DE4416104A1 - Schaltkontaktanordnung eines elektrischen Leistungsschalters - Google Patents
Schaltkontaktanordnung eines elektrischen LeistungsschaltersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltkontaktanordnung eines
elektrischen Leistungsschalters mit einer ortsfest
anzubringenden Anschlußschiene und mehreren Kontakthebeln
sowie mit die Kontakthebel und die Anschlußschiene
verbindenden biegsamen Leitern.
Eine Schaltkontaktanordnung dieser Art ist beispielsweise
durch die DE-A-35 39 788 bekannt geworden. Die biegsamen
Leiter sind dabei lamellierte, d. h. aus einer Anzahl dünner
Metallfolien geschichteter Bänder gebildet, deren Enden durch
eine Preßschweißung miteinander verbunden sind, wie sie
insbesondere in der DE-A-36 04 782 beschrieben ist. Die mit
Bohrungen versehenen Enden der biegsamen Leiter werden dann
mit einem Kontakthebel einerseits und mit einer
Anschlußschiene andererseits durch Klemmschrauben verbunden.
Es ist auch bekannt, anstelle lamellierter biegsamer Leiter
verseilte Litzen in Vielfachanordnung zu verwenden, wie dies
beispielsweise der US-A-3 076 882 zu entnehmen ist. Sind
einzelne biegsame Leiter in Seilform mit einem Kontakthebel
oder anderen Kontaktteilen zu verbinden, so ist es auch
bekannt, herkömmliche Schweiß- oder Lötverfahren einzusetzen
(US-A-4 999 464).
Der Aufwand für die Verbindung eines bewegbaren Kontakthebels
mit einer ortsfesten Anschlußschiene durch biegsame Leiter
wird um so bedeutender, je größer der zu verbindende Leiter
querschnitt insgesamt ist. Auf diesen Erwägungen beruht eine
andere bekannte Bauart von Schaltkontaktanordnungen, bei der
anstelle von biegsamen Leitern eine stromübertragende
Gelenkanordnung eingesetzt wird. Beispiele hierfür zeigen die
US-A-3 365 561 und die US-A-4 926 019. Obwohl bei solchen
Schaltkontaktanordnungen das Problem kontaktabhebender
Stromkräfte im Gelenkbereich durch geeignete Konstruktionen
(US-A-4 926 019) prinzipiell lösbar ist, wurden auch
Bauformen von Schaltkontaktanordnungen entwickelt, bei denen
sowohl eine stromübertragende Gelenkanordnung eingesetzt,
diese jedoch durch einen biegsamen Leiter mit geringem
Querschnitt überbrückt ist (US-A-4 999 464).
Bei Schaltkontaktanordnungen der eingangs genannten Art wird
der Vorteil eines vom Stromdurchgang unabhängigen niedrigen
Übergangswiderstandes von den bewegbaren Kontaktteil zu der
ortsfesten Anschlußschiene gesehen. Klemmverbindungen
zwischen den Enden der biegsamen Leiter können jedoch von
schwankender Güte sein und können einer Alterung unterliegen.
Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde,
eine Schaltkontaktanordnung mit einem verhältnismäßig großen
Gesamtquerschnitt der biegsamen Leiter zu auszubilden, daß
ein möglichst niedriger Übergangswiderstand ohne Gefahr einer
Alterung erzielt wird und daß die mechanischen Eigenschaften
der biegsamen Leiter durch die Verbindung nicht
beeinträchtigt werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch als
Elektronenstrahlschweißung ausgebildete Verbindungsstellen
zwischen den biegsamen Leitern und den Kontakthebeln
einerseits und der Anschlußschiene andererseits gelöst. Das
Elektronenstrahlschweißen ist ein an sich bekanntes
Schweißverfahren, bei dem die Werkstücke in eine Vakuumkammer
eingebracht werden. Zu den besonderen Eigenschaften des
Elektronenstrahls gehört eine erheblichen Eindringtiefe.
Andererseits wird jedoch nur verhältnismäßig wenig Material
aufgeschmolzen. Daher werden die zu verbindenden Werkstücke
nicht so stark erwärmt wie z. B. beim Löten. Vorteilhaft ist
ferner die völlige Sauberkeit der Schweißstellen beim
Elektronenstrahlschweißen, weil durch das Arbeiten im Vakuum
an der Oberfläche kein Zunder oder sonstige Rückstände
anfallen. Auch die Verbindungsstellen selbst sind frei von
Einschlüssen oder Rückständen, woraus sich ein besonders
niedriger Übergangswiderstand ergibt.
