DE3544668A1

DE3544668A1 - Multi-element pressure contact arrangement for power circuit breakers

Info

Publication number: DE3544668A1
Application number: DE19853544668
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Phys Rambotzki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-12-13
Filing date: 1985-12-13
Publication date: 1987-06-19

Abstract

A multi-element pressure contact arrangement has contact elements (50, 51) and springs (52, 53) which apply a contact force to them. The springs (52, 53) are constructed to have different strengths, only some of the springs having a strength which is suitable for preventing bouncing. The stronger and the weaker springs can preferably be arranged symmetrically with respect to a plane of symmetry (45) of the contact arrangement. The pressure contact arrangement described is suitable, for example, for low-voltage power circuit breakers, in the case of which the contact elements are constructed as two-armed levers and the springs are constructed as helical compression springs. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrgliedrige Druckkontaktanord nung für Leistungsschalter mit Kontaktträgern und diese mit einer Kontaktkraft beaufschlagenden Federn.The invention relates to a multi-element pressure contact arrangement for circuit breakers with contact carriers and these with a spring acting on contact force.

Eine Druckkontaktanordnung dieser Art ist beispielsweise durch die US-A-42 91 209 bekannt geworden. Diese umfaßt einen mittleren Abbrennkontakt, der zur Führung der Abschaltlichtbögen vorgesehen ist, sowie in symmetrischer Anordnung beidseitig des Abbrennkontaktes angeordnete Hauptkontakte, die zur Führung des Dauerstromes vorgesehen sind und bei normalen Schaltvorgängen einer nennenswerten Beanspruchung durch Lichtbögen nicht ausgesetzt sind. Kontaktanordnungen dieser Art werden vorgesehen, wenn ein relativ großer Nennstrom, beispielsweise zwischen etwa 1000 und 4000 Ampere mit geringer Erwärmung der Kontaktteile zu führen ist. Beim Abschalten werden zuerst die Hauptkontakte voneinander getrennt, wodurch der Strom auf den noch geschlossenen Abbrennkontakt kommutiert wird. Während des Unterbrechungsvorganges führt somit der Abbrennkontakt den Strom allein.A pressure contact arrangement of this type is for example made known by US-A-42 91 209. This includes a middle burn contact, which is used to guide the Shutdown arcing is provided, as well as in symmetrical Arrangement arranged on both sides of the burn-off contact Main contacts, which are provided for guiding the continuous current and are noteworthy in normal switching operations Arcing stresses are not exposed. Contact arrangements of this type are provided when a relatively large nominal current, for example between about 1000 and 4000 amps with little heating of the contact parts lead is. When switching off, the main contacts are first separated from each other, causing the current to flow still closed burnout contact is commutated. During the Interruption process thus leads to the burn contact Electricity alone.

Um eine gleichmäßige Stromverteilung bei einer mehrgliedri gen Kontaktanordnung dieser Art zu gewährleisten, sind die Kontaktglieder einzeln gefedert. Es sind daher wenigstens ebenso viele Federn wie Kontaktglieder vorhanden. Mit Rück sicht darauf, daß beim Einschalten auf einen hohen Strom, insbesondere einen Kurzschlußstrom, starke abstoßende Kräfte auftreten, müssen die Federn so bemessen sein, daß die Kon taktglieder zur sicheren Anlage an ihren Gegenkontaktglie dern gelangen und daß hierbei ein möglichst geringes Prellen auftritt, da dieses zur Verschweißung oder Zerstörung der Kontaktglieder führen kann. Aus diesem Grund ist der Kraftbedarf zur Betätigung mehrgliedriger Kontaktanordnungen der beschriebenen Art sehr hoch, was bei der Auslegung der Antriebsvorrichtungen von Leistungsschaltern zu berücksich tigen ist. Es kann daher zu einer unerwünscht aufwendigen und schweren Konstruktion der Leistungsschalter führen, wenn ein prellarmes bzw. prellfreies Schalten erwünscht oder erforderlich ist.In order to distribute the current evenly in a multisection To ensure gene contact arrangement of this type are the Spring-loaded contacts. So at least they are as many springs as there are contact elements. With back be aware that when switching on a high current, especially a short-circuit current, strong repulsive forces occur, the springs must be dimensioned so that the Kon clock elements for safe contact with their countercontact arrive and that the bouncing is as small as possible occurs because this is to weld or destroy the Can lead contact members. For this reason, the Power required to actuate multi-unit contact arrangements of the type described very high, which in the interpretation of the Drive devices of circuit breakers is. It can therefore become undesirably expensive and heavy design of the circuit breakers if a low-bounce or bounce-free switching is desired or is required.

Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ohne Nachteil für das elektrische und mechanische Verhalten der Kontaktanordnungenn den Kraftbedarf zu verringern und hierdurch eine einfachere und leichtere Gestaltung der Leistungsschalter zu ermöglichen.Proceeding from this, the invention is based on the object without disadvantage for the electrical and mechanical behavior the contact arrangements to reduce the power requirement and thereby a simpler and lighter design of the Allow circuit breakers.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Federn der Kontaktanordnung unterschiedlich stark aus gebildet sind und nur ein Teil der Federn eine zur Vermei dung von Prellen geeignete Stärke aufweist. Beispielsweise hat es sich gezeigt, daß bei einer Druckkontaktanordnung mit einem Abbrennkontakt und insgesamt vier symmetrisch zu bei den Seiten des Abbrennkontaktes angeordneten Hauptkontakten nur zwei der Hauptkontakte mit so starken Federn versehen zu werden brauchen, daß das Prellen an diesen Kontakten gering ist oder ausbleibt. Die anderen Kontaktglieder können schwächere Federn erhalten, ohne daß dies nachteilige Fol gen für das Verhalten der Kontaktanordnung beim Einschalten hat. Es erweist sich nämlich, daß die wenig oder nicht prel lenden Kontaktglieder den Einschaltstrom zu übernehmen ver mögen, während die anderen, schwächer gefederten Kontaktglie der dem üblichen Prellvorgang unterliegen. Dies geschieht je doch ohne eine schädliche Lichtbogenbeanspruchung und daher auch ohne Schaden für die betreffenden Kontaktglieder. Bei einem dreipoligen Niederspannungs-Leistungsschalter, der für einen Nennstrom von 4000 Ampere bemessen ist, kann auf diese Weise der Kraftbedarf zum Einschalten um mehrere 1000 N gesenkt werden. This object is achieved according to the invention in that the springs of the contact arrangement differ in strength are formed and only a part of the springs to avoid bouncing has suitable strength. For example it has been shown that with a pressure contact arrangement one burn-off contact and a total of four symmetrical to the main contacts arranged on the sides of the burn-off contact only two of the main contacts are provided with such strong springs will need that the bouncing on these contacts is low is or is absent. The other contacts can get weaker springs without this disadvantageous fol conditions for the behavior of the contact arrangement when switching on Has. It turns out that the little or no prel Contact contacts take over the inrush current like, while the other, weaker spring-loaded contact which are subject to the usual bouncing process. This ever happens but without harmful arcing and therefore even without damage to the contact members concerned. At a three pole low voltage circuit breaker designed for A rated current of 4000 amps can be measured on this Way the power requirement to switch on by several 1000 N be lowered.

Die Verringerung der Federkräfte an wenigstens einigen der Kontaktglieder wirkt sich auch günstig auf die mechanische Beanspruchung und damit den zur Herstellung solcher Kontakt anordnungen benötigten mechanischen Aufwand aus. Es empfiehlt sich in diesem Zusammenhang, die stärkeren Federn und die schwächeren Federn symmetrisch zu einer Symmetrieebene der Kontaktanordnung anzuordnen.The reduction in spring forces on at least some of the Contact members also have a favorable effect on the mechanical Strain and thus the establishment of such contact arrangements require mechanical effort. It recommends themselves in this context, the stronger feathers and the weaker springs symmetrical to a plane of symmetry of the Arrange contact arrangement.

Die Erfindung ist vorteilhaft bei Kontaktanordnungen mit schwenkbar angeordneten Kontakthebeln anwendbar. Hierbei können die Federn als Schraubendruckfedern ausgebildet und zwischen einem ortsfesten Widerlager und einem Schenkel eines zweiarmigen, am Ende des anderen Schenkels mit einer Schaltstückauflage versehenen Kontakthebels angeordnet sein.The invention is advantageous in contact arrangements with pivotable contact levers applicable. Here the springs can be designed as helical compression springs and between a fixed abutment and a leg of a two-armed, at the end of the other leg with one Contact piece support provided contact lever.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is described below with reference to the figures illustrated embodiments explained in more detail.

Die Fig. 1 zeigt eine Kontaktanordnung eines Niederspannungs-Leistungsschalters teilweise im Schnitt. Fig. 1 shows a contact arrangement of a low-voltage circuit breaker, partly in section.

