DE102007021091B4

DE102007021091B4 - Schaltgerät mit Vakuumschaltkammer

Info

Publication number: DE102007021091B4
Application number: DE102007021091A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Gentsch Dietmar
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2007-05-03
Filing date: 2007-05-03
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2027-05-04
Also published as: DE102007021091A1; EP2153452B1; CN101675491B; RU2428761C2; EP2153452A1; US20100108643A1; KR101293578B1; US8658933B2; WO2008135214A1; WO2008135214A8; KR20100034730A; RU2009144765A; CN101675491A

Abstract

Schaltgerät mit Vakuumschaltkammer in dem mindestens ein bewegliches Kontaktstück angeordnet ist, wobei innerhalb einer Vakuumschaltkammer zwei in Reihe geschaltete Kontaktanordnungen mit insgesamt zwei offenbaren Kontaktebenen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontakte über drei Kontaktstücke gebildet werden, und dass einer der Kontaktstücke über den Antrieb direkt zwangsgeführt angetrieben ist, während das andere Kontaktstück über Federkraft indirekt angetrieben ist und in zumindest einer Betätigungsrichtung mit- oder nachlaufend ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit Vakuumschaltkammer in dem mindestens ein bewegliches Kontaktstück angeordnet ist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In der Regel sind Vakuumschaltkammern bekannt, die für jeden Trennhub (Schaltstrecke) einen Antrieb bzw. eine Antriebsmöglichkeit aufweisen. Dazu befinden sich in einer Vakuumschaltkammer (VK) Kontaktstücke, eines ist in der VK fest eingebaut, eines ist beweglich an einer Zuleitung angeordnet. Die Bewegung des in der VK angeordneten Kontaktstückes erfolgt über die Zuleitung und einen Balg. Des Weiteren werden im Falle einer geforderten Neuzündungsfreiheit einer Schaltvorrichtung vorteilhafter Weise zwei Schaltstrecken, hier zwei Vakuumschaltkammern in Reihe geschaltet.
Bekannte übliche Vakuumschaltkammern (VK) sind mit einer Schaltstrecke ausgerüstet und sind überwiegend standardisiert.
Werden Vakuumschaltkammern mit einer erhöhten dielektrischen Festigkeit nach Last- oder Leistungsschaltungen benötigt werden sehr große Abstände innerhalb einer Schaltkammer benötigt, dieses gilt natürlich auch für den Abstand (den Trennhub) zwischen den Kontaktstücken
Wird eine Neuzündungsfreiheit einer Schalteinrichtung gefordert, so werden zum Teil zwei Schaltstrecken in Reihe geschaltet. Die beiden Vakuumschaltkammern müssen jedoch separat angetrieben werden. Dieses kann über zwei Schaltgeräte oder über ein Schaltgerät mit einem Hebelsystem (Getriebe) erfolgen
Aus der DE 197 56 308 C1 ist ein Schaltgerät mit Vakuumschaltkammer bekannt mit mindestens einem Kontaktstück, wobei innerhalb dieser Vakuumschaltkammer zwei in Reihe geschaltete Kontaktanordnungen mit insgesamt zwei offenbaren Kontaktelementen angeordnet sind. Dabei sind die Kontakte aber in jeweils voneinander abgrenzten Bereichen der Vakuumschaltkammer angeordnet.
Werden z. B. zwei Vakuumschaltkammern gewählt, ist der technische Aufwand für die Einheit groß und ist mit hohen Kosten verbunden. Eine weitere Einschränkung ist das vergleichsweise große Volumen, das derzeit für eine Doppelvakuumschaltkammer-Anordnung notwendig ist. Sind Schalteinrichtungen für den Bereich der Lastschalter bzw. für das kapazitive Schalten gefordert, so ist ein sicheres (geringe Zahl an Neuzündungen) Ausschalten erforderlich.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die Schaltleistung und die dielektrische Festigkeit deutlich zu steigern.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Schaltgerät der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der Erfindung ist hierbei einen Reihenkontakt konstruktiv innerhalb einer Vakuumschaltkammer zu realisieren, dass innerhalb einer Vakuumschaltkammer zwei in Reihe geschaltete Kontaktanordnungen mit insgesamt zwei offenbaren Kontaktebenen angeordnet sind. Dabei sind die beiden Reihenkontakte innerhalb EINER Vakuumschaltkammer angeordnet. Dadurch wird die Schaltperformance insbesondere in Richtung der dielektrischen Festigkeit deutlich gesteigert.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die beiden Kontakte über einen gemeinsamen Antrieb beaufschlagt werden.
Vorteilhaft ist ebenfalls, dass die beiden Kontakte über drei Kontaktstücke gebildet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass einer der Kontaktstücke über den Antrieb direkt zwangsgeführt angetrieben ist, während das andere Kontaktstück über Federkraft indirekt angetrieben ist und in zumindest einer Betätigungsrichtung mit- oder nachlaufend ist.
In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltungen ist angegeben, dass das mit- oder nachlaufende Kontaktstück potentialfrei ist. Damit ist im Hinblick auf eine zuverlässige Lichtbogenlöschung eine große Verbesserung geleistet.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass das mit- oder nachlaufende Kontaktstück von einer becherförmigen Anordnung umgeben ist.