Durch die Ausgestaltung der Schaltkontaktanordnung kann dafür
gesorgt werden, daß die Elektronenstrahlschweißung auch bei
einer verhältnismäßig umfangreichen Baugruppe einfach durch
führbar ist. Insbesondere kann dies dadurch geschehen, daß
jeder Kontakthebel mit wenigstens einem biegsamen Leiter
versehen ist, dessen Dicke etwa der Dicke des Kontakthebels
entspricht und daß zur Aufnahme eines Endstückes des
biegsamen Leiters an einem Ende des Kontakthebels eine
Ausnehmung angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß der
Elektronenstrahl eine etwa bündige Kontur vorfindet und damit
sowohl das Material des Kontakthebels als auch des biegsamen
Leiters gleichmäßig erfaßt. Werden mehr als ein biegsamer
Leiter je Kontakthebel vorgesehen, so können beispielsweise
zwei biegsame Leiter in randseitigen Ausklinkungen und ein
mittlerer biegsamer Leiter in einer mittleren Ausnehmung des
Kontakthebels aufgenommen sein. Es genügt dann, den
Elektronenstrahl geradlinig über den Endbereich des Kontakt
hebels zu führen, um alle vorhandenen biegsamen Leiter mit
dem Kontakthebel zu verbinden.
Am gegenüberliegenden Ende der biegsame Leiter können in der
Anschlußschiene Durchgangsöffnungen zur bündig abschließenden
Aufnahme von Endstücken der biegsamen Leiter angeordnet sein.
Hierdurch werden auch an der Anschlußschiene gute
Voraussetzungen für eine leicht durchführbare
Elektronenstrahlschweißung geschaffen, weil der
Elektronenstrahl geradlinig über eine ebene Anordnung von
Schweißstellen geführt werden kann. Für die Herstellung der
Schaltkontaktanordnung kann es in diesem Zusammenhang günstig
sein, die Durchgangsöffnungen in einem mit einem verminderten
Querschnitt ausgebildeten Endbereich der Anschlußschienen
anzuordnen.
Wie bereits erwähnt, ist es bekannt, bei Schaltkontaktan
ordnungen elektrischer Leistungsschalter seilartig
geflochtene Kupferlitzen als biegsame Leiter einzusetzen. Im
Rahmen der Erfindung sind derartige Kupferseile vorteilhaft
anwendbar.
Auf die Güte der Elektronenstrahlschweißung kann es sich
günstig auswirken, wenn die Enden der biegsamen Leiter durch
mechanische Verdichtung auf das Maß der Ausnehmung bzw. der
Durchgangsöffnung kalibriert sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht einen Teil einer
Schaltkontaktanordnung mit biegsamen Leitern.
Ein einzelner Kontakthebel ist in der Fig. 2 in der
Draufsicht gezeigt.
Die Fig. 3 zeigt die Anordnung gemäß der Fig. 1 mit Blick
auf eine ortsfest anzubringende Anschlußschiene.
Die Fig. 4 und 5 zeigen kalibrierte Enden eines biegsamen
Leiters.
Die in der Fig. 1 gezeigte Baugruppe umfaßt bewegbare
Kontakthebel 1, eine ortsfest anzubringende Anschlußschiene 2
sowie die Kontakthebel 1 und die Anschlußschiene 2
verbindende seilförmige biegsame Leiter 3. Der feststehende
Teil der Schaltkontaktanordnung ist nicht dargestellt.
Insoweit wird auf den bekannten Aufbau von Schaltkontaktan
ordnungen für Niederspannungs-Leistungsschalter,
beispielweise nach der DE-A-35 39 788, bezug genommen.
Die Anzahl der je Schaltkontaktanordnung vorgesehenen
Kontakthebel 1 und dementsprechend die Breite der Anschluß
schiene 2 richten sich nach dem geforderten Bemessungsstrom
des Leistungsschalters, der im vorliegenden Fall zwischen
etwa 600 und 6000 A liegen kann. In dem gezeigten Beispiel
sind zwölf Kontakthebel 1 vorgesehen, von denen einer in der
Fig. 2 in der Draufsicht gezeigt ist. Wie man erkennt,
handelt es sich bei dem Kontakthebel 1 um ein verhältnismäßig
dünnes, ebenes Teil, daß eine Kontaktauflage 4 und ein
Lichtbogenhorn 5 aufweist. An seiner dem Lichtbogenhorn
gegenüberliegenden Seite besitzt der Kontakthebel 1 eine
mittige Ausnehmung 6 sowie zwei randseitige Ausklinkungen 7
zur Aufnahme der Enden der biegsamen Leiter 3.
