DE19830232A1

DE19830232A1 - Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters

Info

Publication number: DE19830232A1
Application number: DE19830232A
Authority: DE
Inventors: Lutz Niemeyer
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-13
Also published as: WO2000003406A1; DE59900953D1; EP1095389A1; CN1307726A; US6320149B1; EP1095389B1; CN1146930C

Abstract

Eine bewegliche 1. Stromkontaktanordnung (K1) weist endseitig einen Schaltkontakt (P4) und ein U-förmiges Lichtbogenhorn (R1) auf. Eine feststehende 2. Stromkontaktanordnung (K2) weist endseitig einen Schaltkontakt (P1) und eine U-förmige Stromleiterschleife (R2) auf. Die Stromleiterschleife (R2) besteht in ihrem U-förmigen Teil aus einem Bimetallstreifen, innen aus Stahl (2) und außen aus Kupfer (3); anschließend sind 2 einander gegenüberliegende Schaltkontakte (P2, P3) und endseitig ein Lichtbogenhorn (3') vorgesehen. In einem Schließzustand des Stromschalters ist die 1. Stromkontaktanordnung (K1) entgegen der Richtung eines Pfeiles (5) nach links verschoben, so daß alle 4 Schaltkontakte (P1) - (P4) übereinander in Druckkontakt stehen. Beim Öffnen des Stromschalters werden zunächst die Kontaktpaare (P1, P2) getrennt, wodurch ein Strom (4) von diesen in die Stromleiterschleife (R2) kommutiert, wie es gestrichelt eingezeichnet ist. Nachdem sich die Stromleiterschleife (R2) entspannt hat, trennt auch das Kontaktpaar (P3, P4), so daß ein Lichtbogen (6) entsteht, der durch die asymmetrische Stromführung in der Stromleiterschleife (R2) auf die Lichtbogenhörner (3', R1) getrieben wird. Damit wird der Lichtbogen schnell von seiner ursprünglichen Kontaktstelle weggetrieben und dabei zunehmend asymmetrisch magnetisch beblasen, so daß seine Brennspannung schnell zunimmt. Diese einfache und kostengünstig herzustellende Kontaktstruktur gewährleistet einen geringen Abbrand.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Bei der Erfindung wird ausgegangen von Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

STAND DER TECHNIK

Mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er aus der DE 29 25 162 C2 bekannt ist. Dort ist ein Hochspannungsschalter mit einem beweglichen Schaltstück zwischen einem inneren und äußeren feststehenden Schaltstück beschrieben. In das äußere Schaltstück ist ein Kontaktfinger mit einer Kontaktschleife eingesetzt, welche durch eine Blattfeder gegen einen Kontaktring des beweglichen Schaltstückes des Stromschalters in dessen Schließzustand drückt. Am beweglichen Schaltstück ist ein Schlingenkontakt angeordnet, welcher im Schließzustand des Stromschalters gegen das innere Schaltstück drückt und beim Öffnen des Stromschalters zeitlich nach dem Öffnen des Kontaktfingers öffnet. Beim Ausschaltvorgang wird zwischen den Nennstromkontakten in kürzester Zeit eine vergleichsweise große Spannung aufgebaut, welche den abzuschaltenden Strom äußerst rasch vom Nennstrompfad in einen Leistungspfad treibt. Der Lichtbogen, der beim Öffnen des Kontaktfingerkontaktes entsteht, wird durch das magnetische Feld von dessen Schlinge beblasen; er erlischt schnell, weil zunächst noch ein alternativer Strompfad zwischen dem beweglichen und dem inneren feststehenden Schaltstück besteht.

Der Aufbau eines derartigen Nennstromkontaktsystems mit vielen Kontaktfingern und dazugehörigen Halterungen und Andruckfedern ist relativ aufwendig und teuer.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, löst die Aufgabe, Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß der Stromschalter einfacher und kostengünstiger herstellbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zu dem Nennstrompfad kein zusätzlicher Leistungsstrompfad erforderlich ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Lichtbogenlänge mit einfachen Mitteln vergrößert und damit die Kommutationsspannung erhöht, das Abschaltverhalten verbessert und der Abbrand der Stromkontakte verringert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Ausschnitt einen Querschnitt der oberen Hälfte von Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters in Schließstellung und

Fig. 2 Stromkontaktanordnungen gemäß Fig. 1 in geöffnetem Schaltzustand.

Zum Verständnis der Erfindung nicht notwendige Konstruktionselemente sowie das Gehäuse des Stromschalters sind in den Zeichnungen weggelassen worden. Der Übersichtlichkeit wegen einstückig dargestellte Teile können in der Praxis aus konstruktiven und fertigungstechnischen Gründen aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Fig. 1 zeigt in einem Ausschnitt eine Schnittdarstellung einer kreiszylindrischen Nennstrom-Kontaktanordnung eines Leistungsschalters bzw. Stromschalters im Schließzustand, wobei mit (1) dessen Längsachse bezeichnet ist. Eine rohrförmige, bewegliche 1. Stromkontaktanordnung (R1) und eine rohrförmige, feststehende 2. Stromkontaktanordnung (K2) weisen endseitig Schaltkontakte (P4) bzw. (P1) auf, die kostengünstig durch Anschweißen von Profilringen herstellbar sind. An der 1. Stromkontaktanordnung (K1) ist endseitig ferner ein U-förmiges Lichtbogenhorn (R1) aus einem elektrisch gutleitenden Werkstoff angeordnet und an der 2. Stromkontaktanordnung (K2) endseitig ein Lichtbogenhorn bzw. eine U-förmige Stromleiterschleife (R2), die bis zu einander gegenüberliegenden Schaltkontakten (P2) und (P3) aus einem Bimetall besteht. Der innenliegende Teil des Bimetalls besteht aus einem Material mit einer hohen Elastizitätskonstante, vorzugsweise aus Stahl (2), und der außenliegende aus einem elektrisch gutleitenden Material, vorzugsweise aus Kupfer (3) oder einer Kupferlegierung. Die Stahlkomponente der Stromleiterschleife (R2) gewährleistet ieren hohe radiale Elastizität; sie ist so geformt, daß sich die Stromleiterschleife (R2) nach einer Kontakttrennung in die in Fig. 2 gezeigte Form entspannt. Zur Verbesserung dieser Elastizität kann die Stromleiterschleife (R2) auf ihrer nach innen gebogenen Seite in radialer Richtung eingesägt sein. Die Kupferkomponente des Bimetalls gewährleistet eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Die im Schließzustand des Stromschalters übereinanderliegenden und durch eine elastische Deformation der 1. und 2. Stromkontaktanordnungen (K1, K2) angedrückten Schaltkontakte (P1)-(P4) sind durch Lichtbögen unterschiedlich stark beansprucht. Für die wenig beanspruchten Schaltkontakte (P1) und (P2) genügt ein Silberüberzug, während die Schaltkontakte (P3) und (P4) eine Auflage aus einem Abbrandmaterial aufweisen. Die Stromleiterschleife (R2) weist endseitig hinter den Schaltkontakten (P1) und (P2) ein lichtbogenseitig abgewinkeltes Kontaktende bzw. Lichtbogenhorn (3') aus Kupfer auf. Eine gestrichelte Linie (4) durch die 1. Stromkontaktanordnung (K1), die Schaltkontakte (P1)-(P4) und die 2. Stromkontaktanordnung (K2) deutet einen symmetrischen Strompfad an.

Fig. 2 zeigt Stromkontaktanordnungen des Stromschalters gemäß Fig. 1 im Öffnungszustand, wobei die 1. Stromkontaktanordnung (K1) in Richtung eines Pfeiles (5) nach rechts verschoben ist. Beim Öffnen werden zunächst die Kontaktpaare (P1, P2) getrennt, wodurch der Strom in die Stromleiterschleife (R2) kommutiert, wie es gestrichelt eingezeichnet ist. Nachdem sich die Stromleiterschleife (R2) entspannt hat, trennt auch das Kontaktpaar (P3, P4), so daß ein Lichtbogen (6) entsteht, der durch die asymmetrische Stromführung in der Stromleiterschleife (R2) auf die Lichtbogenhörner (3', R1) getrieben wird. Damit wird der Lichtbogen schnell von der ursprünglichen Kontaktstelle weggetrieben und dabei zunehmend asymmetrisch magnetisch beblasen, so daß seine Brennspannung schnell zunimmt.

Bezugszeichenliste

1

Längsachse des Stromschalters

2

1

. Bimetall von R2, Stahl

3

2

. Bimetall von R2, Kupfer

3

'lichtbogenseitiges Kontaktende von

3

, Hornbügel, Lichtbogenhorn

4

Strompfad

5

Pfeil

6

Lichtbogen
K1bewegliche 1. Stromkontaktanordnung
K2feststehende 2. Stromkontaktanordnung
P1Schaltkontakt von K2
P2, P3Schaltkontakte von R2
F4Schaltkontakt von K1
R1U-förmiges Lichtbogenhorn von K1
R2U-förmige Stromleiterschleife von K2, Lichtbogenhorn

Claims

1. Stromkontaktanordnungen eines Stromschalters

a) mit mindestens zwei mechanisch gegeneinander verschiebbaren 1. und 2. Stromkontaktanordnungen (K1, K2),
b) wobei jede dieser Stromkontaktanordnungen (K1, K2) mindestens einen Schaltkontakt (P4, P1) aufweist und
c) wobei mindestens eine der beiden Stromkontaktanordnungen (K2) eine Stromleiterschleife (R2) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
d) daß die Stromleiterschleife (R2) mindestens zwei Schaltkontakte (P2, P3) aufweist und
e) daß diese Schaltkontakte (P2, P3) der Stromleiterschleife (R2) im Schließzustand des Stromschalters mit den Schaltkontakten (P4, P1) der beiden Stromkontaktanordnungen (K1, K2) in gutleitender, mechanischer Druckverbindung stehen.

2. Stromkontaktanordnungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiterschleife (R2) elastisch ausgebildet ist.

3. Stromkontaktanordnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiterschleife (R2) als Bimetallstreifen ausgebildet ist, innenseitig aus einem Material mit einer hohen Elastizitätskonstante und außenseitig aus einen elektrisch gutleitenden Material.

4. Stromkontaktanordnungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen innenseitig Stahl und außenseitig Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweist.

5. Stromkontaktanordnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltkontakte (P2, P3) der Stromleiterschleife (R2) und der Schaltkontakt (P4) der Stromkontaktanordnung (K1), welche nicht mit der Stromleiterschleife (R2) verbunden ist, mit Lichtbogenhörnern (3', R1) verbunden sind.

6. Stromkontaktanordnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiterschleife (R2) einander gegenüberliegende Schaltkontakte (P2, P3) aufweist.