DE1258955B

DE1258955B - Elektrischer Schalter, vorzugsweise zur Verwendung in Niederspannungs- oder Verteilungsnetzen

Info

Publication number: DE1258955B
Application number: DE1965A0048425
Authority: DE
Inventors: Klas Kullman
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1964-03-03
Filing date: 1965-02-17
Publication date: 1968-01-18
Also published as: SE300250B; FI45388C; FI45388B; GB1089971A; DK111497B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIh

Deutsche KL: 21c-40/52

Nummer: 1 258 955

Aktenzeichen: A 48425 VIII d/21 c

Anmeldetag: 17. Februar 1965

Auslegetag: 18. Januar 1968

Die Erfindung betrifft einen ein- oder mehrpoligen Schalter, der vorzugsweise zur Verwendung inNiederspannungs- oder Verteilungsnetzen mit einer maximalen Betriebsspannung von einigen Kilovolt vorgesehen ist. Der Schalter soll einen Strom unterbrechen können, der den Nennstrom des Schalters erheblich übersteigt, und soll außerdem betriebsmäßige Überbelastungen und die größten Überströme, die im Netz auftreten können, thermisch und dynamisch beherrschen. Die Kurzschlußströme in den Niederspannungsnetzen sind in der Regel sehr groß, und die Stromkräfte, die dabei auftreten, machen besondere Maßnahmen erforderlich, damit die Kontaktelemente des Schalters nicht getrennt werden oder der Kontaktdruck so niedrig wird, daß Brennschäden auf den Kontaktflächen entstehen können.

Die Kontaktanordnung bei solchen Schaltern besteht oft aus wenigstens einer Hauptkontaktstelle und einer mit dieser parallelgeschalteten Unterbrechungskontaktstelle, wobei diese bei Stromunterbrechung etwas später als die Hauptkontaktstelle öffnet. Bei einer Stromunterbrechung wird dadurch der Kontaktabbrand auf die Unterbrechungskontaktelemente begrenzt, und auf den Kontaktflächen der Hauptkontaktstelle entstehen keine Schäden. In gewissen Schaltern haben die zu dem Schalter gehörenden stromführenden Leiter außerdem eine solche Form, daß die beweglichen Hauptkontaktelemente in kontaktschließender Richtung von der vom Strom herrührenden Kraft beeinflußt werden. Durch eine zweckmäßige Ausbildung und Anordnung der Unterbrechungskontaktstelle wird auch die Stromkraft zuweilen ausgenutzt, um den bei einer Stromunterbrechung auftretenden Lichtbogen zu beeinflussen, so daß dieser in eine Schaltkammer hineingetrieben wird, wo er abgekühlt und gelöscht wird. In einem bekannten Schalter dieser Art bilden somit die Hauptkontaktelemente und deren Anschlußleiter eine erste Schleife, so daß der bei Kontaktgabe auftretende Strom in dieser Schleife das bewegliche Hauptkontaktelement in kontaktschließender Richtung beeinflußt, während die Strombahn der Unterbrechungskontaktstelle eine zweite Schleife bildet, deren Ebene einen im wesentlichen rechten Winkel mit der Ebene der ersten Schleife bildet. Um die angestrebte magnetische Blasung des Lichtbogens zu erhalten, muß die genannte zweite Schleife eine gewisse Erstreckung haben, wobei die Stellung der Schleife bewirkt, daß mehrpolige Schalter dieser Art eine relativ große Breite bekommen. Die gerätefesten Kontaktträger, die aus mehreren zusammengeschraubten Elementen

Elektrischer Schalter, vorzugsweise zur
Verwendung in Niederspannungs- oder
Verteilungsnetzen

Anmelder:

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget,

Västeräs (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,

6300 Gießen, Bismarckstr. 43

Als Erfinder benannt:

Klas Kullman, Arboga (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 3. März 1964 (2565)

bestehen, haben außerdem eine verhältnismäßig komplizierte Form. Die Lage der Unterbrechungskontaktstelle auf der einen Seite der Hauptkontaktstelle bringt weiter mit sich, daß die festen Kontaktelemente entweder wendbar gemacht oder zwei verschiedene Typen hergestellt und auf Lager gehalten werden müssen, was den Schalter verteuert.

