Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Niederspannungsleistungsschalter.The
The invention relates to an electrical switching device, in particular a low-voltage circuit breaker.
Schaltgeräte schützen elektrische
Netze und Komponenten im Kurzschlussfall durch schnellen Aufbau
einer hohen Gegenspannung. Diese begrenzt den auftretenden Kurzschlussstrom
und unterstützt
bei der Abschaltung des Kurzschlusses bzw. bei der Löschung eines
entstehenden Lichtbogens. Um eine hohe Gegenspannung zu erreichen,
werden Systeme zur Lichtbogenunterteilung und zur Erhöhung der
Brennspannung eingesetzt. Bei der Löschung des Lichtbogens werden
Splittersysteme (Lichtbogenlöschbleche)
verwendet, welche die Bogenspannung durch Unterteilung in Teillichtbögen erhöhen. Diese
Unterteilung wird durch die Verwendung von zwei Unterbrechungsstellen
in der Strombahn unterstützt,
da dadurch ein schnellerer Aufbau der Bogenspannung erreicht werden
kann.Switchgear protect electrical
Networks and components in the event of a short circuit due to their quick setup
a high reverse voltage. This limits the occurring short-circuit current
and supported
when switching off the short circuit or when deleting a
resulting arc. To achieve a high reverse voltage,
are systems for arc separation and increase the
Burning voltage used. When extinguishing the arc will be
Splitter systems (arc extinguishing plates)
used, which increase the arc tension by subdivision into partial arcs. These
Subdivision is through the use of two break points
supported in the current path,
as a result, a faster construction of the arc voltage can be achieved
can.
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, elektrische Schaltgeräte, insbesondere
Niederspannungsleistungsschalter, mit verbesserten Kurzschlussausschalteigenschaften
bereitzustellen.A
Object of the present invention is electrical switching devices, in particular
Low-voltage circuit breaker, with improved short-circuit breaking characteristics
provide.
Diese
Aufgabe wird durch ein elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1 gelöst. Danach
sind für jede
Phase wenigstens drei in Reihe geschaltete und im Falle eines Kurzschlusses
gleichzeitig oder im wesentlichen gleichzeitig öffnende Kontaktpaare vorgesehen.These
The object is achieved by an electrical switching device according to claim 1. After that
are for each
Phase at least three in series and in case of a short circuit
provided simultaneously or substantially simultaneously opening contact pairs.
Durch
die Verwendung von mehr als zwei Kontaktpaaren pro Phase werden
die Ausschaltgeschwindigkeiten deutlich erhöht. Zugleich vergrößern sich
die Trennstrecken (Öffnungsstrecken).
Dabei bleiben die grundsätzliche
Geometrie und die Geschwindigkeiten der beteiligten mechanischen
Teile größtenteils
unverändert.
Im Ergebnis verbessert sich das Kurz schlussausschaltvermögen. Teilung und
Kühlung
der Lichtbögen
in den Löschkammern vereinfachen
sich. Die Gefahr des Widerzündens
der Lichtbögen
nach einer Spannungsrückkehr
ist verringert. Mit der Erfindung kann ein hoher Kurzschlussstrom
auch bei einer hohen Schaltspannung sicher beherrscht werden. Auf
aufwendige Verbindungssysteme, wie beispielsweise Stromseile (Stromlitzen), Stromgelenke
oder dergleichen, kann dabei bei allen Ausführungen verzichtet werden.
Der Energiebedarf für
den Antrieb zum Öffnen
im Kurzschlussfall ist vergleichsweise gering. Aufgrund der verringerten
Aufprallenergie der mechanischen Teile im Kurzschlussfall erhöht sich
die Lebensdauer der Mechanik. Alternativ können mechanisch weniger belastbare,
preiswertere Teile verwendet werden. In den meisten Fällen ist
es zudem möglich,
die Reihenanordnung der Kontaktarme mit einer Parallelanordnung
von Kontaktarmen zu kombinieren. Dies ist von Vorteil zur Erhöhung der
Stromstoßfestigkeit,
der Erwärmungswerte
bei Nennstrom und der Bemessungskurzzeitstromfestigkeit.By
the use of more than two contact pairs per phase
the turn-off speeds increased significantly. At the same time enlarge
the separation sections (opening sections).
The basic remain
Geometry and velocities of the mechanical involved
Parts mostly
unchanged.
As a result, the short-circuit breaking capacity improves. Division and
cooling
the arcs
in the fire-extinguishing chambers
yourself. The danger of reignition
the arcs
after a voltage return
is reduced. With the invention, a high short-circuit current
be safely controlled even with a high switching voltage. On
complex connection systems, such as power cables (power strands), current joints
or the like, can be dispensed with in all versions.
