DE10261853B3 - Multi-pole power switch for 3-phase load, has feedback torque exerted on switch shaft by one switch pole reduced relative to feedback torque exerted on switch shaft by further switch pole - Google Patents

Multi-pole power switch for 3-phase load, has feedback torque exerted on switch shaft by one switch pole reduced relative to feedback torque exerted on switch shaft by further switch pole Download PDF

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DE10261853B3 DE2002161853 DE10261853A DE10261853B3 DE 10261853 B3 DE10261853 B3 DE 10261853B3 DE 2002161853 DE2002161853 DE 2002161853 DE 10261853 A DE10261853 A DE 10261853A DE 10261853 B3 DE10261853 B3 DE 10261853B3
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Jörg-Uwe DAHL
Michael Kruschke
Andreas Käding
Marc Liebetruth
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/46—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using rod or lever linkage, e.g. toggle

Abstract

The power switch (10) has at least 2 stationary contact devices (12) and at least 2 movable contact devices (14), each having a contact carrier (16) and a contact element (18), operated by rotation of a switch shaft (20) via a respective mechanical coupling device (22). The feedback torque (Mr,red) exerted on the switch shaft by one switch pole is reduced relative to the feedback torque (Mr) exerted on the switch shaft by at least one further switch pole, by reducing the effective lever length of its coupling device.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsschalter gemäß dem Oberbegriff in Anspruch 1.The invention relates to a Circuit breakers according to the generic term in claim 1.

Das Schalten hoher Spannungen und Ströme erfordert speziell ausgelegte Schaltvorrichtungen, welche allgemein unter dem Begriff Leistungsschalter zusammengefasst werden können. Gemeinhin setzt sich der Aufbau eines solchen Leistungsschalters im Wesentlichen aus einer oder mehreren feststehenden und einer oder mehreren beweglichen Kontakteinrichtungen zusammen sowie wenigstens einer Antriebseinheit, welche mit den beweglichen Kontakteinrichtungen wirkverbunden ist. Mit Hilfe der Antriebseinheit können bewegliche mit feststehenden Kontakteinrichtungen zusammengeführt oder getrennt werden, was ein Schließen oder Öffnen der mit den Kontakteinrichtungen verbundenen Stromkreise bewirkt.Switching high voltages and streams requires specially designed switching devices, which generally can be summarized under the term circuit breaker. commonly the structure of such a circuit breaker is essentially set one or more fixed and one or more movable contact devices together and at least one drive unit, which with the movable contact devices is operatively connected. With the help of the drive unit can Movable with fixed contact devices merged or separated be what a closing or opening of the circuits connected to the contact devices.

Bei modernen Bauformen von Niederspannungs-Leistungsschaltern liegen die Kontakteinrichtungen dicht benachbart. Von nebeneinander liegenden Kontakteinrichtungen geführte Ströme üben dadurch bedingt hohe elektrodynamische Kräfte auf die jeweils benachbarten Kontakteinrichtungen aus. Es wirken so auf die Kontaktelemente kontaktabhebende Kräfte, die den Kontaktandruckkräften entgegengerichtet sind. Die Folge dieses Effekts können bei Strömen mit hohem dynamischen Anteil, wie sie im Kurzschlussfall einer elektrischen Maschine auftreten können, eine Herabsetzung der Stromtragfähigkeit, im Kurzschlussfall der Stoßkurzschlussstromtragfähigkeit, des Leistungsschalters und eine drastische Verringerung der Lebensdauer durch Abbrand sein.With modern designs of low-voltage circuit breakers the contact devices are closely adjacent. From side by side Due to this, currents conducted in the lying contacts practice high electrodynamic currents personnel to the neighboring contact devices. It works so on the contact elements contact-lifting forces that counteract the contact pressure forces are. The consequence of this effect can with currents with a high dynamic component, as is the case in the event of a short circuit of an electrical Machine can occur a reduction in the current carrying capacity, in the event of a short-circuit the surge short-circuit current carrying capacity, of the circuit breaker and a drastic reduction in life to be burned down.

Es ist eine Maßnahme zum Erreichen von kurzschlussstromunabhängigen Auslösekräften bekannt, bei welcher die rückwirkenden Kräfte aus den Kontaktdruckfedern und die elektrodynamisch erzeugten Kräfte über die kinematische Kette kein Drehmoment auf die Schaltwelle ausüben. Hierbei wird der wirksame Hebelarm des Moments im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters auf Null reduziert. Der Nachteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass für den Ausschaltvorgang zusätzliche Antriebselemente, beispielsweise in Form von Federn, erforderlich sind, um ein ausreichendes Moment für das Öffnen der Kontakte zur Verfügung zu stellen.A measure for achieving tripping forces independent of short-circuit current is known, where the retroactive personnel from the contact pressure springs and the electrodynamically generated forces over the kinematic chain do not exert any torque on the selector shaft. Here will the effective lever arm of the moment when the Circuit breaker reduced to zero. The disadvantage of this embodiment is that for the shutdown process additional Drive elements, for example in the form of springs, are required to provide a sufficient moment for the contacts to open.

