DE10117844A1

DE10117844A1 - Schaltungsanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter

Info

Publication number: DE10117844A1
Application number: DE10117844A
Authority: DE
Inventors: Michael Bach; Detlev Schmidt; Michael Sebekow; Guenter Seidler-Stahl; Ingo Thiede; Sezai Tuerkmen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2002-10-17
Also published as: EP1374263A1; JP2004523874A; US20040094513A1; DE20118493U1; CN1230845C; CN1505824A; EP1374263B1; HK1062355A1; US6969816B2; DE50212227D1; WO2002082482A1

Abstract

Eine Schaltungsanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter mit hohem Nennstrom umfasst im Wesentlichen auf einem bewegbaren Kontaktträger (1) angeordnete bewegbare Schaltkontakte (2, 3), feststehende Schaltkontakte und eine Einrichtung zum Abkühlen, Entionisieren und Löschen des Schaltlichtbogens (7, 11). Während der Festkontakt über die gesamte Kontaktbreite mit einer Vorkontaktfunktion ausgestattet ist, sind über die gesamte Breite des Kontaktträgers (1) bewegbare Kontakthebel (2, 3) mit und ohne Vorkontakt (5) in einer definierten Reihenfolge verteilt angeordnet. Es können aufeinander folgend im Wechsel jeweils ein Kontakthebel (2) mit Vorkontakt (5) und ein Kontakthebel (3) ohne Vorkontakt vorgesehen sein. Es können auch aufeinander folgend abwechselnd zwei oder mehr Kontakthebel (2) mit Vorkontakt (5) und zwei oder mehr Kontakthebel (3) ohne Vorkontakt paketweise vorgesehen sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für Niederspan nungs-Leistungsschalter mit hohem Nennstrom, die im Wesentli chen auf einem bewegbaren Kontaktträger angeordnete bewegbare Schaltkontakte, feststehende Schaltkontakte und eine Einrich tung zum Abkühlen, Entionisieren und Löschen des Schaltlicht bogens umfasst.

Niederspannungs-Leistungsschalter mit hohem Nennstrom weisen funktionsbedingt ein körperlich sehr breites Kontaktsystem auf. Das ist abhängig vom Dauerstrom des Schalters und nicht von seinem Schaltvermögen, das für alle Schalter, unabhängig von deren Nennstrom, im allgemeinen gleich und auf etwa maxi mal 100 kA bemessen ist. Der Schienenquerschnitt und somit auch die Breite der Stromschienen sowie des Kontaktsystems sind folglich nach dem Dauerstrom bemessen. Bei derartigen Kontaktsystemen sind die bewegbaren Kontakte als Vielfach- Kontaktsysteme mit einer bestimmten Anzahl gleicher Kontakt hebel ausgebildet. Diese Kontakthebel sind herkömmlich, außer mit ihrem Hauptkontakt, zusätzlich mit einem Vorkontakt und einem Lichtbogenhorn versehen. Durch diese Formgebung wird bei der Abhebbewegung des bewegbaren Schaltkontaktes eine Kommutierung des Stromes bewirkt, also ein Übergang des Stro mes vom Hauptkontakt zum Vorkontakt. Dadurch ergibt sich eine geringe Dauerstromwärme, weil der Dauerstrom durch die Haupt kontakte geführt wird, die mit den festen Gegenkontakten des Schalters zusammenwirken und beim Schaltvorgang nicht durch Lichtbögen beansprucht werden. Diese Hauptkontakte sind ab brandsicher und behalten dadurch eine gute Oberfläche, weshalb ihr Übergangswiderstand und damit die Dauerstromerwär mung niedrig ist.

Bei Leistungsschaltern für hohe und höchste Beanspruchung, zum Beispiel bei strombegrenzenden Leistungsschaltern wirken durch die Vielzahl der vorhandenen Kontakthebel und deren An druckkräfte erhebliche Kräfte auf den Kontaktträger, insbe sondere auch auf die Lagerung der Kontakthebel im Kontaktträ ger, wodurch unter Umständen die Grenzen der Werkstoffbelast barkeit schnell erreicht werden. Deshalb ist es wünschens wert, die Summe der Kontaktkräfte aller auf einem Gelenkbol zen angeordneten Kontakthebel auf den Kontaktträger zu ver ringern. Bei den bekannten herkömmlichen Niederspannungs- Leistungsschaltern ist, es deshalb üblich, auf der feststehen den Kontaktseite einen Vorkontakt anzuordnen, der aufgrund seiner Dimensionierung bewirkt, dass nur eine bestimmte An zahl von Kontakthebeln des bewegbaren Kontaktes eine Kontakt berührung mit ihm hat. Dieser feststehende Vorkontakt ist bei herkömmlichen Niederspannungs-Leistungsschaltern schmaler als der Hauptkontakt und mittig zur gesamten Kontaktbreite ange ordnet.

Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in der EP 0 410 902 B1 dargestellt. Hier ist ein Niederspannungs- Leistungsschalter mit einem bewegbaren Mehrfachkontakt für hohe Nennströme gezeigt, der mehrere Kontaktfinger gleicher Länge aufweist, die in geringem relativen Abstand parallel zueinander angeordnet sind und ein feststehender Hauptkon takt, der in der Einschaltstellung mit einem bewegbaren Hauptkontakt jedes einzelnen Kontaktfingers zusammenwirkt. Weiterhin ist mindestens ein bewegbarer Lichtbogenkontakt vorgesehen, der zwischen dem Ende mindestens eines Kontakt fingers und dem bewegbaren Hauptkontakt angeordnet ist. Diese bewegbaren Lichtbogenkontakte wirken mit einem feststehenden Lichtbogenkontakt zusammen, der so ausgeführt ist, dass der Lichtbogen in Bezug auf die Mittelachse des Schaltpoles zen triert wird. Das bedeutet, dass er, wie insbesondere in der Fig. 2 der Patentschrift zu erkennen ist, zentral und schma ler ausgebildet ist, als der feststehende Hauptkontakt. Ande re Anordnungen weisen bewegbare Kontakte auf, bei denen nicht alle Kontakthebel mit Vorkontakten versehen sind. Dabei be finden sich diese nicht mit Vorkontakten versehenen Kontakt hebel herkömmlich an den Außenseiten des Vielfachkontaktes. Das ist beispielsweise bei dem Niederspannungs-Leistungs schalter nach der DE 197 27 696 der Fall.

Alle diese Anordnungen weisen den Nachteil auf, dass die Bie gebeanspruchung des Lagerbolzens der bewegbaren Kontakthebel durch die vorwiegend mittige Krafteinwirkung derselben beson ders hoch ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Schaltanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter mit hohem Nennstrom zu schaffen, bei welcher die durch die Vielzahl der vorhandenen Kontakthebel und deren Andruckkräfte bedingten erheblichen Kräfte auf den Kontaktträger verringert werden und insbesondere eine gleichmäßigere Verteilung der angreifenden Kräfte auf den Lagerbolzen der Kontakthebel er reicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltanordnung für Niederspan nungs-Leistungsschalter mit hohem Nennstrom, die im wesentli chen auf einem bewegbaren Kontaktträger angeordnete bewegbare Schaltkontakte, feststehende Schaltkontakte und eine Einrich tung zum Abkühlen, Entionisieren und Löschen des Schaltlicht bogens umfasst, dadurch gelöst, dass ein über die gesamte Kontaktbreite durchgängiger Festkontakt mit Vorkontaktfunk tion vorgesehen ist und die bewegbaren Kontakthebel mit und ohne Vorkontakt, in einer von der herkömmlichen Anordnung un terschiedlichen Art, über die gesamte Breite des Kontaktes in einer definierten Reihenfolge verteilt angeordnet sind. Das heißt, dass die Kontakthebel ohne Vorkontakt, die herkömmlich nur an den äußeren Seiten der bewegbaren Schaltkontakte ange ordnet sind, über die gesamte Breite des bewegbaren Kontakt trägers verteilt vorgesehen werden, also auch im mittleren Bereich. Dabei kann die Anordnung der Kontakthebel so erfol gen, dass über die gesamte Breite des Kontaktträgers im Wech sel jeweils ein Kontakthebel mit Vorkontakt und ein Kontakt hebel ohne Vorkontakt aufeinanderfolgend vorgesehen werden.

Die Verteilung der Kontakthebel kann aber auch so erfolgen, dass sie abschnittsweise oder paketweise vorgesehen werden, indem aufeinanderfolgend abwechselnd zwei oder mehr Kontakt hebel mit Vorkontakt und zwei oder mehr Kontakthebel ohne Vorkontakt vorgesehen werden.

Vorteilhaft werden die Kontakthebel oder die Kontakthebel pakete derart symmetrisch angeordnet, dass an den Außenseiten des Kontaktträgers jeweils Kontakthebel ohne Vorkontakt ange ordnet sind.

Es kann aber auch zweckmäßig sein, die Kontakthebel oder die Kontakthebelpakete symmetrisch so anzuordnen, dass an den Au ßenseiten des Kontaktträgers jeweils Kontakthebel mit Vorkon takt angeordnet sind.

