DE2413958B1 - Leistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter, versehen mit einem mit dem einen Ende des vom Schalter zu schließenden und zu öffnenden Stromkreises zu verbindenden festen Hauptkontakt, einem mit dem anderen Ende dieses Stromkreises zu verbindenden festen Anschlußkontakt, einem mit dem festen Hauptkontakt dauernd elektrisch leitend verbundenen festen Hilfskontakt und einem axial bewegbaren Schaltkontakt in der Gestalt eines mit dem festen Hauptkontakt zusammenarbeitenden stiftförmigen Endteiles mit kleinerem Durchmesser und eines daran koaxial angeschlossenen, mit dem festen Anschlußkontakt und dem festen Hilfskontakt zusammenarbeitenden, rohr- oder stiftförmigen Überbrückungsteiles mit größerem Durchmesser, welche festen Kontakte und welche Teile des bewegbaren Schaltkontaktes so angeordnet und ausgeführt sind, daß während des Ausschaltvorganges des bewegbaren

ίο Schaltkontaktes zunächst der Überbrückungsteil vom festen Hilfskontakt und danach der Endteil vom festen Hauptkontakt getrennt wird und während des Einschaltvorganges zunächst der Endteil mit dem festen Hauptkontakt und danach der Überbrückungsteil mit dem festen Hilfskontakt in Berührung kommt.

Bei Schaltern dieser Art dienen der feste Hauptkontakt und der Endteil des Schaltkontaktes nur zum Unterbrechen und zum Schließen des Stromkreises, und der feste Hilfskontakt und der Überbrückungsteil des Schaltkontaktes dienen nur zum Leiten des Betriebsstromes im geschlossenen Zustand des Schalters. Solche Schalter sind bis heute so konstruiert, daß ihr bewegbarer Schaltkontakt unter allen Umständen mit dem Anschlußkontakt elektrisch leitend verbunden bleibt. Dies hat die Folge, daß im geöffneten Zustand des Schalters die Isolation für die Spannungstrennung durch den Isolierabstand zwischen dem festen Anschlußkontakt und dem festen Hilfskontakt, durch den Isolierabstand zwischen dem stiftförmigen Endteil des bewegbaren Schaltkontaktes und dem festen Hilfskontakt und durch die Qualität des sich zwischen diesen Kontakten befindenden Dielektrikums und der sich dazwischen erstreckenden isolierenden Oberflächen bestimmt ist. Dieses Dielektrikum und diese Oberflächen werden aber gerade an den Stellen zwischen diesen Kontakten durch den Schaltprozeß angegriffen und verunreinigt. Deshalb müssen zur Vergrößerung der Sicherheit diese Isolierabstände größer gemacht werden. Das Problem einer zuverlässigen Spannungstrennung bei Leistungsschaltern mit einem einen einzigen Körper bildenden bewegbaren Schaltkontakt stammt daher aus der Tatsache, daß diese Schalter nicht nur im geöffneten Zustand für eine gute Spannungstrennung sorgen, sondern auch den Stromkreis unter normalen sowie unter extremen Umständen unterbrechen und schließen können müssen, was mit Erscheinungen verbunden ist, die die für eine gute Spannungstrennung erforderliche Isolation ungünstig beeinflussen können.
Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Leistungsschalter der beschriebenen Art zu schaffen, bei dem in einfacher Weise die für die Spannungstrennung benötigte Isolation verbessert und nicht oder in geringerem Maße der schädlichen Wirkung des Schaltprozesses ausgesetzt ist.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Hub des bewegbaren Schaltkontaktes größer als die axiale Abmessung der Kontaktfläche des Überbrükkungsteiles des bewegbaren Schaltkontaktes ist, so daß im ausgeschalteten Zustand des Schalters der bewegbare Schaltkontakt auch vom festen Anschlußkontakt getrennt ist. Bei dieser Ausführung des Schalters wird im geöffneten Zustand desselben zum normalerweise zwischen dem festen Hilfskontakt und dem dünneren stiftförmigen Endteil des bewegbaren Schaltkontaktes vorhandenen Isolierabstand ein Isolierabstand, nämlich derjenige zwischen diesem Endteil und dem festen Anschlußkontakt, in Reihe geschaltet, der nicht oder kaum dem Einfluß des Schaltprozesses ausgesetzt ist und da-

