-
Technisches Gebiet
-
Diese
Erfindung betrifft einen Stromunterbrecher bzw. Schutzschalter mit
einer Vielzahl von bewegbaren Elementen, die an einem einzelnen
Pol parallel angeordnet sind, und einem flexiblen Leiter, der mit
jedem der bewegbaren Elemente verbunden ist.
-
Stand der Technik
-
5 ist
eine schematische Darstellung die einen herkömmlichen Stromunterbrecher
zeigt, der zum Beispiel in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift
Nr. 4-118825 offenbart ist. 6 ist eine Schnittansicht,
die einen Kontaktelement-Abschnitt des
in 5 gezeigten Stromunterbrechers zeigt. 7 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
des Hauptabschnitts im Schnitt nach VII-VII von 6,
zur Darstellung des Kontaktelement-Abschnitts des Stromunterbrechers
in einer geschlossenen Position. 8 ist eine
Schnittansicht, ähnlich
zu 7, des Kontaktelement-Abschnitts des Stromunterbrechers in
einer offenen Position.
-
In
diesen Figuren ist 1 eine Gehäuse, das aus einem synthetischen
Harzmaterial hergestellt ist, 2 sind eine Vielzahl von
stationären
bzw. feststehenden Kontakten, die an den feststehenden Leitern 2 befestigt
sind. 4 sind bewegbare Kontakte, die sich relativ zu den
feststehenden Kontakten 2 trennen und berühren, ihnen
gegenüberliegend,
und 5 sind eine Vielzahl von parallel angeordneten (gezeigt
in 7) bewegbaren Elementen, an denen die bewegbaren Kontakte 4 angebracht
sind. 6 ist ein Kontaktarm zum drehbaren Stützen und
Halten der bewegbaren Elemente 5 durch einen bewegbaren
Elemente-Stift 7, und 8 ist ein Kontaktarm-Stift
zum drehbaren Stützen des
Kontaktarms 6 von dem Gehäuse 1. 9 ist
ein Leiter, der einen Anschluss bildet, 10 ist ein flexibler
Leiter zum Verbinden des bewegbaren Elements 5 und des
Leiters 9, 11 ist eine Kontaktfeder, 12 ist
ein Betriebsmechanismus-Abschnitt, der mit dem Kontaktarm 6 durch
einen Stift 13 verbunden ist, zum Betreiben bzw. Bedienen
der bewegbaren Kontakte 4, 14 ist ein Auslöserelais-Abschnitt
und 15 ist eine Lichtbogenlöschungsvorrichtung.
-
Wenn
ein übermäßiger Strom,
wie beispielsweise ein Fehlerstrom, durch einen elektrischen Pfad des
herkömmlichen
Stromunterbrechers fließt,
und wenn es gewünscht
wird, dass der Stromunterbrecher einen unverzüglichen Unterbrechungsbetrieb erreicht,
wird dabei der Betriebsmechanismus-Abschnitt 12 betrieben,
um zu bewirken, dass sich der Kontakt 6 um den Kontaktarm-Stift 8 dreht,
um die bewegbaren Elemente 5 um den bewegbaren Elemente-Stift 7 herum
zu drehen, wodurch die bewegbaren Kontakte 4 von dem feststehenden
Kontakt 3 getrennt werden. Der zu der Zeit erzeugte elektrische Lichtbogen
wird durch die Lichtbogenlöschungsvorrichtung 15 gelöscht.
-
Auch
wenn ein übermäßiger Strom,
wie beispielsweise ein Fehlerstrom, durch den elektrischen Pfad
fließt,
und wenn eine Unterbrechung innerhalb einer kurzen Zeit bzw. eine
Kurzzeit-Unterbrechung gewünscht wird,
eher als die unverzügliche
Unterbrechung zum Beibehalten der selektiven Koordination, muss
die obige unverzügliche
Unterbrechung nach dem vorgeschriebenen garantierten Zeitintervall
(maximale Haltezeit von 0,5 Sekunden) erreicht werden. Deshalb muss
innerhalb des vorgeschriebenen kurzen Zeitabschnitts, sogar wenn
ein Fehlerstrom fließt,
der Stromunterbrecher die geschlossene Position beibehalten, und
beide der Kontakte 3 und 4 sollten durch den Fehlerstrom
nicht schmelzen oder zusammengeschweißt werden.
