DE3303648A1 - Elektrischer leistungsschalter mit geschlitzter kommutierungsendplatte - Google Patents

Description

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MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA
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Elektrischer Leistungsschalter mit geschlitzter Kommutierung s e ndpä at te ■ ^v ' -

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Die Erfindung betrifft elektrische Leistungsschalter tSchältschutzV)'¹ und bezieht sich insbesondere auf eine verbesserte Kömmutierungsendplätte, die dazu dient, das Abwandern des am beweglichen Kontakt eines derartigen Schälters auftretenden Lichtbogens zu erzwingen.

In herkömmlichen Schaltern dieser Art ist gemäß Fig. 1 da.s Ende der Kommutierungsplatte 3 in Form einer nach oben offenen, U-förmigen Nut gebogen. Der Boden dieser Nut und die einer einem Gitter gegenüberstehende Endplatte 3a weisen eine öffnung auf, in der sich im geöffneten Zustand des Schalters ein an einem beweglichen Kontaktarm 5 befestigtes Kontaktstück 6 befindet.

Wenn an der Endplatte 3a außermittig an einer Stelle P ein Lichtbogen gezogen wird, sind die von der Kommutierungsplatte 3 zum Lichtbogen fließenden Stromanteile I₁ und i₂ einander im wesentlichen gleich, und ihre Summe (i) ist der Lichtbogenstrom. Aus der Fig. 1 wird deutlich, daß an der Stelle P I₁ > 1_ gilt. Somit ist die den Lichtbogen beeinflussende Kraft F-, bedingt durch den Strom i-, größer als die vom Strom i~ hervorgerufene Kraft F₂» so daß der Lichtbogen in Richtung der Kraft F₁ gedrückt wird. Er wird also zum Bogenlöschkammergehäuse, das das Gitter umgibt, hin getrieben, das dadurch leicht beschädigt werden kann.

Ähnliche Konstruktionen sind in der US-PS 4 237 355 und der US-Patentanmoldung 380 314 vom 20. Mai 1982 beschrieben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Leistungsschalter zu schaffen, in dem unter Verwendung eines mittig angebrachten Schlitzes in der Konunutierungsplatte Beschädigungen des Lichtbogenlöschkammergehäuses vermieden werden. Die Wirkung eines solchen Schlitzes ist die, daß der Lichtbogen von der dem Gitter gegenüberstehenden Oberfläche der Kommutierungsplatte zum Gitter hin getrieben wird, so aaR die Bogenlöschkammer gegen Beschädigungen geschützt ist.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung:
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Fig. 1 ein bewegliches Kontaktstück und eine

dieses umgebende Kommutierungsplatte herkömmlicher Bauart;

Fig. 2 ein zum Teil geschnittenes Schalt

schütz im Aufriß;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Schaltschützes aus Fig. 2, zur Hälfte vertikal geschnitten;

Fig. 4 · eine Explosionsdarstellung des Antriebsteils des Magnetankers des Schützes;
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Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der

Antriebssteuervorrichtung aus Fig. 2 von unten gesehen;

5 Fig. 6 eine perspektivische Ansicht ähn

lich Fig. 1 in erfindungsgemäßer Ausbildung; und

Fig. 7 und 8 perspektivische Ansichten ähnlich

der Fig. 6 von abgewandelten Ausführungcbcispielen der Erfindung.

Eine erste Aüsführungsform dos elektrischen Leistungsschalters gemäß der Erfindung hat einen Aufbau, wie er in den Figuren 2 bis 5 wiedergegeben ist. Nach den Figuren 2 und 3 sind in einer Lichtbogenlöschkammer 1 aus wärmewiderstandsfahigem Material Kommutierungsplatten 3 und Bogenlöschgittcr 2 aus magnetischem Material entsprechend der Anzahl der zu schaltenden Phasen fest angeordnet. Die weiteren Bauteile sind ein Querbalken 4, ein beweglicher Kontaktarm 5, Kontaktstücke 6 an beiden Enden des Arms, eine Halterung 7 für den beweglichen Kontakt, eine Halterungsfederabstützung 8, eine Kontaktbrückenfeder 9 und ein Anschlag 10.

Die Kontaktbrückenfeder 9 ist unter Spannung zwischen den unteren Teil des Anschlags 10 und den unteren Teil der Halterungsfederabstützung 8 eingesetzt. Der obere Abschnitt der Halterungsfederabstützung 8 stützt sich an der oberseitigen Fläche dor Halterung 7 für den beweglichen Kontakt ab, während die bberseitige Fläche des beweglichen Kontaktarms 5 gegen die unterseitige Fläche der Halterung 8 anliegt, wenn alles zusammengebaut ist. Der Anschlag 10 ist in ein Loch im Querbalken 4 eingesetzt.

