DE102013216018B4

DE102013216018B4 - Vorrichtung zur Übertragung von Kräften

Info

Publication number: DE102013216018B4
Application number: DE102013216018.6A
Authority: DE
Inventors: Ludvik Godesa; Martin Böttcher; Karsten Freundt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2033-08-14
Also published as: EP3011575B1; ZA201600447B; KR20160030557A; WO2015022194A1; EP3011575A1; JP2016528700A; KR101895135B1; DE102013216018A1; CN105408977B; US20160181037A1; US10043623B2; CN105408977A

Abstract

Vorrichtung zur Übertragung von Kräften auf einem Bewegkontaktanschlussbolzen (7) eines Kontaktsystems aus einem Bewegkontakt und einem weiteren Kontakt eines Schaltgerätes (1), mit einem zumindest teilweise flexiblen, zum elektrischen Verbinden des Bewegkontaktanschlussbolzens (7) mit einem Anschluss des Schaltgerätes (1) vorgesehenen Leiterelement (12) mit mindestens einem ersten Schenkel (14) und einem zweiten Schenkel (16), die zum gegenseitigen Stromfluss angeordnet sind, um so eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, wobei der erste Schenkel (14) ortsfest in einem Gehäuse (5) des Schaltgerätes (1) angeordnet ist, wobei der zweite Schenkel (16) an einer fest mit dem Bewegkontaktanschlussbolzen (7) verbundenen Stützplatte (17) derart entlang geführt und gehalten ist, dass eine in einem Kurzschluss auftretende elektromagnetische Kraft zwischen dem ersten Schenkel (14) und dem zweiten Schenkel (16) zum Vergrößern einer von einer Kontaktdruckfeder (9) ausgeübten Kontaktdruckkraft in dem Bewegkontaktanschlussbolzen (7) einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte (17) in dem Gehäuse (5) des Schaltgerätes (1) gleitend beweglich geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von Kräften auf einem Bewegkontaktanschlussbolzen eines Kontaktsystems aus einem Bewegkontakt und einem weiteren Kontakt eines Schaltgerätes, mit einem zumindest teilweise flexiblen, zum elektrischen Verbinden des Bewegkontaktanschlussbolzens mit einem Anschluss des Schaltgerätes vorgesehenen Leitelement mit mindestens einem Schenkel und einem zweiten Schenkel, die zum gegenseitigen Stromfluss angeordnet sind, um so eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, wobei der erste Schenkel ortsfest in einem Gehäuse des Schaltgerätes angeordnet ist, wobei der zweite Schenkel an einer fest mit dem Bewegkontaktanschlussbolzen verbundenen Stützplatte derart entlanggeführt und gehalten ist, dass eine in einem Kurzschluss auftretende elektromagnetische Kraft zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel zum Vergrößern einer von einer Kontaktdruckfeder ausgeübten Kontaktdruckkraft in dem Bewegkontaktanschlussbolzen einleitbar ist.
Eine Vorrichtung zur Übertragung von Kräften ist aus der älteren Anmeldung DE 10 2012 216 974 der gleichen Anmelderin bekannt. Die dort offenbarte Vorrichtung zur Übertragung von Kräften weist eine Anordnung mit einem zumindest teilweise flexiblen Leitelement mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel auf, die zum gegensinnigen Stromfluss angeordnet sind, um so eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen und umfasst eine verklinkbare Hebelanordnung, durch die die elektromagnetische Kraft einerseits zur Erhöhung der Kontaktdruckkraft bei geschlossenem Kontaktsystem und andererseits bei einem Ausschaltvorgang zur Unterstützung des Öffnungsvorgangs des Kontaktsystems nutzbar ist.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 697 01 227 T2 bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art weiterzubilden, welche über einen einfachen Aufbau verfügt.