-
Bei
dem wie oben beschriebenen herkömmlichen
Stromunterbrecher werden, da ein vorbestimmter Spalt G1 zwischen
der Seitenwand 1a des Gehäuses 1 und den Endoberflächen 7a des
bewegbaren Elemente-Stifts 7, der die parallel angeordneten
bewegbaren Elemente 5 hält,
wenn der Stromunterbrecher in der geschlossenen Position ist, definiert ist,
die bewegbaren Elemente 5 und der bewegbare Elemente-Stift 7 in
die seitliche Richtung bewegt, wenn es in 7 betrachtet
wird, um einen Betrag, der dem obigen Spalt G1 entspricht, bevor
sie die Kurzzeit-Unterbrechungsbewegung aus der geschlossenen Position,
durch eine wechselseitige elektromagnetische Kraft zwischen den
Dreiphasen-Strömen,
die durch die unterschiedlichen Poleinheiten fließen, initiieren.
Dies bewirkt, dass sich die bewegbaren Kontakte 4, die
an den bewegbaren Elementen 5 angebracht sind, seitlich
bewegen, während
sie die Kontaktzustände
mit dem feststehenden Kontakt 3 beibehalten. Deshalb sind
die Kontakte zwischen ihnen instabil und Lichtbögen können über den bewegbaren Kontakten 4 und
dem feststehenden Kontakt 3 erzeugt werden, bevor der Stromunterbrecher
die Kurzzeit-Unterbrechung initiiert.
-
Diese
Erfindung wurde gemacht, um die oben diskutierten Probleme zu lösen, und
hat als ihre Aufgabe die Bereitstellung eines Stromunterbrechers,
der einen sanften bzw. glatten Öffnungs-
und Schließbetrieb
ohne die seitliche Bewegung der Kontakte erreichen kann, sogar wenn
der Kurzzeit-Überstrom
durch den Stromunterbrecher fließt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der
Stromunterbrecher der vorliegenden Erfindung umfasst ein Gehäuse, eine
Vielzahl von feststehenden Kontakten, die in dem Gehäuse angeordnet
sind, eine Vielzahl von bewegbaren Elementen, von denen jedes einen
bewegbaren Kontakt, der von dem feststehenden Kontakt trennbar ist,
und einen Kontaktarm aufweist, der die bewegbaren Elemente durch
einen bewegbaren Elemente-Stift drehbar stützt, und ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse
eine Seitenwand mit einer geneigten Oberfläche aufweist, die einer Endoberfläche des
bewegbaren Elemente-Stifts zugewandt ist, wobei die Anordnung derart
ist, dass ein vorbestimmter Spalt zwischen der Endoberfläche des
bewegbaren Elemente-Stifts und der Seitenwand des Gehäuses definiert ist,
wenn die bewegbaren Elemente in der offenen Position sind, und dass
ein kleiner Spalt zwischen der Endoberfläche des bewegbaren Elemente-Stifts
und der Seitenwand definiert ist, wenn die bewegbaren Elemente in
der geschlossenen Position sind.
-
Auch
kann die Seitenwand des Gehäuses, die
der Endoberfläche
des bewegbaren Elemente-Stifts gegenüberliegt, mit einem die Reibung
reduzierenden Element versehen sein.
-
Auch
kann die Endoberfläche
des bewegbaren Elemente-Stifts kugelförmig sein.
-
Auch
kann der Kontaktarm drehbar durch einen Kontaktarm-Stift gestützt sein,
und wobei eine rohrförmige
Hülse zwischen
dem Kontaktarm und dem Kontaktarm-Stift vorgesehen sein kann, um
ein Spiel dazwischen zu vermindern und zu verhindern, dass sich
die bewegbaren Elemente seitlich bewegen.
-
Ein
Stromunterbrecher kann ein Gehäuse, eine
Vielzahl von feststehenden Kontakten, die in dem Gehäuse angeordnet
sind, eine Vielzahl von bewegbaren Elementen, wobei jedes einen
bewegbaren Kontakt aufweist, der von dem feststehenden Kontakt trennbar
ist, einen Kontaktarm, der die bewegbaren Elemente drehbar stützt, und
einen Kontaktarm-Stift zum drehbaren Stützen des Kontaktarms umfassen,
und wobei eine rohrförmige
Hülse an dem
Kontaktarm-Stift zur Verhinderung einer seitlichen Bewegung vorgesehen
sein kann.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
1 ist
eine Schnittansicht, welche die Kontaktelement-Abschnitte in der offenen Position des
Stromunterbrechers der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
2 ist
eine Schnittansicht, welche die Kontaktelement-Abschnitte in der geschlossenen Position
des in 1 gezeigten Stromunterbrechers zeigt;
-
3 ist
eine Draufsicht, die das bewegbare Kontaktelement des Stromunterbrechers
einer anderen Ausführungsform
zeigt;
-
4 ist
eine Vorderansicht, die das bewegbare Kontaktelement des Stromunterbrechers
der anderen Ausführungsform
zeigt;
-
5 ist
eine schematische Darstellung, die einen herkömmlichen Stromunterbrecher
zeigt;
-
6 ist
eine Schnittansicht, die den Kontaktelement-Abschnitt des herkömmlichen Stromunterbrechers
zeigt;
-
7 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
des Hauptabschnitts und im Schnitt nach VII-VII von 6,
mit dem Kontaktelement-Abschnitt in der geschlossenen Position;
und
-
8 ist
eine Schnittansicht, ähnlich
zu 7, die den Kontaktelement-Abschnitt in der offenen
Position zeigt.