Dadurch wird die Biegebeanspruchung und eventuelle Durchbie gung des hochbeanspruchten Lagerbolzens der Kontakthebel verringert bzw. vom Mittelbereich weg verlagert und die Biege kräfte werden gleichmäßiger verteilt.

Bei einer derartigen Verteilung der wirksamen Vorkontakte über die Breite des Kontaktträgers und die dadurch bedingte örtliche Verteilung der Teilschaltlichtbögen ist es möglich, eine Unterteilung der Gesamtlöscheinrichtung in nebeneinander angeordnete Teillöscheinrichtungen mit mehreren Fußpunkten für den Schaltlichtbogen zu realisieren. Hierdurch wird der Aufwand paralleler Löscheinrichtungen in räumlich getrennte Einheiten durch die Gestaltung von Teillöscheinrichtungen in einem Löschraum verringert und die Baubreite des Schalters wird minimiert.

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

Die Fig. 1 zeigt einen gemäß der vorliegenden Erfindung be stückten bewegbaren Kontaktträger mit Mehrfachkontakt.

Die Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung der Kontakthebel auf dem bewegbaren Kontaktträger unter der Lichtbogenlö scheinrichtung in einer ersten möglichen Ausführung.

Die Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung der Kontakthebel auf dem bewegbaren Kontaktträger unter der Lichtbogenlö scheinrichtung in einer möglichen Variante.

Die Fig. 1 zeigt einen bewegbaren Kontaktträger 1 mit Mehr fachkontakt für einen Niederspannungs-Leistungsschalter für hohe Nennströme, der mehrere bewegbare Kontakthebel 2, 3 auf weist, die in geringem relativen Abstand parallel zueinander angeordnet sind. Dabei weist ein Teil der Kontakthebel 2 au ßer dem Hauptkontakt 4 einen Vorkontakt 5 auf, der zwischen dem als Lichtbogenhorn 6 ausgebildeten Ende des Kontakthebels 2 und dem Hauptkontakt 4 angeordnet ist. Diese bewegbaren Vorkontakte 5 wirken, ebenso wie die bewegbaren Hauptkontakte 4 in bekannter Weise mit nicht dargestellten feststehenden Vor- und Hauptkontakten zusammen. Erfindungsgemäß sind die nicht mit Vorkontakten 5 versehenen Kontakthebel 3 in einer von der herkömmlichen, auf die äußeren Bereiche beschränkten, Anordnung abweichenden, definierten Reihenfolge angeordnet, bei der sie abschnittsweise oder paketweise vorgesehen sind. Dabei ist die Reihenfolge nicht auf die im vorliegenden Bei spiel dargestellte Reihenfolge beschränkt, bei welcher, ange fangen von einer Seite des Kontaktträgers 1, auf zwei Kon takthebel 3 ohne Vorkontakt 5 sieben Kontakthebel 2 mit Vor kontakt 5 folgen und darauf wieder vier Kontakthebel 3 ohne Vorkontakt, sieben Kontakthebel 2 mit Vorkontakt 5 sowie zwei Kontakthebel 3 ohne Vorkontakt 5. Dabei sind die unterschied lichen Kontakthebel 2, 3 auf dem Kontaktträger 1 aus Gründen einer gleichmäßigen Kräfteverteilung symmetrisch angeordnet. Dadurch wird die Biegebeanspruchung und eventuelle Durchbie gung des hochbeanspruchten Lagerbolzens 12 der Kontakthebel 2, 3 verringert bzw. vom Mittelbereich des Lagerbolzens 12 weg verlagert und die angreifenden Biegekräfte werden gleich mäßiger verteilt.

Die Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung der Kontakthebel 2, 3 des nicht dargestellten bewegbaren Kontaktträgers 1 un ter der Lichtbogenlöscheinrichtung 7 in einer ersten mögli chen Ausführung, bei welcher die Kontakthebel 2, 3, mit oder ohne Vorkontakt 5, in einer ähnlichen Reihenfolge wie in der Fig. 1, paketweise angeordnet sind. Bei der hier dargestell ten Verteilung der wirksamen Vorkontakte 5 über die Breite des Kontaktträgers 1 und die dadurch bedingte örtliche Ver teilung der entstehenden Teilschaltlichtbögen ist es möglich, eine Unterteilung der Gesamtlöscheinrichtung 7 in nebeneinan der angeordnete Teillöscheinrichtungen 8, 9, 10 mit mehreren Fußpunkten 13, 14, 15, 16 für den Schaltlichtbogen zu reali sieren. Hierdurch wird der Aufwand paralleler Löscheinrich tungen in Form räumlich getrennter Einheiten durch die Ge staltung von Teillöscheinrichtungen in einem Löschraum ver ringert und die Baubreite des Schalters wird minimiert.

