-
Die Erfindung betrifft einen Kontaktarm für Einsäulentrennschalter und dessen Verwendung, mit wenigstens einem Profilkörper und mit wenigstens einem Kontaktelement. Der wenigstens eine Profilkörper ist stangenförmig ausgebildet und das wenigstens eine Kontaktelement ist stabförmig ausgebildet.
-
Einsäulentrennschalter sind zum sichtbaren Trennen einer Strombahn im Hochspannungsbereich, d. h. insbesondere im Bereich von bis zu 1200 kV Spannung. Ein typischer Aufbau eines Einsäulentrennschalters umfasst wenigstens einen Kontakt mit einem beweglichen und einem festen Kontaktstück. Das feste Kontaktstück, d. h. der Festkontakt ist z. B. ein räumlich fixiertes zylinderförmiges Metallrohr. Das Kontaktstück ist aus einem Material wie z. B. Kupfer, welches elektrischen Strom gut leitet, und/oder Aluminium.
-
Das bewegliche Kontaktstück ist z. B. in Form eines Kontaktarms ausgebildet. Der Kontaktarm wird zum Verbinden oder Trennen der Strombahn zum Festkontakt hin oder vom Festkontakt weg geschwenkt. Im verbundenen bzw. eingeschalteten Zustand ist ein guter elektrischer Kontakt zwischen dem Festkontakt und dem beweglichen Kontaktarm notwendig, um Verlustfrei bzw. zumindest Verlustarm elektrischen Strom über den Kontakt zu leiten. Ist der Kontaktarm aus einem Metallrohr mit kreisrundem Querschnitt, so besteht zwischen dem Metallrohr des Kontaktarms und dem Metallrohr des Festkontakts nur eine geringe Auflage- bzw. Kontaktfläche. Besteht der Kontaktarm aus einer Metallstange mit rechteckigem Querschnitt, so ist die Kontaktfläche vergrößert. Dies führt zu einem besseren elektrischen Kontakt im geschlossenen Zustand des Trenners, d. h. zu weniger elektrischen Verlusten, und zu einer Verringerung des Risikos der unbeabsichtigten Unterbrechung der Strombahn. Aus der
DE 555956 C1 sind Drehtrennschalter bekannt, mit einem Kontaktarm, welcher ein X-förmiges Profil aufweist.
-
Damit die Trennstrecke des Einsäulentrennschalters nach außen hin gut sichtbar ist, ist die Vorrichtung nicht gekapselt und nicht in einem Gehäuse verbaut. Somit sind die Elemente bzw. Teile des Einsäulentrennschalters den Wettereinflüssen ausgesetzt. Wind und/oder Eisbelastung können zu einer Bewegung des beweglichen Kontaktstücks führen, insbesondere zu einer Bewegung vom Festkontakt weg, was den elektrischen Kontakt verschlechtert und somit zu höheren elektrischen Verlusten über den Kontakt hinweg führt. Im Extremfall kann ein Auftrennen der Strombahn erfolgen, unbeabsichtigt und mit negativen Folgen für das angeschlossene Stromnetz. In einem Kurzschlussfall können durch hohe Ströme Kräfte entstehen, z. B. über sich ändernde Magnetfelder um die stromdurchflossenen Teile herum, d. h. durch Induktion erzeugte Kräfte, welche zu einer Bewegung des beweglichen Kontaktarms vom Festkontakt weg führen können. Analog Wettereinflüssen kann dies den elektrischen Kontakt verschlechtern und somit zu höheren elektrischen Verlusten über den Kontakt hinweg führen. Im Extremfall kann ein unbeabsichtigtes Auftrennen der Strombahn erfolgen.
-
Dadurch ist die Zuverlässigkeit des Einsäulentrennschalters eingeschränkt, und hohe elektrische Verluste können zu hohen Kosten führen. Ein sicheres, gesteuertes Trennen und Verbinden kann eingeschränkt oder unmöglich sein.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung bzw. Reduzierung der zuvor beschriebenen Probleme. Insbesondere ist es Aufgabe einen Kontaktarm für Einsäulentrennschalter und ein Verfahren zu dessen Verwendung anzugeben, welche eine zuverlässige Funktion, insbesondere mit geringen elektrischen Verlusten im verbundenen Zustand des Einsäulentrennschalters ermöglichen.
