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Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Trägheitskontakt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Erfindung findet Anwendung insbesondere bei
Hochspannungsschaltern, bei denen ein Widerstand oder ein
Varistor während einer relativ kurzen Zeit parallel an die
Klemmen der Lichtbogenkontakte beim Öffnen oder Schließen
des Schalters angeschlossen wird.
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Eine Vorrichtung mit Kontakten für eine solche
Einfügung ist bekannt. Figur 1 der vorliegenden Anmeldung
zeigt die Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Sie
enthält eine Trennkammer des Schalters mit einer Hülle 1 aus
dichtem Keramikmaterial, die ein Volumen 2 definiert, das
mit einem Gas mit guten dielektrischen Eigenschaften unter
Druck gefüllt ist. Die Hülle, die in ihrem oberen Bereich
durch einen Metallflansch 3 verschlossen wird, enthält eine
feste Einheit, die aus einem ersten Metallrohr 6, das den
ortsfesten Hauptkontakt bildet, aus einem zweiten Metallrohr
7, das den ortsfesten Lichtbogenkontakt bildet, und aus
Kontaktarmen 31 besteht, die mit einem Ende 20 eines
Vanstors verbunden sind, der aus einem Stapel von Scheiben 18
besteht, die in einem isolierenden Zylinder 19 angeordnet
sind. Das Ende 31A der Arme 31 besteht aus einer Legierung,
die den Wirkungen des Lichtbogens widersteht. Das zweite
Ende des Varistors sowie die ortsfesten Dauerkontakte und
die ortsfesten Lichtbogenkontakte sind elektrisch über Arme
5 mit einem ersten Stromanschluß 4 des Schalters verbunden.
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Das bewegliche Organ des Schalters enthält einen
Zylinder 9, der mechanisch mit einem nicht dargestellten
Betätigungsstab und elektrisch mit einem zweiten, nicht
dargestellten Stromanschluß verbunden ist. Am Zylinder 9 ist
ein Teil 11 befestigt, das als Träger für Finger 12, die den
beweglichen Dauerkontakt bilden, und für Finger 14, die den
beweglichen Lichtbogenkontakt bilden und am Ende eines Rohrs
13 angeordnet sind, sowie als Träger für eine Blasdüse 17
dient. Eine Haube 10 schützt die Finger 12 vor
Glimmentladungen. Löcher 15 im Teil 11 gewährleisten den Durchlaß des
Blasgases. Der Varistor wird parallel zu den Lichtbogenkon
takten eingefügt beim Öffnen des Schalters durch einen
stiftförmigen Kontakt 43, der in einem Führungsblock 30
gleiten kann, der am Zylinder 9 befestigt ist und einen Raum
32 aufweist, an dem das erste Ende einer Feder 34 anliegt.
Die Feder umgibt den Stift 43 und ihr anderes Ende liegt an
einem Dämpfungsblock 40 an, der am Ende des Stifts befestigt
ist.
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Wenn der Schalter sich durch Verschiebung des
beweglichen Organs öffnet, bleibt der Stift 43 aufgrund seiner
Trägheit während einiger Moment unbeweglich trotz des Drucks
der Feder, die komprimiert wird; dies ermöglicht es, den
Varistor nach der Trennung der Lichtbogenkontakte während
der Zeit einzufügen, die notwendig ist, damit der Varistor
die möglichen Überspannungen dämpft. Wenn die Feder
vollständig komprimiert ist, wird der Stift von der Bewegung des
Zylinders 9 mitgenommen und hebt vom Kontakt 31 ab.
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Diese Maßnahmen ermöglichen es auch, den Varistor
beim Schließen des Schalters vor der Verbindung der
Lichtbogenkontakte durch eine entsprechende Wahl der Länge der
Kontakte einzufügen.
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Die soeben beschrieben Vorrichtung hat kein
dielektrisches Profil, das für ein Gerät mit sehr hoher Spannung
geeignet wäre.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Kontakteinheit herzustellen, die ein günstiges
dielektrisches Profil aufweisen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine
Kontakteinheit mit verringertem Platzbedarf, insbesondere in
axialer Richtung, herzustellen, die in einer Trennkammer
untergebracht werden kann, ohne daß deren Abmessungen und
insbesondere ihr Durchmesser erhöht werden müßte.