-
Beste Wege zur Ausführung der
Erfindung
-
1 und 2 sind
vergrößerte Schnittansichten
des Hauptabschnitts des Stromunterbrechers der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei 1 die offene
Position zeigt und 2 die geschlossene Position
zeigt. In diesen Figuren stellen die Bezugszeichen 1 bis 7 die
gleichen Komponenten wie diejenigen der herkömmlichen, wie oben beschriebenen,
Vorrichtung dar, so dass ihre Erläuterungen weggelassen werden.
-
1a sind
Seitenwände
des Gehäuses 1 und haben
darin eine sich verjüngende
Oberfläche
mit einer Neigung zum Herausziehen des Geformten aus der Formgebungsform
ausgebildet, so dass sie eine Abmessung L1 an der Seite des feststehenden
Leiters 2 und eine Abmessung L2 an der Seite der bewegbaren
Elemente 5 aufweisen. Diese geneigte Oberfläche verjüngt sich
so, dass ein vorbestimmter Spalt G1 zwischen der bewegbare Elemente-Stift-Endoberfläche 7a und
der Seitenwand 1a des Gehäuses 1 definiert ist,
wenn die bewegbaren Elemente 5 in der offenen Position
sind, wie in 1 gezeigt, und dass ein Spalt
G2 zwischen der bewegbare Elemente-Stift-Endoberfläche 7a und
der Seitenwand 1a des Gehäuses 1 definiert ist,
wenn die bewegbaren Elemente 5 in der geschlossenen Position sind,
wie in 2 gezeigt. Es wird bevorzugt, dass der Spalt G1
gleich oder mehr als 2mm ist und der Spalt G2 von 0,05 bis 0,5 mm
ist, zum Beispiel für
einen Luft-Stromunterbrecher von einem 630 A Rahmen bis zu einem
6300 A Rahmen.
-
16 ist
ein die Reibung verminderndes Element oder ein Gleitstück, das
zum Beispiel aus einer Phosphorbronze-Platte, einer Platte aus rostfreiem Stahl,
einer Abnutzungs-resistent behandelten Kohlenstoffstahl-Platte oder
dergleichen hergestellt ist, und das durch Verbinden bzw. Kleben,
Einlegen oder dergleichen an den Seitenwänden 1a an den Abschnitten
angebracht ist, die den Endoberflächen 7a des bewegbare
Elemente-Stifts 7 gegenüberliegen, wenn
der bewegbare Stift 7 während
der Öffnungs- und
Schließbewegung
der bewegbaren Elemente 5 gedreht wird.
-
Auch
sind die Endoberflächen 7a des
bewegbare Elemente-Stifts 7 in
eine Kugelform ausgebildet, um die Reibungskraft bezüglich des
Gleitstücks 16 zu
minimieren.
-
Bei
dem wie oben angeordneten Stromunterbrecher weist das Gehäuse 1 die
Seitenwände 1a auf,
von denen jede eine geneigte Oberfläche aufweist, die der Endoberfläche 7a des
bewegbare Elemente-Stifts 7 zugewandt ist, wobei die geneigte Oberfläche derart
ist, dass der vorbestimmte Spalt G1 zwischen der Endoberfläche 7a des
bewegbare Elemente-Stifts 7 und der Seitenwand 1a des
Gehäuses 1 definiert
ist, wenn die bewegbaren Elemente 5 in der offenen Position
sind, und dass der Spalt G2 zwischen der Endoberfläche 7a des
bewegbare Elemente-Stifts 7 und der Seitenwand 1a des
Gehäuses 1 definiert
ist, wenn die bewegbaren Elemente 5 in der geschlossenen
Position sind, so dass, wenn ein übermäßiger Strom wie beispielsweise
ein Fehlerstrom durch den elektrischen Pfad in dem geschlossenen
Zustand fließt,
es verhindert wird, dass sich die bewegbaren Elemente in die seitlichen
Richtungen bewegen, wodurch die Kontaktherstellungsbeziehung stabil
gemacht wird, und kein Lichtbogen über den bewegbaren Kontakten 4 und
dem feststehenden Kontakt 3 vor dem Kurzzeit-Unterbrechungsbetrieb
durch den Stromunterbrecher erzeugt wird.