Die weiteren Enden der biegsamen Leiter 3 sind durch Durch
gangsöffnungen 10 in einem mit verringertem Querschnitt
ausgebildeten Endteil 11 der Anschlußschiene 3 eingeführt. In
dem gezeigten Bespiel sind somit insgesamt 36 Durchtritts
öffnungen für biegsame Leiter 3 vorhanden.
Werden als biegsame Leiter 3 feindrähtige Kupferseile
verwendet, so ist deren Dichte naturgemäß gegenüber einem
Massivleiter verringert. Dennoch kann durch eine mechanische
Bearbeitung der Enden der biegsamen Leiter dafür gesorgt
werden, daß an den zu verschweißenden Stellen eine
Beschaffenheit vorliegt, die einem massiven Leiter praktisch
entspricht. Als Beispiele zeigen die Fig. 4 und 5 Enden 17
und 20 eines biegsamen Leiters 16. Diese Enden sind durch
mechanische Verdichtung so kalibriert, daß jeweils das Maß
der Ausnehmung 6 bzw. 7 oder daß Maß der Durchgangsöffnung 10
erreicht wird. Dementsprechend besitzt das Ende 17 ein
quadratisches oder rechteckiges Profil, während das Ende 20
rund ausgebildet ist.
Alle erforderlichen Verbindungen können aufgrund der
Anordnung der Verbindungsstellen durch eine lineare Bewegung
eines Elektronenstrahls hergestellt werden. Hierzu genügt es,
den Elektronenstrahl im Bereich des Kontakthebels 1 etwa
entlang der in der Fig. 1 gezeigten strichpunktierten Linie
12 zu führen, während an der Anschlußschiene 2 der Elekronen
strahl entlang den strichpunktierten Linien 13, 14 und 15 zu
führen ist. Da die Elektronenstrahlschweißung im Vakuum
vorgenommen wird, findet keine Oxidation der zu verbindenen
Werkstoffe statt, so daß diese ohne ein Einschlüsse von
Zunder oder sonstigen Rückständen miteinander verschmolzen
werden. Auch äußerlich hinterläßt das
Elektronenstrahlschweißen völlig saubere Oberflächen, so daß
eine Reinigung, wie sie nach herkömmlichen Schweißverfahren
oder nach dem Hartlöten erforderlich ist, fallen kann. Das
Ergebnis der Elektronenstrahlschweißung ist eine leitende
Verbindung der Teile von ausgezeichneter Güte, bei der
zugleich die Biegeeigenschaften der biegsamen Leiter
bestmöglich erhalten bleiben. Dies ist wesentlich für die
mechanische Dauerfestigkeit einer Schaltkontaktanordnung, d. h.
die Häufigkeit der Schaltspiele ohne Bruch einzelner
Leiter.
Claims (6)
1. Schaltkontaktanordnung eines elektrischen
Leistungsschalters mit einer ortsfest anzubringenden
Anschlußschiene (2) und mehreren Kontakthebeln (1) sowie mit
die Kontakthebel (1) und die Anschlußschiene (2) verbindenden
biegsamen Leitern (3),
gekennzeichnet durch
als Elektronenstrahlschweißung (12, 13, 14, 15) ausgebildete
Verbindungsstellen zwischen den biegsamen Leitern (3) und den
Kontakthebeln (1) einerseits und der Anschlußschiene (2)
andererseits.
2. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Kontakthebel (1) mit wenigstens einem biegsamen Leiter (3)
versehen ist, dessen Dicke etwa der dicke des Kontakthebels
(1) entspricht und daß zur Aufnahme eines Endstückes des
biegsamen Leiters (3) an einem Ende des Kontakthebels (1)
eine Ausnehmung (6, 7) angeordnet ist.
3. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in der
Anschlußschiene (2) Durchgangsöffnungen (10) zur bündig
abschließenden Aufnahme von Endstücken der biegsamen Leiter
(3) angeordnet sind.
4. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Durchgangsöffnungen (10) in einem mit einem verminderten
Querschnitt ausgebildeten Endbereich (11) der Anschlußschiene
(2) angeordnet sind.
5. Schaltkontaktanordnung nach einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
biegsamen Leiter (3) als feindrähtige Kupferseile ausgebildet
sind.
6. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Enden (17, 20) der biegsamen Leiter (16) durch mechanische
Verdichtung auf das Maß der Ausnehmung (6, 7) bzw. der
Durchgangsöffnung (10) kalibriert sind.
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