DE1161350B

DE1161350B - Kontaktanordnung fuer elektrische Selbstschalter mit strombegrenzender Ausschaltcharakteristik

Info

Publication number: DE1161350B
Application number: DEL38422A
Authority: DE
Inventors: Heinz Fehling
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-03-13
Filing date: 1961-03-13
Publication date: 1964-01-16
Also published as: US3238339A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: H02d

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21c-68/01

L 38422 VIIIb/21 c
13. März 1961
16. Januar 1964

Bei Selbstschaltern hoher Stromstärken mit strombegrenzender Ausschaltcharakteristik werden Kontaktstücke benötigt, bei denen die Stromkommutierung von der Hauptkontaktstelle zur lichtbogenzündenden Abreißkontaktstelle auch bei hoher Aus-Schaltgeschwindigkeit einwandfrei erfolgt. Insbesondere wird gefordert, daß beim Abschalten keine Beschädigung der Hauptkontaktstellen eintritt. Derartige Beschädigungen können bei Stoßkurzschlußströmen mit hohem Scheitelwert sowohl durch die elektrodynamischen Kräfte innerhalb der Stromengestellen der Auflagepunkte der Kontaktstücke als auch durch Stromschleifenbildung der Stromzuführungen zu den Kontaktstücken hervorgerufen werden.

Es sind strombegrenzende Leistungsschalter bekanntgeworden, bei denen durch den Kurzschlußstrom bewirkte elektrodynamische und magnetische Kräfte zum Öffnen des Kontaktsystems ausgenutzt werden. Setzt man derartige Leistungsschalter als Motorschutzschalter zum Schutz schwer anlaufender Motoren ein, so darf die Auslösung bei Kurzschluß erst oberhalb des acht- bis sechzehnfachen Nennstromes erfolgen. Bis zu diesen Stromwerten muß das Kontaktsystem »elektrodynamisch fest« bleiben.

Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für Selbstschalter mit strombegrenzender Ausschaltcharakteristik infolge Kontaktabhebung durch dynamische Stromkräfte, bestehend aus festem und beweglichem Kontaktstück mit Haupt- und Abreißkontaktstellen, bei dem die Dauerkontakte über jeweils zwei Kontaktstellen des festen und des beweglichen Kontaktstückes erfolgt und eine dieser Kontaktstellen als Abwälzkontakt für das bewegliche Kontaktstück dient. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung zu schaffen, bei der elektrodynamische Kräfte bis zu einem durch den Auslöser des Schalters gegebenem Wert die kontaktschließenden Kräfte verstärken, nach dem Ansprechen des Auslösers aber die Kontaktöffnung unterstützen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stromverlauf bei geschlossenen Hauptkontaktstellen gleichlaufend parallel und bei geschlossenem Arbeitskontakt gegenläufig parallel ist, so daß bis zum Abheben der Hauptkontakte resultierend kontaktkraftverstärkende Stromkräfte, danach kontaktöffnende Stromkräfte auftreten. Die Stromführung kann auch so erfolgen, daß bei normal geschlossenen Kontakten sowohl gleichlaufend parallele als auch gegenläufig parallele Strompfade vorhanden sind und daß durch die Öffnung der Hauptkontakte die parallelen Strompfade gesperrt werden.

An Hand der Zeichnung, in der einige Ausfüh-Kontaktanordnung für elektrische Selbstschalter
mit strombegrenzender Ausschaltcharakteristik

Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:
Heinz Fehling, Einfeld

rungsbeispiele dargestellt sind, soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die schematische Skizze nach Fig. la entspricht der praktischen Ausführung nach Fig. 1. Fig. 3 zeigt das feste Kontaktstück nach Fig. 1 in räumlicher Darstellung. Die schematische Skizze nach Fig. 2a entspricht der praktischen Ausführung nach Fig. 2. Einander entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugsziffem bezeichnet.

Die Kontaktanordnung nach Fig. 1 besteht aus dem feststehenden Kontaktstück 1 und dem beweglichen Kontaktstück 2. Die Kontaktanordnung besitzt Hauptkontaktstellen 3, Zwischenkontaktstellen 4 und Abreißkontaktstellen 5. Die Stromzuführung zum festen Kontaktstück 1 erfolgt über die Stromschiene 6. Der Stromanschluß zum beweglichen Kontaktstück 2 erfolgt über das biegsame Anschlußband 7.