Des weitei-en sind in den Figuren 2 und 3 ein Basisteil 11 mit offenem Boden und einer Seitenöffnung 11a (Fig. 4) zum Herausnehmen eines elektromagnetischen Antriebsmechanismus (später beschrieben) gekennzeichnet sowie mittels Schrauben mit dem oberen Ende des Basisteils 11 verbundene Anschlußklemmen 12, ein feststehender Kontaktträger 13, der mit Schrauben auf der Oberseite der Anschlußklemme 12 befestigt ist, ein feststehendem Kontaktstück 14 auf der Oberseite des feststehenden Kontaktträgers 13, ein mit dew

feststehenden Kontaktträger 13 fest verbundenes Lichtbogenführungsstück 15 und eine aus Isoliermaterial bestehende Trennplatte 16 zwischen den Klemmen 12. Die Befestigung der Isoliortrennplatten geschieht durch Einsetzen in vorgeformte Nuten im Löschkammergehäuse 1 und im Basisteil Mit 17 ist ein bewegliches Gummikissen, mit 18 ein Eisenanker, der fest mit dem unteren Abschnitt des Querbalkens 4 durch Stifte 22 verbunden ist, mit 19 ein feststehender Eisenkern, der einen bestimmten Abstand vom Eisenanker 18 hat, und mit 20 eine von den Schenkeln des feststehenden Eisenkerns 19 durchdrungene elektromagnetische Antriebssteuervorrichtung bezeichnet.

Zu dieser Antriebssteuervorrichtung 20 (Fig. 5) gehören eine Schützenspule 21 und Schieneneingriffsstücke 20b zur Bildung U-förmiger Aussparungen 20a. 20c bezeichnet ein Durchgangaloch, in das ein Schenkel des Kerns 19 eingesetzt ist. 22' bezeichnet eine auf dem unteren Teil des Kerns 19 befestigte stationäre Stoßfängerfeder, die verhindert, daß beim Arbeiten des Schützes Stöße auf dessen Befestigungsunl ei:! nqo übertragen werdr-n. Mit 2A sind Bolzen bezeichnet, die durch den unteren Teil des Kerns 19 hindurch verlaufen, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, und mit beiden Enden in Gummikissen 2 5 hineinragen, die in Führungen 26 eingesetzt sind, welche aus einem Material mit geringer Reibung bestehen. Jede Führung 26 hat Aussparungen 26a an beiden Enden, deren Durchmesser praktisch gleich dem Außendurchmesser der Kissen 25 ist. 27 bezeichnet eine Schienenplatte mit zwei parallelen, U-förrxgen Schienen 27a im Mittelbereich. Die Schienen 27a haben an ihren tiefsten Enden Schienenstopper 27b. Die Schienenplatte ist mit Schrauben 28 mit dem Basiste.il 11 verbunden. Die Antriebsvorrichtung 20 besitzt einen Rar.tblock 29 gemäß Figuren 4 und 5, der in Aussparungen 29a, in die vertikale Vorsprünge 20b der Antriebs- steuervorrichtung eingreifen, vertikal verschiebbar und

durch eine Rückstellfeder 30 nach unten belastet ist. Der Rastblock 29 hat am unteren Ende einen 'Kastzahn 29b, der in einen Schlitz 27c der Schioncnplatte 27 eingreift. Eine Magpe· tanker feder 31 ist zwischen das untere Ende des Querbalkens 4 und die Oberfläche der Schienenplatte 27 eingespannt und drückt ersteren nach oben. Eine mit öffnungen versehene Befestigungsplatte 3 2 zum Anbringen des Schützes an einer. Schalttafelwand ist an der unterseitigen Flüche der Schienenplatte befestigt. An der Seite des Basisteils 11 sind die Klemmen 33 für die Schützenspule angebracht. Wie Fig. 2 zeigt, ist das Lichtbogenführungcntück 15 in zwei. Teile unterteilt: einen ersten Teil im wesentlichen parallel zum stehenden kontaktträger 13 und einen zweiten Teil senkrecht¹dazu.
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Bei Zuführen einer Spannung zur Steuervorrichtung 20 wird ein magnetischer Fluß erzeugt, der zwichen dem beweglichen Eisenanker 18 und dem feststehenden Eisenkern 19 eine Anziehungskraft hervorruft. Dadurch wird der mit dem Magnetanker 18 verbundene Querbalken gegen die Kraft seiner Feder 31 nach unten gezogen, so daß die beweglichen Kontaktstücke 6 und die feststehenden Kontaktstücke 14 aufeinander kommen. Der Abstand zwischen ihnen ist geringer als zwischen dem Magnetanker 18 und dem Magnetkern 19. Der Querbalken 14 bewegt sich also nach der Berührung der Kontaktstücke noch weiter abwärts, so daß die Feder 9 zusammengedrückt wird. Die Federkraft der Feder wird in diesem Betriebszustand über die Stütze 8 und die Halterung 7 auf den Kontaktträgerarm 5 übertragen, so daß die Klemmen 12, die einen Teil des Strompfades bilden, unter einem bestimmten Kontaktdruck miteinander verbunden sind.

