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Trennschalter, vorzugsweise für Ströme großer Stärke und hoher Frequenz
I3ei Wechselstromanlagen muß zur Kleinhaltung des induktiven Spannungsabfalles angestrebt
werden, die Stromschienen mit möglichst kleiner Induktivität, <!. h. mit möglichst
kleinem Abstand voneinander zu verlegen. Folgerichtig müssen auch die in diesen
Anlagen vorgesehenen Schalteinrichtungen, wie Trennschalter oder Umschalter, so
ausgeführt werden, daß eine Vergrößerung des Schienenabstandes auf das unumgänglich
notwendige Maß beschränkt bleibt. Die Notwendigkeit, die Induktivität klein zu halten,
ist besonders dann .gegeben, wenn es sich um Ströme ,großer Stärke und einer verhältnismäßig
hohen Frequenz handelt, wie sie beispielsweise bei Mittelfrequenz- oder Hochfrequenzanlagen
für Industrieöfen in Frage kommen. Die bekannten Schalterausführungen erfüllen diese
Forderung nicht in befriedigender Weise.
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Es sind elektrische Hochstrom.schalter mit als Konraktschienen bzw.
Kontaktplatten ausgebildeten festen Kontaktteilen und an die Kontaktschienen .anpreßbaren
Kontaktbrücken bekannt, bei denen die fest-.stehenden Kontaktplatten einander mit
den Breitseiten zugekehrt sind, während die Schmalseiten als Kontaktflächen für
die Kontaktbrücken dienen. Bei bekannten Schalterausführungen dieser Art werden
die Kontaktbrücken mittels einer zwischen den Kontaktschienen parallel zu deren
Flachseiten angeordneten, Exzenterwelle über Lenker betätigt, d. h. an die Kontaktflächen
angedrückt bzw. von diesen ab-@ehoben, wobei der Kontaktdruck beim Schließen des
Schalter durch zwischengeschaltete Federn übertragen wird. Der Nachteil dieser bekannten
Schalterausführungen besteht darin, daß der Abstand der festen Kontaktschienen wegen
der zwischen diesen angeordneten Ex_enterwelle mit den Lenkern nicht so klein ;sehalten
werden kann, wie es im Interesse einer möglichst geringen Induktivität wünschenswert
wäre.
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Es sind weiter Trennschalter bekannt, die ebenfalls aus plattenförmigen,
mit ihren Breitseiten einander zugekehrten festen Kontakten und an deren Schmals-
anlie-enden Strombrücken bestehen, bei .denen aber die Kontaktbrücken zum Zwecke
des Ein- und Ausschaltens um eine senkrecht zu den Kontaktflächen liegende Drehachse
mittels eines Schaltbügels schwenkbar sind. Eine derartige Schaltanordnung ist insofern
nachteilig, als heim Ausschalten mit einer einzigen fortlaufenden Bewegung des Schalthebels
erst ein Abheben und dann ein Ausschwenken der Kontaktbrücken, beim Einschalten
zunächst ein loses Aufschieben und erst im letzten Teil der Schaltbewegung ein Festklemmen
der Brücken erfolgt. Es sind Somit für jeden Schaltvorgang zwei Bewegungen erforderlich,
woraus sich eine verhältnismäßig komplizierte Schalterkonstruktion ergibt. Schließlich
sind Trennschalter mit zwei Kontaktklötzen bekannt, bei denen die Kontaktklötze
an den im Leitungszug liegenden unterbrochenen Stromschienen angebracht sind und
dabei senkrecht zur Richtung der Stromschienen stehen. Eine bewegliche Kontaktbrücke
verbindet in eingeschaltetem Zustand die beiden Kontaktklötze. Diese Konstruktion
hat durch die Schleifenbildung des Stromweges eine erhöhte Induktivität zur Folge
und macht sie insbesondere für Ströme erhöhter Frequenz wenig geeignet. Die Verwendung
eines besonderen Lenkers für die Betätigung der Kontakte vergrößert außerdem den
Platzbedarf.
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Der Erfindung .liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser
Nachteile einen raumsparenden Schienentrennschalter zu schaffen, dessen Kontaktschienen
möglichst nahe nebeneinander angeordnet sind und dessen Aufbau und mechanische Betätigung
ge-5enüber bekannten Ausführungen vereinfacht ist.