Der Schalter nach der Erfindung umfaßt wenigstens eine Hauptkontaktstelle und eine Unterbrechungskontaktstelle, deren gerätefeste Kontaktelemente von einem gemeinsamen gerätefesten, elektrisch leitenden Kontaktträger getragen werden, von welchem in der einen Richtung wenigstens eine erste Zunge herausragt, die das gerätefeste Kontaktelement der Hauptkontaktstelle bildet oder trägt, und in der entgegengesetzten Richtung eine andere Zunge, die das gerätefeste Kontaktelement der Unterbrechungskontaktstelle bildet oder trägt. Der Schalter ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die vom gerätefesten Kontaktträger herausragende erste Zunge vom Ende ι des Kontaktträgers ausgeht und das bewegliche

Hauptkontaktelement hakenförmig umschließt, und daß der gerätefeste Kontaktträger eine zentrale Öffnung aufweist, in die das bewegliche Unterbrechungs-

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kontaktelement hineinragt. Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Strom durch die Kontaktteile bestrebt ist, den Kontaktdruck zu steigern. Bei Unterbrechung erhält man ferner an der Unterbrechungskontaktstelle eine sogenannte magnetische Blasung, die die Unterbrechung erleichtert. Weiter ergibt die erfindungsgemäße Ausbildung des Schalters eine besonders günstige Lage der Unterbrechungskontaktstelle im Verhältnis zur Hauptkontaktstelle, und verglichen mit früher bekannten Schaltern, die für dieselbe Betriebsspannung und mit derselben Unterbrechungs- und Schließfähigkeit ausgeführt sind, hat ein nach der Erfindung ausgeführter Schalter bedeutend kleinere Abmessungen.

Der Kontaktträger und auch die von diesem herausragenden Zungen werden vorzugsweise aus Kupferflachstangen hergestellt und mit einer Außenschicht, z. B. von Silber, überzogen. Gesonderte Kontaktelemente können auch in der Form von auf den Zungen befestigten Einlagen aus einem geeigneten Kontaktmaterial ausgeführt werden, z. B. Silber oder Silberkadmiumoxyd.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der gerätefeste Kontaktträger in einem einzigen Stück hergestellt, von dem die genannten Zungen herausgebogen sind. Dabei wird die Herstellung und Montage des Kontaktträgers beträchtlich vereinfacht und verbilligt.

Eine weitere Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen im wesentlichen parallel zu der Längsachse eines beweglichen Kontaktelementes gerichtet sind. Diese Ausbildung ist besonders geeignet für Schalter mit großem Nennstrom, die große Hauptkontaktflächen und in der Regel mehrere parallelgeschaltete bewegliche Hauptkontaktelemente haben. Die genannte erste Zunge mit dem gerätefesten Kontaktelement der Hauptkontaktstelle kann bei dieser Ausführung verhältnismäßig kurz und breit gemacht werden, was sowohl aus mechanischen als auch aus elektrischen Gesichtspunkten einer langen und schmalen Zunge vorzuziehen ist.

Die beweglichen Kontaktelemente der Hauptkontaktstelle und der Unterbrechungskontaktstelle bestehen zweckmäßig aus voneinander getrennten Elementen, die je von einer Feder beeinflußt werden. Durch eine mittels der gerätefesten Kontaktelemente bewirkte Bewegungsbegrenzung kann dabei in einer einfachen Weise erreicht werden, daß die Unterbrechungskontaktstelle trotz eines für die beweglichen Kontaktelemente gemeinsamen Betätigungsorgans nach der Hauptkontaktstelle geöffnet bzw. vor derselben geschlossen wird.

Der gerätefeste Kontaktträger ist vorteilhaft symmetrisch zu einer Ebene, in welcher sich die Längsachse eines beweglichen Unterbrechungskontaktelements bei Betätigung des Schalters bewegt. Dies hat unter anderem den Vorteil, daß nur eine Art von gerätefesten Kontaktträgern für Schalter mit zwei reihengeschalteten Unterbrechungsstellen und einer für diese gemeinsamen beweglichen Kontaktbrücke pro Phase hergestellt zu werden braucht.

Um die Entionisierung des Lichtbogens zu erleichtern und soweit wie möglich zu verhindern, daß ionisiertes Gas in die Umgebung des Schalters hinausdringt, wird zweckmäßig eine Schaltkammer angeordnet, die wenigstens teilweise die Unterbrechungskontaktstelle umgibt. Die Entionisierung wird besonders wirksam, wenn die Schaltkammer mit mehreren in der Nähe der Hilfsunterbrechungsstelle angeordneten Entionisierungslamellen, beispielsweise aus metallischem Material, versehen ist. Um die Schaltkammer herum wird außerdem vorteilhaft ein Joch aus magnetischem Material angeordnet, um die vom eigenen Magnetfeld des Stroms herrührende Kraft für die Beeinflussung des Lichtbogens in Richtung in die Schaltkammer hinein zu vergrößern. Bei ίο Gleichstrom kann diese sogenannte magnetische Blasung noch weiter durch Anordnen eines Permanentmagneten in Anschluß an das Joch verstärkt werden. Ein Beispiel einer Ausfuhrungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, in dieser zeigt F i g. 1 eine Perspektivskizze eines Kontaktorgans und einer dazugehörigen durchgeschnittenen Schaltkammer und

F i g. 2, 3 und 4 in Seitenansicht, Stirnansicht und Aufsicht für einen einpoligen Schalter mit zwei ao reihengeschalteten Kontaktorganen eine ähnliche Kontaktanordnung, die zu einer durch die strichpunktierte Linie gehenden Ebene symmetrisch ist und deswegen in Fig. 4 nur zur Hälfte dargestellt ist. In den Figuren ist ein gerätefester Kontaktträger 1 aus Kupfer gezeigt, von dem einmal eine Zunge 2 abgebogen ist, die das gerätefeste Kontaktelement der Hauptkontaktstelle bildet, und zum anderen in entgegengesetzter Richtung eine Zunge 3, die das gerätefeste Kontaktelement der Unterbrechungskontaktstelle bildet. Der Kontaktträger 1 hat eine durch die Biegung der Zunge 3 gebildete Öffnung 4, in die das bewegliche Unterbrechungskontaktelement 5 hineinragt. Zwei bewegliche Hauptkontaktelemente 6 sind symmetrisch im Verhältnis zu dem beweglichen Unterbrechungskontaktelement angeordnet. Die beweglichen Hauptkontaktelemente 6 werden hakenförmig vom Kontaktträger 1 und der von diesem herausragenden Zunge 2 umschlossen. Die Federn 7 geben beim Einschalten den gewünschten Kontaktdruck.

Die Kontaktflächen der beweglichen Haupt- und Unterbrechungskontaktelemente liegen bei offenen Kontaktstellen im wesentlichen in derselben Ebene, während die Kontaktflächen 8 der festen Unterbrechungskontaktelemente näher an der genannten Ebene liegen als die Kontaktflächen 9 der Hauptkontaktelemente. Dadurch wird die Unterbrechungskontaktstelle immer vor der Hauptkontaktstelle geschlossen bzw. nach dieser geöffnet werden, wobei Lichtbögen normalerweise nur an der Unterbrechungskontaktstelle entstehen können.

Um jede Unterbrechungskontaktstelle herum ist eine Schaltkammer 10 aus Isoliermaterial angeordnet, in die mehrere Entionisierungslamellen 11 aus Eisen eingesetzt sind, die wirksam zur Löschung der beim Unterbrechen auftretenden Lichtbögen beitragen. Der Schalter ist normalerweise für Wechselstrom vorgesehen, kann auch für Gleichstrom verwendet werden, wobei die Schaltkammer zweckmäßig mit einem Permanentmagnet 12 und einem Magnetjoch 13 versehen wird, um die magnetische Blasung zu verstärken.

Bei der Kontaktanordnung nach F i g. 2 bis 4 bilden bei geschlossenen Kontaktstellen die beiden gerätefesten Kontaktträger 1, die Zungen 2 und die beweglichen Hauptkontaktelemente 6 eine Strombahn in der Form einer Schleife, wobei die Kontaktelemente 6 in kontaktschließender Richtung (Rieh-

tung A) von einer vom Strom in der Schleife herrührenden Kraft beeinflußt werden. Diese Ausbildung der Kontaktanordnung trägt dazu bei, dem Schalter eine größere Schließfähigkeit zu geben, wobei dieser bei einem hohen Kurzschlußstrom eingeschaltet werden kann, ohne Gefahr für ein Kontaktheben und daraus entstehende Schaden.

Bei Unterbrechung werden die Lichtbogen an den Unterbrechungskontaktstellen in ähnlicher Weise von Kräften beeinflußt, die in den Richtungen B und C wirken, wobei die Lichtbogen in Schaltkammern des in Fig. 1 gezeigten Typs eingeführt werden. Diese Kräfte stammen von den Strömen in den von den Zungen 3, den Lichtbogen und dem beweglichen Unterbrechungselement 5 gebildeten Schleifen.

Die Erfindung kann auch bei Schaltern mit nur einem Kontaktorgan pro Leiter oder Phase angewendet werden, wo also die beweglichen Kontaktelemente von und zu gerätefesten Kontaktelementen schwenkbar und an ihrem Schwenkpunkt an einer Anschlußklemme festgekoppelt sind. Im übrigen ist die Ausführung des Kontaktorgans selbst nicht auf das gezeigte Beispiel begrenzt, sondern kann in vielerlei Weise im Rahmen der Erfindung variiert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Schalter mit wenigstens einer Hauptkontaktstelle und einer Unterbrechungskontaktstelle, deren gerätefeste Kontaktelemente von einem gemeinsamen, gerätefesten, elektrisch leitenden Kontaktträger getragen werden, von dem in einer Richtung wenigstens eine erste Zunge herausragt, die das gerätefeste Kontaktelement der Hauptkontaktstelle bildet oder trägt, und in entgegengesetzter Richtung eine zweite Zunge, die das gerätefeste Kontaktelement der Unterbrechungskontaktstelle bildet oder trägt, dadurch ge- kennzeichnet, daß die vom gerätefesten Kontaktträger (1) herausragende erste Zunge (2) vom Ende des Kontaktträgers (1) ausgeht und das bewegliche Hauptkontaktelement (6) hakenförmig umschließt und daß der gerätefeste Kontaktträger (1) eine zentrale Öffnung (4) aufweist,

in die das bewegliche Unterbrechungskontaktelement (5) hineinragt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gerätefeste Kontaktträger (1) in einem einzigen Stück hergestellt ist, von dem die genannten Zungen (2, 3) abgebogen sind.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Öffnung (4) durch Herausbiegen der zweiten Zunge (3) gebildet ist.

4. Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen im wesentlichen parallel zu einer Längsachse des beweglichen Kontaktelementes (5, 6) gerichtet sind.

5. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Elemente der Hauptkontaktstelle und der Unterbrechungskontaktstelle aus getrennten beweglichen Haupt- und Hilfskontaktelementen (5, 6) bestehen, die je von einer Feder (7) beeinflußt werden.

6. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gerätefeste Kontaktträger (1) symmetrisch zu der Ebene ist, in der sich die Längsachse des Unterbrechungskontaktelementes (5) bei Betätigung des Schalters bewegt.

7. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zwei reihengeschalteten Hauptkontaktstellen pro Stromkreis oder Phase und mit einem für diese Kontaktstellen gemeinsamen beweglichen Kontaktelement in der Form einer Kontaktbrücke zwischen zwei in einem gewissen Abstand voneinander angeordneten gerätefesten Kontaktträgern, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrücke (5) und die beiden gerätefesten Kontaktträger (1) eine im wesentlichen U-förmige Schleife bilden, deren unterer Teil aus der Kontaktbrücke besteht, die zwecks Unterbrechung des Stromes in Richtung in die Schleife hinein verschiebbar ist.

8. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltkammer (10) die Unterbrechungskontaktstelle wenigstens teilweise umschließt.

9. Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkammer (10) mit mehreren in der Nähe der Unterbrechungskontaktstelle angeordneter Entionisierungslamellen (11) versehen ist.

10. Schalter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Joch (13) aus magnetischem Material um die Schaltkammer (10) herum angeordnet ist.

11. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Permanentmagnet (12) im Anschluß an das Joch (13) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1095 849.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen