel angenähert parallel zu den Stromleitungen zu den festen Kontakten liegen und die Stromrichtung in jedem Schenkel der Kontaktbrücke entgegengesetzt der Stromrichtung in der Zuleitung zu dem entsprechenden festen Kontakt ist.

3. Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ihre Ausbildung als litzenloses Schütz mit vorzugsweise pneumatischem Antrieb.

4. Elektrische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt der Kontaktbrücke gegen die Kraft einer Feder od. dgl. derart verschiebbar angeordnet ist, daß unter der Wirkung der einschaltenden Antriebskraft nach der ersten Berührung der Kontaktbrücke mit den feststehenden Kontakten ein Abwälzen der Kontaktflächen aufeinander stattfindet.

5. Elektrische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrücke um eine durch ihren Drehpunkt und durch den Antriebspunkt der Antriebskraft hindurchgehende Achse begrenzt schwenkbar ist und daß ihre Kontakte von dieser Achse gleich weit entfernt liegen.

6. Elektrische Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführenden Schenkel der Kontaktbrücke über ihren Drehpunkt hinaus nach der den Kontakten abgewendeten Seite verlängert sind und auch hier angenähert parallel zu den Zuleitungen zu den festen Kontakten liegen, derart, daß die auf die Kontaktbrücke durch die elektrodynamischen Kräfte ausgeübten Drehmomente sich ganz oder zum Teil aufheben.

7. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Blasrichtung abnehmbare Funkenkamine vorgesehen sind, die vorzugsweise mit einer hitzebeständigen Trennwand zwischen den Unterbrechungsstellen eine bauliche Einheit bilden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 637 081, 695 475, 702 431, 713 082;

österreichische Patentschrift Nr. 126 048.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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