DE10054497A1

DE10054497A1 - Schaltkontaktanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter

Info

Publication number: DE10054497A1
Application number: DE2000154497
Authority: DE
Inventors: Michael Hahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-02
Also published as: EP1202303A3; EP1202303B1; EP1202303A2; DE50111533D1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltkontaktanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter mit durch Federn unterschiedlicher Federkraft beaufschlagten Kontakthebeln, bei welcher die in einem Vielfach-Kontaktsystem auf einem Kontaktträger (1) außen angeordneten Kontakthebel (2) mit höheren Kontaktkräften beaufschlagt sind als die innen angeordneten. Die Erfindung vermeidet die Probleme, welche durch kontaktabhebende Kräfte verursacht werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltkontaktanordnung für Nie derspannungs-Leistungsschalter mit durch Federn unterschied licher Federkraft beaufschlagten Kontakthebeln.

In modernen Niederspannungs-Leistungsschaltern liegen die Schaltpole sehr eng zusammen. Dadurch bedingt üben die neben einander liegenden Strompfade eine starke gegenseitige, ins besondere elektrodynamische Wirkung aufeinander aus. Zum ei nen treten Querkräfte auf, aber auch die einander am nächsten liegenden Kontakthebel selbst werden hinsichtlich ihres Kon taktdruckes durch starke kontaktabhebende Kräfte beeinflusst. Das kann zu Problemen führen, wie Verringerung der Stromtrag fähigkeit des Kontaktsystems durch verringerten Kontaktdruck und die Gefahr einer ungleichmäßigen Erwärmung der Kontakthe bel eines Kontaktträgers. Letztlich besteht die Gefahr, dass sie abbrennen, weil die Auflagekraft fehlt. Folglich muss das Antriebssystem für alle Kontakte auf den Wert des hohen Kon taktdrucks der Außenkontakte ausgelegt werden.

Zur Vermeidung des Kontaktprellens bei Niederspannungs- Leistungsschaltern wird in der DE-PS 92 67 98 vorgeschlagen, die Kontaktanordnung in Form einer Vielzahl von zueinander parallel arbeitenden Einzelkontakten auszubilden, die unter einander verschiedene Prelleigenschaften aufweisen. Dies soll primär durch voneinander abweichende Prelleigenschaften der Prellkontakte erreicht werden. Neben anderen Maßnahmen wird vorgeschlagen, die Einschaltkräfte, die auf die Einzelkontak te wirken, voneinander verschieden auszulegen. Ob das mittels unterschiedlicher Kontaktkraftfedern erreicht werden soll, ist nicht erkennbar ausgeführt. Die DE-OS 35 44 668 beschreibt eine mehrgliedrige Druckkontaktanordnung für Leistungsschal ter, deren Kontaktglieder mit Federn zur Erzeugung der Kon taktkraft beaufschlagt sind. Dabei sind die Federn unter schiedlich stark ausgebildet, wobei nur ein Teil der Federn eine zur Vermeidung von Prellen geeignete Stärke aufweist. Es wird vorgeschlagen, die stärkeren und die schwächeren Federn symmetrisch zu einer Symmetrieebene der Kontaktanordnung an zuordnen.

Beide Erfindungsbeschreibungen sind auf das Vermeiden des Kontaktprellens ausgerichtet und nicht auf die Kompensation kontaktabhebender elektrodynamischer Kräfte. Sie können des halb auch keine Lehre zur Vermeidung dieser Erscheinung bein halten, zum Beispiel für eine bestimmte Verteilung der kom pensierenden Maßnahmen über den Bereich der Breite eines Kon taktträgers. Die Anwendung unterschiedlich starker Federn für die Kontakte dient nur zur Vermeidung von Prellen und zum Er zeugen unterschiedlicher Prelleigenschaften, unabhängig von ihrer räumlichen Verteilung.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkontaktanordnung für Niederspannungs-Leistungs schalter zu schaffen, bei welcher die Auswirkungen der elek trodynamischen Kräfte auf die Kontaktanordnungen benachbarter Strombahnen und die durch sie bedingten kontaktabhebenden Kräfte vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass bei einer Schaltkontaktanordnung für Niederspan nungs-Leistungsschalter mit durch Federn unterschiedlicher Federkraft beaufschlagten Kontakthebeln, die in einem Viel fach-Kontaktsystem außen angeordneten Kontakthebel mit deut lich höheren Kontaktkräften beaufschlagt sind, als die innen angeordneten. Dabei können die Kontaktkräfte von den innen angeordneten Kontakthebeln zu den außen angeordneten Kontakt hebeln kontinuierlich feinstufig vergrößert werden.

Die Kontaktkräfte können auch von den innen angeordneten Kon takthebeln zu den außen angeordneten Kontakthebeln in zwei oder mehr Stufen vergrößert werden, oder aber auch in nur ei ner Stufe.

