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Kontaktanordnung für elektrische Leistungsschalter
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Die Erfindung befaßt sich mit einer Kontaktanordnung für elektrische
Leistungsschalter mit einem durch einen Antriebsmechanismus bewegbaren Träger und
einem daran schwenkbar gelagerten bewegbaren Schaltstück', das bezug lich seiner
Schwenkachse als Winkelhebel ausgebildet ist, wobei der gegenüber dem stromtragenden
Teil abgewinkelte Hebelarm Bestandteil eines federbelasteten Kniehebel systems ist.
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Eine Kontaktanordnung dieser Art ist durch die Firmendruckschrift
Sace TN 2458 flstrombegrenzende Niederspannungs Leistungsschalter: Ihre Eigenschaften
und Anwendungs gebiete (1977) bekannt geworden. Bei dieser Kontaktanordnung steht
der weitere Hebel des Kniehebelsystems unter der Wirkung der Kontaktkraftfeder.
Beim Auftreten dynamischer Stromkräfte vermag das bewegliche Schaltstück das Kniehebelsystem
gegen die Kraft der Kontaktkraftfeder über die Strecklage hinaus zu bewegen, so
daß die kontaktkraftfeder nun eine in öffnungsrichtung wirkende Kraft ausübt. Dieser
dynamische öffnungsvorgang beansprucht weniger Zeit als die übliche, durch einen
Überstrom- bzw. Kurzschlußauslöser veranlaßte öffnungsbewegung des Trägers mit dem
daran angebrachten bewegbaren Schaltstück. Der öffnungsvorgang vollzieht sich somit
in zwei Stufen, d. h. zunächst erfolgt die dynamische Kontaktabhebung und anschließend
die allgemeine öffnungsbewegung, durch die der Schaltmechanismus in die ausgelöste
Stellung überführt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der dynae, mischen öffnung
des beweglichen Schaltstückes einen möglichst großen öffnungswinkel zu erreichen,
wobei eine geometrisch günstig gelegene Angriffsstelle für die Kontaktkraftfeder
bestehen soll.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der an
das bewegliche Schaltstück anschließende Hebel Bestandteil eines weiteren Kniehebelsystems
ist, an dessen Kniegelenk die Kontaktkraftfeder angreift.
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Wesentlich für diese Anordnung ist das Vorhandensein von insgesamt
vier Hebeln und einer ebensolchen Zahl von Gelenkpunkten. Sie ist in gleicher Weise
vorteilhaft anwendbar für einfach oder doppelt unterbrechende Kontaktanordnungen.
Vorteilhaft ist neben dem günstigen Kraft/Wegverhalten der Wegfall der bei der bekannten
Kontaktanordnung vorhandenen Langlochführungen.
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Als vorteilhaft hat sich für die Einschaltstellung der Kontaktanordnung
eine Hebelstellung erwiesen, bei welcher der abgewinkelte Hebelarm des beweglichen
Schaltstückes mit dem anschließenden Hebel des ersten Kniehebelsystems annähernd
einen rechten Winkel bildet und bei der sich das weitere Kniehebelsystem nahe der
Strecklage befindet, Im Verlauf der dynamischen Kontaktabhebung wird dann das weitere
Kniehebelsystem zunehmend eingeknickt, während das erste Kniehebelsystem bis zur
Strecklage gebracht wird und diese zum Schluß überschreitet. Damit ist eine stabile
Stellung erreicht, in der die Kontaktkraftfeder in öffnungsrichtung wirkt, Die Erfindung
wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Die Figur 1 zeigt ein einfach unterbrechendes Kontakt system mit einer
Hebelanordnung nach der Erfindung im Einschaltzustan in einer Seitenansicht.
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Eine Draufsicht auf die Kontaktanordnung gemäß der Figur 1 zeigt die
Figur 2.
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In der Figur 3 ist die Kontaktanordnung nach den Figuren 1 und 2 im
Zustand der dynamisch erfolgten Kontaktöffnung dargestellt.
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Als weitere Ausführungsform ist in den Figuren 4, 5 und 6 eine doppelt
unterbrechende Kontaktanordnung im Einschalt zustand sowie bei beginnender und beendeter
dynamischer Kontaktöffnung gezeigt.