Bei Abschalten der an der Antriebssteuervorrichtung 20 liegenden Spannung endet die Kraft zwischen Anker 18 und Kern 19, so daß die zusammengedrückte Feder 31 den Querbalken 4 nach oben bewegt und die Kontaktstücke sich voneinander

fernen. Dadurch entsteht ein Lichtbogen zwischen dem beweglichen Kontaktstück 6 und dem feststehenden Kontaktstück 14. Die Bogenendpunkte gehen vom beweglichen Kontaktstück 6 auf die Komnmtierungsplatte 3 und vom feststehenden Kontaktstück 14 auf das Bogenführungsstück 15 über, so daß der lichtbogen durch die elektromagnetischen Kräfte des fließenden Stroms in das Löschgitter 2 hineingetrieben wird. Dadurch wird er gekühlt, aufgeteilt und schließlich gelöscht. Die Stromvorbindung zwischen den Klemmen 12 kann also durch Ein- und Ausschalten der Steuerspannung an der Antriebssteuervorrichtung 20 gesteuert werden.

Beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. weist die dem Löschgitter gegenüberstehende Endplatte 3a der Koinmutierungsplatte 3 einen vertikalen Schlitz S auf, durch den die Platte in zwei Teile aufgeteilt wird. Dadurch wird, betrachtet man zusätzlich die Fig. 7, die Kraft F₁, die auf den Strom I₁ zurückzuführen ist, an dem im Punkt P der Fig. 6 auftretenden Lichtbogen beseitigt, und auf den Lichtbogen wirkt nur noch die von i~ hervorgerufene Kraft P₀. Mit anderen Worten, der Lichtbogen, der vom verschiebbaren Kontaktstück 6 auf die Endplatte 3a übergeht, wird immer zur Mitte der Endplatte hin gedrückt. Damit kommt der Lichtbogen nie unmittelbar mit der Lichtbogenlöschkaminer in Berührung, so daß diese nicht beschädigt wird und · ihre Lebensdauer steigt.

Heim zweiten Ausführungsbeispiel· nach Fig. 7 gelten folgende liezugszeichon: beweglicher Kontaktarm 105, bewegliches Kontaktstück 1U6, Kommutierungsplatte 103 mit einem Schenkelpaar 117, dom Löschgitter gegenüberstehende Endplatte 118 und Schlitz 116, der in die untere Hälfte der Endplatte eingeschnitten ist.

Beim Auseinandergehen der Schalterkontaktstücke entsteht ein Lichtbogen, der mit einem Ende auf die Schenkel 117

der Kommutierungsplatte und mit dem anderen Ende auf das Lichtbogenführungsstück (nicht gezeigt) übergeht. Dabei überspannt der Lichtbogen den Abstand zwischen Endplatte 118 und gegenüberstehendem Lichtbogenführungsytück, wie durch C dargestellt. Ein Endpunkt des Lichtbogens befindet sich auf dor Endplatte im Punkt P, der zweite auf dem Lichtbogenführungsstück. Der Lichtbogenstrom i fließt in Richtung des Pfeils, und es gilt i = i,. + i₂·

Eine aufgrund des Stroms i- am Lichtbogen angreifende Kraft F. wirkt quer zur Endplatte, während die vom Strom 5.^ hervorgerufene Kraft F- nach unten wirkt, wie in Fig. 7 gezeigt. Die resultierende Kraft F ist auf die Viand der Löschkammer hin (senkrecht zur Kommutierungsplatte benachbart der Seitenfläche) in einer die Endplatte enthaltenden Ebene hin gerichtet, so daß der Bogenendpunkt P sich zum Punkt Q hin bewegt. Gleiches gilt für einen Bogenendpunkt R auf der Endplatte, der in Richtung auf den Punkt S verschoben wird.