The energy requirement for
the drive to open
in the case of a short circuit is comparatively low. Due to the reduced
Impact energy of the mechanical parts in the event of a short circuit increases
the life of the mechanics. Alternatively, mechanically less resilient,
cheaper parts are used. In most cases it is
it also possible
the series arrangement of the contact arms with a parallel arrangement
of contact arms to combine. This is beneficial to increasing the
Surge resistance,
the heating values
at rated current and the rated short-time withstand current.
Die
Lösung
ist besonders vorteilhaft für strombegrenzende
Schaltgeräte,
insbesondere Niederspannungsleistungsschalter, aber auch für selektive
oder teilselektive Anwendungen einsetzbar.The
solution
is particularly advantageous for current limiting
Switchgear,
in particular low-voltage circuit breakers, but also for selective
or partially selective applications can be used.
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben
und werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben,
die mit Hilfe von Zeichnungen näher
erläutert
werden. Hierbei zeigen in vereinfachten, z. T. schematischen Darstellungen:advantageous
Embodiments of the invention are specified in the subclaims
and are described below with reference to exemplary embodiments,
the closer with the help of drawings
explained
become. This show in simplified, z. T. schematic representations:
1 eine
erste Ausführungsform
der Erfindung (Explosionsdarstellung), 1 a first embodiment of the invention (exploded view),
2 eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung (geschlossen), 2 a second embodiment of the invention (closed),
3 eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung (geschlossen), 3 A third embodiment of the invention (closed),
4 eine
Grundform einer vierten Ausführungsform
der Erfindung (geschlossen), 4 a basic form of a fourth embodiment of the invention (closed),
5 eine
vierte Ausführungsform
der Erfindung, 5 A fourth embodiment of the invention,
6 eine
fünfte
Ausführungsform
der Erfindung (geschlossen), 6 a fifth embodiment of the invention (closed),
7 die
fünfte
Ausführungsform
der Erfindung (offen), 7 the fifth embodiment of the invention (open),
8 eine
sechste Ausführungsform
der Erfindung (geschlossen), und 8th a sixth embodiment of the invention (closed), and
9 die
sechste Ausführungsform
der Erfindung (offen). 9 the sixth embodiment of the invention (open).
In
den 1 bis 5 sind Ausführungsbeispiele von Schaltanordnungen
für Niederspannungsschaltgeräte 1 abgebildet.
Die mit den Schaltanordnungen zusammenwirkenden weiteren Teile der
Niederspannungsschaltgeräte 1 sind
aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht mit abgebildet. Die dargestellten Schaltanordnungen können jedoch
in beliebigen Niederspannungsschaltgeräten 1 zum Einsatz
kommen.In the 1 to 5 are exemplary embodiments of switching arrangements for low-voltage switchgear 1 displayed. The cooperating with the switching arrangements further parts of the low-voltage switchgear 1 are not shown for reasons of clarity. However, the illustrated switching arrangements can be used in any low-voltage switchgear 1 be used.
Die
Schaltanordnungen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpaare 2 bewegliche Kontakte 3 umfassen,
welche an beweglichen Kontaktarmen 4 (Kontakthebeln) angeordnet
sind, wobei die Kontaktarme 4 vorzugsweise um eine Drehachse 5 verschwenkbar
sind, die senkrecht zu einer Kontaktarmlängsrichtung 6 verläuft.The switching arrangements are characterized in that the contact pairs 2 moving contacts 3 which are connected to movable contact arms 4 (Contact levers) are arranged, wherein the contact arms 4 preferably about a rotation axis 5 are pivotable, perpendicular to a Kon taktarmlängsrichtung 6 runs.
Dabei
sind die beweglichen Kontakte entweder an gegenüberliegenden Enden 7, 8 eines
Kontaktarms 4 angeordnet, wobei die Drehachse 5 vorzugsweise
mittig durch den Kontaktarm 4 verläuft (1, 2 und 3).
Oder die beweglichen Kontakte 3 sind an nebeneinanderliegenden
Abschnitten 9 eines Kontaktarms angeordnet, wobei die Drehachse 5 vorzugsweise
außermittig
durch den Kontaktarm 4 verläuft (4 und 5).The moving contacts are either at opposite ends 7 . 8th a contact arm 4 arranged, with the axis of rotation 5 preferably centrally through the contact arm 4 runs ( 1 . 2 and 3 ). Or the moving contacts 3 are on adjacent sections 9 a contact arm arranged, wherein the axis of rotation 5 preferably off-center by the contact arm 4 runs ( 4 and 5 ).