Die DE 101 37 422 C1 zeigt einen Kontaktträger für Niederspannungs-Leistungsschalter, der mit seitlichen Lagerzapfen drehbar gelagert ist und der über ein Kniehebelsystem bewegt wird, bestehend aus einer Koppellasche, die sowohl mit dem Kontaktträger als auch mit einem Hebel gelenkig verbunden ist, der starr mit einer Schaltwelle verbunden ist. Bezogen auf den Abstand zum Lagerzapfen lässt sich die Koppellasche in unterschiedlichen Positionen befestigen. Damit kann das wirksame Moment der Kontaktkraftfedern verändert werden, wobei die Auslösekraft an der Schaltwelle konstant bleibt. Unterschiedliche rückwirkende Momente der Kontaktträger auf die Schaltwelle bei dynamischen Belastungen lassen sich jedoch nicht erreichen, ohne dass gleichzeitig der Kontaktdruck verändert wird.The DE 101 37 422 C1 shows a contact carrier for low-voltage circuit breakers, which is rotatably mounted with side bearing journals and which is moved via a toggle lever system, consisting of a coupling plate which is articulated both with the contact carrier and with a lever which is rigidly connected to a switching shaft. Relative to the distance from the bearing journal, the coupling bracket can be attached in different positions. The effective moment of the contact force springs can thus be changed, the triggering force on the selector shaft remaining constant. Different retroactive moments of the contact carriers on the selector shaft under dynamic loads cannot be achieved without changing the contact pressure at the same time.

Eine weitere Justierbarkeit sieht die DE 100 07 401 A1 vor. Nach dieser Lösung besteht das Koppelelement selbst aus zwei winklig verbundenen Teilen. Die Teile lassen sich in einem beliebigen Winkel arretieren, wodurch sich die wirksame Länge des Koppelelements verkürzen beziehungsweise verlängern lässt und die Kontaktkraft einjustiert werden kann. Auf die rückwirkenden Momente hat die Verstellmöglichkeit indessen keinen Einfluss.The sees another adjustment DE 100 07 401 A1 in front. According to this solution, the coupling element itself consists of two parts connected at an angle. The parts can be locked at any angle, which means that the effective length of the coupling element can be shortened or lengthened and the contact force can be adjusted. The adjustment option has no influence on the retroactive moments.

Ausgehend von dieser Problematik liegt nun der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welcher sich durch eine erhöhte Stoßkurzschlussstromtragfähigkeit auszeichnet und keine zusätzlichen Antriebseinrichtungen benötigt.Based on this problem is the object of the invention, a circuit breaker of the generic type to create, which is characterized by an increased short-circuit current carrying capacity distinguished and no additional Drive devices needed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Leistungsschalter mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Der Leistungsschalter zeichnet sich dadurch aus, dass er aus wenigstens zwei feststehenden Kontakteinrichtungen zweier Pole, wenigstens zwei relativ dazu beweglichen Kontakteinrichtungen, die wenigstens einen Kontaktträger und wenigstens ein Kontaktelement umfassen, einer Schaltwelle und aus wenigstens zwei Koppeleinrichtungen aufgebaut ist, und die wenigstens zwei Kontaktträger mit jeweils wenigstens einem Kontaktelement mechanisch wirkverbunden sind sowie die wenigstens zwei Kontaktträger mit der Schaltwelle durch jeweils wenigstens eine Koppeleinrichtung und einem mit der Schaltwelle starr verbundenen Schaltwellenhebel gelenkig verbunden sind, wobei wenigstens ein im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters auf die Schaltwelle rückwirkendes Moment eines Pols gegenüber wenigstens einem im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters auf die Schaltwelle rückwirkenden Moment wenigstens eines weiteren Pols reduziert ist, indem die Länge des wirksamen Hebelarms zwischen der Schaltwelle und dem Gelenk von Schaltwellenhebel und Koppeleinrichtung des wenigstens einen Pols mit im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters auf die Schaltwelle reduzierten rückwirkenden Moments gegenüber der Länge des wirksamen Hebelarms des wenigs tens einen weiteren Pols durch Verlagerung des Ankoppelpunktes zwischen dem Schaltwellenhebel und der Koppeleinrichtung verkürzt ist.According to the invention, this object is achieved by a Circuit breaker with the features mentioned in claim 1 solved. The Circuit breaker is characterized by the fact that it consists of at least two fixed contact devices of two poles, at least two relatively movable contact devices, the at least one Contact carrier and comprise at least one contact element, a switching shaft and from at least two coupling devices are constructed, and the at least two contact carriers mechanically operatively connected to at least one contact element and the at least two contact carriers with the selector shaft in each case at least one coupling device and one with the selector shaft rigidly connected shift shaft levers are articulated, wherein at least one in the on state of the circuit breaker retroactive on the control shaft Moment opposite a pole at least one in the on state of the circuit breaker retroactive to the control shaft Moment at least one other pole is reduced by the length of the effective one Lever arm between the shift shaft and the joint of the shift shaft lever and coupling device of the at least one pole with the on State of the circuit breaker on the selector shaft reduced retroactive Moments opposite the length of the effective lever arm of at least one other pole Relocation of the coupling point between the gearshift lever and the coupling device is shortened is.

