DE602005000144T2

DE602005000144T2 - Schwenkbarer Erdungsschalter mit direkter Einführung und einfacher Bewegung

Info

Publication number: DE602005000144T2
Application number: DE602005000144T
Authority: DE
Inventors: Dianin Ferruccio
Original assignee: Areva T&D SpA
Current assignee: Grid Solutions SpA
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: ATE341090T1; EP1575067B1; DE602005000144D1; FR2867603B1; FR2867603A1; EP1575067A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Erdungstrennschalter mit einer um eine Drehachse schwenkbeweglichen Kontakteinheit und einem festen Kontakt, der dazu vorgesehen ist, elektrisch mit einem Ende der beweglichen Kontakteinheit verbunden zu werden, wenn diese Einheit in die Schließstellung des Trennschalters gebracht wird.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen Erdungstrennschalter, der dazu bestimmt ist, bei Einrichtungen zur Freiluftübertragung und -verteilung von elektrischer Hochspannungsenergie Verwendung zu finden, und ganz besonders einen Erdungstrennschalter mit sogenannter direkter Einfügung und einfacher Bewegung, bei dem die zum Verbinden der beweglichen Kontakteinheit mit dem festen Kontakt erforderliche Bewegung durch einfache Drehung dieser beweglichen Einheit erfolgt. Die bewegliche Kontakteinheit wird im allgemeinen "beweglicher Kontakt" genannt, und diese Bezeichnung wird aus Gründen der Einfachheit in der nachfolgenden Beschreibung benutzt.
Das Maß eines Kurzschlussstroms, den ein Erdungstrennschalter tolerieren kann, hängt unmittelbar von der Überhitzung (Anstieg seiner Temperatur bezüglich der Umgebungstemperatur) unter Kurzschlussbedingungen und insbesondere von der Überhitzung des Kontaktbereichs zwischen dem festen Kontakt und dem beweglichen Kontakt ab. Beispielsweise kann für einen Erdungstrennschalter festgelegt werden, dass er einem Kurzschlussstrom in der Größenordnung von 50 kA für eine Sekunde standhalten kann. Das Verhalten des Erdungstrennschalters ist umso besser, je höher der Kontaktdruck zwischen dem festen und dem beweglichen Kontakt ist.
Ein weiteres Merkmal dieser Art von Trennschaltern liegt in ihrem Verhalten gegenüber elektromagnetischen Beanspruchungen, die gewöhnlich dazu neigen, den Stromkreis zu öffnen, von dem der Erdungstrennschalter eines der Bestandteile ist. Wenn dies auftritt, haben die Kontakte des Erdungstrennschalters die Tendenz, zu schmelzen.
Im allgemeinen werden bei bereits bestehenden, besseren Lösungen bezüglich der Anordnung eines Erdungstrennschalters hohe Kontaktdruckwerte im Falle von Erdungstrennschaltern mit einfacher Bewegung bzw. eine mechanische Trennung zwischen dem Drehmechanismus des Trennschalters und dem Kontaktsystem im Falle von Erdungstrennschaltern mit sogenannter zweifacher Bewegung verwendet. Diese beiden Lösungen sind aufgrund ihres mechanischen Aufwands und folglich ihrer hohen Kosten nicht wirklich zufriedenstellend.
Bisher wird ein guter elektrischer Kontakt zwischen den Kontakten eines Erdungstrennschalters mit einfacher Bewegung durch Verwendung von sehr steifen elastischen Bauteilen, beispielsweise von Federn, erhalten, die einen hohen Kontaktdruck erzeugen, jedoch selbst dann zu hohen Betätigungsmomenten führen, wenn der Trennschalter nicht unter Spannung steht (wobei diese Momente proportional zur Nennspannung des Trennschalters ansteigen). Ein guter elektrischer Kontakt zwischen den Kontakten eines Erdungstrennschalters mit zweifacher Bewegung wird durch Verwendung von aufwendigen Anlenkmechanismen für den beweglichen Kontakt erhalten.
In der US-4 490 595 ist ein Erdungstrennschalter mit direkter Einfügung und einfacher Bewegung beschrieben, bei welchem versucht wurde, den Schlag der elektromagnetischen Kräfte zu minimieren, die auf den festen und auf den beweglichen Kontakt ausgeübt werden, insbesondere bei Fließen eines Kurzschlussstroms in den Kontakten. Ein Isolieranschlag blockiert die Drehung des Schwenkmessers, das als beweglicher Kontakt wirkt, und hindert dieses Messer daran, in der Richtung über den Schlitz zwischen zwei parallel verlaufenden flexiblen Armen hinaustreten zu können, welche die Rolle eines festen Kontakts spielen. Dieser feste Kontakt ist elektrisch mit einem Metallmantel mit dem Potential der Erde verbunden.
Diese Gestalt bewirkt, dass der bewegliche Kontakt elektrisch mit einer Phase der Leitung verbunden ist, was Nachteile aufweist, insbesondere um das Steuern des Schwenkmessers zu gewährleisten und um die Anordnung des Messers in Öffnungsstellung ohne Probleme bezüglich des dielektrischen Verhaltens zu gewährleisten. Andererseits müssen die beiden flexiblen Arme des festen Kontakts lang genug und so positioniert sein, dass sie bei geschlossenem Trennschalter einen Schleifenstrom schaffen, der es ermöglicht, auf das Messer eine Kraft auszuüben, die dieses in Anlage an den Isolieranschlag hält. Eine derartige Abmessung des festen Kontakts erfordert einen räumlich großen dielektrischen Isolierabstand zwischen dem Drehzapfen des Messers und dem festen Kontakt.
Ferner wird eine elektrodynamische Klemmung des Messers durch die parallel verlaufenden Ströme geschaffen, welche in den beiden flexiblen Armen des festen Kontakts fließen und eine gegenseitige Anziehungskraft zwischen diesen beiden Armen erzeugen. Anzumerken ist, dass mit einer solchen Gestalt die elektrodynamische Klemmkraft des Messers unterhalb der gegenseitigen Anziehungskraft bleibt, die dazu geneigt ist, die beiden flexiblen Arme einander anzunähern.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Erdungstrennschalter mit direkter Einfügung und einfacher Bewegung zu schaffen, bei welchem der bewegliche Teil elektrisch mit der Erde verbunden werden kann und bei welchem der feste Teil bezüglich des beweglichen Teils relativ klein bemessen ist, um einen relativ geringen dielektrischen Isolierabstand zwischen dem festen und dem beweglichen Teil in der Öffnungsstellung des Trennschalters zu gewährleisten.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die elektromagnetischen Kräfte zu nutzen, die bei einem Erdungstrennschalter mit direkter Einfügung und einfacher Bewegung bei Fließen eines Kurzschlussstroms in den Kontakten ausgeübt werden, um den Halt des Erdungstrennschalters in seiner völligen Schließstellung zu verstärken und den gegenseitigen Kontaktdruck zwischen dem festen und dem beweglichen Kontakt aufgrund eines elektrodynamischen Klemmeffekts zu verstärken, der durch Verstärkung der gegenseitigen Anziehungskraft mittels Hebelwirkung erhalten wird, die dazu geneigt ist, zwei parallel verlaufende Arme des beweglichen Kontakts einander anzunähern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Erdungstrennschalter mit direkter Einfügung und einfacher Bewegung vorzuschlagen, der mit Hilfe einer Betätigung mit geringem Moment in Bewegung gesetzt werden kann und der es ermöglicht, auf Federn zu verzichten, um den gewünschten Kontaktdruck zwischen dem festen und dem beweglichen Kontaktelement zu gewährleisten.