Erfindungsgemäß gelöst wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, dass die Stützplatte in dem Gehäuse des Schaltgerätes gleitend beweglich geführt ist.
Durch eine derartige Anordnung des zweiten Schenkels entlang einer mit dem Bewegkontaktanschlussbolzen verbundenen Stützplatte derart, dass die in einem Kurzschlussfall bei einem hohen Kurzschluss auftretende elektromagnetische Kraft durch den gegensinnigen Stromfluss durch ersten und zweiten Schenkel über die fest mit dem Bewegkontaktanschlussbolzen verbundene Stützplatte in diesen eingeleitet wird, ist in einfacher Weise ermöglicht, dass die Kontaktdruckkraft, welche durch die Kontaktdruckfeder auf den Bewegkontaktanschlussbolzen ausgeübt wird, durch diese elektromagnetische Kraft erhöht wird, so dass im Kurzschlussfall bei einem hohen Kurzschlussstrom zunächst ein Öffnungsfordern des Kontaktsystems für eine bestimmte Zeit verhindert wird. Dies ist nötig, da das Kontaktsystem eines Schaltgerätes auch in einem Kurzschlussfall eine kontrollierte Zeit geschlossen gehalten werden muss, um den Kurzschluss in einem Energieverteilungssystem lokalisieren zu können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse des Schaltgerätes an Seitenwänden Auflageflächen zur ortsfesten Anordnung des ersten Schenkels auf. Durch derartige Auflageflächen im Gehäuse des Schaltgerätes ist in einfacher Weise eine ortsfeste Lagerung des ersten Schenkels im Gehäuse ermöglicht, so dass durch die Anordnung vom ersten und zweiten Schenkel zum gegenseitigen Stromfluss die entstehende elektromagnetische Abstoßungskraft zwischen erstem und zweitem Schenkel wirksam über die Stützplatte in den Bewegkontaktanschlussbolzen eingeleitet werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse des Schaltgerätes eine Innenabmessung zwischen seinen Seitenwänden auf, welche geringfügig größer ist als eine Außenabmessung der Stützplatte derart, dass die Stützplatte innerhalb des Gehäuses zwischen den Seitenwänden des Gehäuses gleitend beweglich geführt ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse des Schaltgerätes eine Innenabmessung zwischen einer Führungsfläche eines ersten Anschlusses und einem weiteren Führungselement einer hinteren Gehäusewand auf, welche geringfügig größer ist als eine Außenabmessung der Stützplatte derart, dass die Stützplatte innerhalb des Gehäuses zwischen der Führungsfläche und dem weiteren Führungselement des Gehäuses gleitend beweglich geführt ist.
Durch derartige Innenabmessungen zwischen den Seitenwänden des Gehäuses des Schaltgerätes bzw. zwischen einer Führungsfläche eines ersten Anschlusses und einem weiteren Führungselement einer hinteren Gehäusewand, welche der Außenabmessung der Stützplatte angepasst sind, ist in einfacher Weise eine gleitend bewegliche Führung der Stützplatte innerhalb des Gehäuses des Schaltgerätes ausgebildet, so dass insbesondere in vorteilhafter Weise die bei einem Kurzschlussstrom auftretenden Querkräfte nicht zu einer Auslenkung bzw. Querbeanspruchung der gesamten Anordnung führen, sondern durch die Führung der Stützplatte innerhalb des Gehäuses des Schaltgerätes von diesem aufgenommen werden, ohne dass Querbeanspruchungen beispielsweise von Bewegkontaktanschlussbolzen oder anderen beweglichen Teilen auftreten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine dreidimensionale schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Schaltgerät;
2 eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels der 1.