Hierdurch wird vorteilhaft eine Reduzierung der Beweglichkeit des jeweiligen Kontaktträgers durch die Herabsetzung der Schaltwellentorsion und der Verformung der kraftübertragenden Elemente im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters erreicht. Insbesondere rückwirkende elektrodynamisch erzeugte Kräfte führen somit zu einer sehr viel geringeren Kontaktträgerbewegung. Ein Abheben der Kontakte erfordert dadurch bedingt einen sehr viel höheren Stoßkurzschlussstrom, woraus letztlich eine Erhöhung der Stoßkurzschlussstromtragfähigkeit resultiert. Das verbleibende Moment für das Öffnen der Kontakte ist ausreichend, um ein sicheres Ausschalten zu gewährleisten, ohne dass Hilfsenergie in Form von zusätzlichen Antriebseinrichtungen benötigt wird.This advantageously reduces the mobility of the respective contact carrier by reducing the switching shaft torsion and the deformation of the force-transmitting elements when the circuit breaker is switched on. In particular, retroactive electrodynamically generated forces therefore result in a much lower contact carrier movement. A lifting of the contacts therefore requires a much higher surge short-circuit current, which ultimately results in an increase in the surge short-circuit current carrying capacity. The remaining moment for opening the contacts is sufficient to ensure a safe shutdown without the need for auxiliary energy in the form of additional drive devices.

Insbesondere ist ferner vorgesehen, dass die Länge des wirksamen Hebelarms wenigstens eines Pols mit im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters auf die Schaltwelle reduzierten rückwirkenden Moment zu Null oder nahe Null reduziert ist, da in diesem Fall das rückwirkende Moment ebenfalls zu Null beziehungsweise nahe Null reduziert wird.In particular, it is also provided that the length the effective lever arm of at least one pole with the on State of the circuit breaker on the selector shaft reduced retroactive Moment is reduced to zero or close to zero, because in this case the retroactive Moment is also reduced to zero or near zero.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Leistungsschalter, beispielsweise für das Schalten von Drehstromlasten, vorzugsweise dreipolig ausgeführt, wobei insbesondere vorteilhaft vorgesehen ist, dass insbesondere bei der Einkopplung des Antriebsmoments in die Schaltwelle im Bereich des mittleren Pols jeweils das im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters auf die Schaltwelle rückwirkende Moment der beiden äußeren Pole gegenüber dem im eingeschalteten Zu stand des Leistungsschalters auf die Schaltwelle rückwirkenden Moment des inneren Pols reduziert ist. Da die Kinematik im Bereich des mittleren Pols aufgrund der Einkoppelmechanik für die Übertragung des Antriebsmoments eine höhere Steifigkeit aufweist als in den äußeren Polen, führen rückwirkende Kräfte zu größeren Kontaktträgerbewegungen bei den Außenphasen als bei der inneren Phase. Dies kann zusätzlich zu der Torsion der Schaltwelle zu einer verstärkten Verformung der Schaltergehäuse und damit zu einem Durchdruck- und Kraftverlust der Kontakthebel führen. Durch die erfindungsgemäßen Mittel wird die Kontaktträgerbeweglichkeit in den äußeren Phasen reduziert und somit eine Torsion der Schaltwelle und eine Verformung der Schaltergehäuse aufgrund von rückwirkenden Momenten verringert. Weiterhin ergibt sich eine symmetrische Verteilung der Schaltkräfte in Bezug auf die beiden äußeren Phasen, was eine höhere Lebensdauer des Leistungsschalters erwarten lässt.In an expedient embodiment of the invention is the circuit breaker, for example for switching three-phase loads, preferably three-pole, it is particularly advantageously provided that in particular when the drive torque is coupled into the selector shaft in the area of the middle pole that when the circuit breaker is switched on retroactive to the shift shaft Moment of the two outer poles opposite the in the on state of the circuit breaker on the switching shaft retroactive Inner pole moment is reduced. Because the kinematics in the area the middle pole due to the coupling mechanism for the transmission a higher drive torque Stiffness than in the outer poles, to lead retroactive personnel to larger contact carrier movements in the outer phases than in the inner phase. This can be in addition to the torsion of the selector shaft to a reinforced one Deformation of the switch housing and thus lead to a loss of pressure and force in the contact lever. By the agents according to the invention becomes the contact carrier mobility reduced in the outer phases and thus a torsion of the control shaft and a deformation of the switch housing due to from retroactive Moments decreased. There is also a symmetrical distribution of switching forces in terms of the two outer phases, what a higher Life expectancy of the circuit breaker.