Dazu ist Gegenstand der Erfindung ein Erdungstrennschalter, wie er im Oberbegriff definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Kontakteinheit zwei elektrisch leitfähige Arme enthält, die im wesentlichen parallel verlaufen und gekröpft sind, um jeweils zumindest annähernd eine L-Form zu bilden, wobei jeder gekröpfte Arm zumindest einen biegsamen Finger enthält, der sich zumindest über den kürzeren Schenkel der L-Form erstreckt, wobei der feste Kontakt so angeordnet ist, dass er in Schließstellung des Trennschalters zwischen zumindest einem Paar biegsamer Finger eingreift, und dass Verbindungsmittel mechanisch mit den beiden jeweiligen Enden der beiden gekröpften Arme an den kürzeren Schenkeln der L-Form verbunden sind, um eine Hebelwirkung zu gestatten, welche die elektrodynamische Klemmung verstärkt, die von den biegsamen Fingern auf den festen Kontakt ausgeübt wird, wenn ein Kurzschlussstrom oder ein Fehlerstrom durch die gekröpften Arme fließt.
Die Konstruktion eines erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters nutzt das wohl bekannte elektrotechnische Prinzip der Elementarkraft, die auf einen Leiter ausgeübt wird, wenn er von einem Strom durchflossen wird und einem Induktionsfeld unterliegt. Auf Basis dieses Prinzips wird anhand von 1 deutlich, dass zwei parallel verlaufende Leiterelemente dl, die in der gleichen Richtung von einem Strom I durchflossen werden, eine Anziehungskraft df erfahren, die dazu geneigt ist, sie einander anzunähern und die proportional zum Quadrat des Stroms ist. Bei Anbetracht eines Stromkreises, der aus zwei identischen, nicht geradlinigen Leitern besteht, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und von einem gleichen Strom I durchflossen werden, ziehen sich diese beiden Leiter gegenseitig mit einer Kraft F_c an, welche dem nachfolgenden Verhältnis genügt:
worin l_c die Gesamtlänge eines Leiters ist, l_i die Länge eines geradlinigen Basisabschnitts des Stromkreises eines Leiters ist, und f_i die gegenseitige Anziehungskraft zweier parallel verlaufender Basisabschnitte ist (wobei l_i und f_i bei einem Basisabschnitt dl bzw. df entsprechen).
Anhand von 2 ist auch bekannt, dass jedes Element eines Schleifenkreises (wie eine Spule), der von einem Strom I durchflossen wird, eine Kraft df erfährt, die dazu geneigt ist, die Schleife des Stromkreises aufzuspreizen.
Wenn der Erdungstrennschalter geschlossen ist und ein Kurzschlussstrom den festen Kontakt und die parallelen L-förmigen Arme des beweglichen Kontakts durchfließt, werden elektromagnetische Kräfte erzeugt, die dazu geneigt sind, die beiden L-förmigen Armteile einander anzunähern, zwischen denen der feste Kontakt angeordnet ist, was dazu verwendet wird, ein Klemmeffekt des festen Kontakts zwischen den Enden der beiden Arme des beweglichen Kontakts zu erhalten. Im Bereich eines jeden L-förmigen Arms des beweglichen Kontakts werden auch elektromagnetische Kräfte erzeugt, die dazu geneigt sind, die von diesem Arm gebildete Kreisteilschleife aufzuspreizen. Da die beiden L-förmigen Arme, welche den beweglichen Kontakt bilden, so montiert sind, dass sie gemeinsam um die Drehachse dieses Kontakts schwenken, ist die Resultierende dieser elektromagnetischen Kräfte dazu geneigt, den beweglichen Kontakt auf die den kürzeren Schenkeln entgegengesetzte Seite der L-Form zu verschwenken. Dieser Effekt wird dazu genutzt, den festen Kontakt in Anlage am Grund des Schlitzes zu halten, die von der Strebe und den zweiten Teilen der Arme des beweglichen Kontakts gebildet wird, so dass der Erdungstrennschalter in seiner Schließstellung blockiert bleibt.
Die Klemm- und Blockierkräfte des festen Kontakts in dem Schlitz des beweglichen Kontakts, die insofern dynamische Kräfte sind, als sie nur bei vorhandenem Kurzschluss auftreten, sind umso höher, je größer der in den Kontakten fließende Kurzschlussstrom ist. Es ist somit verständlich, dass nach dem Schließen des erfindungsgemäßen Trennschalters die maximale Kontaktkraft zwischen festem Kontakt und beweglichem Kontakt nur während eines Kurzschlusses verfügbar ist. Dadurch ist es möglich, bei laufenden Öffnungs- und Schließvorgängen des Trennschalters einen Antriebsmechanismus mit geringem Moment für die Drehmitnahme des beweglichen Kontakts zu verwenden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist ein erfindungsgemäßer Trennschalter die nachfolgenden Besonderheiten auf, wonach:

– jeder gekröpfte Arm der L-Form in Längsrichtung an den beiden Schenkeln der L-Form geschlitzt ist, um die biegsamen Finger an einem Großteil eines Arms zu bilden, so dass noch mehr Nachgiebigkeit in der Aufspreizung der Enden der Finger erhalten und ein optimaler elektrischer Kontakt zwischen dem festen Kontakt und dem beweglichen Kontakt des Trennschalters gewährleistet wird,
– die Verbindungsmittel, die mechanisch mit den beiden jeweiligen Enden der beiden gekröpften Arme verbunden sind, eine starre Abdeckung enthalten, welche die Funktion eines Scharnierknotenpunkts für eine elektrodynamische Klemme gewährleistet, deren Hebel aus den biegsamen Fingern der beiden Arme bestehen, wobei diese Abdeckung eine rechteckige Platte enthält, von der eine Seite zwei parallele Schultern an zwei entgegengesetzten Rändern aufweist, wobei jede Schulter zumindest zwei Löcher aufweist, die jeweils von einem Stift durchsetzt werden, der eine mechanische Verbindung zwischen der Abdeckung und einem biegsamen Finger gewährleisten kann,
– ein elektrisch isolierendes Anschlagelement, das von dem beweglichen Kontakt getragen wird, aus einem Stab aus Isoliermaterial besteht, der in der Mitte der Platte der Abdeckung parallel zu den beiden Schultern befestigt ist, wobei dieser Stab von den biegsamen Fingern der beiden parallelen Arme in der Öffnungsstellung des Trennschalters eingeklemmt wird,
– Metallplatten an den biegsamen Fingern der beiden parallelen Arme befestigt sind, wobei jede Metallplatte ein abgeschrägtes bzw. abgerundetes Ende an der Seite aufweist, mit welcher der feste Kontakt in den beweglichen Kontakt eingreifen kann, und wobei der Abstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Metallplatten in der Öffnungsstellung des Trennschalters kleiner ist als die Breite des festen Kontakts,
– die beiden parallelen Arme axial über ihre längeren Schenkel durch einen leitfähigen Stift verlängert sind, der um die Drehachse der schwenkbeweglichen Kontakteinheit drehbar gelagert ist.

