DE3788277T2

DE3788277T2 - CIRCUIT BREAKER.

Info

Publication number: DE3788277T2
Application number: DE87906398T
Authority: DE
Inventors: Lajos Marot; Jan Windfeld
Original assignee: Holec Systemen en Componenten BV
Current assignee: Danfoss Power Solutions II BV
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1987-09-04
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2007-09-05
Also published as: DK450286D0; AU8073587A; AU603616B2; DE3788277D1; DK158422B; FI88084C; DK158422C; FI88084B; EP0281622A1; GR871434B; EP0281622B1; WO1988002178A1; FI882341A; DK450286A; FI882341A0; ES2005325A6

Description

Technical area

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit einer Anzahl beweglicher Kontaktelemente und einer entsprechenden Anzahl fester Kontaktelemente, wobei mindestens eines der Kontaktelemente einen Satz federbelasteter Kontaktrollen aufweist, wobei mehrere Rollen so angeordnet sind, daß sie die ebenen Seitenflächen zweier Kontaktschienen zwischen den Rollen berühren, wobei die genannten Rollen während des Schließens und Öffnens des Leistungsschalters auf den genannten Flächen gleiten oder rollen können.The invention relates to a circuit breaker with a number of movable contact elements and a corresponding number of fixed contact elements, at least one of the contact elements having a set of spring-loaded contact rollers, a plurality of rollers being arranged to contact the flat side surfaces of two contact rails between the rollers, said rollers being able to slide or roll on said surfaces during the closing and opening of the circuit breaker.

Initial situation

Es sind verschiedene Leistungsschalter mit Kontaktrollen bekannt. Leistungsschalter für Starkstrom sind normalerweise mit mehreren Rollen ausgerüstet, die für jede Phase paarweise so montiert sind, daß sie den Starkstrom durch vier, sechs oder mehr Rollen in mehrere parallele Ströme aufteilen. Eine der Folgen einer solchen Unterteilung in mehrere Rollen ist jedoch, daß sich der Weg des beweglichen Kontaktelements beim Öffnen und Schließen mit zunehmender Zahl der verwendeten Rollen verlängert. So werden das Gehäuse des Leistungsschalters und die mechanischen Einbauteile entsprechend größer. Der dem festen Kontaktelement in der geöffneten Stellung nächstgelegene Rollensatz ist dem größten Verschleiß ausgesetzt, da dieser Rollensatz allein nach dem Öffnen und unmittelbar vor dem Schließen den gesamten Strom führt, d. h. die Strombelastbarkeit und die Schaltleistung des Leistungsschalters ist in Wirklichkeit auf das Leistungsvermögen dieses einen Rollensatzes beschränkt. Die DE-A-3 223 669 beschreibt eine Anordnung mit zwei Kontaktrollen je Kontaktschiene.Various circuit breakers with contact rollers are known. Circuit breakers for high current are normally equipped with several rollers, which are mounted in pairs for each phase in such a way that they divide the high current into several parallel currents using four, six or more rollers. One of the consequences of such a division into several rollers is, however, that the path of the movable contact element during opening and closing increases with the number of rollers used. The circuit breaker housing and the mechanical components thus become correspondingly larger. The set of rollers closest to the fixed contact element in the open position is subject to the greatest wear, since this set of rollers alone carries the entire current after opening and immediately before closing, i.e. the current carrying capacity and switching capacity of the circuit breaker is in reality limited to the capacity of this one set of rollers. DE-A-3 223 669 describes an arrangement with two contact rollers per contact rail.

Description of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Leistungsschalteranordnung für Starkströme zu schaffen, z. B. für 63 A oder 125 A, wobei die Anordnung durch eine Verkürzung des Kontaktrollenwegs zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung für solche Ströme im Vergleich zu bekannten Anordnungen eine Verkleinerung der Leistungsschalter und ihrer Gehäuse ermöglicht. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.The object of the invention is to create a circuit breaker arrangement for high currents, e.g. for 63 A or 125 A, whereby the arrangement enables the circuit breakers and their housings to be made smaller compared to known arrangements by shortening the contact roller path between the open and closed positions for such currents. This object is achieved with the features of the claims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Kontaktrollensatz und die mit ihm zusammenwirkenden Kontaktschienen so anzuordnen, daß sie stufenförmig ineinander eingreifen. Solch ein stufenförmiger Eingriff führt zu einem mehr oder weniger gleichzeitigen Schließen oder Öffnen der verschiedenen Kontaktrollen, d. h. wenn eine Rolle sich in der geöffneten Stellung befindet, sind alle Rollen in der geöffneten Stellung, so daß der Weg des beweglichen Kontaktelements verkürzt wird. Obwohl der Kontaktelementesatz drei Rollenpaare aufweist, kann der Weg auf den zum Öffnen eines einzigen Rollenpaares erforderlichen Weg begrenzt werden. Die kurze Strecke führt zu einem geringeren Platzbedarf pro Phase, so daß die Gesamtabmessungen des Leistungsschalters beträchtlich reduziert werden, obwohl z. B. vier oder mehr parallele Rollen vorhanden sind. Eine weitere vorteilhafte Folge des kurzen Kontaktweges ist eine sofortige Stromaufteilung durch die parallelen Rollen und damit eine Steigerung der Strombelastbarkeit des Leistungsschalters und eine Verringerung der Abstoßungskräfte während des Schließvorganges (Abstoßungskräfte sind die elektromagnetischen Kräfte, die auftreten, wenn zwischen zwei Kontakten, die miteinander in Berührung gebracht werden, ein Starkstrom entsteht).According to the invention, it is proposed to arrange the contact roller set and the contact rails interacting with it in such a way that they engage with one another in a step-like manner. Such a step-like engagement leads to a more or less simultaneous closing or opening of the various contact rollers, i.e. when one roller is in the open position, all rollers are in the open position, so that the path of the movable contact element is shortened. Although the contact element set has three pairs of rollers, the path can be limited to the path required to open a single pair of rollers. The short path leads to a smaller space requirement per phase, so that the overall dimensions of the circuit breaker are considerably reduced, even though, for example, there are four or more parallel rollers. Another advantageous consequence of the short contact path is an immediate current distribution through the parallel rollers and thus an increase in the current carrying capacity of the circuit breaker and a reduction in the repulsive forces during the closing process (repulsive forces are the electromagnetic forces that occur when a high current is generated between two contacts that are brought into contact with each other).