Insbesondere ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig vorgesehen, dass der Leistungsschalter vierpolig ausgeführt ist, um beispielsweise das Schalten von Drehstromlasten mit N-Leiter zu ermöglichen. Besonders bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass jeweils das im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters auf die Schaltwelle rückwirkende Moment der beiden äußeren Pole und eines der inneren Pole gegenüber dem im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters auf die Schaltwelle rückwirkenden Moment des verbleibenden inneren Pols reduziert ist. Durch diese erfindungsgemäßen Mittel werden dieselben Vorteile erzielt, wie bei der dreipoligen Ausgestaltung des Leistungsschalters.In particular, one is preferred Embodiment of the invention expediently provided that the circuit breaker four-pole design is, for example, the switching of three-phase loads with N conductor to enable. It is particularly preferably provided that in each case switched on state of the circuit breaker on the selector shaft retroactive Moment of the two outer poles and one of the inner poles opposite that in the switched-on state of the circuit breaker on the switching shaft retroactive Moment of the remaining inner pole is reduced. Through this agents according to the invention the same advantages are achieved as with the three-pole design of the circuit breaker.

Weiterhin ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft vorgesehen, dass alle Koppelstangen dieselbe Länge besitzen. Zur Realisierung unterschiedlich langer wirksamer Hebelarme der rückwirkenden Momente auf die Schaltwelle sind in diesem Falle die Ankoppelpunkte an die Koppeleinrichtung der Schaltwellenhebel in Bezug auf die Schaltwellenachse entsprechend zu setzen. Dies kann beispielsweise durch unterschiedliche Winkelstellungen der Schaltwellenhebel erreicht werden. Bei dieser Ausführung des Leistungsschalters lässt sich das Bauteilespektrum Für die Koppeleinrichtung auf eine Koppelstange reduzieren, was mit einer Kosteneinsparung und einer Vermeidung von Fertigungsfehler durch Vertauschungen verbunden ist. Da der Leistungsschalter für höhere Kurzschlussströme konzipiert ist, ergibt sich für die Ausschaltkräfte der Vorteil, dass bei gleicher Ausverklinkung im stromlosen Fall die Ausschaltkraft verringert, im Kurzschlussfall aber nicht so stark erhöht wird, wie es bei einer Schaltwelle mit gleichen Schaltwellenhebeln und gleichen Lagen der Ankoppelpunkte der Fall wäre. Damit ist von der Ausschaltverklinkung zu bewältigende Bandbreite des erfindungsgemäßen Leistungsschalters gegenüber einem Leistungsschalter mit gleichen Schaltwellenhebeln und gleichen Lagen der Ankoppelpunkte verringert.Furthermore, one is preferred Embodiment of the invention advantageously provided that all coupling rods same length have. For the realization of lever arms of different lengths the retroactive In this case, moments on the selector shaft are the coupling points to the coupling device of the shift shaft lever in relation to the To set the shift shaft axis accordingly. For example achieved by different angular positions of the selector shaft lever become. In this version the circuit breaker the range of components for reduce the coupling device to a coupling rod, what with cost savings and avoidance of manufacturing errors is connected by exchanges. Because the circuit breaker is designed for higher short-circuit currents is for the breaking forces of Advantage that the same notching in the de-energized case The breaking force is reduced, but not as strong in the event of a short circuit elevated is like a selector shaft with the same selector shaft levers and the same positions of the coupling points would be the case. This is from the turn-off latch to cope with Bandwidth of the circuit breaker according to the invention across from a circuit breaker with the same switching shaft levers and the same Positions of the coupling points reduced.

