DE4436120A1

DE4436120A1 - Schaltkontakt mit spreizbarem Doppelmesser

Info

Publication number: DE4436120A1
Application number: DE19944436120
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Schoenemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-03-28

Description

Die Erfindung betrifft Schaltkontakte von Trennschalter- insbesondere Erdungsschalterkontakten in Freiluftausführung des Mittel- und Hochspannungsbereiches. Bei Schalthandlungen erfolgt eine zeitliche Staffelung von Schalthebelbewegung und Kontaktkrafterzeugung bzw. -reduzierung. Dazu sind die an der Schaltarmspitze parallel und drehbar angebrachten, gekröpften Flachkon taktmesser von starr angeordneten Platten eingefaßt, die ihrerseits jeweils innen Versteifungen mit kreisförmigen Führungsnuten tragen, deren Tiefe über den Umfang unterschiedlich ist. In jeder Schaltstellung ist die Lage eines in dieser Nut laufenden Bolzens eindeutig der Stellung der Dop pelmesser zugeordnet und damit die über die Spreizung aufgebrachte Kontaktkraft betragsgemäß definiert. Der Kontakt gewährleistet eine selbständige Justierung auf quer zur Schwenkbewegung zu erwartende Abweichungen, ermöglicht ein weitgehend reibungsloses Ein- und Auslaufen der Kontaktstücke unter dem Selbstreinigungseffekt mit dem Ziel der Senkung der aufzubringenden Antriebsenergie und der Erhöhung der Zuverlässigkeit des Systems Trennschalter-Antrieb.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für Kontakte an Trenn- insbesondere jedoch Erdungsschaltern, deren bewegte Schalthebel eine reine Schwenkbewegung ausführen, ergeben sich die Art und Weise der Kontaktgestaltung be stimmende Prinzipien. Bekannt ist die Ausnutzung der elektrodynamischen Effekte im Kurz schlußfall (DE-PS 11 97 160). Dies führte zu einer Reihe von Schaltkontakten, deren geteilte Stromschienen teilweise mit verringertem Abstand parallel verlaufen und an den Enden gefiedert sind (DD-PS 1 55 273). Diese konstruktiven Varianten erhöhen die Funktionssicherheit und die Stromtragfähigkeit dieser Kontakte dadurch, daß die im Kurzschlußfall in parallelen Leiterab schnitten, von gleichsinnigen Strömen durchflossenen, wirksamen anziehenden Kräfte den Kon taktdruck erhöhen und gleichzeitig neue (wirkliche) Berührungsstellen schaffen.

In der Praxis zeigten derartige Kontakte, bedingt durch die Steifigkeit der Anordnung, die die verzögerungsfreie Wirkung der elektrodynamischen Kräfte garantieren soll, ein letztlich die Funk tion des Schalters beeinträchtigendes Verhalten, da sich das Kontaktmesser im Fixkontakt (Gegenkontakt) nicht oder einseitig, beim Einlaufen in diesen, an die Kontaktflächen schmiegt. Durch fertigungsbedingte und montagetechnologische Toleranzen ist es jedoch sowohl für die Ju stierung als auch während des Betriebes notwendig, daß die an der Schaltarmspitze angebrachte Kontaktanordnung eine bestimmte seitliche Auslenkung bei voller Funktionssicherheit gewährlei sten muß. Voraussetzung der Funktionssicherheit im Kurzschlußfall ist, daß beide den Fixkontakt umschließenden Teile des Kontaktmesserpaares unter bestimmter Anpreßkraft am Fixkontakt an liegen müssen.

Für das Verhalten des Kontaktes im Falle eines Kurzschlusses ist die wirkliche Kontaktberüh rungsfläche, die als Reziprok in die Bestimmungsgleichung für den Engewiderstand eingeht, von enormer Bedeutung. Durch den verwendeten Leiterwerkstoff und seine Bearbeitung sind die Pa rameter: spezifischer Widerstand, Härte und Oberflächenzustand (neu) festgelegt. Neben der Kontaktstückform kann konstruktiv die Art und Weise der Kontaktkrafterzeugung beeinflußt werden. Geht man davon aus, daß die wirkliche Berührungsfläche bei Kontakten eine Anzahl von Punktberührungen darstellt, so kommt man dem entgegen, indem eine definierte Anzahl von Punktkontakten bereits konstruktiv vorgesehen wird. Möglichkeiten bieten bekanntermaßen die Verwendung von Kontaktfingern oder die Fiederung von Kontaktschienen. Punktberührungen un ter Wirkung von Kräften können bei Überschreitung der maximal zulässigen Flächenpressungs werte zu plastischen Verformungen auf der Kontaktoberfläche führen. Bei Schalthandlungen sind Verschleißwirkungen die Folge, außerdem muß der Antrieb für eine derartige Beanspruchung hö her dimensioniert werden.