Weitere Arten bzw. Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters sind näher in der nachfolgenden Beschreibung beschrieben. Eine erste Ausführungsform ist anhand von den Zeichnungen der 3 bis 5 näher beschrieben und dargestellt. Eine zweite Ausführungsform, welche die vorangehend erläuterte vorteilhafte Ausführungsform darstellt, ist auch anhand der Zeichnungen von 6 bis 10 näher beschrieben und dargestellt.
1 und 2 zeigen das elektrotechnische Prinzip der Elementarkraft, die sich die Erfindung zunutze macht,
3 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters in einer ersten Ausführungsform,
4 zeigt eine Längsschnittansicht des Erdungstrennschalters aus 3 entlang einer Ebene parallel zu einem L-förmigen Arm des Trennschalters,
5 zeigt eine Teildraufsicht des Erdungstrennschalters aus 3,
6 zeigt schematisch eine Teildraufsicht eines erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters in einer zweiten Ausführungsart und stellt das Prinzip der elektrodynamischen Klemmung dar, die von einer Hebelwirkung verstärkt wird,
7 zeigt schematisch eine Seitenansicht des Erdungstrennschalters aus 6,
7a zeigt sehr schematisch eine Draufsicht eines seitlich in 7 erkennbaren Elements,
8 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters in einer vorteilhaften Ausführungsform der zweiten Art,
9 zeigt eine Teildraufsicht des Erdungstrennschalters aus 8,
10 zeigt schematisch eine Einzelheit einer Variante zum Erdungstrennschalter aus 9.
Ein erfindungsgemäßer Erdungstrennschalter für Hochspannungsanwendungen ist ein Trennschalter mit sogenannter direkter Einfügung und einfacher Bewegung. Er ist aus einem ersten drehbaren Teil und einem zweiten festen Teil gebildet.
Wie in 3 bis 5 ersichtlich ist, ist der bewegliche Teil des Erdungstrennschalters insbesondere ein Kontakt 1, der an einem leitfähigen Stift gelagert ist, der um eine Drehachse (nicht dargestellt) verschwenkbar ist und mit dem Potential der Erde verbunden ist. Dieser bewegliche Kontakt 1 enthält zwei parallel verlaufende Arme 2, 3 aus Metall, die so gekröpft sind, dass sie jeweils eine L-Form bilden, und kann um etwa 90° um die Drehachse verdreht werden, die in der axialen Verlängerung des längeren Schenkels der L-förmigen Arme liegt. Der bewegliche Kontakt 1 ist in seinem unteren Abschnitt und insbesondere nahe des Bereichs der Drehachse elektrisch mit dem Potential der Erde verbunden, während der obere Abschnitt des beweglichen Kontakts (der kürzere Schenkel der L-förmigen Arme) den elektrischen Kontakt mit dem festen Teil des Trennschalters bildet. Dieser feste Teil des Trennschalters ist hier ein zylindrischer Kontakt 4 aus Kupfer, der sich zwischen die beiden kürzeren Schenkel der L-förmigen Arme des beweglichen Kontakts 1 einfügt, wenn der Trennschalter aus seiner Öffnungsstellung in seine Schließstellung gebracht wird. In 3 bis 5 ist der Trennschalter in einer vollständig geschlossenen Stellung gezeigt, in welcher der bewegliche Kontakt 1 in elektrischem Kontakt mit dem festen Kontakt 4 steht.
Wie in 3 und 4 ersichtlich ist, enthält jeder L-förmige Arm 2, 3 einen ersten Armteil, der mit den Bezugszeichen 2A, 3A angegeben ist und aus dem längeren Schenkel der L-Form gebildet ist und sich von der Drehachse ausgehend zu einem zweiten Armteil 2B, 3B erstreckt, der den kürzeren Schenkel der L-Form bildet. Der zweite Armteil, der mit den Bezugszeichen 2B, 3B angegeben ist, erstreckt sich im wesentlichen quer (senkrecht) zum ersten Armteil 2A, 3A.
Bei einem erfindungsgemäßen Erdungstrennschalter ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die beiden Schenkel einer L-Form streng geradlinig verlaufen. Insbesondere kann angestrebt sein, dem längeren Schenkel eine leicht konvexe Form zu verleihen, um die durch die Kröpfung der L-Form geschaffene Krümmung zu betonen und gegebenenfalls die elektromagnetischen Abspreizkräfte des Stromkreises zu verstärken, d. h. diejenigen Kräfte, die in Pfeilrichtung F2 in 3 ausgeübt werden.
Eine ein Scharnier bildende Strebe E verbindet die freien Enden der zweiten Armteile 2B, 3B, die in der Richtung biegsam montiert sind, wo sie sich unabhängig verlagern können. Die Strebe E definiert mit den zweiten Armteilen 2B, 3B einen offenen U-förmigen Schlitz, der bei 5 angegeben und näher in 5 ersichtlich ist. Dieser offene, U-förmige Schlitz 5 bildet den oberen Bereich des beweglichen Kontakts 1.
Bei dem in 3 bis 5 gezeigten Beispiel sind die zweiten Armteile 2B, 3B längs geschlitzt, um biegsame Kontaktfinger zu definieren, welche der elastischen Abspreizung noch mehr Nachgiebigkeit verleihen. Insbesondere ist jeder zweite Armteil geschlitzt, um zwei aufeinanderliegende biegsame Finger 2B1, 2B2; 3B1, 3B2 zu definieren, wobei die Strebe E hier zwei Bolzen 6 enthält, die jeweils die beiden nebeneinanderliegenden Finger, beispielsweise 2B1, 3B1 bzw. 2B2, 3B2, durchsetzen und jeweils von einer Mutter 7 gesichert werden. Es ist ein geringes Spiel zwischen jeder Mutter 7 und einem biegsamen Finger eines Teils 3B freigelassen, um eine geringe Abspreizung der Finger der Teile 2B und 3B zu gestatten, wenn der feste Kontakt 4 zwischen diese Finger eingreift, um einen gewissen anfänglichen Kontaktdruck bei Nullstrom bzw. geringem Strom zu schaffen. Nachdem der feste Kontakt in Anschlag an den Grund des Schlitzes 5 gelangt ist, gewährleistet die Strebe E gegenüber den Enden der biegsamen Finger eine Scharnierfunktion und ermöglicht eine verstärkte elektrodynamische Klemmwirkung, wenn die zweiten Armteile 2B, 3B dazu geneigt sind, sich einander anzunähern, wie später in der vorliegenden Schrift erläutert wird.