Darüber hinaus ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens zwei Koppelstangen voneinander abweichende Längen besitzen, um die durch unterschiedliche Lagen der Ankoppelpunkte bedingten voneinander abweichenden Winkelstellungen der Kontaktträger auszugleichen.In addition, a preferred embodiment the invention provided that at least two coupling rods from each other different lengths own the through different positions of the coupling points compensate for mutually different angular positions of the contact carriers.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred configurations the invention result from the remaining, mentioned in the subclaims Features.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is hereinafter in embodiments based on the associated Drawings closer explained. Show it:

1 einen mehrpoligen Leistungsschalter mit feststehenden und beweglichen Kontakteinrichtungen, Schaltwelle, Schalthebeln und Koppeleinrichtung; 1 a multi-pole circuit breaker with fixed and movable contact devices, switching shaft, switching levers and coupling device;

2 einen dreipoligen Leistungsschalter mit reduzierten wirksamen Hebelarmen der rückwirkenden Momente in den äußeren Phasen R und T und 2 a three-pole circuit breaker with reduced effective lever arms of the retroactive moments in the outer phases R and T and

3 Winkelstellungen der Gelenke in den Ankoppelpunkten. 3 Angular positions of the joints in the coupling points.

In 1 ist in einem Ausführungsbeispiel schematisch der Aufbau eines mehrpoligen Leistungsschalters 10 im eingeschalteten Zustand dargestellt. Die Mechanik je eines Strompfades ist zum Vergleich in 1a und 1b aufgeführt. Sie besteht jeweils aus einem Kontaktträger 16, einem Kontaktele ment 18, einer Koppeleinrichtung 22, als Koppelstange ausgeführt, und einem Schaltwellenhebel 24. Die Schaltwellenhebel 24 beider Strompfade sind mit derselben Schaltwelle 20 verbunden. Die Übertragung des Antriebsmoments der Schaltwelle 20 erfolgt jeweils über den Schaltwellenhebel 24 und die Koppelstange auf den Kontaktträger 16 bis hin zum Kontaktelement 18, welches letztlich mit einer entsprechenden Kraft auf die feststehende Kontakteinrichtung 12 wirkt. Im Falle einer rückwirkenden, beispielsweise elektrodynamisch erzeugten Kraft Fr, die in näherungsweise entgegengesetzter Richtung auf das Kontaktelement 18 wirkt, findet die Kraftübertragung in umgekehrter Richtung statt. Es wirkt so letztlich auf die Schaltwelle 20 ein Moment Mr, dessen Größe abhängig ist von der kinematischen Kette. In diesem Beispiel wurde für die Anordnung in 1a lediglich der Ankoppelpunkt 26 in dem Schaltwellenhebel 24, in welchem der Schaltwellenhebel 24 durch ein Gelenk mit der Koppelstange verbunden ist, verlegt. Ansonsten wurden dieselben Längen für die Verbindungsstrecken zwischen den einzelnen Gelenken gewählt. Dies bewirkt eine Reduzierung des wirksamen Hebelarms hw,red eines rückwirkenden Moments Mr,red in 1a gegenüber 1b. Bei gleichen rückwirkenden Kräften Fr ergibt sich folglich in 1a ein geringeres, auf die Schaltwelle 20 rückwirkendes Moment Mr,red als in 1b. Auf diese Weise wird die Schaltwellentorsion sowie die Verformung der kraftübertragenden Elemente so weit herabgesetzt, dass die zum Abheben des Kontaktelements 18 von der feststehenden Kontakteinrichtung 12 führenden Bewegungen des Kontaktträgers 16 reduziert werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Stoßkurzschlussstromtragfähigkeit in der entsprechenden Phase. Das verbleibende Antriebsmoment der Schaltwelle 20 zum Zeitpunkt des Ausschaltens ist ausreichend, um ein sicheres Ausschalten des Leistungsschalters 10 zu gewährleisten.In 1 is in one embodiment schematically the structure of a multi-pole circuit breaker 10 shown in the switched on state. The mechanics of one current path are for comparison in 1a and 1b listed. It consists of a contact carrier 16 , a contact element 18 , a coupling device 22 , designed as a coupling rod, and a shift shaft lever 24 , The shift shaft levers 24 both current paths are with the same switching shaft 20 connected. The transmission of the drive torque of the selector shaft 20 takes place via the gearshift lever 24 and the coupling rod on the contact carrier 16 down to the contact element 18 , which ultimately with a corresponding force on the fixed contact device 12 acts. In the case of a retroactive, for example electrodynamically generated force F r , which acts in approximately the opposite direction on the contact element 18 acts, the power transmission takes place in the opposite direction. Ultimately, it affects the shift shaft 20 a moment M r , the size of which depends on the kinematic chain. In this example, the arrangement in 1a only the coupling point 26 in the shift shaft lever 24 , in which the gearshift lever 24 is connected to the coupling rod by a joint. Otherwise, the same lengths were chosen for the connecting sections between the individual joints. This causes a reduction in the effective lever arm h w, red of a retroactive torque M r, red in 1a across from 1b , With the same retroactive forces F r, the result is in 1a a lesser on the shift shaft 20 retroactive moment M r , red as in 1b , In this way, the switching shaft torsion and the deformation of the force-transmitting elements are reduced to such an extent that those for lifting off the contact element 18 from the fixed contact device 12 leading movements of the contact carrier 16 be reduced. This leads to an increase in the surge short-circuit current carrying capacity in the corresponding phase. The remaining drive torque of the selector shaft 20 at the time of opening is sufficient to safely open the circuit breaker 10 to ensure.