Weiterhin ist ausgestaltet, dass der die becherförmige Anordnung mit dem Kontaktstück einstückig oder zumindest fest verbunden ist.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung bei welcher die becherförmige Anordnung mit einer Öffnung versehen ist, durch welche ein Kontaktstück hindurch angeordnet ist, welches wirksame Kontaktflächen auf beiden Seiten aufweist.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass für die Zuleitung ein Werkstoff mit einer gegenüber Kupfer geringeren Leitfähigkeit eingesetzt wird.
Dabei ist mindestens eine der beiden Zuleitungen aus Kupfer gefertigt ist.
In einer speziellen Ausgestaltung ist angegeben, dass innerhalb der äußeren Vakuumschaltkammer noch eine weitere innere Schaltkammer befindet, die so darin angeordnet ist, dass die beiden sich ergebenden Kontakte in in der Schaltstrecke in Reihe geschaltet sind.
Für die Kontaktstücke sind verschiedene Materialkombinationen vorteilhaft. So zum Beispiel, dass mindestens einer der Kontaktstücke aus einer Kupfer-Chrom-Legierung besteht.
Eine spezielle aufeinander abgestimmte Materialkombination ist, dass einer der Kontakte, oder die Kontaktflächen des einen Kontaktes aus einer Wolfram-Kupfer-Legierung oder aus einer Wolframcarbid-Silber-Legierung besteht, wobei die Kontaktstücke des anderen Kontaktes aus einer Kupfer-Chrom-Legierung besteht.
Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt:
1: Lastschalter 1. Ausführungsform
2: Lastschalter 2. Ausführungsform
Zur Integration von zwei Schaltstrecken in nur einer Vakuumschaltkammer und nur einer von außen angetriebenen Zuleitung befindet sich innerhalb der Vakuumschaltkammer ein weiteres bewegliches Bauteil. Beim Ausschalten erfolgt die Bewegungseinleitung in die VK über die Zuleitung (die Schaltseite). Zunächst wird beim Ausschalten eine Kontaktstelle geöffnet und nach dem Überschreiten des ersten Trennhubes erfolgt der zweite Trennhub oberhalb des beweglichen Bauteiles in der VK, siehe 1 und 2. Ist der volle Trennhub erreicht, sind beide Schaltstrecken geöffnet. Bei dieser Anordnung ist naturgemäß ein höherer Kontakthub (die Summe aus den beiden Trennstrecken) vom Schaltgerät (und der beweglichen Zuleitung) erforderlich.
Werden zwei separate Vakuumschaltkammern eingesetzt, so ist an jeder VK die erforderliche Kontaktkraft aufzubringen, es wird somit die doppelte Kontaktandruckkraft benötigt. Im Fall der integrierten Schaltstrecken liegen beiden Schaltstrecken in Reihe, es muss von einem Schaltgerät die Standard Kontaktdruck-Kraft für eine VK aufgebracht werden.
Die Anordnung, bei welcher der mittlere Kontaktbereich durch eine becherförmige Anordnung gebildet ist oder von derselben umgeben wird, und diese dabei potentialfrei zu halten, hat enorme Vorteile sowohl in Bezug auf die Löschung des Lichtbogens, als auch Vorteile bezüglich der damit erreichten dielektrischen Festigkeit.
1 zeigt einen Lastschalter-Vakuumschaltkammer (3) mit zwei integrierten Schaltstrecken zwischen den Kontaktstücken (7–8 und 8–9). Eine Seite der Vakuumschaltkammer ist mit einer beweglichen Zuleitung (2) ausgerüstet. Über einen Balg (1) kann die Zuleitung (2) und auch das Kontaktstück (7) innerhalb der VK bewegt werden. Die Isolation zwischen den Bauteilen (4) und ((10), Festkontaktseite)) der VK übernimmt der Isolator (6). Beim Ausschalten wird zunächst die Zuleitung (2) zusammen mit dem beweglich in der Vakuumschaltkammer angeordnetem Bauteil (8) bewegt. Das Bauteil (8) ist über einen Randbord am Isolator (6) mit einem Federbauteil (5) verbunden. Die Vorspannung ermöglicht den Kontakthub (8–9). Nach dem Erreichen eines voreingestellten Kontakthubes der Schaltstrecke (8–9) öffnet die Schaltstrecke (7–8), es wird die zweite Kontaktstrecke geöffnet. Eine Hubbegrenzung des Bauteile (8) kann durch diesen oder einen weiteren Randbord erfolgen (hier nicht näher dargestellt)
In 2 ist ein ähnlicher Lastschalter dargestellt mit kleinen Veränderungen gegenüber der Darstellung aus 1. 2 zeigt daher ebenfalls einen Lastschalter-Vakuumschaltkammer (3) mit zwei integrierten Schaltstrecken zwischen den Kontaktstücken (7–8 und 8–9). Eine Seite der Vakuumschaltkammer ist mit einer beweglichen Zuleitung (2) ausgerüstet. Über einen Balg (1) kann die Zuleitung (2) und auch das Kontaktstück (7) innerhalb der VK bewegt werden. Die Isolation zwischen den Bauteilen (4) und ((10), Festkontaktseite bestehend aus einem Deckel und einem Festkontaktträger)) der VK übernimmt der Isolator (6). Beim Ausschalten wird zunächst die Zuleitung (2) zusammen mit dem beweglich in der Vakuumschaltkammer angeordnetem Bauteil (8) bewegt. Das Bauteil (8) ist über einen Randbord am Isolator (6) mit einem Federbauteil (5) verbunden. Die Vorspannung ermöglicht den Kontakthub (8–9). Nach dem Erreichen eines voreingestellten Kontakthubes der Schaltstrecke (8–9) öffnet die Schaltstrecke (7–8), es wird die zweite Kontaktstrecke geöffnet.

