DE19757403A1 - Kontaktlamelle für ein Kontaktstück eines Hochspannungsschalters und Kontaktlamellenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Hochspannungstechnik und betrifft eine Kontaktlamelle für ein Kontaktstück eines Hochspannungsschalters, die in einem Lamellenkäfig angeordnet und Bestandteil des Strompfades zu einem Gegenkontaktstück ist sowie einen Lagerpunkt aufweist, an dem sie gegenüber dem Lamellenkäfig abgestützt ist, und betrifft weiterhin eine Kontaktlamellenanordnung.

Zur Verminderung des Kontaktwiderstandes von Nennstromkontak­ ten weisen Hochspannungsschalter eine Vielzahl von Kontakt­ stellen auf, die üblicherweise an Kontaktfingern oder Kon­ taktlamellen angeordnet sind. Ein derartiger Hochspannungs­ schalter kann beispielsweise der EP 0 700 062 A1 entnommen werden. Ein kreiszylinderförmiges Schaltstück läuft dort end­ seitig in eine Vielzahl von axial verlaufenden Kontaktfingern aus, die konisch aufeinander zulaufen und an ihren freien En­ den umgebördelt sind. Die Kontaktfinger umgebend ist eine Hülse angeordnet, die unter die Umbördelung eingreift und ein übermäßiges radiales Verbiegen der Kontaktfinger nach innen und außen verhindert. Zur Verstärkung der Federwirkung der einzelnen Kontaktfinger ist zwischen Hülse und Kontaktfingern eine Vielzahl von Blattfedern angeordnet. Bei Materialermü­ dung bzw. Bruch einzelner Kontaktfinger muß das gesamte Schaltstück ausgewechselt werden.

Eine Kontaktlamelle der eingangs genannten Art ist in der EP 0 665 565 A2 beschrieben. An der Mantelaußenseite eines hohlzylinderförmigen Schaltstücks ist dort eine Vielzahl von separaten Kontaktfingern in einem den Außenmantel umgebenden Käfig achsparallel angeordnet. Die Kontaktfinger weisen je­ weils zwei Kontaktflächen auf und sind unter blattfederbela­ steter Gegenlagerung am Käfig um eine Kontaktfläche am Schaltstück drehbar gelagert. Die andere Kontaktfläche be­ rührt im eingeschalteten Zustand des Hochspannungsschalters ein zweites Schaltstück. Die Montage der mit den Blattfedern verbundenen Kontaktfinger in dem Käfig ist aufwendig und er­ höht die Produktionskosten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kontaktlamelle für einen Hochspannungsschalter zu schaffen, die ein einfaches und kostengünstiges Kontaktsystem ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kontaktlamelle der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Kontaktlamelle als zweiarmiger Hebel von zwei vom Lagerpunkt ausgehenden Fe­ derarmen gebildet ist, von denen einer bei Kontakt mit dem Gegenkontaktstück elastisch ausgelenkt ist.

Die Kontaktlamelle weist zwei voneinander beabstandete und auf der dem Gegenkontaktstück zugewandten ersten Seite der Kontaktlamelle befindliche Kontaktflächen auf. An der gegen­ überliegenden zweiten Seite der Kontaktlamelle ist der Lager­ punkt der Kontaktlamelle angeordnet, der an einer Wand des Lamellenkäfigs anliegt. Die Kontaktflächen sind endseitig an zwei Federarmen angeordnet, wobei die Federarme im Bereich des Lagerpunktes bis auf eine Elastizität winkelsteif mitein­ ander verbunden sind und gemeinsam die Kontaktlamelle bilden. Ein erster Federarm liegt mit seiner Kontaktfläche am Kon­ taktstück auf und bildet so einen Ruhekontakt. Durch die Ab­ stützung der Kontaktlamelle mit ihrem Lagerpunkt an der Kä­ figwand ist die Kontaktlamelle ein zweiarmiger Hebel, wobei je ein Federarm einen Hebelarm bildet. Der frei bewegliche zweite Federarm stellt mit seiner Kontaktfläche einen Gleit­ kontakt dar, der den Stromschluß zum Gegenkontaktstück her­ stellt. Beim Einschaltvorgang gleitet der zweite Federarm mit seiner Kontaktfläche am Gegenkontaktstück entlang und wird dabei zur Seite des Lagerpunktes hin verbogen. Die dabei auf­ gewendete Kraft wird durch die zweiarmige Hebelwirkung der Kontaktlamelle auf den Ruhekontakt übertragen, der dadurch stärker auf das Kontaktstück gedrückt wird. Gleichzeitig liegt der Gleitkontakt durch die selbstfedernde Ausgestaltung der gesamten Kontaktlamelle fest am Gegenkontaktstück an.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Federarme zueinander unter einem stump­ fen Winkel stehen.