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Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß bei einem vorzugsweise
für Ströme großer Stärke und hoher Frequenz vorgesehenen Trennschalter die Stromzu-
und Ableitungsschienen als feste Kontaktteile dienen und die beweglichen Kontakte
auf die Schmalseiten dieser Stromschienen gedrückt werden. Die Stromschienen verlaufen
im Bereich der Kontaktvorrichtung isoliert voneinander in geringem Abstand mit einander
zugekehrten Breitseiten. Die Kontakte werden in eingeschaltetem Zustand durch starke
Federn, die sich :gegen feste Konstruktionsteile abstützen, angedrückt. Zum Ausschalten
werden die Kontaktbrücken durch zwischen den Schienen angeordnete
Nocken-
oder Exzenterscheiben od. dgl. entgegen dem Federdruck abgehoben.
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Da die festen Kontaktteile einfach dadurch gebildet werden, daß eine
Stromzuleitungsschiene an der Stelle, an welcher der Schalter angeordnet werden
soll, unterbrochen wird und ihre Enden ein Stück -weit nebeneinander hergeführt
werden, läßt sich der erfindungsgemäße Schalter in denkbar einfacher Weise in -das
Leitungssystem einfügen. Die äußerst einfache mechanische Betätigungseinrichtung
in Form einer schmalgehaltenen Nockenscheibe, vorzugsweise aus Isoliermaterial,
ohne die bei den bekannten Schalterausführungen üblichen Lenker oder Zugstangen
gestattet es, die Kontaktschienen besonders nahe nebeneinander zu legen, so daß
sich durch den Schalter keine nennenswerte Vergrößerung des normalen Schienenabstandes
ergibt.
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Nach einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Schalters können
von beiden Seiten unter Federdruck gegen die vier Schmalseiten der Kontaktschienen
gepreßte und gemeinsam durch eine Nocken= Scheibe abhebbare Kontaktbrücken vorgesehen
sein. Bei dieser SchaIterausführung bilden Kontaktschienen und Kontaktbrücken zusammen
einen Hohlleiter. Für die Verwendung bei hohen Frequenzen ist dies im Hinblick auf
die Stromverdrängung von besonderem Vorteil, da die Kontaktbrücken an der Peripherie
des Leitergebildes liegen, d. h. an der Stelle,der höchsten Stromdichte. Im Bereich
.des Schalters ist somit ein sehr geringes Streufeld vorhanden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden
an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert.
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Mit 1 und 2 sind die als Kontaktschienen dienenden Stromschienen bezeichnet,
die durch den Schalter verbunden werden sollen, während Teil 3 eine durchgehende
Stromschiene, beispielsweise den Rückleiter darstellt. Die gesamte Schaltereinrichtung
ist innerhalb eines isolierenden Rahmens angeordnet, .der aus den Ober- und unterhalb
der Stromschienen verlaufenden waagerechten Teilen 14 und den diese verbindenden,
zwischen den Stromschienen durchlaufenden senkrechten Teilen 16 besteht.
Zur Verbindung der Teile 14 und 16 miteinander und mit den die Rahmenkonstruktion
tragenden Deckplatten 12 .dienen die mit 17 bezeichneten Schrauben. Die an den äußeren
Breitseiten der Stromschienen 1, 2 anliegenden, gegebenenfalls mit Ausnehmungen
18 versehenen Deckplatten 12 sind mit den Schienen verbunden, beispielsweise verlötet.
Die Ausnehmungen dienen dabei zum bündigen Auflöten der Deckplatten 12. Im Interesse
einer deutlichen Darstellung ist der Schalter in Fig. T mit abgenommener vorderer
Deckplatte gezeichnet.
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Mit 4 sind sechs keilförmige Kontaktbrücken bezeichnet, von denen
je drei von unten und oben durch den Druck der Federn 6 mittels der isolierenden
Druckteile 13 gegen die abgeschrägten inneren Kanten der Kontaktschienen gepreßt
werden. Die Druckteile 13 sind an Bolzen 15 befestigt, die in den Rahmenteilen 14
geführt sind. Die Druckübertragung zwischen den Druckteilen 13 und dem Kontaktbrücken
4 erfolgt über Kugeln 7, wodurch die freie Einstellbarkeit der Brücken gesichert
ist. Durch diese Anordnung der Kontaktbrücken ist erreicht, daß jede Brücke mit
der gleichen Strombelastung beaufschlagt wird, da über jede Brücke gleichlange Stromfäden
führen.