-
Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kontaktarm für Einsäulentrennschalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zur Verwendung eines Kontaktarms in einem Einsäulentrennschalter, insbesondere des zuvor beschriebenen Kontaktarms, gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kontaktarms für Einsäulentrennschalter und/oder des Verfahrens zur Verwendung eines Kontaktarms in einem Einsäulentrennschalter sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
-
Ein erfindungsgemäßer Kontaktarm für Einsäulentrennschalter umfasst wenigstens einen Profilkörper und wenigstens ein Kontaktelement, wobei der wenigstens eine Profilkörper stangenförmig ausgebildet ist und wobei das wenigstens eine Kontaktelement stabförmig ausgebildet ist. Das Kontaktelement weist ein T-Profil auf.
-
Das Kontaktelement mit T-Profil ergibt einen guten elektrischen Kontakt im geschlossenen Zustand des Einsäulentrennschalters, mit geringen elektrischen Verlusten und geringen daraus entstehenden Kosten, insbesondere auch bei ungünstigen Wettereinflüssen wie z. B. bei Wind und Eisbildung und/oder bei Kurzschlüssen im Netz. Durch die größere Kontaktfläche eines T-Profils gegenüber einem rohrförmigen, d. h. O-Profil mit geringerem Querschnitt oder anderer Oberflächenform, ist im geschlossenen Zustand des Einsäulentrennschalters ein zuverlässiger Stromfluss mit geringen elektrischen Verlusten möglich.
-
Ein runder Stab als Festkontakt, welcher an einem T-Profil eines beweglichen Kontakts anliegt, kann eine längliche Kontaktfläche aufweisen, im Gegensatz zu einer punktförmigen Kontaktfläche bei Verwendung von zwei runden, stabförmigen Kontaktstücken. Auch durch veränderte Radien oder Oberflächenprofile gegenüber dem O-Profil eines runden Stabes des Festkontakts kann ein verbesserter Kontakt erreicht werden. Eine höhere Zuverlässigkeit des Kontakts bei Bewegung eines Kontaktstücks entlang der Längsachse des Kontaktstücks ist durch die größere Auflagefläche gegeben, da der Kontakt unter Umständen nur lokal entlang der Längsachse und nicht vollständig unterbrochen wird. Eine größere Auflagefläche ergibt ebenfalls einen besseren Stromfluss, mit geringeren elektrischen Verlusten.
-
Das wenigstens eine Kontaktelement kann entlang seiner gesamten Länge ein T-Profil aufweisen, insbesondere genau ein T-Profil, und in Form einer länglichen, geraden Stromschiene mit wenigstens einer elektrischen Kontaktfläche ausgebildet sein.
-
Ein Kontaktelement mit einem gleichen Profil über die gesamte Länge, in Form einer T-förmigen Stromschiene ergibt einen guten elektrischen Kontakt im geschlossenen Zustand des Einsäulentrennschalters unabhängig von der genauen Lage des beweglichen Kontaktstücks relativ zum Festkontakt auf der Oberfläche des T-Profils. Bei Vereisung des beweglichen Kontaktstücks, welches sich dadurch in seiner Form verändern kann, wobei z. B. sich der Kontaktarm durch das Gewicht des Eises leicht verbiegen kann, ist ein guter Kontakt mit dem Festkontakt möglich, da der Kontakt unabhängig ist von der genauen Lage des Festkontakts auf der Oberfläche des T-Profils des Kontaktarms. Die Oberfläche ist entlang der Länge der T-förmigen Stromschiene gleich und ergibt überall den gleichen Kontakt, unabhängig vom Ort auf der Oberfläche.
-
Das wenigstens eine Kontaktelement kann an seiner Oberseite abgerundet mit einem Radius r ausgebildet sein. Die gesamten Oberseite des wenigstens einen Kontaktelements kann abgerundet sein, wobei die Oberseite eine elektrischen Kontaktfläche bildet. Bei einer abgerundeten Oberfläche, wobei bei einer T-Form die nach oben weisende Fläche die Oberfläche auf der Oberseite ist, können die Kontaktstücke im Kurzschlussfall und/oder bei Bewegung durch Wind oder Eisbelastung aufeinander abrollen, ohne die wirksame Kontaktfläche zu verändern oder den Kontakt zu verlieren. Dadurch wird im geschlossenen Zustand des Einsäulentrennschalters ein guter elektrischer Kontakt zu jedem Zeitpunkt erhalten und elektrische Verluste oder ein unkontrolliertes Öffnen des Kontakts vermieden.