Vorzugsweise ist die Abstufung der Kontaktkräfte auf dem Kon taktträger symmetrisch zu dessen Mittelachse vorgesehen, das heißt, die Zunahme der Kontaktkraft ist auf beiden Seiten von innen nach außen in gleicher Größe vorgesehen. Bei Drehstrom systemen können die kontaktabhebenden Kräfte auf den beiden Seiten des Kontaktträgers aber unterschiedlich groß sein. Deshalb kann es zweckmäßig sein, die Abstufung der Kontakt kräfte auf dem Kontaktträger unsymmetrisch zu dessen Mit telachse vorzunehmen, das heißt, die Zunahme der Kontaktkraft ist auf den beiden Seiten von innen nach außen unterschied lich vorgesehen.

Die Regulierung der unterschiedlichen Kontaktkräfte für die einzelnen Kontakthebel kann vorzugsweise durch unterschied lich starke Kontaktkraftfedern oder Kontaktfederkombinationen erfolgen. Sie kann aber auch durch unterschiedliche Formge bung der Kontaktträger, insbesondere der Aufnahmen für die einzelnen Kontaktkraftfedern im Kontaktträger bewirkt werden, beispielsweise durch eine längere oder kürzeren Aufnahme für die Kontaktkraftfeder im Kontaktträger, wodurch eine schwä chere oder stärkere Vorspannung der Kontaktkraftfeder er reicht wird.

Weiterhin kann die Regulierung der unterschiedlichen Kontakt kräfte für die einzelnen Kontakthebel durch unterschiedliche Formgebung der Kontakthebel selbst erreicht werden, bei spielsweise dadurch, dass die Kontakthebel mit unterschied lich weit ausladenden Ansätzen für die Kontaktkraftfedern versehen sind, oder dass sie am Ansatzpunkt der Kontaktkraft federn in ihrer Bewegungsrichtung unterschiedliche Tiefen aufweisen.

Die Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis an hand eines bevorzugten, den Schutzumfang nicht einschränken den Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einem Teil eines Kontaktträgers mit elf Kontakthebeln in der Draufsicht.

Die Fig. 2 zeigt schematisch die zu erwartende Stromauftei lung bei einem Kontaktträger gemäß der Fig. 1.

Die Fig. 3 zeigt schematisch die zu erwartende Größe der kon taktabhebenden Kräfte bei einem Kontaktträger gemäß der Fig. 1.

Die Fig. 4 zeigt schematisch, als Balkendiagramm dargestellt, ein Beispiel für eine erste Möglichkeit der Kontaktkraftzu ordnung bei einem Kontaktträger gemäß der Fig. 1.

Die Fig. 5 zeigt schematisch, als Balkendiagramm dargestellt, ein Beispiel für eine weitere Möglichkeit der Kontaktkraftzu ordnung bei einem Kontaktträger gemäß der Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil eines Kontaktträgers 1 mit elf Kontakthebeln 2 in der Draufsicht. Derartige Kon taktsysteme mit Vielfachkontakten werden bisher so ausge führt, dass alle Kontakthebel 2 von nicht dargestellten Kon taktkraftfedern beaufschlagt werden, deren Kontaktkraft im Rahmen der Herstellungsgenauigkeit die gleiche Größe auf weist. Bei Wechsel- und/oder Drehstromsystemen treten aber ungleichmäßige Stromaufteilungen bei den einzelnen, parallel angeordneten Kontakthebeln 2 auf.

Die Fig. 2 zeigt schematisch, in Form eines Diagramms, eine beispielsweise zu erwartende Stromaufteilung bei einem Kon taktträger 1 gemäß der Fig. 1. Die Kurve 3 für die zu erwar tende Stromaufteilung lässt erkennen, dass in den äußeren Kontakthebeln 2 eine höhere Strombelastung auftritt, als in den zur Mitte des Kontaktträgers 1 angeordneten Kontakthebeln 2. Dies hat zur Folge, dass die kontaktabhebenden Kräfte stärker auf die äußeren Kontakthebel wirken.

Die zu erwartende Größe dieser kontaktabhebenden Kräfte bei einem Kontaktträger 1 gemäß der Fig. 1 ist in der Fig. 3 sche matisch, in der Form eines Diagramms dargestellt. Hier lässt die Kurve 4 für die zu erwartenden kontaktabhebenden Kräfte erkennen, dass in den äußeren Kontakthebeln 2 größere kon taktabhebende Kräfte wirken, als in den zur Mitte des Kon taktträgers 1 angeordneten Kontakthebeln 2 und zwar folgt der Anstieg der Kräfte von der Mitte des Kontaktträgers 1 nach außen in etwa der Funktion 12. Dabei können die ansteigenden Bereiche 5 und 6 der Kurve 4 für die Größe der kontaktabhe benden Kräfte in Drehstromsystemen unterschiedlich verlaufen, wie das in der Grafik angedeutet ist. Um diese Erscheinung zu kompensieren, wird die Größe der Kontaktkraft für die Kon takthebel 2 von der Mitte des Kontaktträgers 1 nach außen hin entsprechend vergrößert.