1 zeigt ein Schaltgerät 1 in Form eines Leistungsschalters mit einer dreiphasigen Anordnung, wie er beispielsweise zur Energieverteilung im Mittelspannungsbereich eingesetzt wird. Für jede Phase des Schaltgerätes 1 ist ein Pol 2, 3, 4 jeweils mit einem Gehäuse 5 vorgesehen. In der Detaildarstellung der 2 ist dabei das Gehäuse 5 des Poles 2 der 1 der besseren Übersichtlichkeit halber teilweise transparent dargestellt, wobei das Gehäuse 5 typischerweise aus einem isolierenden Material, beispielsweise Epoxidharz oder einem anderen Kunststoff, ausgebildet ist, um die Pole 2, 3 und 4 gegeneinander elektrisch zu isolieren. Weiterhin wird im Folgenden lediglich der Pol 2 näher beschrieben. Die Pole 3 und 4 weisen den gleichen Aufbau auf. Der Übersichtlichkeit halber und zum Zwecke der besseren Beschreibung ist vom Pol 4 lediglich das Polgehäuse dargestellt. Jeder der Pole 2, 3 und 4 umfasst eine Vakuumschaltröhre 6 mit einem in einem vakuumdichten Gehäuse angeordneten, figürlich nicht ersichtlichen Kontaktsystem aus einem Bewegkontakt und einem Festkontakt zum Schalten bzw. Unterbrechen eines über das Schaltgerät 1 geführten Stromes, wobei insbesondere beispielsweise in einem Kurzschlussfall nach einer vorbestimmten Zeit das Schaltgerät 1 zum Abschalten des mit dem Schaltgerät 1 verbundenen Teiles des Energieversorgungsnetzes vorgesehen ist. Der Bewegkontakt des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre 6 ist über einen Bewegkontaktanschlussbolzen 7 vakuumdicht aus der Vakuumschaltröhre 6 herausgeführt und über eine Antriebsstange 8 mit einem figürlich ebenfalls nicht dargestellten Antrieb zum Einleiten einer Antriebsbewegung zum Öffnen bzw. Schließen des Kontaktsystems mechanisch gekoppelt, wobei eine figürlich nicht dargestellte Kontaktdruckfeder über die Antriebsstange eine Kontaktdruckkraft auf den Bewegkontakt der Vakuumschaltröhre im geschlossenen Zustand ausübt. Die Antriebsstange 8 weist ein mit Rippen versehenes isolierendes Element 10 zur elektrischen Entkopplung von Antrieb und Bewegkontaktanschlussbolzen auf. Der Bewegkontaktanschlussbolzen 7 ist mit einem ersten Anschluss 11 des Schaltgerätes 1 über einen flexibles Leiterelement 12 elektrisch leitend verbunden, der Festkontakt des Kontaktsystems der Vakuumschaltröhre 6 ist über einen Festkontaktanschlussbolzen mit einem zweiten Anschluss 13 des Schaltgerätes 1 elektrisch leitend verbunden, wobei der erste Anschluss 11 und der zweite Anschluss 13 zum elektrisch leitenden Verbinden beispielsweise mit einer Schaltanlage bzw. einem Energieverteilungsnetz vorgesehen sind. Das flexible Leiterelement 12 umfasst einen ersten Schenkel 14, welcher ortsfest im Gehäuse 5 angeordnet ist, in dem er auf Auflageflächen 15 des Polgehäuses 5 aufliegt, die im Gehäuse des Poles 4 besser ersichtlich sind. Ein zweiter Schenkel 16 des flexiblen Leiterelementes 12 ist elektrisch leitend mit dem Bewegkontaktanschlussbolzen 7 verbunden und an einer fest mit dem Bewegkontaktanschlussbolzen 7 verbundenen Stützplatte entlang geführt und daran gehalten. Der erste Schenkel 14 und der zweite Schenkel 16 sind dabei derart angeordnet, dass ein über das Schaltgerät 1 geführter Strom den ersten Schenkel 14 und den zweiten Schenkel 16 gegensinnig durchfließt, so dass eine elektromagnetische abstoßende Kraft zwischen dem ersten Schenkel 14 und dem zweiten Schenkel 16 erzeugt wird. Der zweite Schenkel 16 ist dabei unterhalb der Stützplatte 17 entlang dieser geführt und gehalten, so dass eine derartige elektromagnetische Abstoßungskraft zwischen erstem Schenkel 14 und zweitem Schenkel 16 durch die ortsfeste Anordnung des ersten Schenkels 14 an den Auflageflächen 15 des Gehäuses 5 über den zweiten Schenkel 16 auf die Stützplatte wirkt und damit den Bewegkontaktanschlussbolzen 7 nach oben im Ausführungsbeispiel drückt und auf das Kontaktsystem aus Bewegkontakt und Festkontakt der Vakuumschaltröhre 6 eine Kontaktdruckkraft