-
Das wenigstens eine Kontaktelement kann aus einem senkrechten und einem waagerechten Steg aufgebaut sein, wobei der Übergang der beiden Stege rechtwinklig ausgebildet ist.
-
Alternativ kann das wenigstens eine Kontaktelement aus einem senkrechten und einem waagerechten Steg aufgebaut sein, wobei der Übergang der beiden Stegen auf jeder Seite abgerundet ausgebildet ist, insbesondere mit einem Radius, welcher sich auf jeder Seite über die gesamte Länge des waagerechten Stegs erstreckt und/oder mit einem Radius, welcher sich auf jeder Seite über die gesamte Länge des senkrechten Stegs erstreckt.
-
Die Form kann abhängig der Form des Profilkörpers sein, wobei das Kontaktelement in oder an den Profilkörper angepasst ist. Bei einer Nut mit rechtwinkligen Kanten im Profilkörper ist ein guter Kontakt zwischen dem Kontaktelement und dem Profilkörper mit einem Kontaktelement zu erreichen, welches einen rechtwinklig ausgebildeten Übergang der beiden Stege aufweist und in die Nut eingelassen werden kann. Bei einer Nut mit abgerundeten Kanten im Profilkörper ist ein guter Kontakt zwischen dem Kontaktelement und dem Profilkörper mit einem Kontaktelement zu erreichen, welches einen abgerundet ausgebildeten Übergang der beiden Stege aufweist und in die Nut formschlüssig eingelassen werden kann. Neben einem guten mechanischen Sitz des Kontaktelements am oder im Profilkörper, ist so ein guter elektrischer Kontakt zwischen Profilkörper und Kontaktelement zu erreichen.
-
Der wenigstens eine Profilkörper kann im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein, insbesondere mit abgerundeten Ecken und Kanten. Der Profilkörper kann hohl ausgebildet sein, und/oder auf einer Seite eine Nut, insbesondere eine durchgängige Nut aufweisen, in welche das Kontaktelement eingelassen sein kann. Als Nut ist im Weiteren ebenfalls ein Spalt bzw. durchgängiger Schlitz zu verstehen.
-
Der wenigstens eine Profilkörper kann alternativ aus zwei stangenförmigen Körpern bestehen, insbesondere zwei stangenförmigen Hohlkörpern, welche parallel zueinander beabstandet angeordnet sind und im Wesentlichen jeweils eine ovale Form mit zwei parallelen, ebenen Seiten aufweisen, insbesondere mit zwei über einen Verbindungssteg verbundenen Seiten. Zwischen den zwei stangenförmigen Körpern kann das Kontaktelement eingelassen sein, insbesondere formschlüssig.
-
Das in den Profilkörper derart eingepasste Kontaktelement kann mechanisch fixiert an dem Profilkörper fest verbunden sein, wodurch ein mechanisch stabiler Kontaktarm mit guten elektrischen Leitungseigenschaften über den gesamten Kontaktarm hinweg entsteht.
-
Der wenigstens eine Profilkörper und das wenigstens eine Kontaktelement können über Schrauben und/oder Bolzen miteinander verbunden sein, insbesondere angeordnet auf wenigstens einer seitlichen vertikalen Fläche, welche unterhalb der Oberseite des Kontaktelements angeordnet ist, wobei die Oberseite des Kontaktelements eine elektrische Kontaktfläche bildet, welche ausgebildet ist zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einem Festkontakt des Einsäulentrennschalters. Schrauben und Bolzen sind geeignet eine langzeitstabile und gut elektrisch leitende Verbindung herzustellen. Durch die Anordnung der Befestigungsteile, wie z. B. von Schrauben und/oder Bolzen auf der seitlichen vertikalen Fläche, ist die Oberfläche des Kontaktelements auf seiner Oberseite, d. h. die Kontaktfläche mit dem Festkontakt, frei von Befestigungselementen, welche einen guten Kontakt stören könnten. Dadurch steht die gesamte Kontaktfläche für einen Kontakt zur Verfügung.