Der Leistungsschalter weist vorzugsweise eine gerade Anzahl von paarweise gleichartigen Kontaktrollen auf, die somit Paare mit einer oder mehreren stufenweise zunehmenden Abmessungen bilden. Typischerweise werden vier Rollen verwendet, zwei große und zwei kleine, deren absolute Größe von der Bemessungsstromstärke des Leistungsschalters abhängt.The circuit breaker preferably has an even number of contact rollers of the same type in pairs, thus forming pairs with one or more gradually increasing dimensions. Typically four rollers are used, two large and two small, the absolute size of which depends on the rated current of the circuit breaker.

Ein bekanntes Verfahren ist die Montage der beweglichen Kontakteinrichtungen eines mehrpoligen Leistungsschalters auf einer verschiebbaren Kontaktbrücke. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Verschiebungsweg nahezu gleich der Entfernung zwischen den Mittelachsen von zwei aufeinanderfolgenden Kontaktrollen; dabei ist mit dem Verschiebungsweg die notwendige Verschiebung gemeint, um die Kontaktbrücke aus einer geöffneten Stellung - wo die Kontaktrollen und die Kontaktschienen durch einen genügend großen Luftspalt beabstandet sind, um die Unterbrechung des Stroms sicherzustellen und Spannungsdurchschläge zu vermeiden - in eine geschlossene Stellung zu bringen, wo alle Kontaktrollen mit den Kontaktschienen verbunden sind. Da der Weg, den die Kontaktbrücke zurückzulegen hat, kürzer ist als bisher bekannt, können der Leistungsschalter und damit auch sein Gehäuse verkleinert werden. Der Mechanismus, der die Drehbewegung eines Griffes in eine Parallelverschiebung der Kontaktbrücke umsetzt, wird ebenfalls vereinfacht.A known method is the assembly of the movable contact devices of a multi-pole circuit breaker on a sliding contact bridge. According to an embodiment of the invention, the displacement path is almost equal to the distance between the center axes of two consecutive contact rollers; the displacement path means the necessary displacement to move the contact bridge from an open position - where the contact rollers and the contact rails are spaced apart by an air gap large enough to ensure the interruption of the current and to avoid voltage breakdowns - to a closed position where all the contact rollers are connected to the contact rails. Since the path that the contact bridge has to travel is shorter than previously known, the circuit breaker and thus also its housing can be made smaller. The mechanism that converts the rotary movement of a handle into a parallel displacement of the contact bridge is also simplified.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird vorgeschlagen, einen Leistungsschalter so mit Kontaktrollen zu versehen, daß alle Kontaktrollen in einem Kontaktrollensatz den gleichen Durchmesser haben, aber jedes Paar eine andere Länge hat, daß die beiden kürzesten Rollen am dichtesten an den Kontaktschienen und die längsten Rollen am weitesten von den Kontaktschienen entfernt angeordnet werden, daß die Kontaktschienen an den Kanten gegenüber dem Kontaktrollensatz abgestuft sind, wobei die Höhe jeder Stufe dem Längenunterschied der Kontaktrollen entspricht, und daß die Abstände zwischen gegenüberliegenden Stufen um so viel länger als die entsprechenden Rollenkontakte sind, daß in der geöffneten Stellung überall ein Luftspalt zwischen Kontaktrollen und Kontaktschienen besteht. Bei einem Satz derartiger, miteinander verbundener Kontaktrollen und Kontaktschienen wird der Kontaktrollensatz um eine Strecke verschoben, die der Entfernung zwischen den Mittelachsen von je zwei benachbarten Rollen in jedem Paar entspricht. Es ist jedoch darauf zu achten, daß der obige Luftspalt groß genug ist, um Spannungsdurchschläge im Leistungsschalter zu verhindern.According to one embodiment of the invention, it is proposed to provide a circuit breaker with contact rollers such that all contact rollers in a contact roller set have the same diameter, but each pair has a different length, that the two shortest rollers are arranged closest to the contact rails and the longest rollers are arranged furthest from the contact rails, that the contact rails are stepped at the edges opposite the contact roller set, the height of each step corresponding to the difference in length of the contact rollers, and that the distances between opposite steps are so much longer than the corresponding roller contacts that in the open position there is an air gap everywhere between the contact rollers and contact rails. In a set of such contact rollers and contact rails connected to one another, the contact roller set is displaced by a distance that corresponds to the distance between the center axes of two adjacent rollers in each pair. However, it must be ensured that the above air gap is large enough to prevent voltage breakdowns in the circuit breaker.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel verringert sich der senkrecht zu den Seitenflächen der Kontaktschienen gemessene Abstand zwischen den einzelnen Kontaktrollen stufenweise, so daß die beiden Rollen, die am dichtesten bei den Kontaktschienen liegen, mit denen sie zusammenwirken, die größte Entfernung voneinander haben, während die beiden am weitesten von den Kontaktschienen entfernten Rollen den kürzesten Abstand voneinander aufweisen, und daß die Kontaktschienen dementsprechend einen schmalen Schienenteil entlang der Kante aufweisen, die dem Kontaktrollensatz gegenüberliegt, wobei die Dicke des Schienenteils dem Abstand zwischen dem am weitesten entfernten Kontaktrollenpaar entspricht und von dort an entsprechend dem Kontaktrollenabstand stufenweise zunimmt. In diesem Ausführungsbeispiel haben alle Kontaktrollen die gleiche Länge. Die zwischen den Kontaktrollen und den Kontaktschienen erhaltenen Kontaktflächen sind größer als bei der vorgenannten Lösung. Die Hauptaufgabe der Erfindung, der kurze Kontaktweg, wird ebenfalls gelöst. Es müssen jedoch Mittel vorgesehen werden, um zu verhindern, daß in der geöffneten Stellung des Leistungsschalters die im allgemeinen federbelasteten Kontaktrollen mit den Schienen in Berührung kommen. In diesem Ausführungsbeispiel ist es auch von Bedeutung, daß der Kontaktrollensatz und die Kontaktschienen so ausgebildet werden, daß sie in der geschlossenen Stellung durch direkten Kontakt zusammenwirken, während in der geöffneten Stellung zwischen den Rollen und Schienen überall ein genügend großer Luftspalt vorhanden sein muß, um Spannungsdurchschläge zu verhindern.In a further embodiment, the distance between the individual contact rollers measured perpendicular to the side surfaces of the contact rails is reduced step by step, so that the two rollers closest to the contact rails with which they interact are the greatest distance from each other, while the two rollers furthest from the contact rails are the shortest distance from each other, and the contact rails accordingly have a narrow rail part along the edge opposite the contact roller set, the thickness of the rail part corresponding to the distance between the furthest contact roller pair and increasing step by step from there in accordance with the contact roller distance. In this embodiment, all contact rollers have the same length. The contact surfaces obtained between the contact rollers and the contact rails are larger than in the aforementioned solution. The main object of the invention, the short contact path, is also achieved. However, means must be provided to prevent the contact rollers, which are generally spring-loaded, from coming into contact with the rails when the circuit breaker is in the open position. In this embodiment, it is also important that the contact roller set and the contact rails are designed so that they interact by direct contact in the closed position, while in the open position there must be a sufficiently large air gap between the rollers and rails everywhere to prevent voltage breakdowns.