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Die Erfindung hat einen Trägheitskontakt zum
Gegenstand, der mit einem Kontakt in Reihe mit einem Bauelement,
wie z.B. einem Widerstand oder einem Varistor zusammenwirken
soll, der in der Trennkammer eines Schalters angeordnet ist,
um während einer begrenzten Zeit parallel zu den Kontakten
des Schalters eingefügt zu werden, wobei dieser Schalter ein
Rohr aufweist, das bewegliche Kontakte trägt und mit einem
Betätigungsstab verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
er eine drehsymmetrische metallische Hülle aufweist, die zum
Rohr koaxial liegt und dieses umgibt, wobei die Hülle im
wesentlichen rohrförmig ist und einen erweiterten Bereich
zwischen zwei Auflagen besitzt, die mit leichter Reibung auf
dem Rohr aufliegen, wobei ein erstes Ende dieser Hülle aus
einer Legierung ist, die den Lichtbogenwirkungen widersteht,
während ein zweites Ende der Befestigung an einem ersten
Ende mindestens einer Feder dient, deren zweites Ende am
Rohr befestigt ist, daß ein Ring mit konischem
Innenquerschnitt an einem Ende eines Raums angeordnet ist, der von
diesem erweiterten Bereich gebildet wird, und zur Dämpfung
der Relativbewegung zwischen dem Trägheitskontakt und dem
Rohr mit einem gewölbten Kragen zusammenwirkt, der am Rohr
befestigt ist.
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Vorteilhafterweise besitzt der Trägheitskontakt drei
Federn, die parallel zueinander und mit einem gegenseitigen
Abstand von 120º angeordnet sind.
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Der gewölbte Kragen trägt zwei Torusringe, die in
Ebenen senkrecht zur Achse des Einfügekontakts angeordnet
sind.
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Vorzugsweise bestehen die Torusringe aus
Elastomermaterial.
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Der Konusring besteht vorzugsweise aus
Kunststoffmaterial wie z.B. Polytetrafluoräthylen (PTFE).
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Die den Trägheitskontakt bildende metallische Hülle
besteht vorzugsweise aus zwei Teilen, die
aneinandergeschraubt werden können.
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In diesem Fall wird der Konusring zwischen eine an
einem der beiden Teile gebildete Schulter und eine
Ringdichtung eingeklemmt, die sich auf dem Boden des Raums abstützt,
der vom erweiterten Bereich begrenzt wird.
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Die Ringdichtung besteht vorzugsweise aus
Elastomermaterial.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels mit Hilfe der beiliegenden Figuren näher
erläutert.
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Figur 1 zeigt schematisch im Axialschnitt eine
Trennkammer eines Hochspannungsschalters mit einer
Vorrichtung zum Einfügen eines Varistors.
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Figur 2 zeigt axial geschnitten einen Teil des
erfindungsgemäßen Einfügekontakts zu dem Zeitpunkt, in dem
der Schalter sich im eingeschalteten Zustand befindet.
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Figur 3 zeigt axial geschnitten den gleichen
Trägheitskontakt am Anfang einer Auslösephase des Schalters.
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Figur 4 zeigt axial geschnitten den gleichen
Trägheitskontakt während einer Auslösephase des Schalters, wenn
der bewegliche Kontakt des Schalters mit dem Einfügekontakt
in Berührung gelangt.
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Figur 5 zeigt axial geschnitten den gleichen
Trägheitskontakt zu dem Zeitpunkt, in dem der Schalter sich im
ausgeschalteten Zustand befindet.
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Die den Figuren 2 bis 4 und Figur 1 gemeinsamen
Elemente tragen die gleichen Bezugszeichen.
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In den Figuren 2 bis 4 bezeichnet das Bezugszeichen
13 das Rohr, das die Finger 14 trägt, die den beweglichen
Hauptkontakt bilden, der von der Glimmentladungsschutzhaube
10 geschützt wird.
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Der Einfügekontakt, der allgemein mit dem
Bezugszeichen 50 bezeichnet wird, ist ein drehsymmetrisches
Metallteil, das im wesentlichen rohrförmig ist und einen
erweiterten Bereich 51 aufweist. Das Metallteil stützt sich
mit leichter Reibung an zwei Stellen 52 und 53, die den
Bereich umgeben, auf dem Rohr 13 ab, das den aus den Fingern
14 bestehenden Hauptkontakt trägt. Er besitzt an einem Ende
Nasen 54, um die Befestigung des ersten Endes einer Feder
wie 55 zu ermöglichen, deren zweites Ende an Nasen wie 56
befestigt ist, die mit dem Rohr 13 fest verbunden sind. In
der Praxis werden drei Federn parallel zueinander und mit
einem gegenseitigen Abstand von 120º angeordnet, wobei jede
Feder eine geringe Kraft einer Größenordnung von z.B. 10 daN
aufweist.
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Im Inneren des Bereichs 51 und an einem seiner Enden
ist ein Ring 57, dessen Innenoberfläche konisch ist, koaxial
zum Rohr 13 angeordnet; dieser Ring, der aus
Kunststoffmaterial wie z.B. Polytetrafluoräthylen (PTFE) hergestellt
ist, schließt an einen Kreisring 58 aus Elastomermaterial
15 an, der auf das Ende 51A des Bereichs 51 des Einfügekontakts
50 drückt. Vorteilhafterweise besteht der Kontakt aus zwei
Teilen 50A und 50B, die Endgewinde aufweisen, welche es
ermöglichen, sie aneinanderzuschrauben. Der konische Ring 57
wird zwischen der Dichtung 58 und der vom Ende des Teils 50A
gebildeten Schulter eingeklemmt.
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Das andere Ende 50A¹ des Teils SOA wird aus einer
Legierung hergestellt, die den Lichtbogenwirkungen
widersteht.
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Der konische Ring 57 wirkt mit einem Kragen 60
zusammen, der fest mit dem Rohr 13 verbunden und gewölbt ist
und der Kerben aufweist, in denen Torusringe 61 und 62
angeordnet sind, die leicht aus dem Kragen vorstehen und in
Ebenen senkrecht zur Achse des Trägheitskontakts angeordnet
sind. Diese Torusringe bestehen vorzugsweise aus
Elastomermaterial.
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Der Betrieb des Einfügekontakts ist wie folgt:
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- Wenn der Schalter in der eingeschalteten Stellung
ist (Figur 2), steht der Kontakt 31 mit seinem Ende 31A mit
dem Einfügekontakt 50 in Verbindung. Der Varistor oder der
Widerstand, der mit dem Kontakt verbunden ist, wird
kurzgeschlossen,
da die Dauerkontakte des Schalters verbunden
sind.
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- Beim Öffnen des Schalters wird das bewegliche Organ
in der Figur nach rechts gezogen (Figur 3) und die
Hauptkontakte trennen sich; aufgrund seiner Trägheit bleibt der
Trägheitskontakt 50 trotz der leichten Krafteinwirkung durch
die Federn 55 wo er ist.
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- Während das beweglich Organ seinen Weg fortsetzt,
kommt der Kragen 50 mit dem Konusring 57 in Kontakt (Figur
4); der Stoß wird aufgrund des Elastomerrings 62 und durch
den PTFE-Ring 57 gedämpft, der die Dichtung 58 komprimiert.
Von diesem Zeitpunkt an wird der Einfügekontakt mitgenommen,
aber das Bauelement bleibt eingefügt, bis das Ende 50A' vom
Rohr 31 abhebt.
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- Das bewegliche Organ setzt seinen Weg bis zu seinem
Endpunkt fort (Figur 5); der Abstand zwischen den Kontakten
50A' und 31A ist ausreichend, um die Isolierung zu
gewährleisten und jedes Wiedereinschalten zu verhindern; die
Federn ziehen den Kontakt 50 zurück, wenn dieser die Neigung
hat, am Ende des Wegs zurückzuprellen.
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Beim Schließen des Einfügekontakts wird das
Bauelement eingefügt, sobald die Kontakte 50A' und 31A sich
berühren und zwar solange, bis diese Kontakte durch das
Inkontaktbringen der Lichtbogenkontakte kurzgeschlossen werden.
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Der Torusring 61 dient dazu, den Stoß zwischen dem Ring 60
und dem Teil 50A des Kontakts 50 am Ende der
Auslösebetätigung zu dämpfen, wenn das Rohr 13 angehalten wird.
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Der erfindungsgemäße Einfügekontakt ist von einfacher
und wirtschaftlicher Bauart. Er hat ein Profil, das perfekt
an die dielektrischen Erfordernisse innerhalb der
Trennkammer angepaßt ist. Sein radialer Raumbedarf ist sehr
gering, so daß er in bereits vorhandene Trennkammern
eingebaut werden kann.