-
Das wenigstens eine Kontaktelement kann aus Kupfer ausgebildet sein. Kupfer weist gute elektrische Eigenschaften auf und kann mechanisch stabil verarbeitet werden.
-
Der wenigstens eine Profilkörper kann aus Kupfer oder Aluminium ausgebildet sein. Kupfer und Aluminium weisen als Metalle gute elektrische Eigenschaften auf, wobei Aluminium eine bessere mechanische Stabilität aufweist und Kupfer eine bessere, verlustarme Stromleitung ermöglicht. Beide Metalle sind geeignet einen mechanisch stabilen Profilkörper auszubilden und eine gute elektrische Stromleitung über den gesamten Profilkörper hinweg zu ermöglichen. Das Kontaktelement wird durch den mechanisch stabilen Profilkörper ebenfalls mechanisch stabilisiert.
-
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verwendung eines Kontaktarms in einem Einsäulentrennschalter, insbesondere eines Kontaktarms wie zuvor beschrieben, umfasst, dass im eingeschalteten Zustand der Strombahn des Einsäulentrennschalters ein T-förmiges Kontaktelement des beweglichen Kontaktarms, befestigt an einem Profilkörper des Kontaktarms, elektrisch und mechanisch in Kontakt steht mit einem Festkontakt, insbesondere mit einem Festkontakt in Form eines Rundstabes.
-
Bei Bewegung des Kontaktarms am Festkontakt, insbesondere im Kurzschlussfall oder bei Wind oder bei Eisbelastung, kann ein Abrollen des Kontaktarms am Festkontakt erfolgen, wobei die Kontaktfläche zwischen Festkontakt und T-förmigem Kontaktelement, insbesondere die Oberfläche auf der Oberseite des waagerechten Stegs des T-förmigem Kontaktelements, durch deren Abrundung einen elektrischen Kontakt kontinuierlich erhält, mit gleichbleibender wirksamer Kontaktfläche zwischen Kontaktarm und Festkontakt.
-
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verwendung eines Kontaktarms in einem Einsäulentrennschalter nach Anspruch 11 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des Kontaktarms für Einsäulentrennschalter nach Anspruch 1 und umgekehrt.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in den 1 bis 7 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
-
Dabei zeigen die
- 1 schematisch in Schrägansicht einen Einsäulentrennschalter 1 mit einem Festkontakt 19 und erfindungsgemäßen Kontaktarmen 2, und
- 2 einen Kontaktarm 2, wie er in 1 gezeigt ist, mit einem rechteckigem Profilkörper 5 und einem Kontaktelement 6 in Querschnittdarstellung, und
- 3 einen Teil des Kontaktarms 2 der 2 in Schrägansicht, und
- 4 einen alternativen Kontaktarm 2, wie er in 1 im Einsäulentrennschalter 1 gezeigt ist, mit zwei ovalen Profilkörpern 5 und einem eingepassten Kontaktelement 6 in Querschnittdarstellung, und
- 5 einen Teil des Kontaktarms 2 der 4 in Schrägansicht, und
- 6 ein Kontaktelement 6, aufgebaut aus zwei Stegen 8, 9 mit rechtwinkligem Übergang zwischen den Stegen 8, 9, in Querschnittdarstellung, und
- 7 ein Kontaktelement 6, aufgebaut aus zwei Stegen 8, 9 mit abgerundetem Übergang zwischen den Stegen 8, 9, in Querschnittdarstellung.
-
In 1 ist ein Einsäulentrennschalter 1 mit einem Festkontakt 19 und vier erfindungsgemäßen Kontaktarmen 2 schematisch in Schrägansicht dargestellt. Der gezeigte Einsäulentrennschalter 1 ist nach Art eines Pantografen- bzw. Greiftrenners ausgebildet. Der Einsäulentrennschalter 1 ist mit einer Phase des Stromnetzes verbunden und kann z. B. einem Hochspannungs-Leistungsschalter zugeordnet sein. Ein Stromnetz weist in der Regel 3 Phasen auf, wobei jede Phase jeweils mit Hilfe eines Hochspannungs-Leistungsschalters geschaltet wird.