Bei den bekannten derartigen Anordnungen wird als nachteilig angesehen, daß

- die Steifigkeit des Kontaktsystems eine selbsttätige seitliche Justierung nicht zuläßt und es so mit zu einseitigen Belastungen sowie zu einer Verminderung der wirklichen Berührungspunkte kommt;
- über die Dauer des Kontakteinlaufes, das ist die Bewegung während der Kontaktberührung, insbesondere beim Einschalten die Kontaktkraft wirkt und hohe Verschleißwirkungen die Folge sind;
- die Kontakttrennung beim Ausschalten über die Dauer des Kontaktauslaufes unter Kontakt krafteinwirkung erfolgt, wobei unter Berücksichtigung von Materialsetzungserscheinungen und dem für Schalter insbesondere möglichem geringfügigem Verschweißen der Schaltstücke vom Antrieb eine höhere Antriebsenergie aufgebracht werden muß.

Darüber hinaus ist vorgeschlagen worden, die Schalthebel von Trennschaltern als ein über die ge samte Länge des Hebels spreizbares Doppelmesser zu gestalten. Die Kontaktkrafterzeugung er folgt im als Abtriebsglied aufzufassenden Schaltarm direkt durch die Bewegung des Antriebsglie des, nachdem der Schaltarm im Gegenkontakt bereits eingelaufen ist. Diese zeitliche Staffelung von Schalthebelbewegung und Kontaktgabe gestattet eine Reduzierung der Antriebsleistung. Die Anwendung derartiger spreizbarer Mechanismen beschränkt sich in den genannten Erfindungsbe schreibungen auf Trennschalter, bei denen eine Unterscheidung von Antriebs- und Abtriebsglied (DD 2 81 051) auch innerhalb einer Strombahn (DD 2 81 052) eindeutig vorgenommen wird. Die Kriterien, die sich aus der Fertigung und Montage hinsichtlich der Justierung derartiger Schaltkontakte ergeben, werden nicht behandelt. Es erscheint als nachteilig, daß die Gestaltungsvarianten den Selbstreinigungseffekt ungenügend ermöglichen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Kontakt zu konzipieren, der den Anforderungen unter montagetechnologischen Bedingungen hinsichtlich seiner Justierung sowie den Kriterien für Trenn- insbesondere für Erdungsschalterkontakte bezüglich Funktionssicherheit und Zuverlässig keit genügt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen beweglichen Kontakt für Trenn- insbesondere Erdungsschalter des Mittel- und Hochspannungsbereiches zu konzipieren, der neben den für der artige Kontakte geforderten Kriterien die selbständige Justierung auf quer zur Schwenkbewegung im Toleranzfeld zu erwartende Abweichungen gewährleistet, der ein weitgehend reibungsloses Ein- und Auslaufen der Kontaktstücke unter dem Selbstreinigungseffekt ermöglicht, der eine in Einschaltstellung zuverlässige Verriegelung garantiert, die elektrodynamische Wirkung auf paral lele, gleichsinnig vom Strom durchflossene Leiter bzw. -abschnitte ausnutzend.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zu beiden Seiten an der Schaltarm spitze drehbar und parallel angebrachten, in einer Weise gekröpften Flachkontaktmesser, auf ei nem Teil ihrer Länge einen definierten, geringeren Abstand als den durch die Dicke des Schaltar mes vorgegebenen, haben und daß sie von über die Länge der Flachkontaktmesser starr angeord neten Platten eingefaßt sind.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß beim Einschalten die Hälften des Kontaktmesserpaares, dessen Längsachse in einem Winkel zur Achse der geschalteten Strombahn steht, gegen ein quer zu der Achse der Strombahn am feststehenden Gegenkontakt angebrachtes Hindernis auftreffen und bei fortlaufender Drehung des Schaltarmes die Kontakt messer weggedrückt werden, bis die Schaltarm- und Kontaktmesserachse deckungsgleich liegen. Während dieser Bewegungsphase werden die einerseits an den jeweiligen Außenseiten der Kon taktmesser und andererseits an den Innenseiten der das Kontaktmesserpaar umschließenden Plat ten anliegenden Druckfedern zusammengedrückt, da sich die Tiefe der kreisförmigen Nut verrin gert, in denen der die Federn aufnehmende Bolzen läuft.

Beim Ausschalten führt eine Schaltarmbewegung zunächst zum Abknicken von Strombahn und Kontaktmesser, da die durch die Federn aufgebrachte Normalkraft als Reibkraft am Fixkontakt wegen des höheren Reibungskoeffizienten mehr wirksam wird als in der die Bewegung ermögli chenden Führungsnut der an den Platten befestigten Versteifungen. Ist der durch die Länge der Führungsnut bestimmte Winkel zwischen Kontaktmesser und Schaltarmachse erreicht und die Kontaktkraft auf ein die Bewegung ermöglichenden Wert herabgesetzt, folgen die Kontaktmesser der Schaltarmbewegung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zu gehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1 bis Fig. 3 einen Kontakt mit einem spreizbaren Doppelmes ser jeweils in einem den Erfindungsgedanken wiedergebenden Ausschnitt.

