DE2518948A1

DE2518948A1 - Kontaktanordnung fuer einen elektrischen schalter, insbesondere fuer einen vakuumschalter

Info

Publication number: DE2518948A1
Application number: DE19752518948
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Amsler
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1974-09-02
Filing date: 1975-04-29
Publication date: 1976-03-11
Also published as: JPS5131870A; CH572662A5; GB1497578A; FR2289045A1; FR2289045B3; US4041262A

Description

Rprecher & Schuh AG₁ Aarau (Schweiz)

Kontaktanordnung für einen elektrischen Schalter, insbesondere für einen Vakuumschalter

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung'für einen elektrischen Schalter, insbesondere für einen Vakuumschalter, mit zwei in einer Richtung relativ zueinander bewegbaren Kontaktteilen.

Die Erfindung bezweckt» eine Kontaktanordnung der genannten Art für hohe Betriebsströme und hohe Absehaltströme zu schaffen.

Dieser Zweck wird mit der eingangs erwähnten Kontaktanordnung erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass jeder Kontaktteil zwei elektrisch parallel geschaltete Kontaktelemente aufweist, von denen im geschlossenen Zustand jedes mit dem zugeordneten Kontaktelement des andern Kontaktteils in Berührung steht, wobei für die gemeinsame Bewegung der Kontaktelemente des beweglichen Kontaktteils diese Kontaktelemente mechanisch miteinander gekoppelt sind.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert,

In der Figur ist teilweise im Längsschnitt eine Kontaktanordnung für einen Vakuumschalter dargestellt. Die gezeigte Kontaktanordnung weist einen feststehenden Kon-

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taktteil 1 und einen in Richtung des Pfeiles A beweglichen Kontaktteil 2 auf. Der feststehende Kontaktteil 1 ist mit dem nur* teilweise gezeigten Metalldeckel 3 eines vakuumdichten, die Kontaktanordnung umschliessenden Schaltergehäuses verbunden. Dieses Schaltergehäuse weist ferner einen zylindrischen Mantel und einen Metallboden auf, die in der Figur jedoch nicht gezeigt sind. Zur Aufrechterhaltung des Vakuums im Innern des Schaltergehäuses werden geeignete Massnahmen getroffen .

Der bewegliche Kontaktteil 2 ist über ein Verbindungsstück 4 mit dem einen Ende eines Metallbalges 5 verbunden, der am andern Ende mit dem erwähnten, nicht dargestel! ten Metallboden des Vakuumgehäuses verbunden ist. Durch diesen Metallboden und den Metallbalg 5 hindurch erstreckt sich eine Schaltstange 6, die mit dem beweglichen Kontaktteil 2 verbunden ist und durch eine nicht gezeigte Betätigungseinrichtung in Richtung des Pfeiles A auf und abbewegt werden kann.

Der feststehende Kontaktteil 1 besteht aus einem ersten, äussern, hohlzylxndrxschen Kontaktelement 7 mit einer Kontaktfläche 8 und einem zv/eiten, innern, ebenfalls hohlzylindrischen Kontakteleraent 9, welches eine Kontaktfläche 10 aufweist und koaxial zum Kontaktelement 7 angeordnet ist. Auf der Innenseite des Kontaktelementes 9 sind radiale, sich praktisch über die ganze achsiale Länge des Kontaktelementes 9 erstreckende Elektrodenbleche 11 angebracht. Diese Elektrodenbleche 11 sind am Umfang des Kontaktelementes 9 verteilt angeordnet, wobei zwischen benachbarten Elektrodenblechen 11 jeweils ein Spalt freigelassen ist. Die Elektrodenbleche 11 sind mittels eines Verstärkungsringes 12 zusätzlich in ihrer Stellung fixiert.

Der bewegliche Kontaktteil 2 weist ebenfalls ein erstes, ausseres Kontaktelement 13, das im wesentlichen hohlzylindrisch ist, und ein zweites, zum ersten koaxiales, hohlzylindrisches Kontaktelement I^ auf.

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Das äussere Kontaktelement 13 weist einen ringförmigen Teil 15 auf, der am einen Ende mit dem Kopfteil 6a der Schaltstange 6 verbunden ist und am andern Ende ein elastisch deformierbares, wulstartig ausgebildetes Kontaktstück 16 mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt.trägt, welches eine Kontaktfläche 17 aufweist. Das Kontaktstück 16 weist radial und parallel zur Bewegungsachse verlaufende Schlitze 18 auf.

Auf dem Kopfteil 6a der Schaltstange 6 liegt eine Druckfeder 19 auf, zu welcher eine stromleitende Verbindung 20 parallel geschaltet ist. Auf dieser Druckfeder 19 ist das innere Kontaktelement 14 abgestützt, das eine Kontaktfläche 21 aufweist. Auf der Innenseite, des Kontaktelementes IU sind analog zum Kontaktelement 9 radiale, sich praktisch über die ganze achsiale Länge des Kontaktelementes 14 erstreckende Elektrodenbleche 22 angebracht. Diese Elektrodenbleche 22 sind am Umfang des Kontaktelementes 14 verteilt angeordnet, wobei jeweils zwischen benachbarten Elektrodenblechen 22 ein Spalt freigelassen ist. Die Elektrodenbleche 22 sind mittels eines Verstärkungsringes 23 zusätzlich in ihrer Stellung fixiert.