In der Fig. 2 ist die Kontaktanordnung gemäß der Fig. 1 unter Fortlassung von Teilen mit Blickrichtung auf die Außenseite des bewegbaren Teiles der Kontaktanordnung dargestellt. FIG. 2 shows the contact arrangement according to FIG. 1, leaving out parts with a view of the outside of the movable part of the contact arrangement.

Die Fig. 3 zeigt eine Anordnung von Schraubendruckfedern an der Kontaktanordnung gemäß den Fig. 1 und 2. Fig. 3 shows an arrangement of compression coil springs on the contact arrangement shown in FIGS. 1 and 2.

Die Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Federanord nung gemäß der Fig. 3 zur Erläuterung der Anordnung stärke rer und schwächerer Federn. Fig. 4 is a schematic representation of the Federanord voltage according to FIG. 3 to explain the arrangement of stronger and weaker springs.

Die Fig. 5 und 6 zeigen der Fig. 4 entsprechende schematische Darstellungen mit einer größeren Anzahl von Kontaktgliedern. FIGS. 5 and 6 show in Fig. 4 corresponding schematic representations with a larger number of contact members.

Die Kontaktanordnung 1 gemäß den Fig. 1 und 2 weist einen feststehenden Teil 2 und einen bewegbaren Teil 3 auf. Als Träger der feststehenden Teile dient ein Isolierblock 4, der einen etwa winkelförmigen Querschnitt besitzt. An der Ober seite des Isolierblockes 4 ist ein zugleich als obere An schlußschiene dienender Hauptkontaktkörper 5 mit Schaltstück auflagen 6 befestigt. In leitender Verbindung mit dem Haupt kontaktkörper 5 steht ein feststehender Abbrennkontaktkörper 7 mit einer Schaltstückauflage 10 sowie mit einem Lichtbo genhorn 11. An der Unterseite des Isolierblockes 4 ist eine gegabelt ausgebildete Anschlußschiene 12 befestigt, mit der leitend ein biegsames Stromband 13 verbunden ist.The contact arrangement 1 according to FIGS. 1 and 2 has a fixed part 2 and a movable part 3 . An insulating block 4 , which has an approximately angular cross section, serves as the carrier for the fixed parts. On the upper side of the insulating block 4 is a at the same time as an upper connection rail serving main contact body 5 with contact pads 6 attached. In conductive connection with the main contact body 5 is a fixed burn-off contact body 7 with a contact piece support 10 and with a Lichtbo genhorn 11th On the underside of the insulating block 4 , a bifurcated connecting rail 12 is attached, to which a flexible current band 13 is conductively connected.

Das biegsame Stromband 13 bildet eine bewegbare elektrische Verbindung zwischen dem feststehenden Teil 2 und dem beweg baren Teil 3 der Kontaktanordnung 1. Der bewegbare Teil 3 weist einen mittleren Abbrennkontakthebel 15 mit einem Ab brennkontaktkörper 16 sowie eine Schaltstückauflage 17 und ein Lichtbogenhorn 20 auf. Beidseitig des Abbrennkontakthe bels 15 befinden sich Hauptkontakthebel 21, die mit Schalt stückauflagen 22 versehen sind. Für jeden der Kontakthebel 15 und 21 ist ein biegsames Stromband 13 vorhanden.The flexible current band 13 forms a movable electrical connection between the fixed part 2 and the movable part 3 of the contact arrangement. 1 The movable part 3 has a central burn-off contact lever 15 with a burn-off body 16 and a contact piece support 17 and an arcing horn 20 . On both sides of the Abbrennkontakthe lever 15 are main contact levers 21 which are provided with switching piece supports 22 . A flexible current band 13 is provided for each of the contact levers 15 and 21 .