ausübt, welche die Kontaktdruckkraft der Kontaktdruckfeder 9 im geschlossenen Zustand des Kontaktsystems unterstützt bzw. vergrößert. Die Gehäuse 5 der Pole 2, 3 und 4 des Schaltgerätes 1 weisen dabei zwischen Seitenwänden 18 und 19 eine Innenabmessung auf, welche geringfügig größer ist als eine Außenabmessung der Stützplatte 17 derart, dass die Stützplatte 17 innerhalb des Gehäuses 5 zwischen den Seitenwänden 18 und 19 des Gehäuses 5 der Pole 2, 3 und 4 gleitend beweglich geführt ist, so dass auftretende Querkräfte bei einem Kurzschlussstrom vom Gehäuse 5 aufgenommen werden, um insbesondere nicht zu einer Auslenkung von beweglichen Teilen wie beispielsweise dem Bewegkontaktanschlussbolzen oder der flexiblen Leiterelemente führen können. Weiterhin ist die Stützplatte neben der seitlichen Führung auch an der hinteren Gehäusewand des Gehäuses 5 und vorne an einem am ersten Anschluss 11 vorgesehenen Führungselement geführt, wie mit Bezug auf die 2 weiter unten näher erläutert.
2 zeigt eine Detailansicht des Poles 2 aus der 1 mit der Vakuumschaltröhre 6 und dem Bewegkontaktanschlussbolzen 7, welcher über das flexible Leiterelement 12 elektrisch leitend mit dem ersten Anschluss 11 verbunden ist. Der zweite Schenkel 16 des flexiblen Leiterelementes 12, welcher im Ausführungsbeispiel unterhalb der Stützplatte 17 entlanggeführt an dieser gehalten ist, ist mittels Befestigungselementen 20 mit dem Bewegkontaktanschlussbolzen 7 verbunden, der erste Schenkel 14 ist mittels Befestigungselementen 21 mit dem ersten Anschluss 11 elektrisch leitend verbunden. Der erste Schenkel 14 liegt auf den Auflageflächen 15 des Gehäuses 5 des Schaltgerätes 1 auf und ist damit ortsfest im Gehäuse 5 angeordnet. Der Isolator 10 der Antriebsstange 8 ist ebenfalls ersichtlich, wie auch Befestigungselemente 22 zur Befestigung des ersten Anschlusses 11 am Gehäuse 5. Der erste Anschluss 11 weist weiterhin eine Führungsfläche 23 an seiner der Stützplatte 17 zugewandten Seite auf, welche Führungsfläche 23 zusammen mit einem an der hinteren Gehäusewand des Gehäuses 5 vorgesehenen weiteren Führungselement 24 eine Führung der Stützplatte 17 bildet, indem der Abstand zwischen der Führungsfläche 23 und dem weiteren Führungselement geringfügig größer ist als die Abmessung der Stützplatte 17, derart, dass hier ebenfalls eine gleitend bewegliche Führung ermöglicht ist, durch die analog zur Führung durch die Seitenwände 18 und 19 eine Aufnahme von Kräften gewährleistet und eine Auslenkung beweglicher Teile durch solche Kräfte wirksam unterdrückt ist.
Durch die Anordnung vom ersten Schenkel 14 und zweitem Schenkel 16 zum gegensinnigen Stromfluss wird durch den gegensinnigen Stromfluss eine abstoßende elektromagnetische Kraft zwischen dem ersten Schenkel 14 und dem zweiten Schenkel 16 erzeugt, welche die Kontaktdruckkraft der Kontaktdruckfeder erhöht und insbesondere bei einem auftretenden Kurzschlussstrom zu einer deutlichen Erhöhung der Kontaktdruckkraft führt, so dass bei einem Kurzschlussstrom das Kontaktsystem für eine kontrollierte Zeit geschlossen gehalten werden kann, bis ein Kurzschluss im Energieverteilungsnetz lokalisiert ist und dann anschließend das Kontaktsystem der Vakuumschaltröhre 6 geöffnet werden kann, um ein Abschalten des über das Schaltgerät 1 mit dem Energieverteilungsnetz verbundenen Teiles zu ermöglichen.
Eine derartige Ausbildung einer Vorrichtung zur Übertragung von Kräften auf den Bewegkontaktanschlussbolzen 7 ermöglicht es in einfacher Weise, Antriebe zu verwenden, die einen kostengünstigen und einfachen Aufbau und insbesondere vergleichsweise geringe Federkräfte der Kontaktdruckfeder erfordern, weil durch die elektromagnetische Kraft die Kraft der Kontaktdruckfeder auf das geschlossene Kontaktsystem erhöht wird, so dass bei einer derartigen Anordnung höhere Kurzschlussströme handhabbar sind bei vergleichsweise geringer Antriebsleistung und Kontaktdruckfederkraft.
Bezugszeichenliste