-
Auch
wenn die bewegbaren Elemente 5 und der bewegbare Elemente-Stift 7 in
den geschlossenen Zustand durch den Öffnungs- und Schließbetrieb gebracht
werden, werden die kugelförmigen
Endoberflächen 7a,
die an den gegenüberliegenden
Enden des bewegbare Elemente-Stifts 7 angeordnet sind,
in die Schließrichtung
bewegt, während
der Kontakt mit den Gleitstücken 16 beibehalten
wird, wobei der Betrieb sanft ist, weil die Kontaktreibungskräfte klein
sind. Wenn die bewegbaren Elemente 5 in der geschlossenen
Position sind, sind die Spalte G2 zwischen den Endoberflächen 7a des
bewegbare Elemente-Stifts 7 und
den Gleitstücken 16 sehr
klein, aber gestatten, dass sich die bewegbaren Elemente 5 bewegen,
so dass, sogar wenn die elektromagnetischen Kräfte zwischen den unterschiedlichen
Poleinheiten aufgrund des Kurzzeitstroms dazwischen aufeinander
einwirken, zugelassen wird, dass sich die bewegbaren Elemente 5 und
die bewegbaren Kontakte 4 lediglich um diesen kleinen Spalt
bewegen, wobei die Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten beseitigt
wird und die Kurzzeitstrom-tragende Funktion verbessert wird.
-
Auch
in den jüngsten
Jahren, wo eine kontinuierliche Leistungsversorgung mit der obigen
Anordnung erforderlich ist, können
die Verbesserungen bei der Kurzzeitstrom-tragenden Kapazität, die für die selektive
Unterbrechungsfunktion unverzichtbar ist, erwartet werden.
-
Auch
da die seitlichen Bewegungen der bewegbaren Kontakte 4 aufgrund
der wechselseitig wirkenden elektromagnetischen Kräfte zwischen
den unterschiedlichen Polen verhindert werden können, wird lediglich ein erforderlicher
minimaler Kontaktdruck zur Überwindung
der elektromagnetisch abstoßenden
Kraft zwischen den Kontakten benötigt,
und es besteht keine Notwendigkeit, sich auf die Verhinderung der
seitlichen Bewegung durch ein Erhöhen des Kontaktdrucks zu verlassen.
Dies bedeutet für den
Betriebsmechanismus-Abschnitt 12, dass der Kontaktdruck,
der die größte Last
während
des Schließbetriebs
ist, vermindert werden kann, wobei die Betriebsdauer (-haftigkeit)
verbessert wird.
-
3 und 4 zeigen
den bewegbaren Kontaktelement-Abschnitt
des Stromunterbrechers einer anderen Ausführungsform, wobei 3 eine Draufsicht
ist und 4 eine Vorderansicht ist. In
den Figuren stellen die Bezugszeichen 4 bis 13 ähnliche Komponenten
wie diejenigen der herkömmlichen Vorrichtung
dar, so dass ihre Erläuterung
weggelassen wird. 17 ist eine rohrförmige Hülse, die an einem Kontaktarm-Stift 8 angeordnet
ist, der eine Drehmitte der drehbar bewegbaren Elemente 5 und
des flexiblen Leiters 10 ist. Die Hülse 17 ist in engem
Kontakt an ihrer inneren Umfangsoberfläche mit dem Kontaktarm-Stift 8,
und ihre entgegengesetzten Endoberflächen stoßen an die Seitenplatten 6a des
Kontaktarms 6 an. Somit wird die Hülse 17 mit im Wesentlichen
keinem Spiel dazwischen mit dem Kontaktarm 6 und einem
Nebenschluss-Halter 18 in Kontakt gebracht, der den gesamten
bewegbare Elemente-Abschnitt innerhalb des Gehäuses 1 hält und positioniert,
so dass zugelassen wird, dass sich die bewegbaren Elemente 5 und
die flexiblen Leiter 10 um den Kontaktarm-Stift 8 ohne
jeglichen Widerstand frei drehen, aber es nicht zugelassen wird,
dass sie irgendeine translatorische Bewegung oder Drehbewegung in
der axialen Richtung des Kontaktarm-Stifts 8 ausführen, wie
durch einen Pfeil Y gezeigt. Deshalb werden die seitlichen Bewegungen
der bewegbaren Elemente 5 und der bewegbaren Kontakte 4 unterdrückt.