Die Fig. 4 zeigt schematisch, als Balkendiagramm dargestellt, ein Beispiel für eine erste Möglichkeit der Kontaktkraftzu ordnung bei einem Kontaktträger gemäß der Fig. 1. Hier ist die Anpassung der Kontaktkraft der einzelnen Kontakthebel 2 ver hältnismäßig feinstufig ausgeführt und es wurde auch der un gleichmäßige Anstieg der kontaktabhebenden Kräfte auf den beiden Seiten des Kontaktträgers 1 berücksichtigt. Eine der artig feinstufige Anpassung der Kontaktkraft ist jedoch wegen der Vielzahl der hierfür erforderlichen unterschiedlichen Kontaktkraftfedern verhältnismäßig aufwendig und sicher auch nicht in jedem Fall erforderlich.

In der Fig. 5 ist deshalb schematisch, als Balkendiagramm dargestellt, ein Beispiel für eine weitere Möglichkeit der Kontaktkraftzuordnung bei einem Kontaktträger 1 gemäß der Fig. 1 gezeigt, bei dem der Vergrößerung der kontaktabhebenden Kräfte im Rahmen des Erforderlichen Rechnung getragen ist, die Anzahl der benötigten unterschiedlichen Kontaktkraftfe dern aber in einer vertretbaren Dimension bleibt. Hier wird, wie aus dem Diagramm zu erkennen ist, lediglich die Kontakt kraft für die jeweils zwei äußeren Kontakthebel 2 vergrößert, während die restlichen Kontakthebel jeweils mit einer unter einander gleichen, normalen Kontaktkraft beaufschlagt werden.

Die Erfindung vermeidet die Probleme, welche durch die kon taktabhebenden Kräfte verursacht werden, wie Verringerung der Stromtragfähigkeit des Kontaktsystems durch verringerten Kon taktdruck, die Gefahr einer ungleichmäßigen Erwärmung der Kontakthebel eines Kontaktträgers und eine Verringerung der mechanischen Belastung des Antriebssystems.

Bezugszeichenliste

1

Kontaktträger

2

Kontakthebel

3

Kurve

4

Kurve

5

Bereich

6

Bereich

Claims

1. Schaltkontaktanordnung für Niederspannungs- Leistungsschalter, mit durch Federn unterschiedlicher Feder kraft beaufschlagten Kontakthebeln, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Vielfach-Kontaktsystem auf einem Kontakt träger (1) außen angeordneten Kontakthebel (2) mit höheren Kontaktkräften beaufschlagt sind, als die innen angeordneten.

2. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkräfte von den innen angeordneten Kontakthe beln (2) zu den außen angeordneten Kontakthebeln (2) feinstu fig kontinuierlich vergrößert sind.

3. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkräfte von den innen angeordneten Kontakthe beln (2) zu den außen liegenden Kontakthebeln (2) in zwei oder mehr Stufen vergrößert sind.

4. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktkräfte von den innen angeordneten Kontakthe beln (2) zu den außen liegenden Kontakthebeln (2) in nur ei ner Stufe vergrößert sind.

5. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstufung der Kontaktkräfte auf dem Kontaktträger (1) von innen nach außen symmetrisch zu dessen Mittelachse vorgesehen ist.

6. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstufung der Kontaktkräfte auf dem Kontaktträger (1) von innen nach außen unsymmetrisch zu dessen Mittelachse vorgesehen ist.

7. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung der unterschiedlichen Kontaktkräfte für die einzelnen Kontakthebel (2) durch unterschiedlich starke Kontaktkraftfedern oder Kontaktkraftfederkombinationen be wirkt ist.

8. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung der unterschiedlichen Kontaktkräfte für die einzelnen Kontakthebel (2) durch unterschiedliche Formge bung der die einzelnen Kontaktkraftfedern aufnehmenden Kon taktträger (1) bewirkt ist.

9. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen für die Kontaktkraftfeder im Kontaktträger (1) unterschiedliche Längen aufweisen.

10. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung der unterschiedlichen Kontaktkräfte für die einzelnen Kontakthebel (2) durch unterschiedliche Formge bung der Kontakthebel (2) bewirkt ist.

11. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakthebel (2) mit unterschiedlich ausladenden An sätzen für die Kontaktkraftfedern versehen sind.

12. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakthebel (2) am Ansatzpunkt der Kontaktkraftfe dern in ihrer Bewegungsrichtung unterschiedliche Tiefen auf weisen.