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Das Abheben der Kontaktbrücken 4 erfolgt gezneinsam durch die zwischen
den Schienen 1, 2 anin senkrechter Richtung verschiebbaren Rahmen 8, welche beiderseits
mit Gleitflächen 19 zur Geradeführung an den senkrechten Rahmenteilen 16 versehen
sind. Die Bewegung der Rahmen 8 und damit,die Betätigung der Kontaktbrücken 4 erfolgt
mittels einer zwischen .den Schienen 1, 2 angeordneten schmalen, auf einer Schaltwelle
10 sitzenden Nockenscheibe 9. Die Nockenschebe kann an den Stellen 20 als Rast wirkende
Abflachungen besitzen. Die Teile g, 9 ,und 10 bestehen aus hochwertigem Isoliermaterial.
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In der Darstellung sind die oberen Brücken an den Kontaktschienen
anliegend, die unteren Brücken in abgehobener Stellung gezeichnet. Aus diesem Grund
ist -die Nockenscheibe 9 in zwei Stellungen bzw. gebrochen dargestellt. Da die gesamte
Schalteinrichtung mit ihren Rahmenteilen 14, 16, den Schienen 1, 2 und den Deckplatten
12 ein kompaktes geschlossenes Ganzes bildet, sind der Betätigungsmechanismus und
vor allem die Kontaktflächen vollkommen stabgeschützt. Zur Verbesserung -der Stromübertragung
können die Kontaktstellen mit Silberauflagen 5 belegt sein. Die Kontaktschienen
können flüssigkeitsgekühlt sein. B,-i dem Ausführungsbeispiel sind zur Führung eines
Kühlmittels in die Kontaktschienen eingearbeitete, beispielsweise eingefräste Kanäle
11 vorgesehen. Statt dessen können auch an die Kontaktschienen angelötete Kühlrohre
vorgesehen sein.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Es sind hiervon verschiedene Abweichungen, vor allem baulicher Art, denkbar. Es
kann beispielsweise eine andere Zahl der Kontaktbrücken gewählt werden, so wie es
im Einzelfall gerade erforderlich erscheint. Die Zusammenstellung von Schaltern
mit verschiedener Zahl der Kontaktbrücken kann dabei nach dem Baukastenprinzip erfolgen,
wodurch die Kosten für die Lagerhaltung wesentlich verringert werden. Der erfindungsgemäße
Trennschalter kann auch so ausgeführt sein, daß die Kontaktbrücken nur an einer
Schmalseite der Kontaktschienen angeordnet sind. Falls es im Einzelfall zweckmäßig
erscheint, können an Stelle von ITOI;-kenschei,ben auch Exzenter oder ähnliche Hilfsmittel
verwendet werden.
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Die Kontaktbrücken selbst können andere Formen aufweisen als sie das
Ausführungsbeispiel zeigt. Anstatt keilförmig, können sie zylindrisch oder halbzylindrisch
geformt sein oder sie können auch als flache Kontaktstücke mit rechteckförmigem
Querschnitt ausgebildet und mit ihren Breit- oder Schmalseiten auf den Schmalseiten
der Kontaktschienen liegen, deren Innenkanten in diesem Fall nicht abgeschrägt sind.
Zwecks Herabsetzung der Reibung können zwischen dem Exzenter 9 und dem Rahmen 8
Rollen zur Übertragung der Bewegung dieser Teile vorgesehen sein.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die neuartige Schalterausführung
auch für mehrpolige Trennschalter Verwendung finden, indem mehrere Trennschalter
der beschriebenen Art in geringem Abstand nebeneinander angeordnet werden, wobei
ihre Nocken- bzw. Exzenterscheiben auf einer gemeinsamen, durch die Trennschalter
hindurchgehenden isolierenden Welle sitzen können. Die erfindungsgemäße Schalterausführung
.ist nicht nur für Ausschalter, sondern mit dem .gleichen Vorteil auch für Umschalter
verwendbar. Für,diesen Fall kann die Anordnung so -getroffen werden, daß die Nocken
mehrerer nebeneinanderliegender Schalter auf einer gemeinsamen Schaltwelle so angeordnet
sind, daß bei Betätigung der Schaltwelle jeweils ein oder mehrere Schalter schließen,
während die anderen öffnen.
Die Betätigung des Schalters kann sowohl
von Hand als auch mittels eines elektromagnetischen, hydraulischen oder pneumatischen
Antriebes erfolgen.