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Die in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigte Kontaktanordnung 1 umfaßt eine
Schaltwelle 2, auf der ein Träger 3 befestigt ist. Dieser ist aus Blech geformt
und besitzt zwei Schenkel 4, zwischen denen ein bewegbares Schaltstück-5 um einen
Lagerbolzen 6 schwenkbar angeordnet ist. An seinem freien Ende ist das bewegbare
Schaltstück 5 mit einer Kontaktauflage 7 versehen, die mit einer gleichartigen Kontaktauflage
10 eines feststehenden Schaltstückes 11 zusammenwirkt.
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Das bewegbare Schaltstück 5 ist bezüglich des Lagerbolzens 6 als Winkelhebel
ausgebildet und besitzt dementsprechend einen Hebelarm 12, der etwa rechtwinklig
zur Längsachse des mit der Kontaktauflage 7 versehenen stromführenden Teiles 13
steht und gegenüber diesem relativ kurz ausgeführt ist. Der abgewinkelte Hebelarm
12 ist Bestandteil eines ersten Kniehebelsystems, zu dem als weiterer Hebel der
Hebel 14 gehört. Dieser bildet zusammen mit einem weiteren Hebel 15 ein zweites
Kniehebelsystem. An dem Kniegelenkbolzen 16, der die Hebel 14 und 15 gelenkig verbindet,
greift als Kontaktkraftfeder eine Drehfeder 17 an. Diese umgibt mit ihren
Windungen
den Bolzen 16 und stützt sich mit ihrem einen Ende 20 an einem Gelenkbolzen 21 ab,
der den Hebel 15 mit dem Träger 3 gelenkig verbindet, während das andere Ende 22
der Drehfeder 17 auf dem stromtragenden Teil 13 des beweglichen Schaltstückes 5
aufliegt. Die Federkraft kann auch auf andere Weise in das Hebelsystem eingeleitet
werden. Wie bei einem Vergleich der Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, sind die Hebel
12, 14 und 15 jeweils paarweise vorhanden, so daß die Kontaktanordnung verkantungsfrei
arbeiten kann.
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In der in der Figur 1 gezeigten Einschaltstellung stehen die Hebel
14 und 15 bezüglich ihres Kniegelenkes 16 nahe der Strecklage in nur leicht eingeknickter
Stellung.
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Dagegen sind die Hebel 12 und 14 von der Strecklage weit entfernt.
Auf diese Weise genügt eine verhältnismäßig schwache Kontaktkraftfeder 17, um zwischen
den Kontaktauflagen 7 und 10 die erforderliche Kontaktkraft aufrechtzuerhalten.
Beim Übertritt eines hohen Stromes von dem beweglichen Schaltstück 5 auf das feststehende
Schaltstück 11 kommt es zum Auftreten abhebender Kräfte zwischen den Kontaktauflagen
7 und 10. Diese können in bekannter Weise noch dadurch vergrößert werden, daß durch
eine geeignete Ausbildung des feststehenden Schaltstückes 11 eine Stromschleife
gebildet wird. Diese Kräfte vermögen die Kontaktkraftfeder 17 zu überwinden, wodurch
der stromtragende Teil 13 mit dem abgewinkelten Hebelarm 12 um den Lagerbolzen 6
bei feststehendem Träger 3 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Hierdurch verändert
sich die Winkelstellung der einzelnen Hebel derart zueinander, daß die Hebel 12
und 14 zunehmend in die Strecklage gelangen, während die Hebel 14 und 15 zunehmend
aus der Strecklage herausbewegt werden.
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Damit ist eine starke Abnahme der wirksamen Federkraft bei zunehmendem
Offnungswinkel des beweglichen Schaltstückes 17 verbunden.
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In der Endstellung werden die Hebel 12 und 14 über die Strecklage
hinausbewegt, wodurch sich nun die Wirkung der Kontaktkraftfeder 17 umkehrt und
die Kontaktanordnung in geöffneter Stellung eine neue stabile Lage findet.
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Die Figur 3 zeigt die Kontaktanordnung kurz vor Erreichen dieser Lage.