Eine zylindrische Hülse 8 aus elektrisch isolierendem Material umgibt den Schaft eines jeden Bolzens 6, wodurch dafür gesorgt ist, dass der Bolzenaufbau von seiner Beständigkeit bezüglich eines Kurzschlussstroms unabhängig ist.
Im allgemeinen wird der zugelassene Mindestabstand zwischen den beiden Armen 2, 3 über einen Keil 9 eingestellt, der zwischen den beiden Armen 2, 3 des beweglichen Kontakts 1 nahe der Kröpfung angeordnet ist. Dieser Keil hindert die beiden Arme daran, sich einander übermäßig anzunähern, wenn der bewegliche Kontakt von einem Kurzschlussstrom durchflossen wird.
Die zweiten Armteile (die biegsamen Finger 2B1, 2B2, 3B1, 3B2) sind mit Kupferplatten, wie etwa Platten 10, ausgestattet, welche den guten elektrischen Kontakt mit dem festen Kontakt 4 begünstigen, und sind auch mit Kufen aus Isoliermaterial, wie etwa 11 (näher in 4 und 5 ersichtlich) ausgestattet, die sich längs an den zweiten Armteilen erstrecken und dem Eingang des Schlitzes 5 eine erweiterte Form verleihen, um das Einfügen des festen Kontakts 5 in den Schlitz 5 beim Schließen des Erdungstrennschalters zu erleichtern. Wie in 4 und 5 deutlich wird, erstreckt sich jede Kufe 11 in der Verlängerung einer Kupferplatte 10 bis hinter die Kröpfung eines jeden L-förmigen Arms. Der Freiraum zwischen zwei entgegengesetzten Platten 10 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Kontakts 4, so dass der vorangehend erwähnte anfängliche Kontaktdruck aufgrund einer geringen elastischen Abspreizung der zweiten Armteile erzeugt wird, wenn der Kontakt 4 zwischen die Platten 10 eingreift.
Alternativ können die Platten 10 eine geringfügig größere Dicke auf der Seite der Strebe als auf der Seite der Kufen 11 haben, so dass die genannte elastische Abspreizung und damit auch die Kontaktdruckwirkung am Anschlag und bei Nullstrom erhöht werden. Auch kann angestrebt sein, auf die Isolierhülse 8 zu verzichten, vorausgesetzt, dass die Platten 10 selbst auf der Seite der Strebe Anschlagelemente aufweisen, die beispielsweise an zumindest zwei entgegengesetzten Platten aus zwei trapezförmigen Schultern einer jeden Platte bestehen, um die relative Verlagerung des festen Kontakts 4 bezüglich des Schlitzes 5 zu blockieren. In diesem Beispiel würden die beiden entgegengesetzten Platten im wesentlichen einen U-förmigen Schlitz bilden und die Anschlagfunktion für den festen Kontakt wäre über diese Platten gewährleistet. Der Luftraum zwischen den Platten und den Bolzen der Strebe würde ermöglichen, dass der Aufbau der Strebe von einer Beständigkeit gegenüber Fehlerströmen unabhängig ist. Aus diesem Beispiel wird verständlich, dass ein Anschlagelement für den festen Kontakt bei einem erfindungsgemäßen Erdungstrennschalter nicht unbedingt elektrisch isolierend ist.
Bei einem erfindungsgemäßen Erdungstrennschalter ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die kürzeren Schenkel der gekröpften Arme längs geschlitzt sind. Um beispielsweise die Elastizität dieser Schenkel zu erhöhen, kann angestrebt sein, die Dicke und/oder Höhe der Metallplatte der Arme bereichsweise zu vermindern, um über nur einen biegsamen Finger bzw. Teil pro Arm zu verfügen.
Die Armteile 2A, 3A des beweglichen Kontakts werden axial von einem leitfähigen Stift 12 verlängert, der an seinem freien Ende um die Drehachse des beweglichen Kontakts 1 drehbar gelagert ist. In der Öffnungsstellung des Trennschalters verläuft der Stift 12 normalerweise im wesentlichen horizontal. Dieser Stift ist über Gleitkontakte elektrisch mit der Erde verbunden, die im Bereich der Drehachse des beweglichen Kontakts angeordnet sind, oder auch über biegsame Kabel aus Metall. Der feste Kontakt 4 ist dagegen an dem Stab unter Spannung befestigt, welcher der Phase entspricht, die über den Trennschalter geerdet sein kann.
Beim Schließen des Trennschalters wird der Stift 12 mit den L-förmigen Armen 2, 3 um einen Winkel von etwa 90° in eine im wesentlichen senkrechte Stellung drehend mitgenommen. Bei der Verlagerung des beweglichen Kontakts 1 während des Schließens des Trennschalters fügt sich der feste Kontakt 4 in den Schlitz 5 ein, indem er zunächst im Bereich der Kröpfungen der Arme 2, 3 zwischen die Kufen 11 tritt und schließlich an der gebildeten Strebe E anschlägt. Der zylindrische feste Kontakt 4, der sich axial in Richtung der Drehachse erstreckt, wird dann zwischen den Kupferplatten 10 mäßig eingeklemmt, welche an den biegsamen Fingern 2B1, 3B1 und 2B2, 3B2 befestigt sind.
In der vollständig geschlossenen Stellung des Trennschalters verläuft der leitfähige Stift 12 mit den ersten Armteilen 2A, 3A bezüglich einer senkrechten Unwuchtstellung geneigt, während der zylindrische feste Kontakt am Grund des U-förmig offenen Schlitzes in Anlage an der Strebe angeordnet ist; selbst wenn somit der Erdungstrennschalter nicht von einem Kurzschlussstrom durchflossen wird, wird er in seiner Schließstellung gehalten, ohne dass es dabei erforderlich wäre, dass der Betätigungsmechanismus des Trennschalters ein Moment in Schließrichtung auf den schwenkbeweglichen Kontakt 1 ausübt.