-
Der Hochspannungs-Leistungsschalter, welcher der Einfachheit halber in den Figuren nicht gezeigt ist, schaltet nach Bedarf gesteuert den Stromfluss bzw. die Hochspannung ein oder aus, d. h. die Strombahn wird verbunden oder getrennt. Der Kontakt zum Schalten ist in einem Hochspannungs-Leistungsschalter gekapselt, womit dessen Schaltzustand von außen nicht sichtbar ist. Um z. B. ein sicheres Arbeiten an einer ausgeschalteten Strombahn zu ermöglichen und den Schaltzustand sichtbar umzusetzen, wird nach dem Ausschalten des Hochspannungs-Leistungsschalters die Strombahn zusätzlich, nach außen hin sichtbar, durch einen Trennschalter getrennt. Vor dem Einschalten des Hochspannungs-Leistungsschalters wird die Strombahn nach außen hin sichtbar, durch einen Trennschalter verbunden. Das Schalten des Stromflusses bzw. der Hochspannung selbst erfolgt über den Hochspannungs-Leistungsschalter, um Effekte wie z. B. Lichtbögen beim Schalten zu beherrschen. Ein Trenner ist ausgebildet, nach dem Ausschalten bzw. vor dem Einschalten den Schaltzustand sichtbar zu machen und eine Spannungsfreiheit einer Stromleitung sicher zu gewährleisten.
-
Der Einsäulentrennschalter 1, wie er in 1 als ein Ausführungsbeispiel als Pantografentrenner dargestellt ist, weist einen räumlich fixierten Festkontakt 19 auf, welcher elektrisch mit einer Phase bzw. Leitung des Stromnetzes oder einem Hochspannungs-Leistungsschalter verbunden ist. Der Strompfad der Phase wird verbunden oder aufgetrennt durch Bewegung wenigstens eines beweglichen Kontaktarms 2 zum oder von dem Festkontakt 19 hin bzw. weg. Bei mechanischem und elektrischem Kontakt des wenigstens einen beweglichen Kontaktarms 2 mit dem Festkontakt 19 ist die Strombahn über den Einsäulentrennschalter 1 hinweg geschlossen bzw. elektrisch leitend verbunden. Bei einer Bewegung des wenigstens einen beweglichen Kontaktarms 2 vom Festkontakt 19 weg, wird die Strombahn über den Einsäulentrennschalter 1 hinweg aufgetrennt, d. h. ein möglicher Stromfluss wird unterbunden.
-
Zur Gewährleistung eines guten elektrischen Kontakts, mit geringen elektrischen Verlusten im verbundenen Zustand, ist ein Einsäulentrennschalter 1 nach Art eines Pantografentrenners mit vier Kontaktarmen 2, in Form von zwei Kontaktarmpaaren 3, 4 ausgebildet. Analog zweier sich öffnender oder schließender paralleler Scheren bewegen sich die vier Kontaktarme 2 zum Festkontakt 19 hin oder vom Festkontakt 19 weg, bis ein guter Kontakt zwischen den Kontaktarmen 2 mit dem Festkontakt 19 erreicht wird bzw. der elektrische Kontakt sicher getrennt ist. Die Bewegung wird z. B. über einen Motor, welcher der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist, angetrieben und kann über ein Getriebe übertragen werden. Abschirmungen z. B. in Form von runden Blechen, können Enden der Kontaktarme 2 elektrisch abschirmen, um Koronaeffekte und elektrische Überschläge in diesen Bereichen zu verhindern.
-
Bei geschlossenem Kontakt, d. h. eingeschalteten bzw. im geschlossenem Zustand befindlichem Trenner 1, ist der Festkontakt 19 von zwei beweglichen Kontaktarmpaaren 3, 4 mit jeweils zwei beweglichen Kontaktarmen 2, zwischen den zwei beweglichen Kontaktarmen 2 jeweils eingeklemmt. Im geöffneten Zustand, wie er in 1 dargestellt ist, sind alle Kontaktarme 2 vom Festkontakt 19 ausreichend beabstandet angeordnet. Der notwendige Abstand ist abhängig von der Isolationsanforderung, und muss ein Maß aufweisen, welches elektrische Überschläge zwischen dem Festkontakt 19 und den Kontaktarmen 2 verhindert.