Die Schwenkachse des bewegbaren Teiles 3 der Kontaktanord nung 1 wird durch einen Gelenkbolzen 24 gebildet, dessen Enden in seitliche Schenkel 25 eines Lagerbügels 26 eingrei fen, der an dem Isolierblock 4 befestigt ist. Der Gelenkbol zen 24 durchsetzt ferner durch Bolzen 30, 31 und 32 verbun dene Seitenwände 33 eines Halters 34, der die beschriebenen Kontakthebel aufnimmt. Diese sitzen auf einem gemeinsamen, als Schwenklager dienenden Lagerbolzen 35, dessen Enden in den Seitenwänden 33 des Halter 34 abgestützt sind. Die kon taktseitigen Schenkel 31 bzw. 32 der Kontakthebel 15 und 21 befinden sich dabei oberhalb des Lagerbolzens 35. Zur Über tragung einer Antriebsbewegung auf den bewegbaren Teil der Kontaktanordnung 1 dienen isolierende Koppelorgane 36, die in der Fig. 2 zur Verbesserung der Übersichtlichkeit fort gelassen sind. Die Koppelorgane 36 greifen gelenkig an einem Kupplungsbolzen 37 an, dessen Enden gleichfalls in den Seitenwänden 33 des Halters 34 abgestützt sind.The pivot axis of the movable part 3 of the Kontaktanord voltage 1 is formed by a hinge pin 24 , the ends of which are inserted into the lateral legs 25 of a bearing bracket 26 which is fastened to the insulating block 4 . The hinge pin zen 24 also penetrates through bolts 30 , 31 and 32 verbun dene side walls 33 of a holder 34 which receives the contact lever described. These sit on a common pivot pin serving as a pivot bearing 35 , the ends of which are supported in the side walls 33 of the holder 34 . The con-side legs 31 and 32 of the contact lever 15 and 21 are located above the bearing pin 35th To transfer a drive movement to the movable part of the contact arrangement 1 are insulating coupling members 36 , which are omitted in FIG. 2 to improve clarity. The coupling members 36 pivotally engage a coupling bolt 37 , the ends of which are also supported in the side walls 33 of the holder 34 .

Als Kontaktkraftfedern sind Schraubendruckfedern 41 vorge sehen, die paarweise angeordnet sind und sich einerseits an einem ortsfesten Widerlager 42 und andererseits über einen Schenkel der Strombänder 13 an dem unteren (federseitigen) Schenkel 43 bzw. 44 der Kontakthebel 15 und 21 abstützen.Helical compression springs 41 are provided as contact force springs, which are arranged in pairs and are supported on the one hand on a fixed abutment 42 and on the other hand via one leg of the current strips 13 on the lower (spring-side) leg 43 and 44 of the contact levers 15 and 21 .

In die dargestellte Einschaltstellung gelangt der bewegbare Teil 3 der Kontaktanordnung 1 durch eine Bewegung der Koppel organe 36 in Richtung des Pfeiles 40 in der Fig. 1. Dabei werden die Schraubendruckfedern 41 gespannt, und es wird die erforderliche Kontaktkraft zwischen den Schaltstückauflagen 6 und 22 sowie 10 und 17 erzeugt. Zum Ausschalten werden die Koppelorgane 36 durch Entklinkung eines nicht dargestellten geeigneten Schaltschlosses freigegeben, wodurch der bewegba re Teil 3 der Kontaktanordnung 1 in seine Ausschaltstellung gelangt.In the switch-on position shown, the movable part 3 of the contact arrangement 1 is moved by a movement of the coupling elements 36 in the direction of arrow 40 in FIG. 1. The helical compression springs 41 are tensioned and the required contact force between the contact piece supports 6 and 22 and 10 and 17 generated. To switch off, the coupling members 36 are released by unlatching a suitable switch lock, not shown, whereby the movable part 3 of the contact arrangement 1 reaches its switch-off position.

Bisher war es üblich, die Schraubendruckfedern 41 so zu be messen, daß das Prellen aller Kontakthebel möglichst gering ist. Hieraus ergibt sich ein hoher Kraftbedarf, der zu einem entsprechend hohen Aufwand für die Antriebsvorrichtung des Leistungsschalters führt. In der schematischen Darstellung gemäß der Fig. 4, in der lediglich zum leichteren Erkennen ein in einer Symmetrieebene 45 angeordnetes Abbrennkontakt glied 50 über beidseitig der Symmetrieebene 45 angeordnete Hauptkontaktglieder 51 vorstehend dargestellt ist, sind nur die dem Abbrennkontaktglied 50 unmittelbar benachbarten Hauptkontaktglieder 51 mit so starken Schraubendruckfedern 52 versehen, daß ein Prellen an diesen Kontaktgliedern beim Ein schalten weitgehend unterbleibt. Die außenliegenden Hauptkon taktglieder 51 sind mit schwächeren Schraubendruckfedern 53 versehen, deren Stärke jedoch ausreicht, im geschlossenen Zustand den ihnen zufallen Teilstrom ohne unzulässige Erwär mung zu führen. Die schematische Anordnung gemäß der Fig. 4 entspricht prinzipiell der Federanordnung gemäß der Fig. 3, die für die Kontaktanordnung nach den Fig. 1 und 2 vorgesehen ist.So far, it has been customary to measure the helical compression springs 41 so that the bouncing of all contact levers is as small as possible. This results in a high power requirement, which leads to a correspondingly high outlay for the drive device of the circuit breaker. In the schematic representation according to Fig. 4, in which only to facilitate their identification a valve disposed in a plane of symmetry 45 arcing contact member 50 on both sides of the plane of symmetry 45 disposed main contact members 51 is shown above, only the Abbrennkontaktglied 50 are immediately adjacent main contact members 51 strong with so Helical compression springs 52 provide that bouncing on these contact members largely does not occur when switching on. The outer main con tact members 51 are provided with weaker compression springs 53 , the strength of which, however, is sufficient in the closed state to perform the partial flow which falls to them without inadmissible heating. The schematic arrangement according to FIG. 4 corresponds in principle to the spring arrangement according to FIG. 3, which is provided for the contact arrangement according to FIGS . 1 and 2.