Die Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung der Kontakthebel 2, 3 des nicht dargestellten bewegbaren Kontaktträgers 1 un ter der Lichtbogenlöscheinrichtung 11 in einer möglichen Va riante, bei welcher in der Folge abwechselnd jeweils ein Kon takthebel 3 ohne Vorkontakt 5 und ein Kontakthebel 2 mit Vor kontakt 5 fortlaufend über die Gesamtbreite des Kontaktträ gers 1 angeordnet sind. Die Ausbildung der Lichtbogenlö scheinrichtung 11 entspricht hier zweckmäßig der zu erwarten den im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung des Schaltlicht bogens über die gesamte Schaltkontaktbreite.

Durch die gleichmäßige Verteilung der unterschiedlichen Kon takthebel über die gesamte Breite des Kontaktträgers und eine dadurch gegebenenfalls mögliche Verringerung der Anzahl der mit Vorkontakten zu versehenden Kontakthebel, wird die Pol rückwirkung bei der ersten Kontaktberührung verringert, wes halb die erforderliche Leistung des Einschaltspeichers ge senkt werden kann. Daraus resultiert eine geringere Belastung aller mechanischen Bauteile des Antriebssystems, beziehungs weise eine Erhöhung der mechanischen Lebensdauer. Durch die Ausbildung des Festkontaktes über die gesamte Schienenbreite wird die Dauerstromerwärmung positiv beeinflusst. Die größere Kupfermenge bewirkt einen höheren Temperaturgradienten und damit eine bessere Wärmeableitung. Die Kommutierung des Stro mes wird deutlich verbessert, was zu einem besseren Löschver halten der Lichtbogenlöscheinrichtung führt.

Bezugszeichenliste

1

Kontaktträger

2

Kontakthebel

3

Kontakthebel

4

Hauptkontakt

5

Vorkontakt

6

Lichtbogenhorn

7

Lichtbogenlöscheinrichtung

8

Teillichtbogenlöscheinrichtung

9

Teillichtbogenlöscheinrichtung

10

Teillichtbogenlöscheinrichtung

11

Lichtbogenlöscheinrichtung

12

Lagerbolzen

13

Fußpunkt

14

Fußpunkt

15

Fußpunkt

16

Fußpunkt

Claims

1. Schaltanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter mit hohem Nennstrom, die im Wesentlichen auf einem bewegbaren Kontaktträger (1) angeordnete bewegbare Schaltkontakte (2, 3), feststehende Schaltkontakte und eine Einrichtung zum Ab kühlen, Entionisieren und Löschen des Schaltlichtbogens (7, 11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein über die gesamte Kontaktbreite durchgängiger Fest kontakt mit Vorkontaktfunktion vorgesehen ist und die beweg baren Kontakthebel (2, 3) mit und ohne Vorkontakt (5) über die gesamte Breite des Kontaktträgers (1) in einer definier ten Reihenfolge verteilt angeordnet sind.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbaren Kontakthebel (2, 3) so angeordnet sind, dass über die gesamte Breite des Kontaktträgers (1) im Wech sel jeweils ein Kontakthebel (2) mit Vorkontakt (5) und ein Kontakthebel (3) ohne Vorkontakt aufeinanderfolgend vorgese hen sind.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbaren Kontakthebel (2, 3) so angeordnet sind, dass aufeinanderfolgend abwechselnd zwei oder mehr Kontakthe bel (2) mit Vorkontakt (5) und zwei oder mehr Kontakthebel (3) ohne Vorkontakt paketweise vorgesehen sind.

4. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbaren Kontakthebel (2, 3) oder die Kontakthe belpakete derart symmetrisch angeordnet sind, dass an den Au ßenseiten des Kontaktträgers (1) jeweils Kontakthebel (3) oh ne Vorkontakt angeordnet sind.

5. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbaren Kontakthebel (2, 3) oder die Kontakthe belpakete derart symmetrisch angeordnet sind, dass an den Au ßenseiten des Kontaktträgers (1) jeweils Kontakthebel (2) mit Vorkontakt (5) angeordnet sind.

6. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtlichtbogenlöscheinrichtung (7) in Form von ne beneinander angeordneten Teillichtbogenlöscheinrichtungen (8, 9, 10) mit mehreren Fußpunkten (13, 14, 15, 16) für den Schaltlichtbogen ausgebildet ist.