Um die Belastbarkeit des Leistungsschalters weiter zu erhöhen, kann die Aufteilung in mehrere Rollenpaare so erweitert werden, daß eine Unterteilung in einen Hauptkontakt und einen Funkenkontakt vorgenommen wird. Bei einer solchen Unterteilung werden eine oder zwei Rollen als Funkenkontakte ausgewählt, die immer zuerst geschlossen und zuletzt geöffnet werden müssen. Dies wird durch Positionseinstellung der Kontaktrollen oder durch Längen- oder Dickeneinstellung der betreffenden Stufe(n) der Kontaktschiene erreicht. Man wird erkennen, daß auch dieses Ausführungsbeispiel das kennzeichnende Merkmal der Erfindung, d. h. das annähernd gleichzeitige Öffnen der Rollen, sowie die damit verbundenen Vorteile aufweist, insbesondere den sehr kurzen Kontaktweg. Als Funkenkontakte werden vorzugsweise die kleinste oder die beiden kleinsten Kontaktrollen gewählt, es können aber auch die größten und daher robustesten Rollen ausgewählt werden. Die Wahl hängt u. a. von den verfügbaren Wartungsmöglichkeiten am Montageort des Leistungsschalters ab.In order to further increase the load capacity of the circuit breaker, the division into several pairs of rollers can be extended so that a division into a main contact and a spark contact is made. With such a division, one or two rollers are selected as spark contacts, which must always be closed first and opened last. This is achieved by adjusting the position of the contact rollers or by adjusting the length or thickness of the relevant step(s) of the contact rail. It will be seen that this embodiment also has the characteristic feature of the invention, ie the almost simultaneous opening of the rollers, as well as the associated advantages, in particular the very short contact path. The smallest or the two smallest contact rollers are preferably selected as spark contacts, but the largest and therefore most robust rollers can also be selected. The choice depends, among other things, on the available maintenance options at the installation location of the circuit breaker.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden für die Kontaktrollen eine Anzahl von Standardgrößen vorher festgelegt, die den typischen Standardabmessungen von Leistungsschaltern entsprechen. So kann eine gegebene Kontaktrollengröße in einem Leistungsschalter für einen gegebenen Strom als größte Kontaktrolle und in einem anderen Leistungsschalter für einen etwas stärkeren Strom als eine "kleinere" Kontaktrolle verwendet werden. So verringert sich die Zahl verschiedener Kontaktrollengrößen, die auf Lager zu halten sind.In a particularly preferred embodiment, a number of standard sizes are predefined for the contact rollers, which correspond to the typical standard dimensions of circuit breakers. Thus, a given contact roller size can be used as the largest contact roller in one circuit breaker for a given current and as a "smaller" contact roller in another circuit breaker for a slightly higher current. This reduces the number of different contact roller sizes that have to be kept in stock.