2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der mechanischen Anordnung eines dreipoligen Leistungsschalters 10 mit den Strompfaden R, S und T. Der Leistungsschalter 10 besteht aus einer Schaltwelle 20 mit drei Schaltwellenhebeln 24, drei Kontaktträgern 16, drei Koppelstangen, von welchen jeweils eine mit einem Schaltwellenhebel 24 und einem Kontaktträger 16 über Gelenke verbunden ist, jeweils einem Kontaktelement 18 für jeden Strompfad mit einer Gelenkverbindung zu jeweils einem Kontaktträger 16 und jeweils einer feststehenden Kontakteinrichtung 12 für jeden Strompfad. Ein auf die Schaltwelle 20 wirkendes Antriebsmoment wird über die kinematische Kette auf die Kontaktträger 16 und die Kontaktelemente 18 übertragen. Umgekehrt erfolgt die Übertragung von auf die Kontaktelemente 18 rückwirkenden Kräften über die Kinematik auf die Schaltwelle 20. Die Größe des rückwirkenden Moments Mr ist in diesem Beispiel abhängig von der Lage der Ankoppelpunkte 26 in den Schaltwellenhebeln 24 beziehungsweise von der Stellung der Schaltwellenhebel 24 auf der Schaltwelle 20. Eine Variation der Lage des Ankoppelpunktes 26 in Bezug auf die Schaltwellenachse bewirkt eine Variation der Länge des wirksamen Hebelarms hw eines rückwirkenden Moments Mr und somit der Größe dieses Moments bei gleicher rückwirkender Kraft Fr. In den Phasen R und T wurde auf diese Weise der wirksame Hebelarm hw,red eines rückwirkenden Moments Mr,red gegenüber der Phase S reduziert und somit auch die Größe des rückwirkenden Moments selbst. In diesem Fall wird die Schaltwellentorsion sowie die Verformung der kraftübertragenden Elemente so weit herabgesetzt, dass die zum Abheben der jeweiligen Kontaktelemente 18 von den feststehenden Kontakteinrichtungen 12 führenden Bewegungen der Kontaktträger 16 reduziert werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Stoßkurzschlussstromtragfähigkeit in den entsprechenden Phasen. Die geänderten Lagen der Ankop pelpunkte 26 würden bei Koppelstangen gleicher Länge zu voneinander abweichenden Winkelstellungen der Kontaktträger 16 der Phasen R und T gegenüber dem der Phase S führen. Zum Ausgleich dieses Effekts wurde in 2 daher für die äußeren Phasen eine andere (kürzere) Koppelstangenlänge gewählt als für die innere Phase, so dass die drei Kontaktträger 16 bei gleicher Schaltwellenstellung dieselben Winkelstellungen aufweisen. Möglich ist auch, an Stelle dessen die Ankoppelpunkte 26 in den äußeren Phasen entlang der Längsachse der Schaltwellenhebel 24 weiter in Richtung der Schaltwellenachse zu verlegen, um in allen Phasen mit gleicher Koppelstangenlänge arbeiten zu können. 2 shows schematically an embodiment of the mechanical arrangement of a three-pole circuit breaker 10 with the current paths R, S and T. The circuit breaker 10 consists of a control shaft 20 with three shift shaft levers 24 , three contact carriers 16 , three coupling rods, each of which has a gearshift lever 24 and a contact carrier 16 is connected via joints, one contact element each 18 for each current path with an articulated connection to a contact carrier 16 and a fixed contact device 12 for each current path. One on the shift shaft 20 The driving torque is applied to the contact carrier via the kinematic chain 16 and the contact elements 18 transfer. Conversely, the transfer to the contact elements takes place 18 retroactive forces via the kinematics on the selector shaft 20 , The size of the retroactive torque M r in this example depends on the position of the coupling points 26 in the gearshift levers 24 or from the position of the gearshift lever 24 on the selector shaft 20 , A variation of the position of the coupling point 26 with respect to the shift shaft axis, a variation in the length of the effective lever arm h w of a retroactive torque M r and thus in the size of this torque with the same retroactive force F r . In phases R and T, the effective lever arm h w, red of a retroactive moment M r, red was reduced compared to phase S and thus also the size of the retroactive moment itself. In this case, the shift shaft torsion and the deformation of the force-transmitting Elements so far reduced that those for lifting the respective contact elements 18 from the fixed contact devices 12 leading movements of the contact carrier 16 be reduced. This leads to an increase in the surge short-circuit current carrying capacity in the corresponding phases. The changed positions of the coupling points 26 would with coupling rods of the same length to different angular positions of the contact carrier 16 of phases R and T compared to that of phase S. To compensate for this effect, in 2 therefore a different (shorter) coupling rod length is chosen for the outer phases than for the inner phase, so that the three contact carriers 16 have the same angular positions with the same switching shaft position. It is also possible to use the coupling points instead 26 in the outer phases along the longitudinal axis of the shift shaft lever 24 to move further in the direction of the shift shaft axis in order to be able to work with the same coupling rod length in all phases.

