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Die Erfindung betrifft einen Kontaktarm und ein Verfahren für einen Trennschalter mit wenigstens einem Profilkörper und mit wenigstens einem Kontaktelement, welches mit dem wenigstens einen Profilkörper in elektrischem Kontakt ist und welches ausgebildet ist, einen elektrischen Kontakt zu erzeugen. Der wenigstens eine Profilkörper weist einen ersten Durchmesser d parallel zum wenigstens einen Kontaktelement auf. Das wenigstens eine Kontaktelement weist eine konkave Oberfläche mit einem Krümmungsradius r' auf, welche auf einer vom Profilkörper abgewandten Seite angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ein elektrisches Kontaktieren des Kontaktarms des Trennschalters.
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Trennschalter werden in Hoch- und Mittelspannungsanlagen eingesetzt, um Strombahnen sichtbar elektrisch voneinander zu trennen. Trennschalter werden leistungslos, das heißt ohne mit dem Trennschalter verbundene elektrische Lasten, geschaltet. In der Hochspannungstechnik, insbesondere im Bereich von bis zu 1200 kV Spannung, werden z. B. Hochspannungs-Leistungsschalter verwendet, um elektrische Lasten zu trennen und die Strombahn zu unterbrechen. Die unterbrochene Strombahn wird über das Öffnen eines Trennschalters nach außen hin sichtbar gemacht, wodurch z. B. Wartungs-, Kontroll- und/oder Umbauarbeiten gefahrlos möglich sind.
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Als Trennschalter bzw. Trenner können z. B. Drehtrenner, Hebeltrenner, Kniehebeltrenner, Einfachschwenktrenner, Zweifachschwenktrenner und/oder Einsäulentrennschalter, d. h. Pantografentrenner verwendet werden. Dabei wird eine Strombahn sichtbar elektrisch getrennt, durch Öffnen wenigstens eines elektrischen Kontakts, und sichtbar elektrisch verbunden, durch Schließen des oder der elektrischen Kontakte. Ein elektrischer Kontakt umfasst wenigstens zwei Kontaktstücke, wobei wenigstens ein Kontaktstück zum Öffnen und Schließen des Kontakts beweglich ist. Das bewegliche Kontaktstück ist z. B. als Kontaktarm ausgebildet, wie aus der
DE 10 2016 214 372 A1 bekannt ist. Der Kontaktarm wird beim Schließen des elektrischen Kontakts auf ein Gegenkontaktstück, welches z. B. fest räumlich angeordnet ist, zubewegt, bis ein elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen den zwei Kontaktstücken besteht. Beim Öffnen des elektrischen Kontakts wird der bewegliche Kontaktarm von dem Gegenkontaktstück wegbewegt, bis kein elektrischer Kontakt zwischen den zwei Kontaktstücken besteht.
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Das Gegenkontaktstück ist z. B. ein räumlich fixiertes zylinderförmiges Metallrohr, eine Metallschiene und/oder ein Metallleiter. Die Kontaktstücke sind z. B. aus einem Material wie Kupfer, welches elektrischen Strom gut leitet, Stahl und/oder Aluminium, oder umfassen diese Materialien. Im verbundenen bzw. eingeschalteten Zustand ist ein guter elektrischer Kontakt zwischen dem Gegenkontaktstück und dem beweglichen Kontaktarm notwendig, um Verlustfrei bzw. zumindest Verlustarm elektrischen Strom über den Kontakt zu leiten. Sind der Kontaktarm und das Gegenkontaktstück jeweils aus einem Metallrohr mit kreisrundem Querschnitt, so besteht zwischen dem Metallrohr des Kontaktarms und dem Metallrohr des Gegenkontaktstücks 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 Trennschalters, d. h. zu weniger elektrischen Verlusten, und zu einer Verringerung des Risikos der unbeabsichtigten Unterbrechung der Strombahn.