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen (siehe Fig. la): Normalerweise sind die Hauptkontaktstellen 3 und die Wälzkontaktstellen 4 geschlossen. Zwischen den Abreißkontaktstellen 5 besteht kein Kontakt. Der Strom, der bei 6 in die Anordnung eintritt und bei 7 wieder austritt, wird in parallele Strombahnen aufgeteilt, so daß eine stromabhängige zusätzliche Kontaktkraftverstärkung eintritt.

Für das in den Fig. 1, la und 3 gezeigte Ausführungsbeispiel mit dreipunktförmiger Kontaktauflage im normal geschlossenen Zustand gilt für die im kontaktabhebenden Sinne wirksamen Kräfte in den Stromengestellen bei punktförmigen Kontakten die Beziehung:

Ρ=ζ²·|-.10-²(Κρ);ί(ΚΑ),

wobei η die Zahl der Kontaktpunkte ist. Für die

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kontaktkraftverstärkenden Kräfte zweier endlicher stromdurchflossener paralleler Leiter gut:

K = 2,04-ΙΟ"²·

a² Γ

(Kp),

wobei / die Länge und α der mittlere Abstand der beiden parallelen Leiter ist. Um eine Kontaktkraftverstärkung zu erzielen, muß K größer als P sein. Für

das Verhältnis - ergibt sich aus den beiden Bezie-

a ** ίο

hungen, daß —gleich C-1,5 sein muß. Die Konstante C ist ein Faktor, der auf das Verhältnis — Ein-

fluß nimmt, wodurch Weite und Länge der kontaktdruckerhöhenden Stromschleife bestimmt wird. Bei w=3 Kontaktauflagepunkten ist ein Faktor C mit 1,5<CC^J5 als ausreichend anzusehen, d. h., das Verhältnis /: α wird dann 7:1 betragen. Es ist wichtig, daß das Verhältnis /: α so auf den Auslösestromwert des Auslösers abgestimmt wird, daß das Kontaktsystem mit Sicherheit so lange geschlossen bleibt, bis der Auslöser die Kontaktöffnung einleitet.

Im Auslösefall wird durch einen nicht dargestellten elektromagnetischen Auslöser und durch elektrodynamische Kräfte, die auf das Anschlußband 7 wirken, das bewegliche Kontaktstück 2 um den Wälzkontakt 4 gedreht. Die Hauptkontaktstellen 3 öffnen, die Abreißkontaktstellen S schließen sich. Die bisher gleichlaufend parallelen Stromwege sind jetzt gesperrt. Nach dem Abheben der Zwischenkontakte 4 fließt der gesamte Strom durch die enge Stromschleife über die Abreißkontaktstellen 5. Der Strom in den beiden sich gegenüberstehenden Kontaktstücken ist jetzt gegenläufig parallel gerichtet. Die kontaktöffnenden Kräfte werden hierdurch verstärkt und die Kontaktöffnung weiter beschleunigt, bis die federnd abgestützte Rolle 8 hinter der Nase 9 abgleitet und das bewegliche Kontaktstück in seine Öffnungslage geschleudert wird. Die Strompfadumschaltung bewirkt gleichzeitig eine kräftige Eigenfeldbeblasung des an den Abreißkontakten 5 entstehenden Lichtbogens. Die Stromzuführung zu den Abreißkontakten 5 kann entweder über die voll ausgezogene Stromschiene 10 (Fig. 1, 3) oder die strichpunktiert ausgezogene Zuführung 11 erfolgen (Fig.l).

F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt. F i g. 2 a ist die zugehörige Schemazeichnung. Im normal geschlossenen Zustand führen alle drei Kontaktstellen — Haupt-, Zwischen- und Abreißkontakt ■— Strom. Das feste Kontaktstück 1 besitzt ein besonderes auf dem Strombolzen 12 drehbar und abgefedert gelagertes Abreißkontaktstück 13. Für eine einwandfreie Stromkommutierung zum Abreißkontaktstück 13 während der Kontaktöffnung sorgt außerdem das biegsame Band 14, das die Stromschiene 6 mit dem Kontaktstück 13 verbindet. Wie Fig. 2a erkennen läßt, teilt sich der Strom, der in das feste Kontaktstück 1 hineinfließt, in drei Teilströme auf. Es entstehen Strompfade mit gleichlaufend parallelen und mit gegenläufig parallelen Strömen. Durch geeignete Wahl des Kontaktdruckes und/oder durch entsprechende Bemessung des Längenverhältnisses der Strompfade mit gleichlaufend parallelen zu denen mit gegenläufig parallelen Strömen ist dafür gesorgt, daß im normal geschlossenen Zustand die kontaktkraftverstärkende Wirkung an der Haupt- und Wälzkontaktstelle nicht herabgemindert wird.