3 zeigt schematisch die Winkelstellung φ1 des Gelenks in dem Ankoppelpunkt 26 der Phase S (3a) und die Winkelstellung φ2 der Gelenke in dem Ankoppelpunkt der Phasen R und T (3b) zum Zeitpunkt des Einschaltens des Leistungsschalters 10. Die unterschiedlichen Winkelstellungen wurden dadurch erreicht, dass bei gleicher Koppelstangenlänge die Ankoppelpunkte 26 in den äußeren Phasen gegenüber dem Ankoppelpunkt der mittleren Phase entlang der Längsachse der Schaltwellenhebel weiter in Richtung der Schaltwellenachse verlegt wurden. Es ergibt sich in 3b ein stumpferer Winkel φ2 zwischen Schaltwellenhebel 24 und Koppeleinrichtung 22. Bei einem gleichen Vorschubweg der Koppeleinrichtung 22 in 3b ist das vom Antrieb der Schaltwelle zu überwindende Moment, das aus der Gesamtkraft des Schaltpols resultiert, geringer als in 3a. Hierdurch wird ein erleichtertes Loslaufen des Antriebs zum Zeitpunkt des Einschaltens erreicht. Somit ist eine Reduzierung der erforderlichen Antriebsenergie möglich. Dies erlaubt eine geringere Dimensionierung der Antriebs-, Übertragungs-, Verklinkungs- und Kontakteinrichtungen. Das erleichterte Loslaufen führt weiterhin zu einer höheren Schaltwellengeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Kontaktberührung. Somit ist ein verbessertes Durchschaltvermögen gegen elektrodynamische Stromschleifenkräfte gegeben. 3 shows schematically the angular position φ 1 of the joint in the coupling point 26 phase S ( 3a ) and the angular position φ 2 of the joints in the coupling point of the phases R and T ( 3b ) at the time of opening the circuit breaker 10 , The different angular positions were achieved in that the coupling points with the same coupling rod length 26 were shifted further in the outer phases compared to the coupling point of the middle phase along the longitudinal axis of the selector shaft lever in the direction of the selector shaft axis. It results in 3b an obtuse angle φ 2 between the shift shaft lever 24 and coupling device 22 , With the same feed path of the coupling device 22 in 3b the torque to be overcome by the drive of the selector shaft, which results from the total force of the selector pole, is less than in 3a , This makes it easier to start the drive when it is switched on. This makes it possible to reduce the drive energy required. This allows a smaller dimensioning of the drive, transmission, latching and contact devices. That makes it easier Starting to run further leads to a higher switching shaft speed at the time of contact. This results in an improved switching capacity against electrodynamic current loop forces.

Claims (9)