Short description of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the attached drawings. They show:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels für einen Kontaktrollensatz und zwei feste Stromschienen in geöffneter Stellung;Fig. 1 is a schematic side view of a first embodiment of a contact roller set and two fixed busbars in the open position;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Kontaktsatzes von Fig. 1 entlang der Linie II-II;Fig. 2 shows a section through an embodiment of the contact set of Fig. 1 along the line II-II;

Fig. 2a eine auseinandergezogene Darstellung des Kontaktrollensatzes von Fig. 2;Fig. 2a is an exploded view of the contact roller set of Fig. 2;

Fig. 3 die gleiche Ausführungsform wie in Fig. 1, aber in geschlossener Stellung;Fig. 3 the same embodiment as in Fig. 1, but in closed position;

Fig. 4 eine schematische eines Ausführungsbeispiels mit vier Kontaktrollenpaaren;Fig. 4 is a schematic of an embodiment with four contact roller pairs;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen Kontaktsatz und Stromschienen in geöffneter Stellung;Fig. 5 is a schematic representation of another embodiment of a contact set and busbars in the open position;

Fig. 6 eine weitere Version des Ausführungsbeispiels von Fig. 5;Fig. 6 shows another version of the embodiment of Fig. 5;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Kontaktsatzes mit der Kontaktschiene in geöffneter Stellung;Fig. 7 is a schematic representation of a third embodiment of a contact set with the contact rail in the open position;

Fig. 8 das Ausführungsbeispiel von Fig. 7 in geschlossener Stellung;Fig. 8 shows the embodiment of Fig. 7 in the closed position;

Fig. 9 ein Beispiel einer Rückhaltevorrichtung in einem federbelasteten Kontaktrollensatz;Fig. 9 shows an example of a retaining device in a spring-loaded contact roller set;

Fig. 10 ein Beispiel einer alternativen Federanordnung;Fig. 10 shows an example of an alternative spring arrangement;

Fig. 11 eine Skizze der Grundanordnung eines bekannten Leistungsschalters mit Kontaktrollen; undFig. 11 a sketch of the basic arrangement of a known circuit breaker with contact rollers; and

Fig. 12 ein weiteres Beispiel einer ähnlichen, bekannten Leistungsschalteranordnung.Fig. 12 shows another example of a similar, known circuit breaker arrangement.

Der neue Leistungsschalter wird zur Verwendung in drei- oder vierpoligen Leistungsschaltern entwickelt, z. B. der bekannten Art gemäß Fig. 11 und 12, d. h. in Leistungsschaltern mit mehreren Stromschienen, insbesondere mit drei oder vier Stromschienen R, S, T und O mit Leistungsschalterfunktionen in den drei Phasen und möglicherweise auch an der O-Klemme, wie in Fig. 11 und 12 vorgeschlagen. Die vier Stromschienen können in zueinander parallelen Ebenen liegen, wie in Fig. 11 dargestellt, oder parallel zueinander in der gleichen Ebene, wie in Fig. 12 dargestellt. Über bewegliche Kontaktrollen 20 auf einer verschiebbaren Kontaktbrücke 60 werden die vier Stromschienen R, S, T und O elektrisch mit vier entsprechenden, mit R', S', T' und O' bezeichneten Stromschienen auf der anderen Seite der Kontaktbrücke verbunden. Die Kontaktbrücke 60 kann sehr unterschiedlich geformt sein und ist in der Zeichnung nur durch eine strichpunktierte Linie und einen Doppelpfeil angedeutet, der die Verschiebungsrichtung angibt. Der bewegliche Mechanismus ist nicht dargestellt, kann aber auf vielerlei Weise realisiert werden, wie dem Fachmann bekannt ist; dabei kann das Ausschalten manuell durch Drehen oder Kippen eines Griffes ausgelöst werden, wobei die Schalterbewegung über den beweglichen Mechanismus in eine Parallelverschiebung der Kontaktbrücke 60 umgesetzt wird. Der Leistungsschalter kann auch für automatisches Öffnen und Schließen vorgesehen werden.The new circuit breaker is designed for use in three- or four-pole circuit breakers, e.g. of the known type according to Figs. 11 and 12, i.e. in circuit breakers with multiple busbars, in particular with three or four busbars R, S, T and O with circuit breaker functions in the three phases and possibly also at the O terminal, as proposed in Figs. 11 and 12. The four busbars can lie in planes parallel to one another, as shown in Fig. 11, or parallel to one another in the same plane, as shown in Fig. 12. Via movable contact rollers 20 on a displaceable contact bridge 60, the four busbars R, S, T and O are electrically connected to four corresponding busbars, designated R', S', T' and O', on the other side of the contact bridge. The contact bridge 60 can have very different shapes and is only indicated in the drawing by a dot-dash line and a double arrow indicating the direction of displacement. The movable mechanism is not shown, but can be implemented in many ways, as is known to those skilled in the art; switching off can be triggered manually by turning or tilting a handle, the switch movement being converted into a parallel displacement of the contact bridge 60 via the movable mechanism. The circuit breaker can also be designed for automatic opening and closing.

Der Übersichtlichkeit halber sind in der Zeichnung vor jeder Stromschiene nur zwei Kontaktrollen dargestellt, da es für den Fachmann offensichtlich ist, daß sich hinter der Stromschiene natürlich auch zwei entsprechende Rollen befinden. In Abhängigkeit von der Nennstromstärke kann eine unterschiedliche Anzahl von Kontaktrollenpaaren vorhanden sein. Beim Öffnen und Schließen eines Leistungsschalters muß der Weg der Kontaktbrücke so lang sein, daß alle Kontaktrollen von der Kontaktschiene getrennt werden. Folglich muß das Gehäuse des Leistungsschalters groß genug sein, um Platz für den notwendigen Schaltweg zu bieten. Eine langer Weg in Verbindung mit vielen Kontaktrollen erfordert einen komplizierteren beweglichen Mechanismus und verlängert die Zeit zwischen dem Auslösen des Öffnens bzw. Schließens und seiner Beendigung.For the sake of clarity, only two contact rollers are shown in front of each busbar in the drawing, since It is obvious to the person skilled in the art that there are of course two corresponding rollers behind the busbar. Depending on the rated current, there can be a different number of contact roller pairs. When opening and closing a circuit breaker, the path of the contact bridge must be long enough to separate all contact rollers from the contact bar. Consequently, the circuit breaker housing must be large enough to accommodate the necessary switching path. A long path combined with many contact rollers requires a more complicated moving mechanism and increases the time between the initiation of the opening or closing and its completion.

