DE2237771A1

DE2237771A1 - Elektrischer schalter

Info

Publication number: DE2237771A1
Application number: DE2237771A
Authority: DE
Inventors: Dominik M Wiktor
Original assignee: Automatic Switch Co
Current assignee: Automatic Switch Co
Priority date: 1971-09-15
Filing date: 1972-08-01
Publication date: 1973-03-22
Also published as: GB1359072A; CA965465A; FR2152960B1; NL7211436A; JPS4837661A; FR2152960A1; US3729608A

Description

Elektrischer Schalter

Die Erfindung befaßt sich mit elektrischen Schaltern,, insbesondere mit solchen Schaltern, die im Augenblick ihrer 3etätir'unp; einen Starkstromkreis schließen.

"Henri man einen Schalter betätigt, um einen elektrischen Stromkreis zu schließen, erzeugt der durch die Schaltkontakte und die diese Kontakte tragenden Teile fließende Strom eine magnetische Rückstoßkraft, welche bestrebt ist, die Kontakte zu trennen. Die "Größe dieser Rückstoßkraft hängt von der auftre-* tenden Stromstärke ab und daher erzeugen starke Ströme sehr große Rückstoßkräfte.

Gewisse Typen von Schaltanordnungen, wie z.B. Sicherheitsschalter, Kontaktge'ber, Leistungsschalter und Unterbrecher müssen so konstruiert sein, daß sie nicht nur dann schließen, wenn ein normaler Stromfluß vorliegt, sondern auch dann, wenn ein abnorm hoher Strom fließt, wie er beispielsweise auftritt, wenn der Kreis stark überlastet ist, oder wenn ein Fehlerstrom auftritt, wie beispielsweise ein hoher EinsehaltStromstoß oder ein Kurzschlußstrom. In solchen Fällen ist die mechanische Rückstoßkraft, welche die Kontakte zu trennen bestrebt ist, wenn diese sich sehließen, sehr groß und deswegen muß der Schaltermechanismus kräftig genug konstruiert sein, um uio Rückstoßkraft überwinden zu können und damit sichergestellt ist, daß der Schalter schließt und geschlossen bleibt.

309812/0731

8AD

Schaltvorrichtungen der obengenannten Art weisen im allgemeinen Kuppenkontakte auf, welche besonders empfindlich gegenüber der vorstehend erwähnten Rückstoßkraft sind, und die außerdem die Tendenz haben, aufeinander zu prallen und sich wieuer zu öffnen, wenn sie in Kontakt miteinander gebracht werden. Der Schalterschließmechanismus muß daher so konstruiert sein, daß er sowohl dieses Aufeinanderprallen als auch die höchste Rückstoßkraft überwinuet, welche in dem Schalter möglicherweise auftreten kann. Bei einigen Schaltern werden Messerkontakte verwendet, bei denen eine Klinge zwischen zwei Kontaktfinger bewegt wird, die mittels Federdruck gegeneinander gepreßt werden, sodaß sie die Klinge fest einklemmen, Messerkontakte prallen zwar beim Schließen nicht so sehr, jedoch tritt zwischen den Schließkontakten eine Reibungskraft auf, welche vom Schließmechanismus des Schalters überwunden werden muß.

Daraus ergibt sich, daß Schalterschließmechanismen so konstruiert werden müssen, daß eine große Energiemenge auch dann zur Verfügung stehen muß, wenn die gesamte Energie nur gelegentlich benötigt wird. Diese "überuimensionierung" ist nicht nur teuer, sondern bringt auch für alle Aufbauteile des Schalters überdurchschnittlich großen Verschleiß mit sich, da die gesamte zur Verfügung stehende Energie des Schließmechanismus¹ immer dann benutzt wird, wenn der Schalter betätigt wird, und zwar unabhängig davon, ob eine abnorm große Rückstoßkraft auftritt oder nicht. Es ist schwierig, denjenigen Teil der Schließmechanismus-Kraft zu verringern, welcher dazu benötigt wird, die Rückstoßkraft zu überwinden, da diese Kraft zwangsläufig auftritt in Abhängigkeit von dem durch den Schalter fließenden Strom.

309812/0731

BAD ORIGINAL

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, denjenigen Teil der Schließmechanismus-Energie zu verringern, der benötigt wird um die Reaktion der Schalterkontakte zu überwinden, wenn diese zur Anlage aneinander gebracht werden.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Kuppenkontaktschalter zu schaffen, bei dem die Kontakte wenig oder keine Tendenz zeigen, beim Schließen zu prallen und bei dem die von dem durch die Kontakte fließenden Strom erzeugte magnetische Kraft dazu benutzt wird dazu beizutragen/ daß die Kontakte gegeneinander gedrückt werden.

Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbexspielsj in den Zeichnungen zeigt:

Figur 1 eine Draufsicht eines elektrischen Schalters nach der Erfindung;

Figur, 2 einen vertikalen Querschnitt entlang der Linien 2-2 aus Figur 1;

Figur 3 einen horizontalen Teilquerschnitt entlang der Linien 3 - 3 aus Figur 2; und

Figur 4 in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht aus Figur 2, wobei der Schalter in einer Stellung gezeigt ist, die er unmittelbar nach seinem öffnen einnimmt.

309812/0731 ~4-

- if-

Der elektrische Schalter, an dem die vorliegende Erfindung erläutert werden soll, ist auf einer Grundplatte 10 aus Isoliermaterial angeordnet. An der Oberseite der Grundplatte 10 sind eine Stromzuführungsschiene 12 und eine Stütze 13 mit Schraubenbolzen 11 befestigt, wobei die Stütze 13 aus zwei entsprechend zurechtgebogenen Metallstreifen besteht. Am oberen Ende der Stütze 13 ist ein fester Hauptkontakt 14 angeordnet. Eine weitere Stromzuführungsschiene 13 ist an der Unterseite der Grundplatte mit einem"Schraubenbolzen 16 befestigt. Wenn der Schalter geschlossen ist, verbindet er die Stromzuführungsschienen 12 und 15 elektrisch miteinander, und wenn der Schalter offen ist, trennt er diese beiden Stromzuführungsschienen.

An der Stütze 13 ist mit einer Schraube 19 ein Rahmen 20 befestigt, der aus einem einzelnen gebogenen Metallstück besteht. Der Mittelteil des Rahmens 20 liegt an der Stütze 13 an, und von jeder Seite des Mittelbereichs aus erstreckt sich eine Wand 21 nach oben. Entlang der oberen Kante einer jeden Wand 21 ist das Metallstück so gebogen, daß eine Kappe 22 gebildet ist. Die Kante 23 jeder Wand 21 erstreckt sich vom Schalter her gesehen nach oben-außen. Zwischen den beiden Wänden 21 ist ein Stift 2*1 angeordnet, der eine drehbare Metallwalze 25 trägt. Die Walze 25 dient als der feststehende Abreißkontakt des Schalters.

Von der Grundplatte 10 aus ragen zwei im Abstand voneinander angeordnete Träger 2ö nach oben, und jeder Träger weist eine Schwenkplatte 29 auf, wobei die Schwenkverbindung in beiden

309812/0731

Fällen durch einen Stift 30 hergestellt ist. Die Platten 29 sind in den Figuren 1 und 2 so gezeigt, daß der'dargestellte Schalter geschlossen ist. Wenn die Platten 29 in Figur 2 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt werden, öffnet sich der dargestellte Schalter. Der Einfachheit halber ist der Mechanismus zum Verschwenken der Platten 29 nicht dargestellt.

In den Platten 29 ist ein Isolierblock 32 angeordnet, der eine Metallstange 33 trägt. An der Stange 33 ist der bewegliche Hauptkontakt 34 des Schalters befestigt. Die Stange 33 ist auf dem Block 32 nachgiebig gelagert, und zu diesem Zweck ragt ein Schraubenbolzen 35 durch den Block 33 nach oben sowie durch eine Längsöffnung 36 in der Stange 33 hindurch, über der Stange 33 umgibt eine Druckfeder 37 den Bolzen 35 und stützt sich gegen zwei Federscheiben 38 ab. Die Feder 37 drückt konstant die Stange nach unten und besorgt somit einen nachgiebigen Kontaktdruck zwischen den Hauptkontakten 3^ und l4. Eine weitere Schraube 39 greift durch eine öffnung in der Stange 33 hindurch in den Block 32 hinein. Das untere Ende der Schraube 39 steckt lose in dem Block 32, und zwar so, daß eine gewisse Schwenkbewegung der Stange 33 in einer senkrechten Ebene ermöglicht ist. Eine Schraube 39 befestigt eine metallische Anschlußöse 42 an der Stange 33, und eine ähnliche Anschlußöse 43 ist an der Stromzuführungsschiene 15 mit einem Schraubenbolzen 16' befestigt. Ein biegsamer elektrischer Anschluß 44 verbindet die Anschlußösen 42 und 43 miteinander. Ersichtlich ist somit der bewegliche Hauptkontakt 34 ■ . - 6 -.

309812/0731 ■ ,

-D-

jederzeit elektrisch mit der Stromzuführungsschiene 15 verbunden, und zwar über die Stange 33» die Anschlußöse 42, den Anschluß 44, die Anschlußöse 43 und den Schraubenbolzen 16.

Der zur Erläuterung der Erfindung ausgewählte Schalter ist ein Wechselschalter. Dementsprechend tragen die Platten 29 einen zweiten Block 45, der seinerseits eine Metallstange 46 trägt, die der Metallstange 33 entspricht. Der Einfachheit halber ist nur ein Teil der Stange 46 dargestellt. Die Stange 46 ist jedoch in der gleichen V/eise angeordnet wie die Stange 33 und weist alle diejenigen Komponenten auf, welche von der Stange 33 getragen werden. Außerdem arbeitet sie mit einem (nicht dargestellten) festen Kontakt zusammen, der dem oben beschriebenen entspricht. Zwei Anschlußösen 47, die durch einen biegsamen elektrischen Anschluß 48 miteinander verbunden sind, verbinden die Stange 46 elektrisch mit der Stromzuführungsschiene

An der Oberfläche der Stange 33 ist mittels Schrauben 51 ein L-förmiger Träger 52 befestigt, der einen kanalförmigen Querschnitt hat. Das obere Ende des hochragenden Schenkels 53 des Trägers 52 ist so ausgebildet, daß zwei Laschen 54 gebildet werden, zwischen denen ein Schwenkstift 55 liegt. Um den Schwenkstift 55 ist ein Arm 56 schwenkbar gelagert, der an seinem unteren Ende einen beweglichen Abreißkontakt 57 trägt. Der Abreißkontakt 57 greift an der Walze 25 an. Da der bewegliche Abreißkontakt 57 sich, wie in Figur 2 gezeigt, in einer

309812/0731

vertikalen Ebene in und außer Eingriff mit der Walze 25 be-•wegt, liegt die Drehachse der Walze 25 horizontal und in der Bewegungsbahn des Abreißkontaktes 57. Wenn sich infolgedessen der Abreißkontakt 57 an die Walze 25 anlegt und seine Bewegung fortsetzt, dreht sich die' Walze 25 und vermindert dadurch die Reibung zwischen den Abreißkontakten 57 und 25 erheblich. Infolge der Drehung der Walze 25 berührt außerdem der Abreißkontakt 57 unterschiedliche Stellen auf der Oberfläche der Walze, wodurch die Lebensdauer des Walzenkontaktes 25 erheblich verlängert wird.

Daraus ergibt sich, daß der Arm 56 auf die Kontaktwalze 25 zu und von dieser weg schwenken kann. Dies ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß der Schwenkstift 55 parallel zu dem Stift 24 verläuft, welcher die Walze 25 trägt. Eine Druckfeder 60 drückt den Arm 56 konstant in Gegenuhrzeigerrichtung, wie sich aus den Figuren 2 und 4 ergibt, sodaß der bewegliche Abreißkontakt 57 dauernd gegen den festen Abreißkontakt 25 gedrückt wird. Die Feder 60 ist in einem Isoliergehäuse 61 untergebracht, das am Träger 52 angeordnet ist. Ein mit dem Arm 56 einstückiger Anschlag 62 begrenzt die Gegenuhr zeigersinnbewegung des Armes 56 durch Anschlag des Mittelteils des Trägers 52, so wie dies in Figur 4 dargestellt ist.

Wenn der Schalter sich in der in Figur 2 gezeigten Stellung befindet und geöffnet werden soll, werden die Schwenkplatten 29 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt. Zunächst trennen sich die

309812/0731 " ⁸ -

- sr-

Hauptkontakte 3^ und 14, anschließend die Abreißkontakte 57 und 25· Nachdem sich die Abreißkontakte getrennt haben, wie in Figur 4 dargestellt, hat der Lichtbogen 63 zwischen den Kontakten die Tendenz, sich - in Figur 4 gesehen - nach rechts zu bewegen und zwar wegen des mit dem durch den Lichtbogen fließenden Strom verbundenen Magnetfelds. Somit verläuft der Lichtbogen von der Walze 25 an die Kanten 23 der Wände 21 und von da aus an den Kanten 23 entlang. Da die Kanten 23 und der Arm 56 in Richtung der Lichtbogenbewegung divergieren, wächst" die Lichtbogenlänge schnell, wodurch natürlich die Löschung des Lichtbogens begünstigt wird. Eine (nicht dargestellte) Funkenkammer kann die Abreißkontakte umgeben, wodurch das Abquetschen des Lichtbogens begünstigt wird.