Leistungsschalter (10) mit wenigstens zwei feststehenden Kontakteinrichtungen (12) zweier Pole, wenigstens zwei relativ dazu beweglichen Kontakteinrichtungen (14), die jeweils wenigstens einen Kontaktträger (16) und wenigstens ein Kontaktelement (18) umfassen, einer Schaltwelle (20) und wenigstens zwei Koppeleinrichtungen (22), wobei – die wenigstens zwei Kontaktträger (16) mit jeweils wenigstens einem Kontaktelement (18) mechanisch wirkverbunden sind und – die wenigstens zwei Kontaktträger (16) mit der Schaltwelle (20) durch jeweils wenigstens eine Koppeleinrichtung (22) und einem mit der Schaltwelle (20) starr verbundenen Schaltwellenhebel (24) gelenkig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters (10) auf die Schaltwelle (20) rückwirkendes Moment (Mr,red) eines Pols gegenüber wenigstens einem im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters (10) auf die Schaltwelle (20) rückwirkenden Moment (Mr) wenigstens eines weiteren Pols reduziert ist, indem die Länge des wirksamen Hebelarms (hw,red) zwischen der Schaltwelle (20) und dem Gelenk von Schaltwellenhebel (24) und Koppeleinrichtung (22) des wenigstens einen Pols mit im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters (10) auf die Schaltwelle (20) reduzierten rückwirkenden Moment (Mr,red) gegenüber der Länge des wirksamen Hebelarms (hw) des wenigstens einen weiteren Pols durch Verlagerung des Ankoppelpunktes (26) zwischen dem Schaltwellenhebel (24) und der Koppeleinrichtung (22) verkürzt ist.Circuit breaker ( 10 ) with at least two fixed contact devices ( 12 ) two poles, at least two contact devices movable relative to it ( 14 ), each with at least one contact carrier ( 16 ) and at least one contact element ( 18 ) include a selector shaft ( 20 ) and at least two coupling devices ( 22 ), in which - the at least two contact carriers ( 16 ) with at least one contact element ( 18 ) are mechanically operatively connected and - the at least two contact carriers ( 16 ) with the control shaft ( 20 ) by at least one coupling device ( 22 ) and one with the selector shaft ( 20 ) rigidly connected shift lever ( 24 ) are connected in an articulated manner, characterized in that at least one in the switched-on state of the circuit breaker ( 10 ) on the selector shaft ( 20 ) retroactive moment (M r , red ) of a pole compared to at least one when the circuit breaker is open ( 10 ) on the selector shaft ( 20 ) retroactive torque (M r ) of at least one other pole is reduced by the length of the effective lever arm (h w , red ) between the selector shaft ( 20 ) and the joint of the gearshift lever ( 24 ) and coupling device ( 22 ) of the at least one pole with the circuit breaker switched on ( 10 ) on the selector shaft ( 20 ) reduced retroactive moment (M r , red ) compared to the length of the effective lever arm (h w ) of the at least one further pole by shifting the coupling point ( 26 ) between the gearshift lever ( 24 ) and the coupling device ( 22 ) is shortened. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des wirksamen Hebelarms (hw,red) wenigstens eines Pols mit im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters (10) auf die Schaltwelle (20) reduzierten rückwirkenden Moment (Mr,red) zu Null oder nahe Null reduziert ist.Circuit breaker according to claim 1, characterized in that the length of the effective lever arm (h w , red ) of at least one pole with the circuit breaker in the switched-on state ( 10 ) on the selector shaft ( 20 ) reduced retroactive moment (M r, red ) is reduced to zero or close to zero. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter (10) dreipolig ausgeführt ist.Circuit breaker according to one of claims 1 or 2, characterized in that the circuit breaker ( 10 ) is three-pole. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils das irr eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters (10) auf die Schaltwelle (20) rückwirkende Moment (Mr,red) der beiden äußeren Pole gegenüber dem im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters (10) auf die Schaltwelle (20) rückwirkenden Moment (Mr) des inneren Pols reduziert ist.Circuit breaker according to claim 3, characterized in that in each case the irrelayed state of the circuit breaker ( 10 ) on the selector shaft ( 20 ) retroactive moment (M r, red ) of the two outer poles compared to the circuit breaker when the circuit breaker is open ( 10 ) on the selector shaft ( 20 ) retroactive moment (M r ) of the inner pole is reduced. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter (10) vierpolig ausgeführt ist.Circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that the circuit breaker ( 10 ) is four-pole. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils das irr eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters (10) auf die Schaltwelle (20) rückwirkende Moment (Mr,red) der beiden äußeren Pole und eines der inneren Pole gegenüber dem im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters (10) auf die Schaltwelle (20) rückwirkenden Moment (Mr) des verbleibenden inneren Pols reduziert ist.Circuit breaker according to claim 5, characterized in that in each case the irrelayed state of the circuit breaker ( 10 ) on the selector shaft ( 20 ) retroactive moment (M r, red ) of the two outer poles and one of the inner poles compared to that when the circuit breaker is closed ( 10 ) on the selector shaft ( 20 ) retroactive moment (Mr) of the remaining inner pole is reduced. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Koppeleinrichtung (22) wenigstens eine Koppelstange umfasst.Circuit breaker according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one coupling device ( 22 ) comprises at least one coupling rod. Leistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle Koppelstangen dieselbe Länge besitzen.Circuit breaker according to claim 7, characterized in that all coupling rods have the same length. Leistungsschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Koppelstangen voneinander abweichende Längen besitzen.Circuit breaker according to claim 7, characterized in that at least two coupling rods have different lengths.
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