-
In 2 ist ein Kontaktarm 2, wie er im Einsäulentrennschalter 1 der 1 vierfach, in zwei parallelen Kontaktarmpaaren 3, 4 verwendet wird, in Querschnittdarstellung gezeigt. Der erfindungsgemäße Kontaktarm 2, welcher im Ausführungsbeispiel der 2 mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist, weist einen Profilkörper 5 und ein räumlich und elektrisch leitend verbundenes Kontaktelement 6 auf. Der Profilkörper 5, 13 ist innen hohl, stangenförmig mit einem rechteckigen Querschnitt senkrecht zur Stangenlängsachse, ausgebildet. Die Kanten des Profilkörpers 5 sind abgerundet, um Entladungen an Ecken und Kanten zu verhindern. Auf einer Seite, in 2 der Oberseite des Profilkörpers 5, ist eine Nut bzw. durchgehende Ausnehmung angeordnet. Die Nut ist linear, entlang der Längsachse des Profilkörpers 5 ausgebildet, und verbindet den Innen- mit dem Außenraum des Profilkörpers 5.
-
In der Nut ist ein Kontaktelement 6 angeordnet bzw. formschlüssig eingelassen. Das Kontaktelement 6 ist stabförmig, d. h. länglich ausgedehnt, insbesondere ohne innen hohl zu sein. Das Kontaktelement 6 weist eine T-Form im Querschnitt auf und ist analog einer Schiene ausgebildet. Seitlich sind Löcher durch das Kontaktelement 6 durchgehend, auf einer vertikalen Fläche 18 angeordnet, welchen Löcher in einer seitlichen Fläche des Profilkörpers 5, 13 zugeordnet sind. Schrauben 10 und/oder Bolzen können durch die Löcher geführt das Kontaktelement 6 am Profilkörper 5 mechanisch stabil und/oder gut elektrisch leitend befestigen.
-
In 3 ist ein Ausschnitt aus dem Kontaktarm 2, welcher in 2 im Profil, d. h. Querschnitt senkrecht zur Längsachse dargestellt ist, in Schrägansicht gezeigt. Die Nut, d. h. der Schlitz im Profilkörper 5, in welcher das T-förmige Kontaktelement 6 eingepasst ist, ist zur besseren Veranschaulichung im hinteren Bereich ohne und im vorderen Bereich mit angeordneten Kontaktelement 6 dargestellt. Beispielhaft sind drei Schrauben 10 zur Befestigung des Kontaktelements 6 am Profilkörper 5 gezeigt. Der Profilkörper 5 kann z. B. aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Das Kontaktelement 6 kann aus Kupfer für eine gute elektrische Leitfähigkeit und einem guten elektrischen Kontakt bestehen und wird über den Profilkörper 5 mechanisch stabil gehalten. Durch den dargestellten Aufbau ist ein Kontaktarm 2 beschrieben, mit hoher mechanischer Stabilität und guten elektrischen Kontakteigenschaften im Kontakt mit dem Festkontakt 19.
-
In 4 ist alternativ zum Aufbau der 2 und 3 ein Kontaktarm 2 dargestellt, welcher statt einem Profilkörper 5 mit rechteckigem Querschnitt zwei parallel zueinander angeordnete Profilkörper 5 mit ovalem Querschnitt aufweist. Der ovale Querschnitt setzt sich zusammen aus zwei ebenen, parallelen Seiten 15, 16, welche Mittig über einen senkrecht auf den Seiten 15, 16 stehenden Verbindungssteg 17, welcher sich entlang der Länge des Profilkörpers 5 erstreckt, miteinander mechanisch verbunden sind, und zwei Halbkreisen mit Radius r, welche jeweils die gegenüberliegende Enden der Ebenen 15, 16 parallel zum Verbindungssteg 17 miteinander verbinden.