Am unteren Ende des Kontaktstückes 14 ist auf dessen Aussenseite ein Mitnehmerring 24 angebracht, der mit einem auf der Innenseite des Teiles 15 an dessen oberen Ende angeordneten Mitnehmerring 25 auf noch zu beschreibende Weise zusammen wirkt.

In der Figur ist die Kontaktanordnung im geschlossenen Zustand dargestellt, in welchem die Kontaktflächen 8 und 17 der Kontaktelemente 7 und 13 und die Kontaktflächenp.0 und 21 der Kontaktelemente 9 und 14 aufeinanderliegen.

In diesem geschlossenen Zustand wird über die Schaltstange 6 eine Kraft auf den Teil 15 des Kontaktelementes 13 und die Druckfeder 19 ausgeübt, wodurch letztere zusammengedrückt wird und das Kontaktstück 16 gegen das fest-

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stehende Kontakrelement 7 gepresst wird. Dabei kann in diesem Kontaktstück 16 eine elastische Deformation stattfinden, was zur Folge hat, dass sich der Kontaktdruck gleichmässig auf die durch die Schlitze 18 gebildeten Abschnitte des Kontaktstückes 16 verteilt, so dass alle diese Abschnitte mit ihrer Kontaktfläche 17 mit der Kontaktfläche 8 des Kontaktelementes 7 in Berührung kommen, so dass zwischen den Kontaktelementen

13 und 7 ideale Stromübergangsverhältnisse gewährleistet sind

Die etwas weniger massiv ausgebildeten Kontaktelemente 9 und 14 werden durch die Druckfeder 19 ebenfalls aneinandergedrückt, so dass auch über diese Kontaktelemente 9, IU ein Strom fliesst. Dieser Strom wird zur Entlastung der Druckfeder 19 über die stromleitende Verbindung 20 geführt.

Beim Abschalten des durch die Kontaktanordnung fliessenden Stromes wird die Schaltstange 6 mit einer geeigneten Zugkraft nach unten bewegt." Der bewegliche Kontaktteil 2 wird dadurch beschleunigt nach unten bewegt, so dass das Kontaktelement 13 vom Kontaktelement 7 getrennt wird. Unter Wirkung der Druckfeder 19 bleibt das Kontaktelement 14 vorerst noch in Berührung mit dem Kontaktelement 9. Der gesamte Strom fliesst über diese Kontaktelemente 9 und 14,falls der gesamte ohm'sche und induktive Spannungsabfall an diesen Kontaktelementen 9 und 14 einen bestimmten kritischen Wert, z.B. 20 V, nicht überschreitet. In diesem Fall kann zwischen den geöffneten Kontaktelementen 7 und 13 kein Lichtbogen entstehen, so dass hier kein Kontaktabbrand erfolgt.

Sobald während der Oeffnungsbeweg-'Ung des Kontaktelementes 13 der Mitnehmerring 25 auf den Mitnehmerring 24 auftrifft, was nach einigen Millisekunden der Fall sein wird, wird über diese mechanische Kopplung das Kontaktelement

14 ebenfalls nach unten gegen seine Offenstellung bewegt. Diese Bewegung erfolgt mit grosser Geschwindigkeit, da das

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Kontakte lenient 13 mittlerweise eine grosse Geschwindigkeit (ca. 3 m/s) erreicht hat und das Kontaktelement 14 wegen seiner verhältnismässig kleinen Masse praktisch ohne Verzögerung mitnimmt.

Zwischen den Kontaktflächen 10 und 21 der Kontaktelemente 9 bzw. IU brennt ein Lichtbogen, der jedoch unter der Wirkung des Eigenmagnetfeldes von den Kontaktflächen und 21 auf die Schmalfläche 11a und 22a der Elektrodenbleche 11 bzw. 22 kommutiert und dort bis zu seiner Löschung beim nächsten Stroinnulldurchgang diffus brennt.

Beim Schliessen der Kontaktanordnung schliessen naturgemäss zuerst die beiden Kontaktelemente 9 und 14, so dass ein durch Vorzündung auftretender Lichtbogen ebenfalls auf die beschriebene V/eise auf die Eletrodenbleche und 22 komiQutiert. Die äusseren Kontaktelenente 7 und 13 können demzufolge stromlos und ohne zu prellen schliessen, so dass auch beim Schliessen kein Abbrand erfolgt.

Die Schaltstange 6 samt Kopfteil 6a, die Kontaktelemente 7, 9, 13 und 14 und die Verbindung 20 bestehen aus Kupfer, während das Verbindungsstück 4, der Metallbalg 5, Boden und Deckel 11 des Vakuumgehäuses, die Druckfeder 19, die Mitnehmerringe 24 und 25 und die Elektrodenbleche 11 und 22 aus Eisen oder Stahl gebildet sind.

Das Kontaktstück 16 wird in der aus der Figur ersichtlichen Form vorgebildet und in weichgeglühtem Zustand eingebaut. Zur definitiven Formgebung wird es über die Schaltstange 6 gegen das Kontaktelement 7 gedrückt mit einem Druck, der mindestens doppelt so gross ist, wieder im Normalbereich ausgeübte Kontaktdruck. Dadurch erleiden die einzelnen durch die Schlitze 18 voneinander getrennten Teilkontakte des Kontaktstückes 16 eine unelastische Deformation derart, dass sämtliche Teilkontakte mit dem fest- stehenden Gegenkontaktstück 7 auf der Kontaktfläche 8 zur

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Berührung kommen. Gleichzeitig erfährt das Kontaktstück 16 eine durch die Deformation bedingte Härtung, so dass es die erhaltene Form dauernd beibehält.

Anstelle der gezeigten Ausführung der Elektrodenbleche 11 und 22 können auch andere geeignet ausgebildete Elektrodenelemente für die Aufnahme von Lichtbogenfusspunkten verwendet werden, wie sie beispielsweise in der Schweiz. Patentschrift 531 78¹J beschrieben sind.

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Claims

Patentansprüche

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V 1./Kontaktanordnung für einen elektrischen Schalter, insbesondere für einen Vakuumschalter, mit zwei in einer Richtung relativ zueinander bewegbaren Kontaktteilen, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktteil (1,2) zwei elektrisch parallelgeschaltete Kontaktelemente (7,9; 13,14) aufweist, von denen im geschlossenen Zustand jedes mit dem zugeordneten Kontaktelement (7,9; 13,14) des andern Kontaktteils in Berührung steht, wobei für die gemeinsame Bewegung der Kontaktelemente (13,14) des beweglichen Kontaktteils (2) diese Kontaktelemente mechanisch miteinander gekoppelt sind.
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, mit einem feststehenden Kontaktteil, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (7,9; 13,14) jedes Kontaktteils (1,2) im wesentlichen hohlzylindrisch sind und koaxial angeordnet sind und je eine Kontaktfläche (8,10, 17, 21) aufweisen, wobei jeweils die inneren Kontaktelemente (9,14) und die äusseren Kontaktelemente (7,13) der Kontaktteile (1,2) in Bewegungsrichtung (A) des beweglichen Kontaktteils (2) achsial ausgerichtet sind.
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Kontaktelement (13) des beweglichen Kontaktteils (2) mit einem bewegbar angetriebenen Schaltstück (6) verbunden ist, und das innere Kontaktelement (14) auf einer Druckfeder (19),welche in Beweg-^ungsrichtung (A) des Schaltstückes (6) wirkt, abgestützt ist, und dass zwischen äusserem und innerem Kontaktelement (13,14) des beweglichen Kontaktteils (2) eine Mitnehmerverbindung (24,25) vorhanden ist, um bei Bewegung des äusseren Kontaktelementes (13) das innere Kontaktelement (14) mitzunehmen.
4. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerverbindung durch ein auf der

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Innenseite des äussern Kontaktelenentes (13) angeordnetes erstes Mitnehmerelement (25) und ein auf der Aussenseite des innern Kontaktelementes (IU) angeordnetes, zweites Mitnehmerelement (24) gebildet ist, wobei im geschlossenen Zustand der Kontaktteile (1,2) die beiden Mitnehmerelemente (24,25) in Bewegungsrichtung (A) in einem Abstand voneinander angeordnet sind.
5. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Kontaktelement (13) des beweglichen Kontaktteils (2) einen mit dem Schaltstück (6) verbundenen, hohlzylindrischen Abschnitt (15) aufweist, der an seinem dem feststehenden Kontaktstück (1) zugekehrten Ende ein deformierbares Kontaktstück (15) trägt, das die Kontaktflache (17) aufweist.
6. Kontaktanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das deformierbare Kontaktstück (16) radial und parallel zur Bewegungsrichtung (A) verlaufende Schlitze (18) aufweist, die in einem Abstand voneinander am Umfang, des Kontaktstückes (16) verteilt angeordnet sind.
7. Kontaktanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass das Kontaktstück (16) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist.
8. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Druckfeder (19) durch ein zu dieser parallel geschaltetes elektrisch leitendes Verbindungselement (20) überbrückt ist.
9. Kontaktanordnung nach Anspruch 2.oder Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass das innenliegende Kontaktelement (9,14) jedes Kontaktteiles (1,2) auf seiner Innenseite Elektrodenelemente (11,22) zur Aufnahme von Li-chtbogenfusspunkten aufweist.
10. Kontaktanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenelemente radiale Blechelektroden (11,22) sind, die am Umfang der innern Kontaktelemente (9,14) verteilt angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Elektrodenblechen Spalte freigelassen sind.

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