In der vorangehenden Beschreibung blieben die elektromagnetischen Kräfte unberücksichtigt, um nur eine statische mechanische Klemmung des festen Kontakts unter der Wirkung der elastischen Kräfte zu betrachten, die versucht sind, die zweiten Armteile aufgrund ihrer Biegsamkeit einander anzunähern. Bei Anbetracht eines Schließzustands des Trennschalters mit Fließen eines Kurzschlussstroms bzw. Fehlerstroms ist jedoch die elektrodynamische Klemmwirkung zu berücksichtigen, die von den elektromagnetischen Kräften erzeugt wird. Die Klemmung des festen Kontakts über die biegsamen Finger wird dann wesentlich größer. Unter Fehlerstrom ist ein Strom zu verstehen, der über dem Nennstrom liegt, der in dem Leiter fließen kann, welcher den festen Kontakt 4 abstützt. Die Strebe E und insbesondere die der Mutter 7 zugeordneten Bolzen 6 verhindern praktisch jegliche zusätzliche Abspreizung der Enden der biegsamen Finger, nachdem der feste Kontakt 4 auf Anschlag positioniert ist, und hat eine Scharnierfunktion für eine elektrodynamische Klemme, von der die beiden entgegengesetzten Hebel von den zweiten Armteilen 2B, 3B gebildet werden. Dadurch ist es möglich, im Bereich des festen Kontakts die gegenseitige Anziehungskraft zu verstärken, wie sie durch das vorgenannte Verhältnis (1) definiert ist, und die dazu geneigt ist, die entgegengesetzten Hebel der Klemme insbesondere im Bereich der biegsamen Finger anzunähern. Es sei darauf hingewiesen, dass die gegenseitige Anziehungskraft F_c proportional ist zum Quadrat des Stroms, der durch den Stromkreis des Erdungstrennschalters fließt.
Somit wird eine Druckkraft der biegsamen Finger an den festen Kontakt erhalten, die deutlich höher ist als die Kraft F_c, die sich aus der elektrodynamischen Wirkung ergibt, die auf die zweiten Armteile 2B, 3B ausgeübt wird. Da der feste Kontakt 4 in Anschlag an der Strebe liegt, liegen die Druckbereiche der Platten 10 an diesen Kontakt nämlich am nächsten bei der Achse der Strebe, d. h. des Scharniers der Klemme. Diese Verstärkungswirkung für die Klemmung ist gegenüber einer gewöhnlichen Vorrichtung besonders vorteilhaft, wie sie in der US-4 490 595 gezeigt ist, bei der die parallel verlaufenden biegsamen Arme nicht als Hebel einer Klemme vom Typ "Nussknacker" wirken, da kein Scharnierelement am Ende der Arme vorhanden ist.
Mit der im wesentlichen senkrecht verlaufenden Linie lv in 3 ist die axiale Fluchtlinie des zylindrischen festen Kontakts 4 mit der Drehachse des beweglichen Kontakts dargestellt und es ist in dieser Figur erkennbar, dass der Stift 12 mit den Armteilen 2A, 3A in einer Längsrichtung verläuft, die bezüglich der Linie lv um einen Winkel ungleich null α mit wenigen Graden geneigt ist. Der feste Kontakt liegt somit in Anlage an der Strebe E des beweglichen Kontakts 1 und gewährleistet für letzteren eine stabile Schließstellung. Wenn ein elektrischer Fehlerstrom die Arme 2, 3 durchfließt, während der Trennschalter in seiner Schließstellung ist, sind elektromagnetische Anziehungskräfte versucht, die zweiten Armteile 2B, 3B einander anzunähern, welche die entgegengesetzten biegsamen Finger 2B1, 3B1, 2B2, 3B2 tragen, was zu einer elektrodynamischen Klemmung des festen Kontakts 4 zwischen den beiden Armen des oberen Bereichs des beweglichen Kontakts führt. Auf diese Art und Weise ist ein optimaler elektrischer Kontakt zwischen dem festen und dem beweglichen Kontakt 1, 4 gewährleistet, da die ausgeübte Klemmkraft bezüglich der elektromagnetischen Anziehungskraft F_c verstärkt ist, die sich an den beiden Armen ergibt. Die elektrodynamische Klemmwirkung wird später anhand von 6 mit Bezug auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters veranschaulicht.
Aufgrund dessen, dass die Strebe über die Hülse 8 elektrisch von dem festen Kontakt 4 isoliert ist, ist es nicht erforderlich, sie in thermischer Hinsicht so zu dimensionieren, dass sie Kurzschlussströmen standhält, wodurch sie in konstruktiver und thermischer Hinsicht unabhängig von der Höhe des Kurzschlussstroms wird. Ferner wirken elektromagnetische Kräfte in Pfeilrichtung F2 auf die gekröpften Arme 2, 3 ein, die versucht sind, den festen Kontakt 4 an die Strebe E anzunähern, was zu einem Blockieren des festen Kontakts 4 am Grund des Schlitzes 5 und damit zu einer Verstärkung des Halts des Trennschalters in seiner Schließstellung führt. Anzumerken ist, dass dies deshalb möglich ist, weil in der Schließstellung des Trennschalters die Lage des den beweglichen Kontakt tragenden Stifts bezüglich der Stellung der Linie lv geneigt verläuft und die elektrodynamische Wirkung, die versucht ist, die L-förmige Schaltung zu öffnen, gestattet, den Stift 12 mit den gekröpften Armen noch weiter in Schließrichtung des Trennschalters zu schieben. Wie weiter oben angegeben ist, sind diese elektromagnetischen Kräfte dynamisch und umso stärker, je höher der Kurzschlussstrom ist.
In 6 ist das Prinzip der elektrodynamischen Klemmung, verstärkt durch eine Hebelwirkung, bei einer zweiten Ausführungsart eines erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters dargestellt. Der Trennschalter ist schematisch in Teildraufsicht dargestellt. Der leitfähige Stift in der Verlängerung der beiden parallelen Arme 2, 3 sowie der Keil zwischen den Armen in der Nähe der Kröpfung sind nicht dargestellt. Der Unterschied zur anhand von 3 bis 5 erläuterten ersten Ausführungsart liegt hauptsächlich in den Verbindungsmitteln, die mechanisch mit den beiden jeweiligen Enden der beiden gekröpften Arme an den kürzeren Schenkeln der L-Formen verbunden sind. Diese Verbindungsmittel enthalten im vorliegenden Fall sozusagen keine Strebe dahingehend, dass das starre Teil 13 nicht zwischen die biegsamen Finger der beiden parallelen Arme eingefügt ist. Dieses Teil 13 bildet jedoch eine Art Bügel, der einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweist und gestattet, die Abspreizung der biegsamen Finger zu begrenzen. Dieses Teil gewährleistet somit die gleiche Funktion wie die Strebe E bei der ersten Ausführungsart. Allgemein gewährleisten die Verbindungsmittel dieser beiden Ausführungsarten die Funktion eines Scharnierknotenpunkts für eine elektrodynamische Klemme, deren Hebel aus den biegsamen Fingern der beiden parallelen Arme bestehen. Nachfolgend wird das Teil 13 mit Abdeckung bezeichnet.