Im folgenden wird ein neuer Typ eines Kontaktrollensatzes für den oben beschriebenen mehrpoligen Leistungsschalter offenbart, und die folgenden Abbildungen zeigen Beispiele unterschiedlicher Ausführungsformen eines Kontaktrollensatzes und seiner Schienen. Man wird aber erkennen, daß der neue Kontaktrollentyp natürlich auch in einem ein- oder zweipoligen Leistungsschalter eingesetzt werden kann.A new type of contact roller set for the multi-pole circuit breaker described above is disclosed below, and the following figures show examples of different embodiments of a contact roller set and its rails. However, it will be appreciated that the new type of contact roller can of course also be used in a single- or two-pole circuit breaker.

Im ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 - 3 wird ein Kontaktrollensatz 20 mit vier Rollen 21, 22, 23, 24 verwendet, wobei die genannten Rollen Paare bilden und alle den gleichen Durchmesser, aber unterschiedliche Längen L, l aufweisen und die beiden Rollen 21, 22 den festen Kontakten 25 und 26 am nächsten gelegen sind, wobei diese Rollen kürzer sind als die beiden anderen Rollen und ein Paar bilden. Dementsprechend sind die festen Kontakte 25 und 26 mit einer Aussparung für das kleinste Kontaktrollenpaar 21, 22 versehen, damit dieses in die Aussparung eingeführt werden kann, ohne die festen Kontakte zu berühren, bis die großen Kontaktrollen 23, 24 mit den festen Kontakten in Berührung kommen. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Aussparung genau so tief wie erforderlich ausgeführt, damit die beiden Kontaktpaare annähernd gleichzeitig mit dem festen Kontakt in Berührung kommen. Ein wichtiger Vorteil der Erfindung ist, daß sich alle Kontaktrollen etwa gleichzeitig berühren. In diesem Falle versteht man unter gleichzeitigen Ereignissen solche, die innerhalb von etwa 5 ms eintreten, d. h. bei 50 Hz innerhalb der gleichen Viertelwellenperiode. Für den Fachmann ist offensichtlich, daß eine völlig exakte Gleichzeitigkeit unmöglich ist und daß daher im obigen Ausführungsbeispiel unmöglich sofort entschieden werden kann, welche Kontaktrolle als erste den Stromkreis schließt oder öffnet. In einer Variante des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 - 3 wird daher vorgeschlagen, die dargestellte Aussparung geringfügig zu verkleinern , so daß das kleinste Kontaktpaar 21, 22 zuerst den Kontakt herstellt und zuletzt den Kontakt unterbricht. Dieses Kontaktpaar bildet so einen Funkenkontakt, während das Kontaktpaar 23, 24 einen sogenannten Hauptkontakt bildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist es von Vorteil, die beiden Funkenkontakte 21, 22 und möglicherweise den Teig des festen Kontakts, der mit den Funkenkontakten verbunden wird, aus einem widerstandsfähigeren Material als gewöhnlichem Kupfer herzustellen und/oder diese Kontakte einer besonderen Oberflächenbehandlung zu unterziehen, um sie auf diese Weise widerstandsfähiger gegen Abbrand zu machen, dem ein Funkenkontakt ausgesetzt ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die beschriebene Aussparung etwas tiefer, so daß das Kontaktpaar 23, 24 den Funkenkontakt bildet. Es muß in diesem Zusammenhang betont werden, daß die Differenz zwischen den Schließzeitpunkten im vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel minimal ist; im Prinzip gilt weiterhin, daß die beschriebenen Kontaktrollen etwa gleichzeitig schließen. Fig. 3 zeigt die Position der Kontakte in der Schließstellung. Ein Vergleich von Fig. 1 und Fig. 3 zeigt, daß der Weg des Kontaktsatzes aus der geöffneten in die geschlossene Stellung der Länge des Pfeiles von Fig. 1 entspricht. Der Weg entspricht im großen und ganzen der Strecke, die erforderlich ist, um den Kontakt einer einzelnen Rolle zu schließen, und dies gilt unabhängig von der Anzahl der Rollen.In the first embodiment of Fig. 1 - 3, a contact roller set 20 with four rollers 21, 22, 23, 24 is used, wherein said rollers form pairs and all have the same diameter but different lengths L, l and the two rollers 21, 22 are located closest to the fixed contacts 25 and 26, these rollers being shorter than the other two rollers and forming a pair. Accordingly, the fixed contacts 25 and 26 are provided with a recess for the smallest contact roller pair 21, 22 so that it can be inserted into the recess without touching the fixed contacts until the large contact rollers 23, 24 come into contact with the fixed contacts. As shown in Fig. 1, the recess is made exactly as deep as necessary so that the two contact pairs come into contact with the fixed contact approximately simultaneously. An important advantage of the invention is that all contact rollers touch each other approximately simultaneously. In this case, simultaneous events are understood to be those that occur within about 5 ms, i.e. at 50 Hz within the same quarter-wave period. It is obvious to the person skilled in the art that completely exact simultaneity is impossible and that therefore in the above embodiment it is impossible to immediately decide which contact roller will be the first to close or open the circuit. In a variant of the embodiment of Fig. 1 - 3 it is therefore proposed to slightly reduce the size of the recess shown so that the smallest contact pair 21, 22 makes contact first and breaks contact last. This contact pair thus forms a spark contact, while the contact pair 23, 24 forms a so-called main contact. In this embodiment it is advantageous to manufacture the two spark contacts 21, 22 and possibly the dough of the fixed contact which is connected to the spark contacts from a more resistant material than ordinary copper and/or to subject these contacts to a special surface treatment in order to make them more resistant to the burn-off to which a spark contact is exposed. In an alternative embodiment, the recess described is somewhat deeper so that the contact pair 23, 24 forms the spark contact. It must be emphasized in this connection that the difference between the closing times in the proposed embodiment is minimal; in principle, it still applies that the contact rollers described close approximately simultaneously. Fig. 3 shows the position of the contacts in the closed position. A comparison of Fig. 1 and Fig. 3 shows that the path of the contact set from the open to the closed position corresponds to the length of the arrow in Fig. 1. The path corresponds roughly to the distance required to close the contact of a single roller, and this applies regardless of the number of rollers.