-
In 5 ist ein Aus- oder Abschnitt bzw. Bereich des Kontaktarms 2 der 4 in Schrägansicht dargestellt. Die zwei Profilkörper 5 sind beabstandet, parallel zueinander angeordnet, wodurch ein Spalt zwischen den Profilkörpern 5 ausgebildet ist. In den Spalt ist ein T-förmiges Kontaktstück 6, analog dem Kontaktstück 6 in der Nut in den 2 und 3, angeordnet. Schrauben 10 oder Bolzen können verwendet werden, um die Profilkörper 5 untereinander und mit dem Kontaktstück 6 mechanisch stabil zu verbinden. Die Schrauben 10 mit Muttern können, wie in 4 dargestellt ist, über die Außenseiten 15, 16 des Kontaktarms 2 bzw. der zwei Profilkörper 5, den Kontaktarm zusammen halten und/oder pressen. Alternativ oder abwechselnd können die Schrauben 10 mit Muttern auf Innenflächen 18 der Profilkörper 5 wirken, um den Kontaktarm bzw. die Profilkörper 5 und das Kontaktstück 6 zusammen zu halten und/oder zu pressen.
-
Das Kontaktstück 6, wie es in den 6 und 7 in Schnittdarstellung senkrecht zur Längsachse des Kontaktstücks 6 dargestellt ist, weist zwei Stege 8 und 9 auf. Die T-Form wird durch einen senkrechten, unteren Steg 8 bzw. Balken und einem waagerechten Steg 9 bzw. Balken auf dem darunterliegenden senkrechten Steg 8 gebildet. Mit der Unterseite des waagerechten Stegs 9 liegt das Kontaktstück 6 auf dem Profilkörper 5 auf. Der senkrechte Steg 8 ist zwischen, siehe die 4 und 5, den Profilkörpern 5 oder im, siehe die 2 und 3, Profilkörper 5 angeordnet. Auf der Oberseite 7, d. h. der nach oben weisenden Oberfläche des Kontaktelements 6 und somit des Kontaktarms 2, weist das Kontaktelement 6 eine Krümmung auf, d. h. der Steg 9 ist an seiner oberen Seite nach oben gebogen bzw. rund mit einem Radius r ausgebildet. Die Krümmung erstreckt sich entlang des Querschnitts des Kontaktelements 6 von einer zur anderen Seite, entlang der gesamten Breite des waagerechten Stegs 9 in den 6 und 7.
-
Durch die gekrümmte obere Oberfläche des Kontaktelements 6, mit einem Krümmungsradius r, kann ein Festkontakt 19 bei Bewegung des Kontaktarms 2 relativ zum Festkontakt 19 auf der gekrümmte oberen Oberfläche des Kontaktelements 6 abrollen. Eine Bewegung entsteht z. B. durch Umwelteinflüsse wie Wind oder Eisbelag des Kontaktarms 2 oder bei Kurzschlussströmen, durch Kräfte aus Magnetfeldern stromdurchflossener Leiter. Durch die gekrümmte Oberfläche 7 bleibt im geschlossenen Zustand des Einsäulentrennschalters 1, bei Bewegung des Kontaktarms 2 relativ zum Festkontakt 19 ein gleichbleibender elektrischer Kontakt, mit gleich großer Kontaktfläche zwischen dem Kontaktarm 2 und dem Festkontakt 19 erhalten. Der elektrische Kontakt im geschlossenen Zustand des Einsäulentrennschalters 1 bleibt zeitlich gleich, trotz Umwelteinflüssen wie z. B. Wind und Eis und/oder bei Kurzschlussströmen.
-
Ein guter elektrischer und mechanisch stabiler Kontakt zwischen dem Kontaktelement 6 und dem Profilkörper 5, wird durch eine möglichst große gemeinsame Kontaktfläche gebildet. Im Ausführungsbeispiel der 2 und 3, mit einem Profilkörper 5 mit rechteckigem Querschnitt und Nut, in welcher das Kontaktelement 6 angeordnet ist, wird eine große Kontaktfläche zwischen dem Kontaktelement 6 und dem Profilkörper 5 gebildet, bei rechtwinkligem Übergang 11 des senkrechten und waagerechten Stegs 8, 9 an deren Kontaktstelle. Eine rechtwinklige Innen-Kante 11 auf beiden Seiten des T-förmigen Kontaktelements 6 ermöglicht ein formschlüssiges Einfügen des Kontaktelements 6 in die Nut bzw. Spalte des Profilkörpers 5 der 2 und 3.
-
Im Ausführungsbeispiel der 4 und 5, mit zwei Profilkörpern 5, welche einen ovalen Querschnitt aufweisen, und einem Spalt zwischen den parallel zueinander angeordneten Profilkörpern 5, in welchem das Kontaktelement 6 angeordnet ist, wird eine große Kontaktfläche zwischen dem Kontaktelement 6 und den Profilkörpern 5 gebildet, bei gebogenen Übergang 11 des senkrechten und waagerechten Stegs 8, 9 an deren Kontaktstelle. Eine abgerundete Innen-Kante 12 auf beiden Seiten des T-förmigen Kontaktelements 6 ermöglicht ein formschlüssiges Einfügen des Kontaktelements 6 in der Spalte zwischen den ovalen Profilkörpern 5 der 4 und 5. Der Radius r des Übergangs 12 und der Radius r der ovalen Enden der Profilkörper 14 ist im Wesentlichen gleich groß.
-
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können die Kontaktarme z. B. in verschiedene Arten von Einsäulentrennschaltern 1 verwendet werden. Es können Pantografen, Trenner mit ein, zwei oder mehr Kontaktarmen 2 verwendet werden. Es können statt Einsäulentrennschaltern 1 auch Trennschalter mit mehreren, insbesondere bewegbaren Säulen verwendet werden. Die Trenner können für eine oder mehr Phasen im Stromnetz eingesetzt werden.
-
Die Profilkörper 5 können unterschiedliche Formen aufweisen. So kann ein Profilkörper 5 z. B. rechteckig, mit abgerundeten Kanten, wie in 2 und 3 dargestellt ist, mit einem oder mehr Schlitzen ausgebildet sein, oder ein Profilkörper 5 kann z. B. oval, wie in 4 und 5 dargestellt ist, mit einem oder mehr Schlitzen ausgebildet sein. Ein oval ausgebildeter Profilkörper 5 kann einen elliptischen Querschnitt aufweisen. In dem oder in den Schlitzen kann ein oder jeweils ein Kontaktelement 6 angeordnet sein. Es können auch zwei oder mehr Profilkörper 5, insbesondere parallel zueinander angeordnet sein, wie in 4 und 5 dargestellt ist, und das Kontaktelement 6 oder die Kontaktelemente 6 können zwischen oder jeweils zwischen den Profilkörpern 5 angeordnet sein. Dabei können Profilkörper 5 Querschnitte wie z. B. rechteckig, oval und/oder elliptisch oval aufweisen. Jeweils alle Profilkörper 5 können mit dem gleichen Querschnitt oder mit unterschiedlichen Querschnitten ausgebildet sein, insbesondere mit unterschiedlicher Form. Es können auch Kombinationen der Ausführungsbeispiele der 2, 3 und 4, 5 verwendet werden, mit Kontaktelementen 6 zwischen Profilkörpern 5 und in Schlitzen der jeweiligen Profilkörper 5 angeordnet.
-
Die Kontaktelemente 6 und Profilkörper 5 können statt durch Schrauben 10 oder Bolzen z. B. durch Schweißen oder Kleben miteinander verbunden sein. Kontaktelemente 6 und/oder Profilkörper 5 können für eine bessere elektrische Leitfähigkeit beschichtet sein, z. B. versilbert sein. Insbesondere Kontaktflächen zwischen Teilen bzw. Elementen der Kontaktarme 1 können beschichtet sein. Profilkörper 5 und/oder Kontaktelemente 7 können aus einem Material, insbesondere einem gut leitfähigen Material wie z. B. Kupfer, Stahl oder Aluminium hergestellt sein, und/oder können unterschiedliche Materialien und/oder Legierungen umfassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Einsäulentrennschalter
- 2
- Kontaktarm
- 3
- erstes Kontaktarmpaar
- 4
- zweites Kontaktarmpaar
- 5
- Profilkörper
- 6
- Kontaktelement
- 7
- Oberseite des Kontaktelements
- 8
- senkrechter Steg
- 9
- waagerechter Steg
- 10
- Schraube mit Mutter
- 11
- rechtwinkliger Übergang der Stege
- 12
- abgerundeter Übergang der Stege
- 13
- Profilkörper mit rechteckiger Form
- 14
- Profilkörper mit ovaler Form
- 15
- erste ebene Seite
- 16
- zweite ebene Seite
- 17
- Verbindungssteg
- 18
- vertikale Fläche für Schrauben
- 19
- Festkontakt