Durch die winkelige Form der Kontaktlamelle wird die selbst­ federnde Wirkung in einfacher Weise erzielt. Je stärker die Federarme auseinandergebogen werden, desto höher ist die re­ sultierende Rückstellkraft, die einerseits den ersten Feder­ arm an das Kontaktstück drückt und andererseits den zweiten Federarm auf das Gegenkontaktstück preßt. Die Höhe der Feder­ spannung kann einfach durch Veränderung des Winkels zwischen den beiden Kontaktarmen im Ruhezustand oder/und durch die Ma­ terialstärke der Kontaktlamelle angepaßt werden. Ist eine hö­ here Federspannung erwünscht, so müssen die Federarme im ent­ spannten Zustand der Kontaktlamelle unter einem spitzeren Winkel zueinander stehen, bevor die Kontaktlamelle in den La­ mellenkäfig eingesetzt wird. Die Hebelwirkung der Kontaktla­ melle bleibt selbstverständlich auch im abgewinkelten Zustand erhalten.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, daß die Federarme unterschiedliche Län­ gen aufweisen.

Bei unterschiedlicher Länge der Federarme zueinander werden diese mit unterschiedlicher Kraft auf die jeweiligen Kontakt­ stücke gedrückt. Maßgeblich für die jeweils wirkenden Kräfte ist das Verhältnis des Abstandes zwischen Kontaktfläche des ersten Federarms und dem Lagerpunkt der Kontaktlamelle einer­ seits zu dem Abstand der Kontaktfläche des zweiten Federarms vom Lagerpunkt andererseits. Hierdurch kann in einfacher Art und Weise der Anpreßdruck auf die jeweiligen Kontaktstücke, bzw. der mögliche Federweg, verändert werden. Die Federspan­ nung, die beim Verbiegen des zweiten Federarms entsteht, wird jedoch von der gesamten Länge der Kontaktlamelle, gerechnet von der Kontaktfläche des ersten Federarms bis zur Kontakt­ fläche des zweiten Federarms, aufgebaut. Somit wird, obwohl die Auflagekräfte der einzelnen Federarme durch das Verhält­ nis ihrer Längen verändert werden können, kein Federarm stär­ ker belastet, da die Kontaktlamelle über ihre gesamte Länge gleichmäßig verbogen wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, daß die Kontaktlamelle aus einem vorge­ formten und federnden Bandmaterial besteht.

Kontaktlamellen aus Bandmaterialien lassen sich sehr leicht in hohen Stückzahlen herstellen. Durch einen einzigen Abform­ prozeß können sowohl die winkelige Form der Kontaktlamelle erzeugt als auch die Auflagefläche und die Kontaktflächen hergestellt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung in Form einer Kontaktlamellenanordnung mit mehreren Kontaktlamellen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktlamellen im Be­ reich ihrer Lagerpunkte miteinander verbunden sind.

Hierdurch können mehrere Kontaktlamellen in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden. Dazu wird aus einem Bandmate­ rial, dessen Breite mindestens so groß wie die Länge einer Kontaktlamelle ist, eine doppelseitige Kammstruktur gefer­ tigt. Die Zinken bilden auf der einen Seite die ersten Feder­ arme, auf der gegenüberliegenden Seite die zweiten Federarme.

Die Kammstruktur wird nachfolgend unter Wölbung quer zu den einzelnen Kontaktlamellen in ein Kontaktstück mit radial um­ laufendem Lamellenkäfig lagerichtig eingelegt, in dem sie un­ ter ihrer eigenen Vorspannung selbstfixierend gelagert ist.

Im weiteren soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels erläutert und in Figuren dargestellt werden. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kontaktlamelle in einem Lamel­ lenkäfig,

Fig. 2 die Kontaktlamelle im Kontakt mit einem Gegenkontakt­ stück und

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Kontaktlamellenanordnung.

In Fig. 1 ist ein Lamellenkäfig 2 dargestellt, der endseitig mit einem Kontaktstück 4 verbunden ist, und der eine einem nicht dargestellten Gegenkontaktstück zugewandte seitliche Öffnung 6 aufweist. Im Lamellenkäfig 2 ist eine vorzugsweise aus gebogener Federbronze (CuCrZr) hergestellte Kontaktla­ melle 8 angeordnet. Die Kontaktlamelle 8 weist einen ersten Federarm 10 und einen zweiten Federarm 12 auf, die im Bereich eines Lagerpunktes 14 der Kontaktlamelle 8 miteinander ver­ bunden sind. Unter Auflage mit ihrem Lagerpunkt 14 an einer Lamellenwand 16 des Lamellenkäfigs 2 bildet die Kontaktla­ melle 8 mit ihren Federarmen 10 und 12 einen zweiarmigen He­ bel, wobei sie selbstfedernd im Lamellenkäfig 2 festgelegt ist. Dies wird durch zwei weitere Auflagepunkte erreicht, wo­ bei der erste Federarm 10 mit einem Ruhekontakt 18 am Kon­ taktstück 4 aufliegt, und der zweite Federarm 12 sich mit ei­ nem Vorsprung 20 an einer Anschlagfläche 22 abstützt. Dabei ragt der zweite Federarm 12 teilweise aus der Öffnung 6 her­ aus. Der zweite Federarm 12 läßt sich in die Öffnung 6 in Richtung der Lamellenwand 16 zurückbiegen, wobei auf Grund der Hebelwirkung der Kontaktlamelle 8 eine Kraft auf den ersten Federarm 10 übertragen wird, die zu einem stärkeren Andrücken des Ruhekontakts 18 an das Kontaktstück 4 führt.