her von hoher Qualität bleibt

Mit Vorteil kann der feste Hauptkontakt in einer sich bis in der Nähe des festen Hilfskontaktes erstreckenden Löschkammer angeordnet und der Schalter kann dann weiter so ausgeführt sein, daß diese Löschkammer nur für den Endteil des Schaltkontaktes zugänglich ist. In diesem Falle kommt der feste Anschlußkontakt und daher auch der zusätzliche Isolierabstand im geöffneten Zustand des Schalters in verhältnismäßig großer Entfernung vom festen Hauptkontakt und vom in der Umgebung desselben in der Löschkammer auftretenden Schaltbogen zu liegen. Eine noch bessere Trennung zwischen der vom bewegbaren Schaltkontakt und vom festen Hauptkontakt auszuführenden Leistungsschaltung und der ebenfalls durch den Schaltkontakt zustande zu bringenden Spannungstrennung ist möglich, wenn die Löschkammer gas- und flüssigkeitsdicht vom Raum getrennt wird, in dem sich der feste Anschlußkontakt, der feste Hilfskontakt und der Überbrükkungsteil des bewegbaren Schaltkontaktes befinden, und wenn der Endteil des Schaltkontaktes sich gas- und flüssigkeitsdicht durch eine öffnung einer Stirnwand der Löschkammer hindurch erstreckt. In diesem Falle muß die Löschkammer einen gesonderten Auslaß nach außen aufweisen.

Dieser gesonderte Auslaß der Löschkammer kann leicht erreicht werden, wenn bei einem Schalter mit vertikal schaltendem Schaltkontakt die Löschkammer mit dem festen Hauptkontakt oberhalb des Raumes mit dem festen Anschlußkontakt, dem festen Hilfskontakt und dem Überbrückungsteil des Schaltkontaktes angeordnet wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung ist

F i g. 1 ein Axialschnitt des Schaltelementes eines Leistungsschalters nach der Erfindung und

Fig.2 ein Axialschnitt des Schaltelementes einer Variante dieses Leistungsschalters.

Das Schaltelement nach F i g. 1, das isoliert in einem Metallgefäß (nicht gezeichnet) eines metallumschlossenen Leistungsschalters angeordnet ist, ist mit einem Kontaktträger mit Kontaktfingern 2 für den lösbaren Anschluß eines mit dem einen Ende des äußeren Stromkreises verbundenen Kontaktstiftes 3, unmittelbar durch den Kontaktträger getragenen, den festen Hauptkontakt bildenden Kontaktfingern 4, einem durch ein Metallrohr 5 elektrisch leitend mit dem Kontaktträger 1 und durch diesen getragenen festen Hilfskontakt 6, einem durch Rohre 7,8 aus Isoliermaterial in Entfernung vom festen Hilfskontakt 6 gehaltenen Kontaktring 9 für den lösbaren Anschluß des Schalters am anderen Ende dieses Stromkreises und einem elektrisch leitend mit diesem Kontaktring verbundenen und durch diesen getragenen festen Anschlußkontakt 10 versehen. Der Kontaktring 9 ist durch ein Rohr 11 aus Isoliermaterial an einem Metallring 12 befestigt, der einen Teil der oberen Wand des Schaltergefäßes bilden kann.

Mit den festen Kontakten 4,6 und 10 wirkt ein axial bewegbarer Schaltkontakt zusammen, der aus einem mit dem festen Hilfskontakt 6 und dem festen An-Schlußkontakt 10 zusammenarbeitenden rohrförmigen Überbrückungsteil 13 mit verhältnismäßig großem Durchmesser und einem über Speichen 14 elektrisch leitend damit verbundenen, nur mit dem festen Hauptkontakt 4 zusammenarbeitenden stiftförmigen Endteil

15 mit wesentlich kleinerem Durchmesser besteht. Der bewegbare Schaltkontakt 13,14,15 ist durch ein Rohr

16 aus Isoliermaterial mit einer durch einen Antriebsmechanismus (nicht gezeichnet) auf und ab bewegbaren Antriebsstange 17 gekuppelt.

Im gezeichneten eingeschalteten Stand des Schaltkontaktes 13, 14, 15 ist die Verbindung zwischen dem festen Hauptkontakt 4 und dem Endteil 15 des Schaltkontaktes durch die für größere Betriebsströme geeignete Verbindung zwischen dem festen Hilfskontakt 6 und dem Überbrückungsteil 13 des Schaltkontaktes überbrückt.

Die festen Kontakte 4, 6 und 10 sind so angeordnet, und die Teile 13, 15 des Schaltkontaktes 13,14, 15 sind je so lang, daß während des Ausschaltvorganges zunächst der Überbrückungsteil 13 des Schaltkontaktes vom festen Hilfskontakt 6 und danach der Endteil 15 des Schaltkontaktes vom festen Hauptkontakt 4 getrennt wird, und daß während des Einschaltvorganges zunächst dieser Endteil 15 mit dem festen Hilfskontakt 6 in Berührung kommt. Das Unterbrechen und das Schließen des Stromkreises werden daher ausschließlich durch den festen Hauptkontakt 4 und den Endteil des Schaltkontaktes ausgeführt, während der feste Hilfskontakt 6 und der Überbrückungsteil 13 des Schaltkontaktes stromlos voneinander getrennt und miteinander in Berührung gebracht werden. Die letztgenannten Kontakte 6 und 13 haben daher nichts oder wenig durch den Schaltprozeß zu leiden.

Der Endteil 15 des Schaltkontaktes wirkt in einer Löschkammer 18 mit Deionisationsorganen 19. Die Löschkammer 18 befindet sich innerhalb des Rohres 5 zwischen dem festen Hauptkontakt 4 und dem festen Hilfskontakt 6.

Nach der Erfindung ist der Hub des Schaltkontaktes 13, 14, 15 länger als die axiale Abmessung oder Länge der während des Schaltvorganges mit dem festen Anschlußkontakt 10 in Berührung kommende Kontaktfläche des Überbrückungsteiles 1 des Schaltkontaktes, so daß im ausgeschalteten Zustand des Schalters der Schaltkontakt 13,14,15 ganz von den festen Kontakten 4, 6, 10, vom Kontaktring 9 und vom Kontaktträger 1 isoliert ist (s. den gestrichelt gezeichneten ausgeschalteten Stand des Schaltkontaktes). In diesem Stand des Schaltkontaktes hängt die Spannungstrennung von der isolierenden Oberfläche des Isolators 7 und von den in Reihe geschalteten radialen Isolierabständen a und b zwischen den festen Kontakten 6 und 10 einerseits und dem verhältnismäßig dünnen Endteil 15 des Schaltkontaktes andererseits ab. Besonders die wenig oder nicht vom Schaltprozeß beeinflußte Isolation zwischen diesem Endteil 15 und dem festen Anschlußkontakt 10 erhöht wesentlich die Zuverlässigkeit der Spannungstrennung.

Der Leistungsschalter nach Fig.2 ist ein offener Schalter. Dieser Schalter ist mit einem vertikalen, elektrisch leitenden Rohr 20 versehen, das den Kontaktträger 21 mit dem festen Hauptkontakt 22 enthält, an seinem oberen Ende einen Büchsenkontakt 23 für den lösbaren Anschluß des Schalters an den mit dem einen Ende des äußeren Stromkreises verbundenen Kontaktstift 24 aufweist und an seinem unteren Ende einen festen Hilfskontakt 25 trägt. Das Rohr 20 mit den Kontakten 22, 23, 25 wird durch Stützisolatoren 26, 27 getragen. Der Stützisolator 27 trägt auch ein metallenes Gehäuse 28 mit einem koaxial zum festen Hilfskontakt 25 angeordneten festen Anschlußkontakt 29, der mit dem Gehäuse 28 elektrisch leitend verbunden ist und durch den Stützisolator 27 in einer festen isolierenden Entfernung vom festen Hilfskontakt 25 getragen wird. An einer anderen Stelle ist am Gehäuse 28 ein Buch-

, senkontakt 30 ebenfalls elektrisch leitend befestigt, durch den der Schalter lösbar an den mit dem anderen Ende des Stromkreises verbundenen Kontaktstift 31 angeschlossen ist.

Der mit den festen Kontakten 22, 25 und 29 zusammenarbeitende, axial bewegbare Schaltkontakt besteht aus einem nur mit dem festen Hauptkontakt 22 zusammenarbeitenden Endteil 32 mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser und einem nur mit dem festen Hilfskontakt 25 und dem festen Anschlußkontakt 29 zusammenarbeitenden Überbrückungsteil 33 mit einem wesentlich größeren Durchmesser. Auch bei diesem Schalter sind die festen Kontakte 22, 25, 29 so angeordnet, und die Teile 32 und 33 und der Hub des Schaltkontaktes sind so lang, daß der Stromkreis durch den Endteil

32 des Schaltkontaktes und den festen Hauptkontakt 22 geschlossen und geöffnet wird und im geschlossenen Zustand des Schalters die Verbindung zwischen den Kontakten 22 und 32 durch die Verbindung zwischen dem festen Hilfskontakt 25 und dem Überbrückungsteil

33 des Schaltkontaktes überbrückt ist, aber im geöffneten Zustand des Schalters der Schaltkontakt 32, 33 ganz frei von den festen Kontakten 22,25 und 29 ist. Im letzten Falle ist die Spannungstrennung durch den axialen Isolierabstand c zwischen den festen Kontakten 25, 29 und durch die Reihenschaltung der radialen Isolierabstände dund e zwischen dem dünnen Endteil 32 des Schaltkontaktes und den festen Kontakten 25 und 29 bestimmt.

Ein von außen her antreibbarer, um die Welle 34 schwenkbarer Arm 35 dient zum Ein- und Ausschalten des Schaltkontaktes 32,33.

Dieser Schalter hat weiter als Besonderheit, daß die Löschkammer 36 mit den Deionisationsorganen 37 oberhalb des Raumes 38 mit den festen Kontakten 25 und 29 und dem Überbrückungsteil 33 des Schaltkontaktes angeordnet und von diesem Raum gas- und flüssigkeitsdicht durch eine Wand 39 getrennt ist, durch die der dünne stiftförmige Endteil 32 des Schaltkontaktes gas- und flüssigkeitsdicht hindurchgeführt ist. Durch diese wie eine Trennwand wirkende Wand 39 wird verhindert, daß die Isoliermaterialien und die zusammenarbeitenden Kontaktflächen im Raum 38 durch den Schaltbogen angegriffen und durch die Schaltprodukte verunreinigt werden. Für die Spannungstrennung kann man bei diesem Schalter immer auf den konstanten, zuverlässigen Isolierabstand e zwischen dem festen Anschlußkontakt 29 und dem Endteil 32 des Schaltkontaktes rechnen.
Der Schalter kann bis zum Niveau 40 mit isolierender Flüssigkeit, z. B. Mineralöl, gefüllt werden. Da die Löschkammer sich im oberen Teil des Schalters befindet, können die während des Schaltvorganges erzeugten Gase durch einen Kanal 41 der oberen Wand 42 des Rohres 20 hindurch nach außen abgeführt werden.

Auch beim Schalter nach F i g. 1 kann zwischen der Löschkammer 18 und dem Raum mit den festen Kontakten 6 und 10 und dem Überbrückungsteil 13 des Schaltkontaktes eine gas- und flüssigkeitsdichte Trennwand angebracht werden, in diesem Falle muß dann die Löschkammer an einen außerhalb dieses Raumes nach außen führenden Kanal angeschlossen sein.

Im Rahmen der Erfindung sind viele Varianten der Schalter nach der Zeichnung möglich. Die Hauptsache eines Schalters nach der Erfindung ist, daß der bewegbare Sehaltkontakt, im Gegensatz zum Schaltkontakt der bekannten Schalter mit Überbrückung der Kontakte zum Schließen und zum Öffnen des Stromkreises, im geöffneten Zustand des Schalters von allen festen Kontakten, daher von beiden Enden des äußeren Stromkreises getrennt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Leistungsschalter, versehen mit einem mit dem einen Ende des vom Schalter zu schließenden und zu öffnenden Stromkreises zu verbindenden festen Hauptkontakt, einem mit dem anderen Ende dieses Stromkreises zu verbindenden festen Anschlußkontakt, einem mit dem festen Hauptkontakt dauernd elektrisch leitend verbundenen festen Hilfskontakt und einem axial bewegbaren Schaltkontakt in der Gestalt eines mit dem festen Hauptkontakt zusammenarbeitenden stiftförmigen Endteiles mit kleinerem Durchmesser und eines daran koaxial angeschlossenen, mit dem festen Anschlußkontakt und dem festen Hilfskontakt zusammenarbeitenden, rohr- oder stiftförmigen Überbrückungsteiles mit größerem Durchmesser, weiche festen Kontakte und welche Teile des bewegbaren Schaltkontaktes so angeordnet und ausgeführt sind, daß während des Ausschaltvorganges des bewegbaren Schaltkontaktes zunächst der Überbrückungsteil vom festen Hilfskontakt und danach der Endteil vom festen Hauptkontakt getrennt wird und während des Einschaltvorganges zunächst der Endteil mit dem festen Hauptkontakt und danach der Überbrükkungsteil mit dem festen Hilfskontakt in Berührung kommt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des bewegbaren Schaltkontaktes größer als die axiale Abmessung der Kontaktfläche des Überbrükkungsteiles des bewegbaren Schaltkontaktes ist, so daß im ausgeschalteten Zustand des Schalters der bewegbare Schaltkontakt auch vom festen Anschlußkontakt getrennt ist.

2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Hauptkontakt in einer sich bis in der Nähe des festen Hilfskontaktes erstreckenden Löschkammer angeordnet ist und diese Löschkammer nur für den Endteil des Schaltkontaktes zugänglich ist.

3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschkammer gas- und flüssigkeitsdicht vom Raum getrennt ist, in dem sich der feste Anschlußkontakt, der feste Hilfskontakt und der Überbrückungsteil des bewegbaren Schaltkontaktes befinden, und daß der Endteil des bewegbaren Schaltkontakes sich gas- und flüssigkeitsdicht durch eine öffnung einer Wand der Löschkammer hindurch erstreckt.

4. Leistungsschalter nach Anspruch 3, mit einem vertikal schaltenden Schaltkontakt, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschkammer mit dem festen Hauptkontakt oberhalb des Raumes mit dem festen Anschlußkontakt, dem festen Hilfskontakt und dem Überbrückungsteil des bewegbaren Schaltkontaktes angeordnet ist.