Die gezeigten Kontaktrollen können auf verschiedene bekannte Arten, wie z. B. in der dänischen PS 142 254 oder in Fig. 5, 6 und 7 dargestellt, in einem Käfig mit einer oder mehreren Federn F montiert werden, welche die Kontaktrollen zusammendrücken, um einen geeigneten Kontaktdruck sicherzustellen, wenn die Kontaktrollen auf beiden Seiten einer entsprechenden festen Kontaktschiene nach innen gleiten. Durch die Auswahl entsprechend starker Federn wird ein ausreichender Kontaktdruck gesichert. Es kann von Vorteil sein, die Federkraft den Abmessungen der betreffenden Kontaktrolle anzupassen.The contact rollers shown can be mounted in various known ways, such as shown in Danish PS 142 254 or in Fig. 5, 6 and 7, in a cage with one or more springs F which compress the contact rollers to ensure a suitable contact pressure when the contact rollers slide inwards on both sides of a corresponding fixed contact rail. By By selecting springs of appropriate strength, sufficient contact pressure is ensured. It can be advantageous to adapt the spring force to the dimensions of the contact roller in question.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Kontaktrollensatzes ist in Fig. 2 und 2a dargestellt. Dieser Kontaktrollensatz weist auf: ein annähernd T-förmiges Eisenstück 27, eine Federscheibe 28a mit dem entsprechenden Gegenstück 28b, vier Kontaktrollen 21, 22, 23, 24, die zum Teil auf den Federscheiben 28a und 28b aufliegen und zum Teil durch die Klammern 29a und 29b zusammengehalten werden. Zwischen den Rollen 21, 24 und 22, 23 und ihren Klammern 29a und 29b befindet sich ein Distanzstück 19 von gleicher Dicke wie die Kontaktschiene. Die Teile 28a, 29a, 19, 29b und 28b sind alle mit einem Längsschlitz für die Durchführung des Schenkels des T-förmigen Eisenstücks 27 versehen. Über der letzten Federscheibe 28b befindet sich eine Spiralfeder, und die gesamte Anordnung wird durch eine Sicherungsscheibe 17 zusammengehalten, die nach unten auf den T-förmigen Schenkel gedrückt und dann um etwa 90º gedreht wird. Das zentrale Distanzstück 19 ist ferner mit Verlängerungen 19a versehen, die mit Einrichtungen auf einer verschiebbaren Kontaktbrücke zusammenwirken, welche für diesen Zweck vorgesehen sind, um den Kontaktrollensatz (in bekannter Weise) mit Hilfe von dafür vorgesehenen Werkzeugen an der Kontaktbrücke zu fixieren. Ein Kontaktrollensatz kann auf vielerlei Weise angeordnet werden und die obige Version ist nur ein Ausführungsbeispiel.A possible embodiment of a contact roller set is shown in Fig. 2 and 2a. This contact roller set comprises: an approximately T-shaped iron piece 27, a spring washer 28a with the corresponding counterpart 28b, four contact rollers 21, 22, 23, 24, which partly rest on the spring washers 28a and 28b and partly are held together by the clamps 29a and 29b. Between the rollers 21, 24 and 22, 23 and their clamps 29a and 29b there is a spacer 19 of the same thickness as the contact rail. The parts 28a, 29a, 19, 29b and 28b are all provided with a longitudinal slot for the passage of the leg of the T-shaped iron piece 27. Above the last spring washer 28b there is a spiral spring and the whole arrangement is held together by a locking washer 17 which is pressed down onto the T-shaped leg and then rotated through about 90º. The central spacer 19 is further provided with extensions 19a which cooperate with means on a sliding contact bridge which are provided for this purpose in order to fix the contact roller set (in a known manner) to the contact bridge by means of tools provided for this purpose. A contact roller set can be arranged in many different ways and the above version is only one exemplary embodiment.