-
Das
heißt
bei dieser Ausführungsform,
so wie sie sich von der ersten in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsform
unterscheidet, kann durch ein Verhindern der seitlichen Bewegung
des Kontaktarm-Stifts 8, der die Drehmitte der bewegbaren
Elemente 5 und der flexiblen Leiter 10 ist, die
seitliche Bewegung der bewegbaren Elemente 5 und der bewegbaren
Kontakte 4, aufgrund der wechselseitig wirkenden elektromagnetischen
Kräfte
zwischen den Polen, wie bei der ersten Ausführungsform verhindert werden,
wobei die Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten beseitigt wird
und die Kurzzeitstrom-tragende Funktion verbessert wird.
-
Auch
können
diese in den 3 und 4 dargestellte
Ausführungsform,
bei der die Hülse
zwischen dem Kontaktarm-Stift 8 und
dem Kontaktarm 6 angeordnet ist, und die in den 1 und 2 dargestellte
Ausführungsform,
bei welcher der zwischen den Seitenwänden des Gehäuses 1 und
dem bewegbare Elemente-Stift 7 definierte Spalt klein ausgeführt wird,
zusammen in Kombination oder unabhängig verwendet werden.
-
Wie
beschrieben wurde, gemäß dem Stromunterbrecher
der vorliegenden Erfindung, wobei das Gehäuse eine geneigte Oberfläche aufweist, die
einer Endoberfläche
des bewegbare Elemente-Stifts zugewandt ist, ist die Anordnung derart,
dass ein vorbestimmter Spalt zwischen der Endoberfläche des
bewegbare Elemente-Stifts und der Seitenwand des Gehäuses definiert
ist, wenn die bewegbaren Elemente in der offenen Position sind,
und dass ein kleiner Spalt zwischen der Endoberfläche des
bewegbare Elemente-Stifts und der Seitenwand definiert ist, wenn
die bewegbaren Elemente in der geschlossenen Position sind.
-
Sogar
wenn ein übermäßiger Strom
fließt, wie
beispielsweise ein Fehlerstrom, wird deshalb verhindert, dass sich
die bewegbaren Elemente in die seitlichen Richtungen bewegen, wobei
die Kontaktherstellungsbeziehung stabil gemacht wird und kein Lichtbogen über den
Kontakten vor dem Kurzzeit-Unterbrechungsbetrieb
durch den Stromunterbrecher erzeugt wird. Auch kann der Betrieb
sanft bzw. ruhig sein, weil die Kontaktreibungskraft klein ist.
Auch wird zugelassen, sogar wenn die elektromagnetischen Kräfte zwischen
den unterschiedlichen Poleinheiten aufgrund des Kurzzeitstroms dazwischen
aufeinander einwirken, dass sich die bewegbaren Elemente und die
bewegbaren Kontakte lediglich um den kleinen Spalt bewegen, wobei
die Lichtbogenbildung zwischen den Kontakten beseitigt wird und
die Kurzzeitstrom-tragende Funktion verbessert wird.
-
Auch
ist die Seitenwand des Gehäuses
gegenüber
der Endoberfläche
des bewegbare Elemente-Stifts mit einem die Reibung vermindernden
Element versehen, oder die Endoberfläche des bewegbare Elemente-Stifts
ist eine Kugelform, so dass die Öffnungs-
und Schließbewegung
der bewegbaren Elemente nicht beeinflusst wird.
-
Ferner
ist eine rohrförmige
Hülse zwischen dem
Kontaktarm und dem Kontaktarm-Stift vorgesehen, zur Verringerung
eines Spiels dazwischen und um zu verhindern, dass sich die bewegbaren
Elemente seitlich bewegen, so dass die seitliche Bewegung der bewegbaren
Elemente aufgrund der wechselseitig wirkenden elektromagnetischen
Kräfte
zwischen den Polen verhindert werden kann, wobei die Lichtbogenbildung
zwischen den Kontakten beseitigt wird und die Kurzzeitstrom-tragende
Funktion verbessert wird.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Der
Stromunterbrecher der vorliegenden Erfindung, bei dem die Kontaktherstellungsbeziehung stabil
ist und kein Lichtbogen über
den Kontakten vor dem Kurzzeit-Unterbrechungsbetrieb
durch den Stromunterbrecher erzeugt wird, der Betrieb ruhig ist, die
Kurzzeitstrom-tragende Funktion verbessert ist, und bei dem die Öffnungs-
und Schließbetriebsdauerhaftigkeit
verbessert ist, kann als der Stromunterbrecher zur Leistungsverteilung
verwendet werden.