Zur besseren Darstellung der zweiarmigen Hebelwirkung der Kontaktlamelle 8 wird auf Fig. 2 verwiesen. Dort ist die Kontaktlamelle 8 im Kontakt mit einem Gegenkontaktstück 24 dargestellt, wodurch der Stromschluß zwischen dem Kontakt­ stück 4 und dem Gegenkontaktstück 24 hergestellt wird. Die Kontaktlamelle 8 liegt mit einem Gleitkontakt 26, der am zweiten Federarm 12 angeordnet ist, am Gegenkontaktstück 24 auf. Dabei wurde der zweite Federarm 12 zurückgebogen. Die Materialbeanspruchung infolge des Verbiegens verteilt sich jedoch gleichmäßig über die gesamte Kontaktlamelle 8, so daß die Federspannung durch die gesamte Kontaktlamelle 8 aufge­ bracht wird. Im Gegensatz dazu werden der Ruhekontakt 18 und der Gleitkontakt 26 unterschiedlich stark auf das Kontakt­ stück 4 bzw. auf das Gegenkontaktstück 24 gedrückt. Maßgeb­ lich hierfür ist das Verhältnis zwischen der effektiven Länge A des ersten Kontaktarmes 10 und der effektiven Länge B des zweiten Kontaktarmes 12. Ist beispielsweise die Länge B grö­ ßer als die Länge A, so wird der Ruhekontakt 18 stärker an das Kontaktstück 4 gedrückt als der Gleitkontakt 26 an das Gegenkontaktstück 24. Die gewünschte Hebelwirkung kann in einfacher Art und Weise durch Veränderung der beiden Längen A und B, der Federweg des zweiten Kontaktarmes 12 durch Verän­ derung der Länge B eingestellt werden. Um eine übermäßige Ab­ nutzung des Gleitkontaktes 26 zu verhindern, ist es vorteil­ haft, den zweiten Federarm 12 länger als den ersten Federarm 10 auszubilden. Dadurch wird der Gleitkontakt 26 unter einem geringeren Anpreßdruck an das Gegenkontaktstück 24 gedrückt, wodurch beim Schaltvorgang, bei dem der Gleitkontakt 26 am Gegenkontaktstück 24 entlanggleitet, dieser weniger abgenutzt wird. Gleichzeitig kann der zweite Federarm 12 mit einer ge­ ringeren Kraft verbogen werden, wodurch Überbeanspruchungen ausgeschlossen werden.

Vorteilhaft ist das Kontaktstück 4 im Querschnitt als hohlzy­ linderförmiger Kreiszylinder ausgebildet, an dessen Außen­ seite der Lamellenkäfig 2 das Kontaktstück 4 radial umlaufend angeordnet ist. Die Öffnung 6 weist dabei radial nach innen.

Eine erfindungsgemäße Kontaktlamellenanordnung 30 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Kontaktlamellenanordnung 30 ist vor­ zugsweise als zweiseitige Kammstruktur ausgebildet. Je zwei einander gegenüberstehende Zinken 32 und 34 bilden eine Kon­ taktlamelle 36. Die Kontaktlamellen 36 sind im Bereich ihrer Auflagepunkte 38 miteinander verbunden. Unter Wölbung der Kontaktlamellenanordnung 30 quer zu den einzelnen Kontaktla­ mellen 36 kann die Kontaktlamellenanordnung 30 beispielsweise in einen das Kontaktstück 4 radial umgebenden Lamellenkäfig eingesetzt werden. Infolge der selbstfedernden Ausgestaltung der Kontaktlamellenanordnung 30 ist diese lagestabil in der Lamellenlagerung angeordnet.

Claims (5)

1. Kontaktlamelle (8) für ein Kontaktstück (4) eines Hochspannungsschalters, die in einem Lamellenkäfig (2) angeordnet und Bestandteil des Strompfades zu einem Gegenkontaktstück (24) ist sowie einen Lagerpunkt (14) aufweist, an dem sie gegenüber dem Lamellenkäfig (2) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktlamelle (8) als zweiarmiger Hebel von zwei vom Lagerpunkt (14) ausgehenden Federarmen (10, 12) gebildet ist, von denen einer bei Kontakt mit dem Gegenkontaktstück (24) elastisch ausgelenkt ist.

2. Kontaktlamelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federarme (10, 12) zueinander unter einem stumpfen Winkel stehen.

3. Kontaktlamelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federarme (10, 12) unterschiedliche Längen aufweisen.

4. Kontaktlamelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktlamelle (8) aus einem vorgeformten und federnden Bandmaterial besteht.

5. Kontaktlamellenanordnung mit mehreren Kontaktlamellen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktlamellen (36) im Bereich ihrer Lagerpunkte (38) miteinander verbunden sind.