Wie man erkennt, erlaubt es das beschriebene Hebelsystem, einen großen Öffnungswinkel
des beweglichen Schaltstückes 5 bei feststehendem Träger 3 zu erreichen.
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In Verbindung mit dem raschen Bewegungsvorgang ist damit für eine
Strombegrenzung gesorgt.
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Die Kontaktanordnung gemäß den Figuren 1, 2 und 3 ist in Niederspannungsschutz-
oder leistungsschaltern der Kontaktbauart (MCCB) verwendbar. Beispiele solcher Schalter
sind den DE-AS 28 02 554, 28 02 553 und 27 57 696 zu entnehmen.
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Das weitere, in den Figuren 4 und 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Ausführung
als doppelt unterbrechende Kontaktanordnung. Dementsprechend sind zwei im Abstand
voneinander angeordnete fststehende Schaltstücke 30 und 31 mit Kontaktauflagen 32
und 33 vorhanden. Mit den feststehenden Schaltstücken wirkt eine als Ganzes mit
34 bezeichnete Schaltbrücke zusammen, die einen Träger 35 und zwei hieran angebrachte
bewegliche Schaltstücke 36 und 37 umfaßt. Das bewegliche Schaltstück 36 ist wiederum
bezüglich seines Lagerbolzens 40 als Winkelhebel ausgebildet, wobei an dem stromtragenden
Teil 41 eine Kontaktauflage 42 angebracht ist und der abgewinkelte Hebelarm 43 über
einen Gelenkbolzen 44 mit einem Hebel 45 nach Art eines Kniehebelsystems zusammenwirkt.
Der Hebel 45 bildet mit einem weiteren Hebel 46 ein weiteres Kniehebelsystem, an
dessen Kniegelenkbolzen 47 eine Schraubenzugfeder 50 als Kontaktkraftfeder angreift.
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Diese ist mit ihrem anderen Ende an dem Träger 35 einige hängt.
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Das bewegliche Schaltstück 37 ist in der gleichen Weise wie das Schaltstück
36 durch einen Hebelmechanismus an dem Träger 35 gelenkig angebracht, wobei jedoch
die zugehörigen Teile in den Figuren durch den Träger vero deckt sind.
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Bei einer dynamischen Kontaktöffnung überwindet das bewegliche Schaltstück
36 die Kraft der Schraubenzugfeder 50, wie dies die Figur 5 zeigt. Ausgehend von
der zunächst bestehenden etwa rechtwinkligen Stellung der Hebel 43 und 45 zueinander
nähern sich diese der Strecklage, während die Hebel 45 und 46 zunehmend eingeknickt
werden. Das bewegliche Schaltstück 36 gelangt dadurch stark beschleunigt in seine
Öffnungsstellung, weil die wirksame Federkraft im Verlauf des öffnung' weges abnimmt.
In der Figur 6 ist die Endstellung gezeigt, in der die Hebel 43 und 45 die Strecklage
überschritten haben und infolgedessen die Schraubenzugfeder 50 das bewegliche Schaltstück
36 in eine neue stabile Lage bringt. Der hiermit verbundene große Öffnungswinkel
des beweglichen Schaltstückes 36 bewirkt einen starken Anstieg der Lichtbogenspannung
und eine entsprechend hohe Strombegrenzung.
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Sowohl bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 als auch
dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 4 bis 6 schließt sich an die
dargestellte dynamische Kontaktöffnung die normale Ausschaltbewegung des Trägers
der Schaltstücke an. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel geschieht dies durch Drehung
der Schaltwelle 2 mit einer entsprechenden Schwenkung des Trägers 3, während in
dem weiteren Ausführungsbeispiel der Träger 35 entlang einer nicht dargestellten
Führung geradlinig nach oben verschoben wird. Durch die Anordnung eines in den Figuren
gleichfalls gezeigten Anschlages wird dafür gesorgt, daß die Kniehebelsysteme in
ihre Ausgangsstellung zurückbewegt werden, so daß beim Wieder-
einschalten
die hierfür vorgesehene Stellung der beweglichen Schaltstücke gegeben ist.
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6 Figuren 2 Ansprüche
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