Das
in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel weist drei Kontaktarme 4 mit
sechs in Reihe angeordneten Kontaktpaaren 2 auf. Das in 2 dargestellte
Ausführungsbeispiel
mit sternförmiger
Anordnung der Kontaktarme 4 weist zwei Kontaktarme 4 mit
vier Kontaktpaaren 2 und das in 3 dargestellte
Ausführungsbeispiel
zwei Kontaktarme 4 mit drei in Reihe angeordnete Kontaktpaaren 2 auf.This in 1 illustrated embodiment has three contact arms 4 with six contact pairs arranged in series 2 on. This in 2 illustrated embodiment with star-shaped arrangement of the contact arms 4 has two contact arms 4 with four contact pairs 2 and that in 3 illustrated embodiment two contact arms 4 with three pairs of contacts arranged in series 2 on.
Die
Kontaktarme 4 liegen im geschlossenen Zustand an entsprechend
vorgesehenen Festkontakten 11 an, die von Stromschienen
getragen werden. Diese Stromschienen dienen entweder als Anschlussschienen 12 zum
Anschluss der jeweiligen Phase (Eingang bzw. Ausgang) und führen zu
diesem Zweck nach außen
weg, oder aber als Kontaktschienen 13 zur elektrischen
Kontaktierung benachbarter Kontaktarme 4. Zwischen den
Kontaktarmen 4 bzw. den Stromschienen 12, 13 sind – je nach
Betriebsspannung – Isolierelemente,
beispielsweise in Form von Rippen aus dem umgebenden Kunststoffgehäuse, vorgesehen
(nicht abgebildet).The contact arms 4 lie in the closed state at correspondingly provided fixed contacts 11 which are supported by busbars. These busbars serve either as connecting rails 12 for connecting the respective phase (input or output) and lead away for this purpose to the outside, or as contact rails 13 for electrical contacting of adjacent contact arms 4 , Between the contact arms 4 or the busbars 12 . 13 are - depending on the operating voltage - insulating, for example in the form of ribs from the surrounding plastic housing, provided (not shown).
Die
in den 1, 2, 4 und 5 dargestellten
Ausführungsbeispiele
zeichnen sich weiter dadurch aus, dass die Kontaktpaare 2 jeweils aus
einem Festkontakt 11 und einem beweglichen Kontakt 3 gebildet
sind. Dabei ist die Lage der Kontaktarme 4 zueinander unveränderbar.The in the 1 . 2 . 4 and 5 illustrated embodiments are further characterized in that the contact pairs 2 each from a fixed contact 11 and a moving contact 3 are formed. Here is the location of the contact arms 4 unchangeable to each other.
Die
Kontaktarme 4 verlaufen dabei entweder parallel zueinander
(1, 4 und 5) oder schließen zwischen
sich einen Winkel α kleiner
als 180°,
vorzugsweise einen Winkel α von
90°, ein (2).
Die Kontaktpaare 2 verbleiben bei diesen Ausführungsbeispielen
stets in einer festen geometrischen Zuordnung zueinander. Wenn der
Schalter öffnet,
ergeben sich zwischen den beweglichen Kontakten 3 und den
Festkontakten 11 mehrere Trennstrecken. Dabei ist für jede Trennstrecke
eine Lichtbogenkammer 14 bzw. eine Lichtbogenlöscheinheit vorgesehen.
Diese sind in den 2 und 3 nur schematisch
angedeutet.The contact arms 4 run either parallel to each other ( 1 . 4 and 5 ) or enclose therebetween an angle α smaller than 180 °, preferably an angle α of 90 ° ( 2 ). The contact pairs 2 remain in these embodiments always in a fixed geometric relationship to each other. When the switch opens, arise between the moving contacts 3 and the fixed contacts 11 several dividing lines. It is an arc chamber for each separation section 14 or an arc discharge unit provided. These are in the 2 and 3 only indicated schematically.
In 4 ist
ein Kontaktarm 4 mit Doppelkontaktsystem abgebildet, wie
es erfindungsgemäß erweitert
und als Drei- oder Mehrfachkontaktsystem zur Anwendung kommen kann,
vgl. das Ausführungsbeispiel
in 5. Dort kommen drei miteinander verbundene Kontaktarme 4 mit
insgesamt sechs Kontaktpaaren 2 zum Einsatz. Jeder Kontaktarm 4 weist
dabei zwei nebeneinander liegende schenkelartige Kontaktarmabschnitte 9 auf,
an deren freien Enden die beweglichen Kontakte 3 angeordnet
sind. Die beweglichen Kontakte 3 sind mit anderen Worten nebeneinander
angeordnet. Dabei liegen die Kontaktarme 4 in einem konischen
Kontaktarmträger 15 ein
und sind dort begrenzt um eine Schwenkachse 16 schwenkbar.
Der Kontaktarmträger 15 dient
hier als Verlängerung
des eigentlichen Kontaktarms 4 und ist seinerseits zur Öffnung der
Kontaktpaare 2 im Kurzschlussfall um eine Drehachse 5 drehbar.