1: Schaltgerät
2,3,4: Pole
5: Gehäuse
6: Vakuumschaltröhre
7: Bewegkontaktanschlussbolzen
8: Antriebsstange
9: Kontaktdruckfeder
10: Isolator
11: erster Anschluss
12: flexibles Leiterelement
13: zweiter Anschluss
14: erster Schenkel
15: Auflagefläche
16: zweiter Schenkel
17: Stützplatte
18,19: Seitenwände
20,21,22: Befestigungselemente
23: Führungsfläche
24: weiteres Führungselement

Claims

Vorrichtung zur Übertragung von Kräften auf einem Bewegkontaktanschlussbolzen (7) eines Kontaktsystems aus einem Bewegkontakt und einem weiteren Kontakt eines Schaltgerätes (1), mit einem zumindest teilweise flexiblen, zum elektrischen Verbinden des Bewegkontaktanschlussbolzens (7) mit einem Anschluss des Schaltgerätes (1) vorgesehenen Leiterelement (12) mit mindestens einem ersten Schenkel (14) und einem zweiten Schenkel (16), die zum gegenseitigen Stromfluss angeordnet sind, um so eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, wobei der erste Schenkel (14) ortsfest in einem Gehäuse (5) des Schaltgerätes (1) angeordnet ist, wobei der zweite Schenkel (16) an einer fest mit dem Bewegkontaktanschlussbolzen (7) verbundenen Stützplatte (17) derart entlang geführt und gehalten ist, dass eine in einem Kurzschluss auftretende elektromagnetische Kraft zwischen dem ersten Schenkel (14) und dem zweiten Schenkel (16) zum Vergrößern einer von einer Kontaktdruckfeder (9) ausgeübten Kontaktdruckkraft in dem Bewegkontaktanschlussbolzen (7) einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte (17) in dem Gehäuse (5) des Schaltgerätes (1) gleitend beweglich geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) des Schaltgerätes (1) an Seitenwänden (18, 19) Auflageflächen (15) zur ortsfesten Anordnung des ersten Schenkels (14) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse 5 des Schaltgerätes (1) eine Innenabmessung zwischen seinen Seitenwänden (18, 19) aufweist, welche geringfügig größer ist als eine Außenabmessung der Stützplatte (17) derart, dass die Stützplatte (17) innerhalb des Gehäuses (5) zwischen den Seitenwänden (18, 19) des Gehäuses (5) gleitend beweglich geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a dur c h g e k e n n z e ich n e t, das s das Gehäuse 5 des Schaltgerätes (1) eine Innenabmessung zwischen einer Führungsfläche (23) eines ersten Anschlusses (11) und einem weiteren Führungselement (24) einer hinteren Gehäusewand aufweist, welche geringfügig größer ist als eine Außenabmessung der Stützplatte (17) derart, dass die Stützplatte (17) innerhalb des Gehäuses (5) zwischen der Führungsfläche (23) und dem weiteren Führungselement (24) des Gehäuses (5) gleitend beweglich geführt ist.