Fig. 1 Seitenansicht; Schaltkontakt in Ausschaltstellung

Fig. 2 Halbschnitt; Ausschaltstellung - Einschaltstellung

Fig. 3 Schnitt, Versteifungen mit Führungsnut.

Der Kontakt besteht nach Fig. 1 aus einem Kontaktmesserpaar (1), drehbar um einen Drehkontakt (2), den zum Kontaktmesserpaar (1) parallelen, diese außen einfassenden Platten (3), die starr mit dem Schaltarm (4) verbunden sind und einem Bolzen (5), der die Elemente zur Kontaktkrafter zeugung aufnimmt.

Die Fig. 2 zeigt den beweglichen Kontakt mit dem Gegenkontakt (11) im Schnitt. Die rechte Seite des Schnittes verdeutlicht im Gegensatz zur linken Hälfte des Schnittes die Verhältnisse bei Be rührung des Gegenkontaktes (11) unter wirkender Kontaktkraft. Die Kontaktmesser (1) sind je weils in den Bereichen der Abkröpfung geschlitzt, um einerseits die im Toleranzfeld zu erwarten den seitlichen Abweichungen des Gegenkontaktes (11) auszugleichen sowie andererseits die für das Prinzip der Kontaktkrafterzeugung notwendige Plastizität zu garantieren. Im Bereich der Kontaktberührung mit dem Gegenkontakt (11) sind die geschlitzten Kontaktmesser (1) ballig. Es entstehen gewissermaßen Kontaktfinger, die somit eine definierte Anzahl von Punktkontakten gewährleisten.

Der Drehpunkt der beiden Hälften des Kontaktmesserpaares (1) ist als Drehkontakt (2) ausgebil det, der den Erfordernissen an die Kurzschlußstromtragfähigkeit derartiger Kontaktpaarungen ge nügt. Die Platten (3) tragen Versteifungen (6) unterschiedlicher Höhe mit kreisförmigen Füh rungsnuten, deren Radius dem Abstand vom Drehpunkt, das ist der Drehkontakt (2), zu dem in den Nuten laufenden Bolzen (5) entspricht. Der Bolzen (5) nimmt eine Isolierhülse (7), die ihrer seits drei Distanzstücke gleichen Materials trägt, sowie zwei Druckfedern (8) und zwei PTFE- Körper (9) auf. Bei Relativbewegungen, wie sie für die Schaltbewegungen bei Kontaktein- bzw. -auslauf zwischen den Platten (3) und dem Kontaktmesserpaar (1) in der beschriebenen Weise auf treten, wird entsprechend der Federkennlinie der verwendeten Federn eine definierte Kontakt kraftänderung möglich. Die PTFE-Körper (9) gewährleisten einen reibungsarmen Ablauf dieser Bewegung. Die Isolierhülse verhindert, daß Koronaerscheinungen an den Platten (3) auftreten.

In Fig. 3 sind die Versteifungen (6), die an den Innenseiten der Platten befestigt sind, dargestellt. In die Versteifungen (6) sind Nuten eingelassen, die den die Druckfedern (8) aufnehmenden Bol zen (5) führen. Die Höhe der Versteifungen (6) nimmt spiegelbildlich zur Mittelachse des Kontak tes ab. Die Kontaktkrafterzeugung wird in der oben beschriebenen Weise mittels Druckfedern (8) realisiert. Dargestellt ist die Stellung EIN mit den zusammengedrückten Federn (8), die somit eine definierte Kontaktkraft aufbringen.

Claims

1. Kontakt für Trenn- insbesondere Erdungsschalter des Mittel- und Hochspannungsbereiches, durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

das Kontaktmesserpaar, drehbar um einen Drehkontakt, ist von starr mit dem Schaltarm ver bundenen Platten beidseitig umschlossen, so daß es bei gegen die Schaltarmbewegung wirken den Kräften zu einer durch den Drehpunkt fixierten, gegenläufigen Bewegung der Kontakt messer kommt, in deren Verlauf die Kontaktkrafterzeugung bzw. -reduzierung direkt und de finiert beeinflußt wird.

2. Die Kontaktmesser bestehen aus zwei parallelen, spiegelbildlich gekröpften, in den Abschnitten der Krümmung sowie im Bereich der Kontaktberührung geschlitzten Flachkontaktmessern mit abschnittsweise verschiedenem Abstand.

3. Die Platten tragen an den Innenseiten jeweils Versteifungen mit kreisförmigen Führungsnuten, deren Radius durch den Drehpunkt festgelegt ist, wobei die Höhe der Versteifungen über die Plattenbreite unterschiedlich ist.

4. Die mit Schrägen versehenen Versteifungen nehmen Druckelemente auf, die gleitend an den Schrägen angeordnet sind und somit abhängig von der bezüglich zur Schaltbewegung festge legten Richtung der Schrägen die Kontaktkraft erzeugen.