Fig. 4 zeigt einen Kontaktsatz, der nach dem gleichen Prinzip angeordnet ist, aber vier Kontaktrollenpaare und vier Stufen aufweist. Wie aus der Abbildung hervorgeht, kann ein solcher Kontakttyp je nach Bedarf mit mehr oder weniger Rollen ausgestattet werden. Auch im Falle von vier Rollenpaaren entspricht der notwendige Weg der Kontaktbrücke aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung nur der Strecke eines Kontaktsatzes mit einer oder zwei Rollen. In diesem Ausführungsbeispiel kann eine der Rollen auch als Funkenkontakt dienen.Fig. 4 shows a contact set arranged according to the same principle, but with four contact roller pairs and four steps. As can be seen from the figure, such a contact type can be equipped with more or fewer rollers as required. Even in the case of four roller pairs, the necessary path of the contact bridge from the closed position to the open position only corresponds to the path of a contact set with one or two rollers. In this embodiment, one of the rollers can also serve as a spark contact.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Rollen unterschiedliche Durchmesser auf, wie in Fig. 5 dargestellt.In a further embodiment, the rollers have different diameters, as shown in Fig. 5.

In diesem Ausführungsbeispiel können die Rollen die gleiche, aber auch eine abgestufte Länge aufweisen. Die Rollen 31 und 32 haben einen kleinen Durchmesser d, wogegen die Rollen 33 und 34 einen größeren Durchmesser D aufweisen. Dementsprechend ist der feste Kontakt an der Außenkante nahe den beweglichen Kontaktelementen vergleichsweise schmal, so daß die kleinen Kontaktrollen 31 und 32 über den nahen, schmalen Teil 35 des festen Kontakts gleiten, ohne ihn zu berühren, wonach die kleinen Kontaktrollen 31 und 32 mit dem breiten Teil 37 und annähernd gleichzeitig die beiden großen Kontaktrollen 33, 34 mit dem schmalen Teil 35 in Berührung kommen. In diesem Ausführungsbeispiel kann ein Kontaktpaar auch als Funkenkontakt dienen, und die Abmessungen können so angepaßt werden, daß dieses Kontaktpaar zuerst schließt und zuletzt öffnet. In diesem Falle handelt es sich jedoch nur um kleine Abmessungsänderungen, so daß weiterhin gilt, daß die Kontakte etwa gleichzeitig schalten.In this embodiment, the rollers can have the same or a stepped length. The rollers 31 and 32 have a small diameter d, whereas the rollers 33 and 34 have a larger diameter D. Accordingly, the fixed contact is comparatively narrow at the outer edge near the movable contact elements, so that the small contact rollers 31 and 32 slide over the near, narrow part 35 of the fixed contact without touching it, after which the small contact rollers 31 and 32 come into contact with the wide part 37 and, almost simultaneously, the two large contact rollers 33, 34 come into contact with the narrow part 35. In this embodiment, a contact pair can also serve as a spark contact, and the dimensions can be adjusted so that this contact pair closes first and opens last. In this case, however, there are only small dimensional changes, so that the contacts still switch at approximately the same time.

Im Beispiel von Fig. 6 sollen die kleinsten Kontaktrollen 31' und 32' mit den dünnen Teilen 35 der Schienen, die großen Kontaktrollen 33' und 34' mit den dicken Teilen 37 der Schienen in Kontakt kommen. Da die elektromagnetischen Kräfte zwischen den Kontaktrollen, die parallel in einem Kontaktpaar, z. B. 31 und 32, angeordnet sind, proportional zur Länge der Kontaktrollen und umgekehrt proportional zu ihrem Abstand voneinander sind (entsprechend der Länge und der Breite des Luftspalts), kann es von Vorteil sein, individuelle Federdrücke für jedes Kontaktrollenpaar, wie in Fig. 6 vorgeschlagen, oder für jede Kontaktrolle, wie in Fig. 5 vorgeschlagen, zu verwenden. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 6 können die dicken Schienenteile 37 mit einem widerstandsfähigeren Material beschichtet werden, um so die Schienen gegen Funkenbildung widerstandsfähig zu machen. In diesem Fall sind die Rollen 33' und 34' gleichermaßen aus einem entsprechenden funkenbeständigen Material hergestellt.In the example of Fig. 6, the smallest contact rollers 31' and 32' are intended to come into contact with the thin parts 35 of the rails, the large contact rollers 33' and 34' with the thick parts 37 of the rails. Since the electromagnetic forces between the contact rollers arranged in parallel in a contact pair, e.g. 31 and 32, are proportional to the length of the contact rollers and inversely proportional to their distance from each other (corresponding to the length and width of the air gap), it may be advantageous to use individual spring pressures for each contact roller pair, as suggested in Fig. 6, or for each contact roller, as suggested in Fig. 5. In the embodiment of Fig. 6, the thick rail parts 37 can be coated with a more resistant material in order to make the rails resistant to sparking. In this case, the rollers 33' and 34' are equally made of an appropriate spark-resistant material.

In Fig. 7 und 8 ist eine Variante dargestellt, in der die verwendeten Rollen den gleichen Durchmesser aufweisen, aber in verschiedenen Abständen voneinander montiert sind. So wird im Prinzip der gleiche Effekt wie in den Anordnungen von Fig. 5 und 6 erzielt. Die Rollen 41 und 42 haben eine größere Entfernung voneinander als die Rollen 43 und 44, und der entsprechende feste Kontakt 46 ist mit einem Satz Stufen versehen, so daß die vier Kontaktrollen gleichzeitig öffnen, wenn sie vom festen Kontakt weggezogen werden. Auch in diesem Fall können eine oder zwei Rollen als Funkenkontakte vorgesehen werden, und möglicherweise kann man den entsprechenden Teil der Schiene aus einem besonders funkenbeständigen Material herstellen. Es liegt auf der Hand, daß die dargestellte Anordnung auf sechs, acht oder mehr Rollen erweitert werden kann.In Fig. 7 and 8 a variant is shown in which the rollers used have the same diameter but are mounted at different distances from each other. In principle, the same effect is achieved as in the arrangements of 5 and 6. The rollers 41 and 42 are spaced further apart than the rollers 43 and 44, and the corresponding fixed contact 46 is provided with a set of steps so that the four contact rollers open simultaneously when they are pulled away from the fixed contact. In this case too, one or two rollers can be provided as spark contacts, and it is possible to manufacture the corresponding part of the rail from a particularly spark-resistant material. It is obvious that the arrangement shown can be extended to six, eight or more rollers.

In den Ausführungsbeispielen von Fig. 5, 6 und 7 ist es von Bedeutung, daß der Käfig 50 so ausgebildet ist, daß in der geöffneten Stellung eine festgelegte Mindestentfernung zwischen den Kontaktrollen jedes Kontaktrollenpaars eingehalten wird. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß dies auf verschiedene Art und Weise realisierbar ist. Ein Beispiel einer möglichen Ausführungsform ist in Fig. 9 dargestellt, die einen Querschnitt durch eine Halterung zeigt, in der eine langlochförmige Führung 51 für die Kontaktrollen sowie Auflageflächen und möglicherweise Führungen für Druckfedern vorgesehen sind, welche die Rollen gegeneinander drücken.In the embodiments of Fig. 5, 6 and 7 it is important that the cage 50 is designed so that in the open position a fixed minimum distance is maintained between the contact rollers of each contact roller pair. It is obvious to the person skilled in the art that this can be achieved in various ways. An example of a possible embodiment is shown in Fig. 9, which shows a cross section through a holder in which a slot-shaped guide 51 for the contact rollers as well as support surfaces and possibly guides for compression springs are provided which press the rollers against each other.

Es muß betont werden, daß der Schutzumfang der Erfindung auch eine Halterung mit Zugfedern beinhaltet, wie z. B. in Fig. 10 vorgeschlagen, wo die beiden Federn 53 und 56 die Rolle 21 nach unten und die beiden Zugfedern 54 und 55 die Rolle 22 nach oben ziehen. Die Bezugszeichen 57 und 58 bezeichnen Trennwände mit einer langgestreckten Führung für die Kontaktrollen, wie in Fig. 9 dargestellt.It must be emphasized that the scope of the invention also includes a support with tension springs, as proposed for example in Fig. 10, where the two springs 53 and 56 pull the roller 21 downwards and the two tension springs 54 and 55 pull the roller 22 upwards. The reference numerals 57 and 58 designate partitions with an elongated guide for the contact rollers, as shown in Fig. 9.

Die Erfindung kann auf vielerlei Weise verändert werden. So können ein oder mehrere Parameter, die Länge der Rolle, der Durchmesser, der Abstand wie auch der Federdruck innerhalb des gleichen Kontaktrollensatzes verändert werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.The invention can be modified in many ways. For example, one or more parameters, the length of the roller, the diameter, the distance as well as the spring pressure can be changed within the same contact roller set, without departing from the scope of the invention.

Claims

1. Circuit breaker with a number of movable contact elements (20) and a corresponding number of fixed contact elements (25, 26), at least one contact element having a spring-loaded contact roller set (20) with a plurality of rollers (21, 22, 23, 24) arranged to contact flat side surfaces of two contact rails (25, 26) between the rollers, the rollers being able to slide or roll on said surfaces when closing and opening the circuit breaker, characterized in that each contact rail (25, 26) is designed in a step-like manner and has at least one contact surface on each step which can be brought into engagement with a corresponding roller of the contact roller set (20).

2. Circuit breaker according to claim 1, wherein the movable contact elements are mounted on a translationally displaceable contact bridge (60), characterized in that the displacement path is approximately equal to the distance between the center axes of two consecutive contact rollers, the displacement path being necessary to bring the contact bridge from an open position - where the contact rollers and the contact rails are separated from each other by an air gap that is large enough to ensure current interruption and prevent voltage breakdowns - into a closed position where all contact rollers are in contact with the contact rails.

3. Circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that all contact rollers (21, 22, 23, 24) in a contact roller set (20) have the same diameter, but each pair has a different length (L, l), that the two shortest rollers are arranged closest to the contact rails (25, 26) and the longest rollers are arranged furthest from the contact rails (25, 26), that the contact rails at the edges which are adjacent to the contact roller set opposite each other, are designed in steps and the height of each step corresponds to the difference in length of the contact rollers, and that the distances between opposite steps are so much greater than the length of the corresponding roller contacts that in the open position there is an air gap everywhere between the contact rollers and the contact rails.

4. Circuit breaker according to claim 1 or 2, characterized in that the distance between the individual contact rollers measured perpendicular to the side surfaces of the contact rails decreases in stages, so that the two rollers (31, 32 or 41, 42) that are closest to the contact rails (37, 46) with which they interact are the furthest apart, while the two rollers furthest apart are the shortest apart, and that the contact rails accordingly have a narrow rail part (35, 45) along the edge opposite the contact roller set, the thickness of which corresponds to the distance between the furthest apart contact roller pair (33, 34, 43, 44) and from there increases in stages in accordance with the distance between the contact rollers.

5. Circuit breaker according to claim 4, characterized in that the diameters of the contact rollers decrease gradually from pair to pair.

6. Circuit breaker according to claim 5, characterized in that all contact rollers have the same length.

7. Circuit breaker according to one of claims 1 - 6, characterized in that the graduated engagement for each roller or each pair of rollers is supplemented by an individually or pairwise graduated spring load.

8. Circuit breaker according to one of claims 1 - 7, characterized in that the contact set is divided into at least one main contact and at least one spark contact and that the spark contact and/or the corresponding part of the contact rail either consists of a material that is particularly resistant to burn-off after sparking or is surface-treated with a resistant coating.