In der Fig. 5 ist gleichfalls schematisch eine Kontaktanord nung für einen Leistungsschalter mit höherem Schaltvermögen dargestellt, die dementsprechend zwei außenliegend angeord nete Abbrennkontaktglieder 50 und vier dazwischen liegende Hauptkontaktglieder 51 aufweist. Auch hier sind nur die den Abbrennkontaktgliedern 50 benachbarten Hauptkontaktglieder 51 mit den stärkeren Federn 52 versehen. Damit ergibt sich wiederum bezüglich der Symmetrieebene ein Kräftegleich gewicht.In FIG. 5 is also a schematic Kontaktanord voltage for a circuit breaker with higher switching capacity shown having accordingly two outboard angeord Abbrennkontaktglieder designated 50 and four intermediate main contact members 51. Here too, only the main contact members 51 adjacent to the burn-off contact members 50 are provided with the stronger springs 52 . This in turn results in an equilibrium of forces with respect to the plane of symmetry.

Die in der Fig. 6 gezeigte Kontaktanordnung enthält insge samt sechs Kontaktglieder, von denen wiederum zwei als Ab brennkontaktglieder ausgebildet sind. Hierbei befinden sich ähnlich wie bei der Kontaktanordnung gemäß der Fig. 5 ins gesamt vier Hauptkontaktglieder 51 zwischen den Abbrennkon taktgliedern 50, während jeweils rechts und links von den Abbrennkontaktgliedern 50 ein weiteres Hauptkontaktglied 51 angeordnet ist. Symmetrisch der Symmetrieebene 45 sind nur zwei der Hauptkontaktglieder 51 mit stärkeren Federn 52 ausgerüstet. Es hat sich gezeigt, daß dies ausreichend für ein einwandfreies Verhalten beim Einschalten auf einen hohen Strom ist. Andererseits ist die Einsparung an Antriebskraft einer solchen Kontaktanordnung gegenüber einer Ausrüstung ausschließlich mit stärkeren Federn beträchtlich.The contact arrangement shown in FIG. 6 contains a total of six contact members, two of which in turn are designed as burning contact members. In this case there are similar to the contact arrangement according to the Fig. 5 to a total of four main contact members 51 are divided between the clock Abbrennkon 50, while in each case a further main contact member 51 is arranged right and left of the Abbrennkontaktgliedern 50. Symmetrical to the plane of symmetry 45 , only two of the main contact members 51 are equipped with stronger springs 52 . It has been shown that this is sufficient for proper behavior when switched on at a high current. On the other hand, the saving in driving force of such a contact arrangement compared to equipment with stronger springs is considerable.

Claims

1. Multi-element pressure contact arrangement ( 1 ) for circuit breakers with contact members ( 5 ; 7 ; 15 ; 21 ) and these with a contact force acting springs ( 52 , 53 ), characterized in that the springs ( 52 , 53 ) are of different strengths and only a part of the springs ( 52 ) has a suitable thickness to avoid bouncing.

2. Contact arrangement according to claim 1, characterized in that stronger springs ( 52 ) and weaker springs ( 53 ) are arranged symmetrically to a plane of symmetry ( 45 ) of the contact arrangement ( 1 ).

3. Contact arrangement according to claim 1, characterized in that the springs are designed as helical compression springs ( 52 , 53 ) and between a fixed abutment ( 42 ) and one leg ( 43 , 44 ) of a two-armed, at the end of the other leg ( 31 , 32 ) with a contact piece support ( 17 ; 22 ) provided with contact lever ( 15 ; 21 ).