Daraus ergibt ;uc!i, daß der Fußpunkt des Lichtbogen:.; nie von der Endplatte abspringen kann, sondern immer in Richtung auf den Schlitz 116 getrieben wird, wodurch keine Schwierigkeiten mehr durch Berühren und Beschädigen der Lichtbogenkammerwand durch den Lichtbogen auftreten. Die rechteckige Ausbildung des Schlitzes 116 ist nicht zwingend.

Das in Fig. 8 gezeigte dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung weist einen V-förmigen Ausschnitt 216 in der Endplatte 203 auf. Bei dieser Gestaltung wird ebenfalls der liichtbogenfußpunkt aufgrund der durch die Ströme i₂ und i.j hervorgerufenen Kräfte F~ bzw. F₁ von den Seitenwänden ■ der Lichtbogenlöschkammer v/eggetrieben, so daß der Lichtbogen C sich immer zur Mitte der Endplatte 203 hin orien-

tiert. Zugleich wird durch den Lichtbogenstrom ein inagne*- tischoi* Fluß ψ gemäi5 Fig. 8 hervorgerufen, der eine Kraft F, zur Folge hat, durch die der Lichtbogen zum tiefsten Ein-

Schnittpunkt S des V-förmigen Einschnitts getrieben wird. F„ bezeichnet die Resultierende aus den Kräften F₁, F- und

ν ■

Wie aus der Beschreibung hervorgeht, kann eine Deformation der KomrnuticrungsGloktrode aufgrund der thermischen Beanspruchung durch den Lichtbogen verhindert werden, und der Lichtbogen wird stets zum Zentrum der erfindungsgemäßen Endplatte hin getrieben. Auch bei großer Schalthäufigkeit des Schützes tritt deshalb keine Beschädigung der Lichtbogenlöschkammer auf.

Der V-förmige Ausschnitt im dritten Ausführungsbeispiel kann ciuch durch einen U-förmigen ersetzt werden; es ist lediglich nötig, daß die Ausschnittgestaltung die Ausbildung eines Magnetflusses zur Folge hat, aus dem sich eine magnetische Antriebskraft F, ergibt.

Claims (8)

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   MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA
   Tokyo / JAPAN

   Elektrischer Leistungaschaltor^mit geschlitzter Kommutierungsendplatte
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   Patentansprüche

   (Iy¹ Elektrischer Leistungsschalter mit einem feststehenden Kontakt, einem beweglichen Kontakt, der dem feststehenden Kontakt gegenübersteht und mit diesem in Berührung gebracht und von ihm gelöst werden kann, einem Lichtbocjenf ührungsstück in. der Nähe des beweglichen Kontakts, das leitend mit dem feststehenden Kontakt in Verbindung ist und eine Bahn zur Ableitung des einen Endes des Lichtbogens bildet, der beim öffnen der Kontakte entsteht, und einer Kommutierung«- platte im Bereich der Verschiebungsbahn des beweglichen Kontaktes, die für das andere Ende des Lichtbogens eine Bahn darstellt, auf die es vom beweglichen Kontakt übergeht, -dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatte (3a, 118, 203) der Kommutierungsplatte (3; 103) in ihrem mittleren Bereich einen Ausschnitt (S; 116; 216> aufweist, durch den das Lichtbogenende zur Mitte der Endplatte hin getrieben wird.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Kommutierungsplatte ein Schenkelpaar (117) beiderseits der Bewegungsbahn des beweglichen Kontaktes (5; 105)

   hat, die in die Endplatte (3a; 118, 203) übergehen.
3. 3. Schaltor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dor Ausschnitt sich in einem Abschnitt der Endplatte befindet, der unmittelbar an die Schenkel angrenzt.
4. 4. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschnitt als Schlitz (S) ausgebildet ist.
5. 5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (S) die Endplatte (3a) in zwei Hälften unterteilt.
6. 6. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (116) sich nur über einen Teil der Endplatte (118) erstreckt.
7. 7. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Ausschnitt U- oder V-förmig ist. 30
8. 8. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lichtbogenführungsstück (15) und der Endplatte (3a) ein Bogonlöschgittor (2) angeordnet ist, dem die Endplatte (3a) gegenübersteht.