Erst bei dem durch einen elektrodynamischen oder magnetischen Auslöser hervorgerufenen Kontaktöffnungsvorgang wälzt sich das bewegliche Kontaktstück 2 auf der Zwischenkontaktstelle 4 ab und drückt dabei das Abreißkontaktstück 13 bis zur Anlage an den Bolzen 15 zurück (gestrichelte Lage). Inzwischen ist der gesamte Kurzschlußstrom auf die Abreißkontakte kommutiert. Die elektrodynamische Wirkung der jetzt mit hohem Strom belasteten parallelen Leiter schleudert das bewegliche Kontaktstück in die Öffnungsstellung, wobei sich die Verklinkungsstelle 8, 9 löst.

Claims

Patentansprüche:

1. Kontaktanordnung für Selbstschalter mit strombegrenzender Ausschaltcharakteristik infolge Kontaktabhebung durch dynamische Stromkräfte, bestehend aus festem und beweglichem Kontaktstück mit Haupt- und Abreißkontaktstellen, bei dem die Dauerkontaktgabe über jeweils zwei Kontaktstellen des festen und des beweglichen Kontaktstückes erfolgt und eine dieser Kontaktstellen als Abwälzkontakt für das bewegliche Kontaktstück dient, dadurchgekennzeichnet, daß der Stromverlauf bei geschlossenen Hauptkontaktstellen (3, 4) gleichlaufend parallel und bei geschlossenem Arbeitskontakt (5) gegenläufig parallel ist, so daß bis zum Abheben der Hauptkontakte resultierend kontaktkraftverstärkende Stromkräfte, danach kontaktöffnende Stromkräfte auftreten.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkontaktstellen (3, 4) im endgültig geschlossenen Zustand der Kontaktanordnung geschlossen, die Abreißkontakte (5) jedoch voneinander getrennt sin-rl und daß während des Ausschaltvorganges der Übergang von gleichlaufend parallelen in gegenläufig parallele Strombahnen durch Öffnen der Hauptkontakte und Schließen der Abreißkontakte bewirkt wird.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Schalter sämtliche Kontaktstellen geschlossen sind und in diesem Zustand sowohl gleichlaufend parallele als auch gegenläufig parallele Strompfade vorhanden sind, von denen durch Öffnung der Hauptkontakte die parallelen Strompfade gesperrt werden (Fig. 2, 2a).

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktstück des Kontaktsystems, bestehend aus Haupt-, Mittel- und Abreißkontaktstellen, seine Stromzuführung bzw. -ableitung in Höhe der Mittelkontaktstelle erhält und daß innerhalb dieses Kontaktstückes eine Stromverzweigung bzw. -umlenkung erfolgt.

5. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Form und Abmessungen der gleichlaufend parallelen und gegenläufig parallelen Strompfade erzielten, resultierenden, zusätzlichen Kontaktkräfte so auf den Ansprechwert eines magnetischen und/oder elektrodynamischen Schnellauslösers abgestimmt

sind, daß bis zum Ansprechen des Auslösers keine Kontaktabhebung eintritt.

6. Kontaktanordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abreißkontakt des festen Kontaktstückes als besonderes, abgefedert gelagertes Kontaktstück ausgeführt ist (Fig. 2).

7. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung zu dem festen Kontaktstück an der dem Abreißkontakt benachbarten Stromübergangsstelle des Hauptkontaktes erfolgt.

8. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung zu dem festen Kontaktstück an der der Stromableitung des beweglichen Kontaktstückes abgewendeten Kontaktstelle erfolgt.

9. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich der Hauptkontakte Brückenkontaktgabe mit an den Stromübergangsstellen vorgesehenen Kontaktstückauflagen erfolgt (Fig. 3).

In Betracht gezogene Druckschriften:
ίο Belgische Patentschrift Nr. 550 258;

R. Holm, »Electric Contacts«, Uppsala, 1946, S. 66 und 67;

Revue generate de l'Electricite, Mai 1958, S. 259 bis 276;
AEG-Z 31/Sg N 57 506, Mai 1960.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen