DE19740490C1 - Trennschalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Trennschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Trennschalter ist beispielsweise aus der DE 42 09 199 bekannt.

Allerdings hat dieser Trennschalter einige konstruktionsbedingte Nachteile, die zumindest sein Einsatzgebiet einschränken und überdies eine absolut sichere Funk­ tion nicht gewährleisten.

So ist beispielsweise ein zuverlässiges Auseinandertreiben der Kontaktbrücken über einen entsprechend großen Hub nicht möglich, da zum einen die Abstoßungskräfte, mit denen die Kontaktbrücken beaufschlagt werden, relativ klein sind und zum ande­ ren diese Kräfte gegen eine Federkraft wirken müssen, mit der zumindest eine Kon­ taktbrücke an den Stromleiter angedrückt wird.

Der Einsatz eines solchen Trennschalters ist daher, wenn überhaupt, nur für bestimmte Anwendungsfälle möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Trennschalter der gattungsgemäßen Art so zu gestalten, daß seine Verwendungsfähigkeit verbes­ sert und die Betriebssicherheit erhöht wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Trennschalter gelöst, der die Merkmale des Anspru­ ches 1 aufweist.

Durch diese konstruktive Ausgestaltung erfolgt im Bedarfsfall eine explosionsartige Unterbrechung durch Abheben der Kontaktbrücke vom Stromleiter bzw. einem Kon­ takt, der gegenüber der Kontaktbrücke ortsfest gehalten sein sollte.

Dieses extrem kurzzeitige Unterbrechen wird vor allem dadurch erreicht, daß die Trennbewegung der Kontaktbrücke nicht wie beim Stand der Technik gegen die Wir­ kung einer Rückstellfeder erfolgt, sondern sich im Grunde in Öffnungsrichtung frei bewegen kann.

Hierdurch ist auch der Öffnungshub frei wählbar, was für bestimmte Anwendungsfälle die Betriebssicherheit erhöht bzw. bestimmte Anwendungsfälle erst ermöglicht.

Zur Endlagenbegrenzung der Kontaktbrücke beim öffnen können Dämpfungsglieder vorgesehen sein, an denen die Kontaktbrücke in ihrer Endstellung anschlägt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spule in den Permanentmagneten integriert ist, während der vorzugsweise aus Aluminium oder einem anderen elektrisch gut leitenden Material, wie Kupfer o. dgl. bestehende Ring in einer stirnseitig in den topfartig ausgebildeten Permanentmagneten eingelas­ senen Ringnut einliegt.

Mit Hilfe der Rückstelleinrichtung kann die Kontaktbrücke nach einer Stromunterbre­ chung wieder in eine Funktionsstellung gebracht werden, wobei wesentlich ist, daß die Rückstelleinrichtung einen eigenen Antrieb aufweist, der unabhängig vom Kon­ taktbrückenhub eine Rückstellung ermöglicht.

Dabei kann die Rückstelleinrichtung eine Zugstange aufweisen, die mit dem Perma­ nentmagneten in Verbindung steht und durch die dieser an die Kontaktbrücke bzw. die daran angeschlossene magnetisch leitfähige Scheibe angedrückt werden kann.

Denkbar ist aber auch, statt einer Zug- eine Druckstange vorzusehen, die auf die Kontaktbrücke wirkt und diese so in Funktionsstellung drückt.

Gegenüber den bekannten Trennschaltern ergibt sich durch die neue Konstruktion eine wesentliche Verkürzung sowohl des Aus- als auch des Einschaltens, und zwar erfolgt dies in Bruchteilen von Millisekunden.

Der erfindungsgemäße Trennschalter ist sowohl für den Einsatz bei einpoligen wie auch mehrpoligen Kabeln geeignet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 einen Querschnitt durch den Trennschalter in jeweils unterschiedli­ chen Stellungen.

In den Figuren ist ein Trennschalter dargestellt, wie er beispielsweise in einem strombegrenzenden Schaltgerät zur Anwendung kommen kann.

In seinem Grundaufbau besteht der Trennschalter aus einer Kontaktbrücke 3, die in Stromflußstellung zwei in diesem Bereich unterbrochene Kontakte 2 überbrückt, die mit nicht dargestellten Stromleitern verbunden sind.

Die Kontakte 2 sind unter Zwischenlage einer Isolierung 4 fest mit der Wand eines Gehäuses 1 verbunden, während die Kontaktbrücke 3 zur Stromflußunterbrechung relativ dazu bewegbar ist.

Zwischen den Kontakten 2 ist ein Permanentmagnet 5 angeordnet, der ringförmig ausgebildet ist und der auf seiner der Kontaktbrücke 3 zugewandten Stirnseite mit einer umlaufenden Ringnut 23 versehen ist.

Konzentrisch dazu angeordnet ist an der Kontaktbrücke 3 eine Eisenscheibe 7 befe­ stigt, wobei zwischen dieser und der Kontaktbrücke 3 eine Isolierung 9 vorgesehen ist, so daß eine nichtleitende Verbindung besteht.

An dieser Eisenscheibe 7 wiederum ist ein elektrisch gut leitender Ring 8 befestigt, beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer, der in Stromflußstellung, wie sie in der Fig. 1 gezeigt ist, in der Ringnut 23 einliegt. Dabei liegt die Eisenscheibe 7 auf der Stirnseite des Permanentmagneten 5 auf, so daß die Kontaktbrücke 3 durch die Magnetkraft 5 in ihrer Schließstellung gehalten wird.

Mit dem Permanentmagneten 5 steht eine Rückstelleinrichtung 11 in Verbindung, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einer Zugstange 12, an deren freiem. Ende ein Teller 13 angeschlossen ist und an deren anderem Ende ein Kniehebel 15 ange­ lenkt ist, sowie einem mit dem Kniehebel 15 verbundenen elektrischen Antrieb in Form eines Spindelantriebs 16 besteht. Auf seinem der Zugstange 12 gegenüberlie­ genden Ende ist der Kniehebel 15 an einer Gehäusewand 1 angeschlossen.

Über eine ringförmige Blattfeder 19, die einerseits fest mit dem Teller 13 verbunden und andererseits an einer Scheibe 10 befestigt ist, ist der Permanentmagnet 5, der an der Scheibe 10 angeschlossen ist, mit der Zugstange 12 verbunden.

Auf der Zugstange 12, im Innern des Permanentmagneten 5 angeordnet, ist eine Druckfeder 14 geführt, die sich mit einem Ende auf der Scheibe 10 und mit ihrem anderen Ende an der Kontaktbrücke 3 bzw. deren Isolierung 9 abstützt.

Im Kurzschlußfall erhält die in dem Permanentmagenten 5 integrierte Spule 6 über einen nicht dargestellten Energiespeicher, beispielsweise einen Kondensator, der an Anschlüssen 21 anliegt, einen Impuls, der um die Spule 6 ein Magnetfeld erzeugt.

Dieses Magnetfeld induziert in dem Ring 8 einen Strom, dessen Feld entgegensetzt ist zum Feld der Spule 6 und somit eine abstoßende Kraft erzeugt. Gleichzeitig überlagert das Magnetfeld der Spule 6 das Magnetfeld des Permanentmagenten 5, wodurch dies in seiner Wirkung aufgehoben wird. Durch die Kraft der Druckfeder 19 sowie durch die abstoßende Kraft der Magnetfelder wird die nunmehr haltlose Kon­ taktbrücke 3 innerhalb kürzester Zeit aus ihrer Kontaktstellung gebracht.

Um die explosionsartige Bewegung der Kontaktbrücke 3 beim Öffnen abzufangen, sind Dämpfungsglieder 18 vorgesehen, die fest mit einer Halteplatte 22, die im Gehäuse befestigt ist, verbunden sind.

Dabei ist die Dämpfung so eingestellt, daß sie zunächst keine beim Öffnen der Kon­ taktbrücke 3 zu überwindende Gegenkraft bildet.

An der Halteplatte 22 ist weiterhin ein Führungsklotz 17 angeordnet ist, in dem die Führungsstange 12 axial verschiebbar gelagert ist.

In der Fig. 2 ist die Stellung gezeigt, in der der Stromfluß unterbrochen ist, die Kon­ taktbrücke 3 also eine obere Endstellung einnimmt und die Eisenscheibe 7 und der Ring 8 außer Eingriff sind.

Zum Wiedereinschalten des Trennschalters wird der Spindelantrieb 16 so verfahren, daß über den Kniehebel 15 die Zugstange 12 und mit ihr der daran angeschlossene Permanentmagnet 5 in Richtung der Kontaktbrücke 3 gezogen wird. Dabei sollte die Zugstange 12 reibungsfrei in der Kontaktbrücke 3 geführt sein.

In dieser in der Fig. 3 gezeigten Stellung, in der die Spule 6 natürlich nicht mit Strom beaufschlagt ist, wird eine magnetische Verbindung zwischen der Eisenscheibe 7 und dem Permanentmagneten 5 hergestellt, so daß bei einem Zurückverfahren des Spindelantriebs 16 in eine gestreckte Stellung des Kniehebels 15 durch die Magnet­ kräfte des Permanentmagneten 5 die Kontaktbrücke 3 nach unten in eine Kontakt­ schließstellung gezogen wird.

In Streckstellung des Kniehebels 15 liegt der Permanentmagnet 5 bzw. die Scheibe 10 an einem Anschlag 20 an. Im weiteren Verlauf wird der Permanentmagnet 5 jedoch durch die Blattfeder 19 geringfügig angehoben, so daß er gegenüber dem Anschlag 20 freiliegt.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Kontaktplatte

3

Kontaktbrücke

4

Isolierung

5

Permanentmagent

6

Spule

7

Eisenscheibe

8

Ring

9

Isolierung

10

Scheibe

11

Rückstelleinrichtung

12

Zugstange

13

Teller

14

Druckfeder

15

Kniehebel

16

Spindelantrieb

17

Führungslotz

18

Dämpfungsglied

19

Blattfeder

20

Anschlag

21

Anschluß

22

Halteplatte

23

Ringnut

Claims (12)

1. Trennschalter zum Unterbrechen des Stromflusses in einem Stromleiter bei Überstrom oder Kurzschluß, mit mindestens einer Kontaktbrücke (3), die bei Stromfluß an dem in diesem Bereich getrennten Stromleiter anliegt und an der eine magnetisch leitfähige Scheibe (7) befestigt ist, die zusammen mit einer an einem Energiespeicher angeschlossenen Spule (6) einen elektrodynamischen Antrieb bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch leitfähige Scheibe (7), die nicht leitend mit der Kontaktbrücke (3) verbunden ist, zusam­ men mit einem daran befestigten, elektrisch gut leitfähigen Ring (8) in Strom­ flußstellung an einem Permanentmagneten (5) anliegt, in dessen Wirkbereich die Spule (6) angeordnet ist, und daß der Permanentmagnet (5) an eine über einen Antrieb betätigbare Rückstelleinrichtung (11) angeschlossen ist, mit der der Permanentmagnet (5) in Stromunterbrechungsstellung an die Scheibe (7) andrückbar ist.

2. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (6) im Permanentmagneten (5) integriert ist.

3. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Perma­ nentmagent (5) ringförmig ausgebildet ist, wobei er auf seiner der Kontakt­ brücke (3) zugewandten Stirnseite eine Ringnut (23) aufweist, in der in Strom­ flußstellung der Ring (8) einliegt.

4. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter bzw. daran angeschlossene Kontakte (2) gegenüber der Kontaktbrücke (3) ortsfest angeordnet ist.

5. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstell­ einrichtung (11) eine Zugstange (12) aufweist, die durch die Kontaktbrücke (3) und den Permanentmagneten (5) geführt ist, wobei der Permanentmagnet (5) an einem Ende der Zugstange (12) befestigt ist, während am anderen Ende eine Kniehebel (15) angelenkt ist, der über einen Stellantrieb betätigbar ist.

6. Trennschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb als Spindelantrieb (16) ausgebildet ist.

7. Trennschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (12) an dem mit dem Permanentmagneten (5) verbundenen Ende als Teller (13) ausgebildet ist, auf dem der Permanentmagnet (5) festliegt.

8. Trennschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Perma­ nentmagnet mittels einer Blattfeder (19) am Teller (13) befestigt ist, wobei die Blattfeder (19) wechselweise mit dem Permanentmagneten (5) einerseits und der dem Teller (13) andererseits jeweils punktweise verbunden ist.

9. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagent auf seiner der Kontaktbrücke (3) abgewandten Seite durch eine Scheibe (10) verschlossen ist.

10. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfe­ der (14) vorgesehen ist, die sich einerseits am Permanentmagenten (5) und andererseits an der Kontaktbrücke (3) abstützt.

11. Trennschalter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (14) an der Scheibe (10) anliegt.

12. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dämpfungs­ glieder (18) vorgesehen sind, durch die die Hubbewegung der Kontaktbrücke (3) gedämpft wird.