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Eine weitere Verbesserung des Kontakts kann erreicht werden, indem der Kontaktarm aus einem Profilkörper und einem Kontaktelement besteht. Insbesondere bei z. B. Einsäulentrennschaltern bzw. Pantografentrennern, mit einem Kontaktarm umfassend einen Profilkörper in Form einer Metallstange oder einem Metallrohr mit rechteckigem Querschnitt und einem flachen, stabförmigen Kontaktelement auf dem Profilkörper befestigt, welches insbesondere in direktem Kontakt mit dem Profilkörper steht, kann ein elektrischer Kontakt verbessert und zuverlässiger in geschlossenem Zustand ausgebildet sein. Der Profilkörper ist optimiert bezüglich Kosten und mechanischen Eigenschaften. Durch Verwendung von z. B. Aluminium und/oder Stahl wird eine hohe mechanische Stabilität erreicht. Die Form als z. B. Stange oder Rohr ergibt eine hohe mechanische Stabilität und ermöglicht insbesondere bei Verwendung eines Hohlkörpers, z. B. Hohlrohrs, die Einsparung von Material und Gewicht, d. h. Kosten.
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Das Kontaktelement ist optimiert für einen guten elektrischen Kontakt mit dem Gegenkontaktstück. Dazu ist das Kontaktelement z. B. aus Kupfer und ist gut elektrisch leitend mit dem Profilkörper verbunden, z. B. durch Löten, Schweißen, Kleben und/oder über Schraubverbindungen. Die Oberfläche des Kontaktelements, welche dem Profilkörper zugewandt ist, ist auf die Form des Profilkörpers abgestimmt. Z. B. weist ein rechteckiger Profilkörper eine flache, ebene Kontaktfläche mit dem Kontaktelement auf und die korrespondierende Oberfläche des Kontaktelements, welche dem Profilkörper zugewandt ist, ist ebenfalls eine flache, ebene Fläche. Die Oberfläche des Kontaktelements, welche vom Profilkörper abgewandt ist und dem Gegenkontaktstück zugewandt ist, ist z. B. mit einer geringen Wölbung bzw. leicht abgerundet ausgebildet. Bei einer abgerundeten Oberfläche 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 Trennschalters ein guter elektrischer Kontakt zu jedem Zeitpunkt erhalten und elektrische Verluste oder ein unkontrolliertes Öffnen des Kontakts vermieden.
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Damit die Trennstrecke eines Trennschalters, insbesondere eines Freiluft-Trennschalters, nach außen hin gut sichtbar ist, ist die Vorrichtung nicht gekapselt und nicht in einem Gehäuse verbaut. Somit sind die Elemente bzw. Teile des Trennschalters den Wettereinflüssen ausgesetzt. Eis und/oder Schneebelastungen können zu einer Bewegung des beweglichen Kontaktarms führen, insbesondere zu einer Bewegung vom Gegenkontaktstück weg, was den elektrischen Kontakt verschlechtert und somit zu höheren elektrischen Verlusten über den Kontakt hinweg führt. Beim Schließen eines Kontakts kann Schnee und Eis einen elektrischen und mechanischen Kontakt des Kontaktarms und des Gegenkontakts verhindern oder zumindest erschweren. Dadurch ist die Zuverlässigkeit des Trennschalters eingeschränkt, und hohe elektrische Verluste können zu hohen Kosten führen. Ein sicheres, gesteuertes Trennen und Verbinden kann eingeschränkt oder unmöglich sein.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kontaktarm für einen Trennschalter und ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines Kontaktarms anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme lösen. Insbesondere ist es Aufgabe, einen kostengünstigen, stabilen Kontaktarm anzugeben, welcher einen guten und sicheren elektrischen und mechanischen Kontakt ermöglicht, insbesondere auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen mit Schnee und Eis.
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Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kontaktarm für einen Trennschalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines Kontaktarms eines Trennschalters, insbesondere eines zuvor beschriebenen Kontaktarms, gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kontaktarms für einen Trennschalter und/oder des Verfahrens zum elektrischen Kontaktieren eines Kontaktarms eines Trennschalters, insbesondere eines zuvor beschriebenen Kontaktarms, sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
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Eine erfindungsgemäßer Kontaktarm für einen Trennschalter umfasst wenigstens einen Profilkörper und wenigstens ein Kontaktelement, welches mit dem wenigstens einen Profilkörper in elektrischem Kontakt ist und welches ausgebildet ist, einen elektrischen Kontakt insbesondere mit einem Gegenkontaktstück zu erzeugen. Der wenigstens eine Profilkörper weist einen ersten Durchmesser d parallel zum wenigstens einen Kontaktelement auf und das wenigstens eine Kontaktelement weist eine konkave Oberfläche mit einem Krümmungsradius r' auf, welche auf einer vom Profilkörper abgewandten Seite angeordnet ist. Der Krümmungsradius r' der konkaven Oberfläche des wenigstens einen Kontaktelements ist kleiner als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers.
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Ein erfindungsgemäßer Kontaktarm mit Profilkörper und Kontaktelement ist mechanisch stabil und kostengünstig. Der Profilkörper gibt eine hohe mechanische Stabilität bei geringen Kosten und das Kontaktstück ermöglicht einen guten, zuverlässigen, d. h. sicheren elektrischen und mechanischen Kontakt mit einem Gegenkontaktstück. Der Krümmungsradius r' der konkaven Oberfläche des wenigstens einen Kontaktelements, welcher kleiner als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers ist, ergibt eine verjüngte Kontur des Kontaktelements zum Gegenkontaktstück hin. Bei flachen Konturen des Kontaktarms bzw. des Kontaktelements zum Gegenkontaktstück hin kann sich bei z. B. ungünstigen Witterungsbedingungen Eis und Schnee auf dem Kontaktelement ablagern bzw. ansammeln und/oder es können sich Ablagerungen auf dem Kontaktelement bilden. Beim Schließen des Trennschalters wird das Kontaktelement gegen das Gegenkontaktstück gedrückt. Beim Aufbau des Kontaktdrucks wird z. B. der auf dem Kontaktelement gesammelte Schnee und/oder das Eis verdichtet, wodurch ein Brechen von Schnee- und/oder Eisschichten erschwert wird.
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Um einen sicheren, guten elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktarm und einem Gegenkontaktstück zu erreichen, muss der Kontaktdruck erhöht werden, damit z. B. Schnee- und/oder Eisschichten auf dem Kontaktelement brechen und z. B. abplatzen. Dazu sind verstärkte Kontaktarme notwendig, z. B. Profilkörper mit einer größeren Wandstärke und/oder größerem Durchmesser. Ein damit verbundener erhöhter Materialaufwand führt zu höheren Kosten und erfordert einen stärkeren Antrieb, insbesondere um einen ausreichenden Kontaktdruck aufzubauen.
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Eine verjüngte Kontur des Kontaktelements zum Gegenkontaktstück hin, durch einen Krümmungsradius r' der konkaven Oberfläche des wenigstens einen Kontaktelements, welcher kleiner als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers ist, ermöglicht bzw. erleichtert das Aufbrechen von Schichten aus Verunreinigungen und/oder Schnee- und/oder Eisschichten, und ermöglicht somit einen zuverlässigen elektrischen und/oder mechanischen Kontakt, insbesondere auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen mit Schnee und/oder Eis. Durch die verjüngte Kontur werden Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis beim Schließen des Trennschalters von der verjüngten Kontur zur Seite weggedrängt und nicht auf einer flachen Oberfläche verdichtet. Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis gleiten auf der verjüngten Kontur zur Seite, d. h. nach Außen des Kontakts hin ab, und werden nicht verdichtet. Dadurch wird die Bildung starker, verdichteter Schichten, insbesondere Schnee- und/oder Eisschichten auf dem Kontaktarm bzw. dem Kontaktelement verhindert und es sind geringere Kontaktdrücke für einen sichern Kontakt notwendig. Somit können Material und Kosten eingespart werden, da der Kontaktarm bzw. der Profilkörper weniger stabil ausgelegt werden muss.
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Das wenigstens eine Kontaktelement kann eine Dreiecksform mit einer abgerundeten Ecke aufweisen, wobei die abgerundete Ecke eine vom wenigstens einen Profilkörper abgewandte Ecke ist und/oder den Krümmungsradius r' aufweist. Eine Dreiecksform mit abgerundeter Ecke ermöglicht über die Schenkel des Dreiecks ein gutes Abgleiten von Verunreinigungen, Eis und/oder Schnee von der abgerundeten Ecke weg zur Seite hin und über die starke Krümmung der abgerundeten Ecke mit Krümmungsradius r' ein Brechen von abgelagerten Schichten, insbesondere Schnee- und Eisschichten, schon bei geringem Anpressdruck an das Gegenkontaktstück, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.
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Das wenigstens eine Kontaktelement kann im Inneren hohl ausgebildet sein, insbesondere als Hohlrohr. Dadurch wird Material und damit verbunden Gewicht eingespart, was Kosten einspart und einen Antrieb mit geringerer Leistung ermöglicht.
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Das wenigstens eine Kontaktelement kann mit einer elastischen und/oder federnden Oberfläche, insbesondere im Bereich des Krümmungsradius r' ausgebildet sein. Insbesondere in Verbindung mit einem hohlen Kontaktelement kann die Oberfläche bei Kontakt mit einem Gegenkontaktstück nachgeben und sich der Kontur des Gegenkontaktstücks anpassen. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktstück vergrößert und ein verbesserter, zuverlässigerer elektrischer Kontakt erzeugt. Eine Verformung der Oberfläche des Kontaktelements beim Schließen des Kontakts unterstützt ebenfalls das Aufbrechen und Abplatzen von Verunreinigungsschichten, Schnee- und/oder Eisschichten, neben der spitzen Kontur des Kontaktelements und der Möglichkeit, Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis zur Seite hin zu verdrängen ohne eine Verdichtung von Schnee- und Eisschichten zu erhalten.
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Das wenigstens eine Kontaktelement kann aus Kupfer, Aluminium oder Stahl ausgebildet sein oder Kupfer, Aluminium und/oder Stahl umfassen. Für einen besseren elektrischen Kontakt kann das Kontaktelement z. B. zusätzlich beschichtet, insbesondere versilbert sein. Metalle ergeben einen guten elektrischen Kontakt mit hoher Stromtragfähigkeit. Insbesondere Kupfer mit z. B. versilberter Oberfläche ergibt einen sehr guten elektrischen Kontakt mit geringem Kontaktwiderstand.
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Der wenigstens eine Profilkörper kann eine Rechteckform aufweisen, insbesondere mit abgerundeten Ecken. Eine Rechteckform, insbesondere mit abgerundeten Ecken, ergibt einen mechanisch sehr stabilen Kontaktarm, wobei eine Seite der Rechteckform als Kontaktfläche zwischen dem Profilkörper und dem Kontaktelement dienen kann. Die große Fläche einer Seite als Kontaktfläche ermöglicht einen guten Kontakt zwischen Kontaktelement und Profilkörper sowie eine sichere, mechanisch stabile Befestigung des Kontaktelements am Profilkörper.
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Der wenigstens eine Profilkörper kann im Inneren hohl ausgebildet sein, insbesondere als Hohlrohr. Dadurch wird Material und damit verbunden Gewicht eingespart, was Kosten einspart und einen Antrieb mit geringerer Leistung ermöglicht.
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Der wenigstens eine Profilkörper kann aus Kupfer, Aluminium oder Stahl ausgebildet sein oder Kupfer, Aluminium und/oder Stahl umfassen. Stahl, Aluminium und insbesondere Kupfer weisen einen geringen spezifischen Widerstand auf und leiten elektrischen Strom mit geringen Verlusten. Durch die Verwendung von gut leitenden Materialien für den Profilkörper ist eine gute elektrische Stromleitung mit geringem Spannungsabfall über den Kontaktarm bzw. den Profilkörper möglich. Stahl ist mechanisch sehr stabil und Aluminium ist leicht, was eine Gewichtseinsparung ermöglicht.
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Der wenigstens eine Profilkörper und das wenigstens eine Kontaktelement können in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt miteinander stehen, insbesondere über eine gemeinsame Kontaktfläche. Eine große Kontaktfläche sowie ein direkter mechanischer und elektrischer Kontakt ermöglicht eine gute, verlustarme Stromleitung und einen geringen Spannungsabfall über den Kontaktarm hinweg, wobei sowohl der Profilkörper als auch das wenigstens eine Kontaktelement zur guten Leitfähigkeit des Kontaktarms beitragen können. Ein direkter mechanischer Kontakt ergibt einen mechanisch langzeitstabilen Kontaktarm und ermöglicht damit eine zuverlässige Funktion des Trennschalters, insbesondere über lange Zeiträume hinweg.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines Kontaktarms eines Trennschalters, insbesondere eines zuvor beschriebenen Kontaktarms, umfasst, dass ein Kontaktelement des Kontaktarms einen Gegenkontakt elektrisch und/oder mechanisch kontaktiert, wobei eine zum Gegenkontaktstück hingerichtete konkave Oberfläche des Kontaktelements einen Krümmungsradius r' aufweist, welcher kleiner ist als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem maximalen Durchmessers d' des Kontaktelements.
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Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis auf dem Kontaktarm, insbesondere auf dem wenigstens einen Kontaktelement des Kontaktarms, können bei Kontakt mit dem Gegenkontaktstück von der konkaven Oberfläche des Kontaktelements seitlich weggedrückt werden.
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Die konkave Oberfläche des Kontaktelements kann bei einem elektrischen und/oder mechanischen Kontakt mit dem Gegenkontaktstück sich elastisch verformen, insbesondere federnd verformen und/oder vollständig elastisch verformen.
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Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis können durch die elastische Verformung der konkaven Oberfläche des Kontaktelements von dem Kontaktarm entfernt werden, insbesondere abgeschüttelt werden, abgestreift werden und/oder abplatzten.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum elektrischen Kontaktieren eines Kontaktarms eines Trennschalters, insbesondere eines zuvor beschriebenen Kontaktarms, gemäß Anspruch 10 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Kontaktarms für einen Trennschalter gemäß Anspruch 1 und umgekehrt.
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Im Folgenden wird ein Kontaktarm gemäß des Stands der Technik in 1 und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in 2 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei zeigen die
- 1 schematisch in Schnittansicht einen Kontaktarm 1 mit einem Profilkörper 2 und einem Kontaktelement 3 nach dem Stand der Technik, und
- 2 schematisch in Schnittansicht einen erfindungsgemäßen Kontaktarm 1 mit einem Profilkörper 2 und einem Kontaktelement 3, welches eine konkave Oberfläche mit einem Krümmungsradius r' aufweist.
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In 1 ist schematisch in Schnittansicht ein Kontaktarm 1 mit einem Profilkörper 2 und einem Kontaktelement 3 nach dem Stand der Technik dargestellt. Die 1 zeigt ein Profil des Kontaktarms 1, mit einem Schnitt durch den Kontaktarm 1 senkrecht zur Längsachse des Kontaktarms 1. Der Profilkörper 2 ist z. B. ein Hohlrohr bzw. eine hohle Stange, mit einem rechteckigen Profil, wobei die Ecken jeweils abgerundet sind. Der Profilkörper 2 ist z. B. aus Stahl oder Aluminium, um eine hohe mechanische Stabilität zu gewährleisten bei guter elektrischer Leitfähigkeit über den Profilkörper 2. Durch die Ausführung des Profilkörpers 2 als Hohlkörper ist eine hohe mechanische Stabilität bei geringem Gewicht und Kosten gegeben.
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An einer Seite des Profilkörpers 2 ist das Kontaktelement 3 kraft und formschlüssig, elektrisch leitend am Profilkörper 2 befestigt. Die Seite ist eine Seite des Profilkörpers 2 bzw. des Kontaktarms 1, welche einem Gegenkontaktstück des Trennschalters gegenüber liegt, wobei der Einfachheit halber das Gegenkontaktstück in den Figuren nicht dargestellt ist. Das Kontaktelement 3 ist z. B. durch Schweißen, Kleben und/oder Schraubverbindungen elektrisch leitend, mechanisch stabil am Profilkörpers 2 befestigt. Das Kontaktelement 3 ist massiv, als monolithischer Körper ausgebildet, und z. B. aus Kupfer, insbesondere mit versilberter Oberfläche.
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Der Profilkörper 2 hat einen Durchmesser d parallel der Kontaktaktfläche zwischen dem Profilkörper 2 und dem Kontaktelement 3. Das Kontaktelement 3 ist leistenförmig ausgebildet, mit einer flachen Rundung auf der Seite, welche von der Kontaktfläche abgewandt ist und dem Gegenkontaktstück gegenüber liegt. Durch die Rundung bzw. durch die abgerundete Oberfläche des Kontaktelements 3 kann das Kontaktelement 3 im Kurzschlussfall und/oder bei Bewegung durch Wind oder Eisbelastung auf dem Gegenkontaktstück abrollen, ohne die wirksame Kontaktfläche zu verändern oder den elektrischen Kontakt zu verlieren. Dadurch wird im geschlossenen Zustand des Trennschalters ein guter elektrischer Kontakt zu jedem Zeitpunkt erhalten und elektrische Verluste oder ein unkontrolliertes Öffnen des Kontakts vermieden.