In der in 6 dargestellten Schließstellung des Trennschalters liegt der feste zylindrische Kontakt 4 in Anschlag am Grund des U-förmigen Schlitzes 5, der von der Abdeckung 13 und von den kürzeren Schenkeln der beiden parallel verlaufenden gekröpften Arme definiert wird. Aus Gründen einer einfacheren Beschreibung von 6 werden nur die parallel verlaufenden biegsamen Finger 21 und 31 zur Erläuterung der elektrodynamischen Klemmung herangezogen, wobei die Erläuterung jedoch auch für die weiteren Paare von gegenüberliegenden biegsamen Fingern zutrifft. Wenn ein Kurzschlussstrom bzw. Fehlerstrom durch die parallel verlaufenden biegsamen Finger 21 und 31 fließt, ergibt sich an den beiden Fingern eine elektromagnetische Anziehungskraft F1, die auf die gleiche Art und Weise wie die Kraft F_c in der Gleichung (1) bestimmt werden kann. Diese Anziehungskraft F1, die sich aus der Summe der Elementarkräfte über die Länge der biegsamen Finger ergibt, kommt einer einzigen Anziehungskraft gleich, deren Aufbringpunkt an jedem Finger annähernd in der Mitte der Länge des Fingers liegt. Aufgrund der relativ großen Länge der biegsamen Finger in dieser zweiten Ausführungsart ist der Abstand L1 zwischen dem Aufbringpunkt von F1 und dem von den Verbindungsmitteln gewährleisteten Scharnierknotenpunkt annähernd gleich der Länge des kürzeren Schenkels der gekröpften Arme. Dieser Abstand L1 ist in jedem Fall größer als der Abstand L2 zwischen dem einen oder anderen der beiden Aufbringpunkte der Klemmkraft F3 der Finger 21 und 31 am festen Kontakt 4 und dem Scharnierknotenpunkt.
Wie bei jeglicher mechanischen Klemme vom Typ "Nussknacker" ist hier das Verhältnis F1·L1 = F3·L2, d. h. F3 = F1·L1/L2, was dazu führt, dass eine Hebelwirkung die elektromagnetische Anziehungskraft F1 auf die Hebel mit einem Koeffizient gleich L1/L2 verstärkt, welche Hebel aus den parallel verlaufenden biegsamen Fingern 21 und 31 bestehen, um die Klemmkraft F3 zu erhalten, die auf den festen Kontakt 4 ausgeübt wird.
Der Abstand L2 kann in einem gewissen Maß verändert werden, indem die Höhe des Isolierstabs 19 verändert wird, der als Anschlagmittel für den festen Kontakt 4 dient und über einen einer Mutter 15 zugeordneten Bolzen innerhalb der Abdeckung 13 befestigt ist. Wie andererseits später anhand von 9 erläutert wird, ist verständlich, dass dieser Stab 19 auch als Anschlagmittel dient, um die Annäherung der gegenüberliegenden biegsamen Finger in der Öffnungsstellung des Trennschalters zu begrenzen. Insbesondere ist in dieser Öffnungsstellung eine Vorspannkraft vorgesehen, die versucht ist, die beiden parallel verlaufenden Arme 2 und 3 einander anzunähren, wobei der Stab 19 von den Metallplatten eines jeden Paares von gegenüberliegenden biegsamen Fingern eingeklemmt wird. Dies ermöglicht eine Erhöhung der statischen Klemmung, die auf den festen Kontakt 4 bei ausbleibendem Fehlerstrom im Trennschalter ausgeübt wird. Die Breite l₂ des festen Kontakts, im vorliegenden Fall der Durchmesser des diesen Kontakt bildenden Zylinders ist somit gezwungenermaßen größer als die Breite des Stabs 19.
In 7 ist der Erdungstrennschalter aus 6 schematisch in einer Seitenansicht senkrecht zur Ebene dargestellt, die von dem gekröpften Arm 3 des Trennschalters aufgespannt wird. Festzustellen ist ein zusätzlicher Unterschied zur ersten Ausführungsart anhand von 3 bis 5: die kürzeren Schenkel eines jeden gekröpften Arms 2 bzw. 3 sind längs über ihre gesamte Länge geschlitzt, um biegsame Finger zu bilden, wobei die Schlitze sich über die Kröpfung hinaus über einen Großteil des längeren Schenkels eines jeden Arms verlängern. Die erhaltenen biegsamen Finger sind somit mit der gleichen L-Form wie die Arme gekröpft, wodurch die Elastizität eines jeden Fingers erhöht und die Länge des wirksamen Hebelarms für die Verstärkung der elektrodynamischen Klemmung durch Hebelwirkung vergrößert werden kann. Dadurch kann eine elektrodynamische Klemmung erhalten werden, die einen Kontaktdruck am festen Kontakt 4 erzeugt, der größer ist als der bei der ersten Ausführungsart.
Die Wahl von Verbindungsmitteln aus einem Stück, wie etwa die Abdeckung 13, ermöglicht die Schaffung eines stabileren Scharnierknotenpunkts und eine Senkung der Herstellungskosten, die unter denen zur Herstellung einer Strebe E mit Bolzen liegen. Ferner ist bei dieser besonderen Ausführungsform vorteilhaft, über drei biegsame Finger, wie 31, 32 und 33 an jedem gekröpften Arm zu verfügen, um die Elastizität eines jeden Fingers weiter zu erhöhen und um über eine Fingerlänge zu verfügen, welche bei Annäherung von innerhalb der Kröpfung ansteigt.
Der in dieser Seitenansicht hinter dem gekröpften Arm liegende Keil 9 wird von zwei Bolzen 16 durchsetzt und ist zwischen den beiden parallel verlaufenden gekröpften Armen mit einem geringfügigen Spiel entlang der Bolzenschäfte frei gleitbeweglich. In 7a ist ersichtlich, dass dieses geringfügige Spiel dem zweifachen Abstand j entspricht. Die Funktion dieses Keils 9 wurde bereits vorangehend bei der ersten Ausführungsart erläutert.
In 8 ist ein Erdungstrennschalter der zweiten Ausführungsform nach der Erfindung in perspektivischer Teilansicht dargestellt. Diese vorteilhafte Ausführungsform ist quasi identisch zu der anhand von 6 und 7 beschriebenen Form und entspricht genau der einen oder anderen Ausführung, die in 9 bzw. 10 dargestellt ist. Hier ist ein Stab 20 dargestellt, der den Einphasenleiter bildet, welcher den festen Kontakt 4 trägt. Der Erdungstrennschalter ist in einer Zwischenöffnungsstellung und die bewegliche Kontakteinheit ist gerade in Schwenkbewegung, um beispielsweise das Schließen des Trennschalters zu bewirken.
Eine Teildraufsicht des Erdungstrennschalters aus 8 ist in 9 in einer Stellung dargestellt, wo die bewegliche Kontakteinheit gerade dabei ist, sich mit dem festen Kontakt 4 zu verbinden. Der Keil 9 ist in dieser Ansicht nicht dargestellt. Im Unterschied zur Ausführungsform von 6 und 7 weisen die Löcher 18 der Schultern der Abdeckung 13 kein Gewinde auf und sind somit nicht zum Anziehen mittels Bolzens bestimmt. Die Abdeckung 13 enthält eine rechteckige Platte 13C, deren Unterseite der Abdeckung zwei Schultern 13A und 13B enthält, die an den beiden entgegengesetzten Rändern parallel verlaufen, die dazu bestimmt sind, eine mechanische Verbindung mit den biegsamen Fingern und mit ihren Metallplatten 10' zu gewährleisten. Jede Schulter 13A bzw. 13B enthält drei Löcher 18, die jeweils von einem Stift 14 durchsetzt werden, der dazu geeignet ist, diese mechanische Verbindung zwischen der Abdeckung und einem Finger, wie etwa 21 bzw. 31, zu gewährleisten.
Eine Muffe aus Isoliermaterial 24 ist zwischen der Wand eines Lochs 18 und dem Stift 14 eingesetzt, der in dieses Loch eindringt. Der in das Loch 18 eindringende Teil des Stifts hat kein Gewinde und besteht aus dem Ende eines Bolzens, der das Anziehen einer Platte 10' an einen Finger, wie etwa 21 bzw. 31, in Verbindung mit Spannmitteln 25 gestattet. Der U-förmig offene Schlitz weist einen erweiterten Eingang auf, der von den Metallplatten 10' gebildet wird, wobei jede Platte ein abgeschrägtes Ende am Eingang des Schlitzes aufweist. Jede Platte besitzt nahe bei ihrem abgeschrägten Ende ein Gewindeloch für die Befestigung der Platte an einem Arm 2 bzw. 3 mit Hilfe eines Bolzens 17. Es ist ersichtlich, dass der Abstand l₁ zwischen den beiden gegenüberliegenden Platten 10' in der Öffnungsstellung des Trennschalters kleiner ist als die Breite des festen Kontakts 4.
Die Spannmittel 25 besitzen ein Anschlagorgan, das dazu vorgesehen ist, die Gleitbewegung des Stifts 14 in die Isoliermuffe 24 beim Schließen des Trennschalters bei Auftreten eines starken Stroms auf eine vorbestimmte Entfernung d zu begrenzen. Dieser vorbestimmte Abstand liegt in etwa bei der Abstandsweite e eines biegsamen Fingers, die als die Hälfte der Differenz zwischen dem Abstand l₁ und der Breite l₂ des festen Kontakts 4 definiert ist. Es gilt nämlich das nachfolgende Verhältnis: e = 0,5·(l1 – l2).
Die Breite des Stabs 19 bestimmt den Abstand l₁ zwischen zwei gegenüberliegenden Platten 10'. Der Stab besteht vorzugsweise aus einem gleichen elektrisch isolierenden Material und weist hier Abschnitte auf, die einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt haben, um ein Anschlagelement 8' für den festen Kontakt 4 zu bilden. Jedoch ist auch ein Isolierstab nur mit U-förmigem Querschnitt denkbar, vorausgesetzt, dass ein anderes Isoliermaterial im Innenraum des Stabs vorgesehen ist, um den Kopf des Bolzens 15 abzudecken und die Anschlagfunktion zu gewährleisten. Die elektrisch isolierenden Eigenschaften des Stabs 19 und seines Anschlagelements 8' ermöglichen einerseits, jedes Ende eines Arms 2 bzw. 3 bezüglich der Verbindungsmittel zu isolieren und andererseits die beiden jeweiligen Enden der Arme 2 und 3 voneinander zu isolieren.
In 10 besitzt jeder Stift 14 einen ersten Gewindeabschnitt 14A, der mit den Spannmitteln 25 zusammenwirkt, um zur Befestigung einer Metallplatte 10' an einen biegsamen Finger beizutragen, und einen zweiten gewindefreien Abschnitt 14B, der dazu geeignet ist, in die Isoliermuffe 24 zu gleiten. Die Anbringung der Abdeckung 13 ist in dieser Ausführungsvariante vereinfacht, da der Stift 14 von der in der Figur rechten Seite der Isoliermuffe 24 eingeführt werden kann, im Gegensatz zur Ausführung nach 9. Wie bei der vorangehenden Ausführung ist das Anschlagorgan 26 der Spannmittel 25 dazu vorgesehen, die Gleitbewegung des zweiten Abschnitts 14B des Stifts in die Muffe 24 auf einen vorbestimmten Abstand d zu begrenzen. Im Vergleich zur Ausführungsform gemäß 6 und 7 ist festzustellen, dass jeder Stift 14 für sich die Funktion der mechanischen Verbindung zwischen der Abdeckung 13 und einem biegsamen Finger und zugleich die Funktion der Befestigung einer Metallplatte 10' an einen Finger gewährleistet, während bei der Vorrichtung aus 6 diese beiden Funktionen von zwei separaten Bolzen erfüllt werden. Diese Konstruktion ermöglicht auch, die Höhe des Stabs 19 in der Zeichenebene zu vermindern, wodurch der in 6 dargestellte Abstand L2 vermindert wird und dabei dafür gesorgt wird, dass der Kontaktbereich zwischen dem festen Kontakt 4 und den Platten 10' kein Bolzenloch aufweist. Die Verstärkung der elektrodynamischen Klemmung des festen Kontakts aufgrund von Hebelwirkung ist somit gegenüber der Vorrichtung aus 6 erhöht.
Alternativ könnte die Abdeckung 13 durch einen rechteckförmigen Metallrahmen ersetzt sein, dessen senkrecht zu den Fingern 21 und 31 verlaufende Stützen mit Löchern durchbohrt wären, welche die Funktion der Löcher 18 der Schultern 13A und 13B erfüllen würden. Ein die obere und die untere Stütze des Rahmens abdeckendes Isoliermaterial könnte ausreichen, um die Funktion eines isolierenden Anschlagelements für den festen Kontakt zu gewährleisten.
Die Konstruktion eines erfindungsgemäßen Erdungstrennschalters ermöglicht, dass die gesamte Verriegelungseinrichtung in Schließstellung über den beweglichen Kontakt gewährleistet ist. Ferner ist es in Öffnungsstellung des Trennschalters leicht möglich, den gewünschten dielektrischen Abstand in dem Freiraum zwischen festem Kontakt und beweglichem Kontakt einzuhalten, da der feste Kontakt klein bemessen sein kann. Mit anderen Worten kann die Drehachse des beweglichen Kontakts in einem relativ nahen Abstand von dem Stab angeordnet sein, welcher den festen Kontakt trägt. Auf diese Weise kann in einer Öffnungskonfiguration des Erdungstrennschalters bei geringem Platzbedarf die Festigkeit gegenüber hohen Spannungen gewährleistet werden.

Claims

Erdungstrennschalter mit einer um eine Drehachse schwenkbeweglichen Kontakteinheit (1) und einem festen Kontakt (4), der dazu vorgesehen ist, elektrisch mit einem Ende der beweglichen Kontakteinheit (1) verbunden zu werden, wenn diese Einheit in die Schließstellung des Trennschalters gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Kontakteinheit (1) zwei elektrisch leitfähige Arme (2, 3) enthält, die im wesentlichen parallel verlaufen und gekröpft sind, um jeweils zumindest annähernd eine L-Form zu bilden, wobei jeder gekröpfte Arm (2, 3) zumindest einen biegsamen Finger (2B1, 2B2, 3B1, 3B2; 21, 23, 31, 33) enthält, der sich zumindest über den kürzeren Schenkel der L-Form erstreckt, wobei der feste Kontakt (4) so angeordnet ist, dass er in Schließstellung des Trennschalters zwischen zumindest einem Paar biegsamer Finger eingreift, und dass Verbindungsmittel (E, 13) mechanisch mit den beiden jeweiligen Enden der beiden gekröpften Arme (2, 3) an den kürzeren Schenkeln der L-Form verbunden sind, um eine Hebelwirkung zu gestatten, welche die elektrodynamische Klemmung verstärkt, die von den biegsamen Fingern auf den festen Kontakt (4) ausgeübt wird, wenn ein Kurzschlussstrom oder ein Fehlerstrom durch die Arme (2, 3) fließt.
Erdungstrennschalter nach Anspruch 1, wobei der feste Kontakt (4) und die bewegliche Kontakteinheit (1) so zueinander angeordnet sind, dass in völliger Schließstellung des Trennschalters der feste Kontakt in Anlage an einem elektrisch isolierenden Anschlagelement (8, 8') liegt, das von der beweglichen Kontakteinheit getragen wird.
Erdungstrennschalter nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der feste Kontakt (4) die Form eines im wesentlichen zylindrischen Zapfens hat, dessen Achse eine im wesentlichen senkrechte Linie (lv) definiert, und wobei die Linie sich axial in Richtung der Drehachse der beweglichen Kontakteinheit (1) erstreckt.
Erdungstrennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die kürzeren Schenkel (2B, 3B) eines jeden L-förmig gekröpften Arms (2, 3) längs geschlitzt sind, um biegsame Finger (2B1, 2B2, 3B1, 3B2) zu bilden.
Erdungstrennschalter nach Anspruch 4, wobei die längeren Schenkel eines jeden L-förmig gekröpften Arms (2, 3) auch längs geschlitzt sind, so dass L-förmig gekröpfte biegsame Finger (21, 23, 31, 33) entstehen.
Erdungstrennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Verbindungsmittel aus einer Strebe (E) bestehen, die eine Muffe aus elektrisch isolierendem Material enthält, welche einen Bolzen (6) umgibt, der zwei biegsame Finger (2B1, 3B1; 2B2, 3B2) der beiden parallelen Arme (2, 3) durchsetzt.
Erdungstrennschalter nach Anspruch 5, wobei die Verbindungsmittel eine starre Abdeckung (13) enthalten, welche die Funktion eines Scharnierknotenpunkts für eine elektrodynamische Klemme gewährleistet, deren Hebel aus den biegsamen Fingern der beiden parallelen Arme (2, 3) bestehen.
Erdungstrennschalter nach Anspruch 7, wobei die Abdeckung (13) eine rechteckige Platte (13C) enthält, von der eine Seite zwei parallele Schultern (13A, 13B) an zwei entgegengesetzten Rändern aufweist, wobei jede Schulter zumindest zwei Löcher (18) aufweist, die jeweils von einem Stift (14) durchsetzt werden, der eine mechanische Verbindung zwischen der Abdeckung und einem biegsamen Finger eines gekröpften Arms (2, 3) gewährleisten kann.
Erdungstrennschalter nach Anspruch 8, wobei eine Muffe (24) aus Isoliermaterial zwischen der Wand eines Lochs (18) und dem in dieses Loch eindringenden Stift (14) eingesetzt ist.
Erdungstrennschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Metallplatten (10') an den biegsamen Fingern der beiden parallelen Arme (2, 3) befestigt sind, wobei jede Metallplatte ein abgeschrägtes bzw. abgerundetes Ende an der Seite aufweist, mit welcher der feste Kontakt in die bewegliche Kontakteinheit eingreifen kann, und wobei der Abstand (11) zwischen den beiden gegenüberliegenden Metallplatten (10') in der Öffnungsstellung des Trennschalters kleiner ist als die Breite (12) des festen Kontakts (4).
Erdungstrennschalter nach Anspruch 10 in Kombination mit Anspruch 9, wobei der Stift (14) einen ersten Gewindeabschnitt (14A) besitzt, der mit Spannmitteln (25) zusammenwirkt, um zur Befestigung einer Metallplatte (10') an einen biegsamen Finger (31) beizutragen, sowie einen zweiten gewindefreien Abschnitt (14B), der in die Isoliermuffe (24) gleiten kann, und wobei die Spannmittel (25) ein Anschlagorgan (26) besitzen, das dazu vorgesehen ist, die Gleitbewegung des zweiten Abschnitts (14B) in die Isoliermuffe (24) beim Schließen des Trennschalters bei Auftreten eines starken Stroms auf eine vorbestimmte Entfernung (d) zu begrenzen.
Erdungstrennschalter nach Anspruch 11, wobei die vorbestimmte Entfernung (d) in etwa der Abstandsweite (e) eines biegsamen Fingers (21, 31) entspricht, die als die Hälfte der Differenz zwischen dem Abstand (11) der beiden Metallplatten (10') zueinander und der Breite (12) des festen Kontakts (4) definiert ist.
Erdungstrennschalter nach einem der Ansprüche 10 bis 12 in Kombination mit Anspruch 8, wobei das elektrisch isolierende Anschlagelement (8'), das von der beweglichen Kontakteinheit getragen wird, fest mit einem elektrisch isolierenden Stab (19) verbunden ist, der Abschnitte mit U-förmigem Querschnitt aufweist und in der Mitte der Platte (13C) der Abdeckung (13) parallel zu den beiden Schultern (13A, 13B) befestigt ist, und wobei der Isolierstab von den biegsamen Fingern der beiden parallelen Arme (2, 3) in der Öffnungsstellung des Trennschalters eingeklemmt wird.
Erdungstrennschalter nach Anspruch 13, wobei das Anschlagelement (8') aus Abschnitten des Isolierstabs (19) besteht, die einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt haben.
Erdungstrennschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Keil (9) zwischen den beiden parallelen Armen (2, 3) in der Nähe ihrer Kröpfungen angeordnet ist und einen Mindestabstand definiert, der zwischen den beiden Armen gestattet ist, wenn die bewegliche Kontakteinheit (1) von einem Kurzschlussstrom durchflossen wird.
Erdungstrennschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die beiden parallelen Arme (2, 3) axial über ihre längeren Schenkel durch einen leitfähigen Stift (12) verlängert sind, der um die Drehachse der schwenkbeweglichen Kontakteinheit (1) drehbar gelagert ist.
Erdungstrennschalter nach Anspruch 16, wobei in völliger Schließstellung des Trennschalters der leitfähige Stift (12) bezüglich einer senkrechten Unwuchtstellung geneigt ist.
Erdungstrennschalter nach Anspruch 5, wobei jeder L-förmig gekröpfte Arm drei biegsame Finger (31, 32, 33) enthält.