Wenn anschließend die Platten 29 im Uhrzeigersinn in Figur 2 im Sinne eines Schließens des Schalters verschwenkt werden, legt sich zunächst der bewegliche Abreißkontakt 57 an die Walze 25 an, und anschließend kommt der bewegliche Hauptkontakt 34 zur Anlage an den feststehenden Hauptkontakt IH. Wenn der Kontakt 57 erstmalig auf die Walze 25 auftrifft, entsteht nur ein geringer oder gar kein Kontaktprall, da der Kontakt 57 einfach am Kontakt 25 entlang rollt. Außerdem wird ein guter Kontaktandruck zwischen den Kontakten 57 und 25 auf doppelte Weise bewerkstelligt. Einen Teil des Drucks liefert die Feder 60. Außerdem fließt der zwischen dem Rahmen 20 und der Stange 33 fließende Strom durch den Arm 56 und den Schenkel 53 des Trägers 52, bevor sich die Hauptkontakte schließen. Da der Strom durch den Arm 56, einerseits, und den Schenkel 53,

309812/0731 " ⁹ "

andererseits, in entgegengesetzten Richtungen fließt, wird eine Rückstoßkraft erzeugt, welche die Tendenz¹hat, den Arm 56 von dem Schenkel 53 weg zu verschwenken.

Obwohl der Arm 56 und die Walze 25 im vorliegenden Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Abreißkontakte beschrieben worden ist, kann diese Anordnung bei allen anderen Sehalterkontakttypen, einschließlich der. Hauptköntakte, benutzt werden. Während außerdem in der vorliegenden Beschreibung der Arm 56 Teil eines beweglichen Kontaktes ist, und die Walze 25 den feststehenden Kontakt bildet, kann diese Anordnung offensichtlich umgekehrt sein. Während in den Zeichnungen ein Einphasenschalter dargestellt ist, kann natürlich der Block 32 zusätzliche Pole aufweisen, wenn dies gewünscht wird, dabei ist jeder Pol identisch mit dem in den Zeichnungen dargestellten.

Die Erfindung wurde vorstehend beispielhaft an einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt und beschrieben, aber sie kann in mannigfaltiger Hinsicht abgewandelt werden, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen würde. Es sei daher darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf eine spezielle Ausführungsform beschränkt ist, soweit sich derartige Beschränkungen nicht aus den nachfolgenden Patentansprüchen ergeben.

3098 12/0731

Claims

A 12 P 28

Patentansprüche

\J Elektrischer Schalter mit zwei relativ zueinander bewegbaren Kontakten, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kontakt (57) einen gegenüber dem zweiten Kontakt (25) bewegbaren Träger (52) aufweist, an dem ein an dem zweiten Kontakt (25) zur Anlage bringbarer Arm (56) schwenkbar befestigt ist, wobei die Schwenkachse (55) des Armes (56) so angeordnet ist, daß beim Verschwenken des Anas um die Achse dieser sich auf den zweiten Kontakt (25) zu bzw. sich von diesem weg bewegt.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kontakt (57) beweglich ist, während der andere Kontakt (25) feststeht, wobei der Arm (56) Teil des beweglichen Kontaktes (57) ist.
3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Schwenkachse (55) senkrecht zur Richtung der Bewegung zwischen den erwähnten Kontakten (57;25) verläuft.
4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontakt (25) eine Walze ist, die um eine sich quer über die Bewegungsbahn zwischen den Kontakten erstreckende Achse drehbar ist.

- 11 -

309812/0731
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß„ die Schwenkachse und die Walzenachse parallel zueinander verlaufen.
6. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Arm (56) um seine Schwenkachse.(55) auf den zweiten Kontakt (25) zu drückende Federmittel (60).
7. Schalter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Anschlag (62) zur Begrenzung der Bewegung des Arms (56) unter der Wirkung der Feder (60).
8. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Arm (56) und der Träger (52) von der Schwenkachse (55) aus im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und eine Stromschleife bilden, wobei der Arm (56) zwischen dem zweiten Kontakt (25) und dem Träger (52) liegt wenn die Kontakte sehließen, sodaß bei stromdurchflossenem Schalter die von dem Strom erzeugte magnetische Rückstoßkraft den Arm (56) vom Träger (52) weg und gegen den zweiten Kontakt (25) drückt.
9. Schalter nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet, daß die relativ zueinander beweglichen Kontakte (57,25) Abreißkontakte sind, und daß er relativ zueinander bewegliche Hauptkontakte (l4j 34) aufweist, wobei der Träger (52) an dem einen Hauptkontakt (34) und der zweite Kontakt (25)

- 12 30981270731

- 12 ·
an dem anderen Hauptkontakt (14) befestigt isr/^ ' ' ' '
10. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an dem zweiten Kontakt (25) entlang angeordnetes elektrisch leitendes Element (21), mit einer im geschlossenen Zustand von dem Arm (56) divergierenden und sich in Richtung der Divergenz über den zweiten Kontakt (25) hinaus erstreckenden Kante (23) derart, daß ein beim öffnen des Schalters zwischen den Kontakten (57;25) gezogener Lichtbogen von dem zweiten Kontakt (25) auf die Kante (23) überspringt und sich beim weiteren öffnen des Schalters verlängert.

3 0 9 0 1 ? / η 7 3 1

Leerseite