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Die abgerundete Oberfläche des Kontaktelements 3 geht an den jeweiligen Ecken des Profilkörpers 2 auf der Seite der Kontaktfläche in die abgerundeten Ecken des Profilkörpers 2 im Wesentlichen über, wobei ein Kreisbogen ausgebildet wird mit einem Radius r. Der Radius r ist der Krümmungsradius eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers 2 und bestimmt die Oberfläche des abgerundeten Kontaktelements 3 zur Seite zum Gegenkontaktstück hin. Die Rückseite bzw. Seite des Kontaktelements 3 zum Profilkörper 2 hin ist eben, gleich der zugeordneten Seite des Profilkörpers 2. Die zwei Seiten des Kontaktelements 3 ergeben ein leistenförmiges Kontaktelement 3, mit einer Längsachse, welche parallel der Längsachse des Profilkörpers 2 angeordnet ist, in 1 senkrecht zur Figurenebene. Der Krümmungsradius r des Kontaktelements 3 ergibt eine geringe Krümmung auf der Oberfläche des Kontaktelements 3, welche ein Abrollen des Kontaktarms 1 auf dem Gegenkontaktstück ermöglicht, aber nicht ausreicht um Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Eis- und/oder Schneeschichten auf dem Kontaktarm 1 bzw. Kontaktelement 3 abzustreifen, beiseite zu schieben und/oder aufgrund der Krümmung abplatzen zu lassen.
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Vielmehr ist im Stand der Technik die Krümmung auf dem Kontaktelement 3 bzw. der Krümmungsradius r des Kontaktelements 3 derart, dass bei einer Bewegung des Kontaktarms 1 auf das Gegenkontaktstück zu, vor dem Kontaktschluss z. B. Schnee und/oder Eis auf dem Kontaktelement 3 verdichtet wird und Schichten ausbilden kann, welche einem guten elektrischen und/oder mechanischen direkten Kontakt des Kontaktelements 3 mit dem Gegenkontaktstück entgegenstehen können, wie zuvor beschrieben. Um einen guten, stabilen, eis- und schneefreien elektrischen Kontakt des Kontaktelements 3 mit dem Gegenkontaktstück sicher zu gewährleisten, sind große Kräfte notwendig, welche das Kontaktelement 3 auf das Gegenkontaktstück pressen und zu einem Abplatzen oder Abstreifen von Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis auf dem Kontaktelement 3 führen können. Damit verbunden muss ein Antrieb entsprechend stark dimensioniert sein und der Kontaktarm 1 mechanisch stabil, z. B. mit großer Wandstärke, Durchmesser d und/oder stabilem Material z. B. des Profilkörpers 2 ausgebildet sein. Damit verbunden ist ein hoher Materialaufwand und hohe Kosten.
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In 2 ist schematisch in Schnittansicht ein erfindungsgemäßer Kontaktarm 1 mit einem Profilkörper 2 und einem Kontaktelement 3 dargestellt, welches eine konkave Oberfläche mit einem Krümmungsradius r' aufweist. Der Kontaktarm 1 ist analog dem Kontaktarm 1 der 1 ausgebildet, jedoch im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 erfindungsgemäß mit einem Krümmungsradius r' der konkaven Oberfläche des Kontaktelements 3, welcher kleiner ist als der Krümmungsradius r der konkaven Oberfläche des Kontaktelements 3 der 1. Ein kleinerer Krümmungsradius r der konkaven Oberfläche des Kontaktelements 3 ergibt eine stärker gekrümmte Oberfläche. Des Weiteren ist das Kontaktelement 3 im Ausführungsbeispiel der Erfindung in 2 nicht massiv, sondern hohl bzw. als Hohlrohr oder hohle Leiste ausgebildet. Bei entsprechend dünner Wandung und Materialwahl ist die gekrümmte, konkave Oberfläche des Kontaktelements 3 elastisch, insbesondere federnd ausgebildet.
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Durch den Krümmungsradius r' der konkaven Oberfläche des Kontaktelements 3, welcher kleiner ist als der Krümmungsradius r der konkaven Oberfläche des Kontaktelements 3 der 1, d. h. kleiner ist als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers 2, weist der erfindungsgemäße Kontaktarm 1 eine stark gekrümmte Oberfläche zum Gegenkontaktstück hin auf. Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Eis- und/oder Schneeschichten werden durch die Krümmung bei Annäherung an das Gegenkontaktstück von der Oberfläche zu den Seiten verdrängt. Das Kontaktelement 3 im Ausführungsbeispiel der 2 hat die Form eines Dreiecks, mit einer Basis formschlüssig mit der Oberfläche auf einer Seite des Profilkörpers 2, der Seite zum Gegenkontaktstück hin. Die Basis weist eine Länge d' auf, welche kleiner oder insbesondere gleich dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers 2 ist. Die Basis des Kontaktelements 3 bildet eine gemeinsame Kontaktfläche 5 des Profilkörpers 2 mit dem Kontaktelement 3 aus, welche einen guten elektrischen und mechanischen Kontakt zwischen dem Profilkörper 2 und dem Kontaktelement 3 ergibt. Die gegenüberliegende Ecke 4 des Kontaktelements 3 ist abgerundet, mit dem Krümmungsradius r'. Die zwei Schenkel des Dreiecks, rechts und links der Krümmung, ermöglichen bzw. fördern ein wegdrücken von Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis, bei Annäherung des Kontaktarms 1 an das Gegenkontaktstück.
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Die Krümmung und insbesondere die elastische, federnde Ausbildung des Kontaktelements 3 sowie die Schenkel der Dreiecksform des Kontaktelements 3, wodurch sich im Wesentlichen eine V förmige Spitze mit abgerundeter Ecke 4 zum Gegenkontaktstück hin ergibt, ermöglichen einen guten und sicheren Kontakt zwischen dem Kontaktarm 1 und einem Gegenkontaktstück auch bei widrigen Witterungsbedingungen, z. B. bei Schnee und/oder Eis. Ablagerungen, wie z. B. Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis, werden nicht verdichtet bei Annäherung des Kontaktarms 1 an das Gegenkontaktstück, sondern werden mit wenig Kraftaufwand zu Seite, d. h. senkrecht zur Längsachse und parallel dem Durchmesser d des Profilkörpers 2 weggedrückt, und durch eine federnde Wirkung des Kontaktelements 3 können insbesondere Eis- und/oder Schneeschichten zum Abplatzen vom Kontaktelement 2 gebracht werden, wobei die Kontaktfläche mit einem Gegenkontaktstück durch die Verformung des Kontaktelements 3 vergrößert werden kann. Ein direkter Kontakt mit guten elektrischen Eigenschaften, d. h. geringem Widerstand, zwischen Kontaktarm 1 und Gegenkontaktstück des Trennschalters auch bei widrigen Witterungsbedingungen ist mit dem erfindungsgemäßen Kontaktarm 1 insbesondere mit geringem Kraftaufwand möglich. Der geringe Kraftaufwand ermöglicht die Auslegung des Kontaktarms kostengünstig, insbesondere mit weniger Material und geringerem Durchmesser sowie die Verwendung eines kostengünstigeren Antriebs für den Trennschalter.
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Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. Kontaktelemente 3 mit weiteren Formen verwendet werden, insbesondere halbkreisförmige und/oder elliptisch bzw. teilelliptisch förmige Kontaktelemente 3. Die Kontaktelemente 3 können z. B. aus Federstahl oder Bronze ausgeführt sein, und versilbert oder verkupfert sein für eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen einem Gegenkontaktstück und dem Profilkörper 2. Der Profilkörper 2 kann z. B. kreiszylinderförmig sein, mit einem mondsichelförmigen Kontaktelement 3, dessen Spitze in Richtung Gegenkontaktstück gezogen ist. Weitere Formen des Profilkörpers 2, voll- oder hohlrohrartig, sind z. B. dreieckige, elliptische, T-förmige, doppel-T-förmige oder hexagonale Querschnittsflächen des Profilkörpers 2 senkrecht zur Längsachse.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kontaktarm für einen Trennschalter
- 2
- Profilkörper
- 3
- Kontaktelement
- 4
- abgerundete Ecke
- 5
- gemeinsame Kontaktfläche des Profilkörpers mit dem Kontaktelement
- d
- erster Durchmesser des wenigstens einen Profilkörpers
- d'
- maximaler Durchmessers des Kontaktelements
- r
- Krümmungsradius eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers
- r'
- Krümmungsradius r' der konkaven Oberfläche des wenigstens einen Kontaktelements
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016214372 A1 [0003]