Die Kontaktpaare 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel daher alle auf
einer Seite der Drehachse 5 angeordnet. Die Lagerung der
Kontaktarme 4 in dem Kontaktarmträger 15 dient zur Gewährleistung
einer gewissen Federung, um Toleranzen auszugleichen und einen gleichzeitigen
Kontakt beider Kontakte 3 des Kontaktarmes 4 an
der Stromschiene 12, 13 sicherzustellen. Das Verschwenken
der Kontaktarme 4 im Kontaktarmträger 15 um die Schwenkachse 16 ermöglicht eine
Abwälzbewegung
der einzelnen Kontakte 3 (d.h. eine „im wesentlichen" gleichzeitige Öffnung der Kontaktpaare)
und damit eine Einteilung der Kontakte 3 in Vor- und Hauptkontakte
sowie eine Kommutierung des Lichtbogens von den Haupt- zu den Vorkontakten.In 4 is a contact arm 4 mapped with double contact system, as it can be extended according to the invention and used as a three-or multiple contact system, cf. the embodiment in 5 , There are three connected contact arms 4 with a total of six contact pairs 2 for use. Every contact arm 4 has two adjacent leg-like Kontaktarmabschnitte 9 on, at the free ends of the movable contacts 3 are arranged. The moving contacts 3 in other words are arranged side by side. Here are the contact arms 4 in a conical contact carrier 15 and are limited there around a pivot axis 16 pivotable. The contact carrier 15 serves as an extension of the actual contact arm 4 and in turn is for opening the contact pairs 2 in the event of a short circuit around a rotation axis 5 rotatable. The contact pairs 2 In this embodiment, therefore, all are on one side of the axis of rotation 5 arranged. The storage of the contact arms 4 in the contact carrier 15 serves to ensure a certain suspension to compensate for tolerances and simultaneous contact of both contacts 3 of the contact arm 4 at the power rail 12 . 13 sure. The pivoting of the contact arms 4 in contact carrier 15 around the pivot axis 16 allows a rolling movement of the individual contacts 3 (ie a "substantially" simultaneous opening of the contact pairs) and thus a division of the contacts 3 in pre- and main contacts as well as a commutation of the arc from the main to the pre-contacts.
Bei
den in den 1, 2, 4 und 5 gezeigten
Ausführungsformen
sind sämtliche Kontaktarme 4 mit
einer einzigen Antriebswelle 17 verbunden. Im Falle eines
Kurzschlusses erfolgt eine Bewegung der Kontaktarme 4 in Öffnungsrichtung 18 und
damit ein gleichzeitiges Öffnen
der Kontaktpaare 2. Bei den in 1 und 2 gezeigten
Ausführungen
beispielsweise weist die durchgehende und isolierte Antriebswelle 17 ein
gewisses Spiel auf, um den erforderlichen Anpressdruck der beweglichen Kontakte 3 auf
die Festkontakte 11 im geschlossenen Zustand zu gewährleisten.
Mit anderen Worten sind die Kontaktarme 4 an der Antriebswelle 17 federn
gelagert. Die hierfür
benötigte
Vorspannung wird von an Angriffsflächen der Antriebswelle 17 angreifenden Federelementen 19 (Kontaktdruckfedern)
in dem Lager der Antriebswelle 17 erzeugt, vgl. 1.
Der notwendige Anpressdruck wird in den anderen Ausführungen
entweder ebenso oder mit ähnlichen
Mitteln bewirkt.In the in the 1 . 2 . 4 and 5 shown embodiments are all contact arms 4 with a single drive shaft 17 connected. In case of a short circuit, the contact arms move 4 in the opening direction 18 and thus a simultaneous opening of the contact pairs 2 , At the in 1 and 2 shown embodiments, for example, has the continuous and insulated drive shaft 17 a certain amount of play to the required contact pressure of the moving contacts 3 on the fixed contacts 11 to ensure in the closed state. In other words, the contact arms 4 on the drive shaft 17 stored springs. The required bias is applied to the attack surfaces of the drive shaft 17 attacking spring elements 19 (Contact springs) in the bearing of the drive shaft 17 generated, cf. 1 , The necessary contact pressure is effected in the other embodiments either the same or with similar means.
Die
in 1 gezeigte Anordnung kann – falls es die Einbausituation
erfordert – selbstverständlich auch
um 90° gekippt,
d.h. zu Ungunsten der Polbreite, montiert werden derart, dass die
Antriebswelle 17 nicht horizontal, sondern senkrecht verläuft.In the 1 arrangement shown can - if required by the installation situation - of course also tilted by 90 °, ie to the detriment of Polpol, be mounted such that the drive shaft 17 not horizontal, but perpendicular.
Das
in 3 abgebildete Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von den oben beschriebenen Ausführungen dadurch, dass eines
der Kontaktpaare 2 aus zwei beweglichen Kontakten 3 gebildet
ist. Dabei verändert
sich die Lage der beiden Kontaktarme 4 zueinander bei einem Öffnen der
Kontaktpaare 2. Die Kontaktarme 4 verlaufen im
geschlossenen Zustand parallel zueinander. Grundsätzlich sind
jedoch auch andere Lagen der Kontaktarme zueinander möglich. Zum
Antrieb der Kontaktarme 4 sind zwei Antriebswellen 17 vorgesehen,
wobei jeder Kontaktarm 4 mit einer eigenen Antriebswelle 17 verbunden ist.
Bei einem Kurzschluss drehen beide Kontaktarme 4 in die
(gleiche) Öffnungsrichtung 18.
Diese Ausführung
zeichnet sich dadurch aus, dass die Öffnungsgeschwindigkeit und
die Trennstrecke des mittleren Kontaktpaares 2 gegenüber den
anderen beiden Kontaktpaaren 2 bei symmetrischer Anordnung doppelt
so hoch ist. Unter einer symmetrischen Anordnung wird dabei verstanden,
dass die Kontaktarme 4 als Gleichteile ausgelegt sind.
Aber auch eine asymmetrische Anordnung ist möglich (nicht dargestellt).
Unter Umständen
kann bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel
die Lichtbogenkammer 14 für das mittlere Kontaktpaar 2 entfallen.
Im gezeigten Beispiel ist die Lage der mittleren Lichtbogenkammer 14 nur
symbolisch eingezeichnet, da sich die genaue Position im konkreten
Anwendungsfall nach schalterspezifischen Parametern bestimmt.This in 3 Illustrated embodiment differs from the embodiments described above in that one of the contact pairs 2 from two moving contacts 3 is formed. This changes the position of the two contact arms 4 to each other when opening the contact pairs 2 , The contact arms 4 run in the closed state parallel to each other. In principle, however, other positions of the contact arms to each other are possible. To drive the contact arms 4 are two drive shafts 17 provided, each contact arm 4 with its own drive shaft 17 connected is. In the event of a short circuit, both contact arms rotate 4 in the (same) opening direction 18 , This design is characterized in that the opening speed and the separation distance of the middle contact pair 2 opposite to the other two contact pairs 2 with symmetrical arrangement is twice as high. Under a symmetrical arrangement is understood that the contact arms 4 are designed as equal parts. But also an asymmetric arrangement is possible (not shown). Under certain circumstances, in this particular embodiment, the arc chamber 14 for the middle contact pair 2 omitted. In the example shown, the location of the middle arc chamber 14 only symbolically drawn, since the exact position in the specific application determined by switch-specific parameters.
Sämtliche
Ausführungsbeispiele
sind im Hinblick auf die Anzahl der eingesetzten Kontaktpaare 2 erweiterbar.
So ist es beispielsweise möglich,
das in 1 abgebildete Ausführungsbeispiel mit weiteren Kontaktarmen 4 zu
erweitern, beispielsweise auf eine Anordnung mit 6, 8 oder 12 Kontaktarmen 4 und
entsprechend 12, 16 oder 24 Kontaktpaaren 2. Das in 2 abgebildete
Ausführungsbeispiel
ist beispielsweise erweiterbar, indem mehr als zwei Kontaktarme 4 überkreuz
miteinander verbunden werden. Je nach zur Verfügung stehendem Bauraum können dann beispielsweise
drei, vier oder sechs Kontaktarme 4 eine radförmige Kontaktanordnung
ausbilden. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann
die Anzahl der Kontaktarme 4 auf einfache Art und Weise
dadurch vergrößert werden,
dass im Anschluss an die beiden bestehenden Kontaktarme 4 weitere
Kontaktarme vorgesehen werden. Darüber hinaus ist es selbstverständlich auch
möglich,
die verschiedenen Ausführungsformen
miteinander zu kombinieren. Beispielsweise kann die in 3 gezeigte
Ausführungsform
mit der Ausführungsform nach 1 kombiniert
werden derart, dass mehrere Kontaktarmpaare, wie in 3 abgebildet,
wie in 1 hintereinander angeschlossen und miteinander
gekoppelt werden.All embodiments are in view of the number of pairs of contacts used 2 expandable. For example, it is possible to do this in 1 illustrated embodiment with further contact arms 4 expand, for example, to an arrangement with 6, 8 or 12 contact arms 4 and corresponding 12, 16 or 24 contact pairs 2 , This in 2 For example, the illustrated embodiment is expandable by having more than two contact arms 4 cross linked together. Depending on the available space then, for example, three, four or six contact arms 4 form a wheel-shaped contact arrangement. At the in 3 illustrated embodiment, the number of contact arms 4 be increased in a simple manner, that following the two existing contact arms 4 additional contact arms are provided. In addition, it is of course also possible to combine the various embodiments with each other. For example, the in 3 shown embodiment with the embodiment according to 1 be combined such that several contact arm pairs, as in 3 pictured as in 1 connected in series and coupled with each other.
In
den 6 bis 9 sind Ausführungsbeispiele von Schaltanordnungen
für Niederspannungsschaltgeräten abgebildet,
die ebenfalls eine Dreifachunterbrechung in der abschaltenden Strombahn
aufweisen. Die Strombahn ist dabei derart ausgeführt, dass zwei einander gegensätzlich zugeordnete
Kontaktarme 4 eine elektrische Verbindung der Festkontakte 11 herstellen.
Durch die Verwendung von drei Kontaktpaaren 2 wird unmittelbar
nach der Öffnung eine
sehr hohe Lichtbogenspannung aufgebaut. Dies führt zu einer hohen Gegenspannung
zur treibenden Spannung und sorgt so für eine starke Strombegrenzung
und eine kurze Lichtbogenlöschzeit
und damit eine kurze Abschaltzeit.In the 6 to 9 Embodiments of switching arrangements for low-voltage switchgear are shown, which also have a triple break in the disconnecting current path. The current path is designed such that two oppositely associated contact arms 4 an electrical connection of the fixed contacts 11 produce. By using three contact pairs 2 Immediately after opening, a very high arc voltage is built up. This leads to a high reverse voltage to the driving voltage and thus ensures a strong current limit and a short arc extinguishing time and thus a short turn-off time.
Dabei
zeichnen sich diese Ausführungsbeispiele
dadurch aus, dass die Kontaktpaare 2 bewegliche Kontakte 3 umfassen,
welche an beweglichen Kontaktarmen 4 angeordnet sind, wobei
die Lage der Kontaktarme 4 zueinander bei einem Öffnen der
Kontaktpaare 2 im Kurzschlussfall unverändert bleibt. Auch hier ist
eines der Kontaktpaare 2, nämlich ebenfalls das mittlere
Kontaktpaar 2, aus zwei beweglichen Kontakten 3 gebildet.
Die beiden Kontaktarme 4 bilden eine Art Brückenkonstruktion
zwischen den Festkontakten 11. Dabei sind die Kontaktarme 4 parallel
oder nahezu parallel zueinander angeordnet und beschreiben im Kurzschlussfall
eine gemeinsame Kreisbahn, welche eine gleichzeitige Öffnung aller drei
Kontaktpaare 2 zur Folge hat. In einer alternativen Ausführung (nicht
dargestellt) kann es sich bei der Bewegungsbahn auch um eine Ellipsenbahn handeln.These embodiments are characterized in that the contact pairs 2 moving contacts 3 which are connected to movable contact arms 4 are arranged, the position of the contact arms 4 to each other when opening the contact pairs 2 remains unchanged in the event of a short circuit. Again, one of the contact pairs 2 , namely also the middle contact pair 2 , from two movable contacts 3 educated. The two contact arms 4 form a kind of bridge construction between the fixed contacts 11 , Here are the contact arms 4 arranged parallel or nearly parallel to each other and describe in the case of short circuit a common circular path, which is a simultaneous opening of all three pairs of contacts 2 entails. In an alternative embodiment (not shown), the movement path can also be an elliptical path.
Die
Brückenkonstruktion
zeichnet sich anders ausgedrückt
dadurch aus, dass die beweglichen, als Brückenelemente dienenden Kontaktarme 4 derart
gelagert sind, dass über
den gesamten Bewegungsablauf eine nahezu parallele Führung der Kontaktarme 4 gesichert
ist. Die Kontaktarme 4 sind dabei mit einer Antriebsvorrichtung
verbunden, die über
eine Antriebswelle 17 angetrieben wird. Die Antriebsvorrichtung
ist gegen die Kontaktarme 4 isoliert, um einen Stromübergang über die
Antriebsvorrichtung zu vermeiden. Hierzu dienen vorzugsweise blockförmige Isolierelemente 21,
die in der Nähe
der Kontaktstellen angeordnet sind.In other words, the bridge construction is characterized in that the movable contact arms serving as bridge elements 4 are stored so that over the entire movement a nearly parallel guidance of the contact arms 4 is secured. The contact arms 4 are connected to a drive device, which has a drive shaft 17 is driven. The drive device is against the contact arms 4 isolated to avoid a current transfer via the drive device. For this purpose, preferably block-shaped insulating serve 21 which are arranged near the contact points.
Bei
der über
die Antriebswelle 17 mit einem Schaltschloss (nicht abgebildet)
verbundenen Antriebsvorrichtung handelt es sich beispielsweise um ein
Parallelgestänge 22 (Parallelstegkonstruktion, Scherengelenk),
wie in den 6 und 7 dargestellt.
Eine solche Lösung
ist vergleichsweise einfach und robust und zugleich besonders preiswert
herstellbar.In the case of the drive shaft 17 For example, a drive device connected to a switch lock (not shown) is a parallel linkage 22 (Parallel web construction, Scherengelenk), as in the 6 and 7 shown. Such a solution is relatively simple and robust and at the same time very inexpensive to produce.
Die
Kontaktarme 4 sind an dem Parallelgestänge 22 derart angelenkt,
dass das Parallelgestänge 22 bei
einem Öffnen
der Kontakte rotiert und die beiden Kontaktarme 4 in einer
waagerechten Lage bleiben. Durch die Drehung öffnen und schließen der Kontaktarme 4 den
Stromkreis. Durch die definierte Lage der Kontaktarme 4 zueinander
auch während des Öffnungsvor gangs
ist ein definierter Öffnungsweg
zwischen den beweglichen Kontakten 3 und den Festkontakten 11 festgelegt.The contact arms 4 are on the parallel linkage 22 articulated so that the parallel linkage 22 when opening the contacts rotated and the two contact arms 4 stay in a horizontal position. The rotation opens and closes the contact arms 4 the circuit. Due to the defined position of the contact arms 4 each other during the Öffnungsvor gangs is a defined opening path between the movable contacts 3 and the fixed contacts 11 established.
Wiederum
ist für
jede Trennstrecke eine Lichtbogenkammer 14 bzw. eine Lichtbogenlöscheinheit
vorgesehen, wie sie in den 7 und 9 schematisch
in Form von Löschblechpaketen
angedeutet sind. Dabei ist sichergestellt, dass eine Zündung des
Lichtbogens nur an den im Betriebsfall geschlossenen Kontaktstellen
erfolgt. An den sich im Bewegungsfall einander annähernden
Kontaktenden ist mit Hilfe der Isolierelemente 21 sichergestellt, dass
kein Lichtbogenübergang
stattfindet.Again, for each separation section is an arc chamber 14 or an arc extinguishing unit provided as in the 7 and 9 are schematically indicated in the form of splitter stack. It is ensured that an ignition of the arc takes place only at the closed contact points in the event of operation. At the approaching in the movement case contact ends is using the insulating 21 ensured that no arc transition takes place.
Alternativ
dazu kann als Antriebsvorrichtung auch eine über die Antriebswelle 17 mit
dem Schaltschloss verbundene Reibradkonstruktion oder eine Zahnradkonstruktion,
insbesondere eine Innen-Aussenzahnkonstruktion 23 vorgesehen
sein, vgl. 8 und 9. Eine
solche Lösung
hat den Vorteil, dass sie sich vergleichsweise einfach an die Drehbewegung
eines Schaltschlosses anpassen lässt.Alternatively, as a drive device also via the drive shaft 17 Reibradkonstruktion connected to the switching mechanism or a gear construction, in particular an inner-outer tooth construction 23 be provided, cf. 8th and 9 , Such a solution has the advantage that it can be relatively easily adapted to the rotational movement of a switching mechanism.
Die
Innen-Aussenzahnkonstruktion 23 umfasst ein großes Zahnrad 24 und
zwei kleine Zahnräder 25.
Das große
Zahnrad 24 ist als Innenzahnrad ausgeführt. Die beiden als Außenzahnräder ausgebildete
kleinen Zahnräder 25 sind
mit den Kontaktarmen 4 fest verbunden und derart angeordnet,
dass sie in die Zähne
des großen
Zahnrades 24 eingreifen. Dreht sich das große, äußere Zahnrad 24 gegen
den Uhrzeigersinn, dann drehen sich die kleinen, inneren Zahnräder 25 im
Uhrzeigersinn und die beiden als Brückenelemente dienenden Kontaktarme 4 bewegen
sich auseinander, wodurch der Stromkreis geöffnet wird. Während der
Bewegung der kleinen Zahnräder 25 verbleiben
die Kontaktarme 24 dabei in ihrer waagerechten Lage und
parallel zueinander.The interior exterior tooth construction 23 includes a large gear 24 and two small gears 25 , The big gear 24 is designed as an internal gear. The two trained as external gears small gears 25 are with the contact arms 4 firmly connected and arranged so that they fit into the teeth of the large gear 24 intervention. Turns the big outer gear 24 counterclockwise, then turn the small, inner gears 25 clockwise and the two serving as bridge elements contact arms 4 move apart, opening the circuit. During the movement of the small gears 25 remain the contact arms 24 doing so in their horizontal position and parallel to each other.
Bei
den in 6 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen
der Erfindung wird durch die besondere konstruktive Ausgestaltung
der Kontaktträger 26,
welche die Festkontakte 11 und die beweglichen Kontakte 3 tragen,
im Überstromfall
eine ab stoßende
Magnetkraft an den Kontaktstellen erzeugt. Diese Magnetkraft hat
eine Öffnung
der einzelnen Trennstrecken zur Folge, wenn ein Kurzschlussfall mit
sehr hohen Kurzschlussströmen
vorliegt (im Betriebsstromfall erfolgt die Öffnung über das Parallelgestänge 22 bzw.
die Innen-Aussenzahnkonstruktion 23). Dabei ist die krafterzeugende
Konstruktion derart ausgelegt, dass eine gleichmäßige Öffnung aller Kontaktpaare 2 erfolgt.
Die abstoßende
Magnetkraft rührt
in den gezeigten Ausführungen
von der stromrichtungsumkehrenden U-Form der Kontaktträger 26 her. Im Ergebnis
kann somit über
die veränderte Stromrichtung
das wirkende Magnetfeld und damit das Blasfeld für den gezündeten Lichtbogen beeinflusst
werden. Alternativ zu dieser besonderen Form der Kontaktträger 26 können jedoch
auch Slot-Motoren (Eisenkreissysteme) zur Beeinflussung der Blasrichtung
eingesetzt werden.At the in 6 to 9 illustrated embodiments of the invention is achieved by the special structural design of the contact carrier 26 which the fixed contacts 11 and the moving contacts 3 wear, generated in the event of overcurrent from abstoßende magnetic force at the contact points. This magnetic force has an opening of the individual separation sections result when a short circuit case with very high short-circuit currents is present (in the operating current case, the opening is made via the parallel linkage 22 or the inner-outer tooth construction 23 ). The force-generating construction is designed so that a uniform opening of all pairs of contacts 2 he follows. In the embodiments shown, the repelling magnetic force is due to the current-direction-reversing U-shape of the contact carriers 26 ago. As a result, the acting magnetic field and thus the blowing field for the ignited arc can thus be influenced via the changed current direction. As an alternative to this special form of contact carrier 26 However, slot motors (iron circuit systems) can be used to influence the blowing direction.
Mit
der oben beschriebenen Drehbewegung ist es im Kurzschlussfall möglich, die
Lichtbögen
von den Kontaktstellen wegzuziehen. Durch die U-Form der Kontaktträger 26 ist
es möglich,
den Lichtbogenverlauf auf definierte Art und Weise zu beeinflussen und
die drei Lichtbögen
in die bereitgehaltenen Lichtbogenkammern 14 zu treiben.With the rotational movement described above, it is possible in the event of a short circuit to pull the arcs away from the contact points. Due to the U-shape of the contact carrier 26 it is possible to influence the arc course in a defined manner and the three arcs in the prepared arc chambers 14 to drive.
Die
sich durch die Magnetkräfte
ergebenden Öffnungsrichtungen 18 im
Kurzschlussfall sind zusammen mit den Stromrichtungen 27 eingezeichnet. Die
beiden den Festkontakten 11 zugeordneten beweglichen Kontakte 3 stoßen sich
dabei von den Festkontakten 11 ebenso ab, wie die beiden
mittleren Kontakte 3 untereinander.The opening directions resulting from the magnetic forces 18 in the event of a short circuit are together with the current directions 27 located. The two the fixed contacts 11 associated movable contacts 3 bump thereby from the fixed contacts 11 as well as the two middle contacts 3 among themselves.
Durch
die Anordnung der Kontaktarme 4 sowie der einzelnen Kontakte 3, 11 wird
eine schnelle Öffnung
und damit ein schneller Lichtbogenaufbau unterstützt. Insbesondere durch die
Kreisbahnbewegung der „Brücke" wird eine besonders
schnelle Öffnung
der mittleren Kontaktstelle erreicht. Die Öffnungsgeschwindigkeit des
mittleren Kontaktpaares 2 ist dabei doppelt so groß wie die Öffnungsgeschwindigkeit
der äußeren Kontaktpaare 2.By the arrangement of the contact arms 4 as well as the individual contacts 3 . 11 A fast opening and thus a quick arc build-up is supported. In particular, the circular path movement of the "bridge" achieves a particularly rapid opening of the middle contact point 2 is twice as large as the opening speed of the outer contact pairs 2 ,
Alle
zuvor beschriebenen Schaltgeräte zeichnen
sich dadurch aus, dass jedem Kontaktpaar 2 eine Lichtbogenkammer 14 zugeordnet
ist. Dabei können
mehrere identische (kleine) Lichtbogenlöscheinheiten zum Einsatz kommen.
Alternativ kann auch eine einzige (größere) Lichtbogeneinheit mit mehreren
Kammerräumen
verwendet werden.All switching devices described above are characterized in that each contact pair 2 an arc chamber 14 assigned. Several identical (small) arc extinguishing units can be used. Alternatively, a single (larger) arc unit with multiple chamber spaces can be used.
Ein
weiterer Vorteil der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist es, dass
auch mehrere Kontaktarme 4 pro Schaltstrecke (parallel)
verwendet werden können
(nicht abgebildet).Another advantage of the described embodiments is that even a plurality of contact arms 4 per switching path (parallel) can be used (not shown).