Claims

Schaltgerät mit Vakuumschaltkammer in dem mindestens ein bewegliches Kontaktstück angeordnet ist, wobei innerhalb einer Vakuumschaltkammer zwei in Reihe geschaltete Kontaktanordnungen mit insgesamt zwei offenbaren Kontaktebenen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontakte über drei Kontaktstücke gebildet werden, und dass einer der Kontaktstücke über den Antrieb direkt zwangsgeführt angetrieben ist, während das andere Kontaktstück über Federkraft indirekt angetrieben ist und in zumindest einer Betätigungsrichtung mit- oder nachlaufend ist.
Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontakte über einen gemeinsamen Antrieb beaufschlagt werden.
Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit- oder nachlaufende Kontaktstück potentialfrei ist.
Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit- oder nachlaufende Kontaktstück von einer becherförmigen Anordnung umgeben ist.
Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die becherförmige Anordnung mit dem Kontaktstück einstückig oder zumindest fest verbunden ist.
Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die becherförmige Anordnung mit einer Öffnung versehen ist, durch welches ein Kontaktstück hindurch gefestigt ist, welches wirksame Kontaktflächen auf beiden Seiten aufweist.
Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zuleitung ein Werkstoff mit einer gegenüber Kupfer geringeren Leitfähigkeit eingesetzt wird.
Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Zuleitungen aus Kupfer gefertigt ist.
Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der äußeren Vakuumschaltkammer noch eine weitere innere Schaltkammer befindet, die so darin angeordnet ist, dass die beiden sich ergebenden Kontakte in in der Schaltstrecke in Reihe geschaltet sind.
Schaltgerät nach einen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Kontaktstücke aus einer Kupfer-Chrom-Legierung besteht.
Schaltgerät nach einen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kontakte, oder die Kontaktflächen des einen Kontaktes aus einer Wolfram-Kupfer-Legierung oder aus einer Wolframcarbid-Silber-Legierung besteht, wobei die Kontaktstücke des anderen Kontaktes aus einer Kupfer-Chrom-Legierung besteht.