DE69929937T2

DE69929937T2 - Lastschalter mit modulärem Kontaktsystem für Rahmen mit unterschiedlichen Grössen

Info

Publication number: DE69929937T2
Application number: DE69929937T
Authority: DE
Inventors: Francesco Devizzi; Stefan Kranz
Original assignee: AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: AEG Niederspannungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2019-05-25
Also published as: ES2258837T3; US6426688B1; EP0961306B1; EP0961306A2; JP2000208021A; EP0961306A3; JP4325749B2; DE69929937D1; ITMI981161A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Lastschalter, der mit einem modularen Kontaktsystem versehen ist, das es ihm ermöglicht, mehrere einpolige Unterbrechungsmodule mit vielen unterschiedlichen Größen durch einfache Parallelschalten der einzelnen einpoligen Module aufzunehmen, der jedoch weniger Raum einnimmt, als die Summe der von jedem Einpolmodul benötigten Räume.
Mehrpolige Lastschalter, welche eine modulare Anordnung einpoliger Lastschalter aufweisen, die mittels Befestigungselementen miteinander verbunden sind, sind in Heimanwendungen allgemein bekannt. Das U.S. Patent Nr. 5,172,087 mit dem Titel "Handle Connector Multi-Pole Circuit Breaker" beschreibt einen derartigen mehrpoligen Lastschalter, der einen verbesserten Betätigungshandgriff enthält, um die getrennten einpoligen Handgriffe in einen einzigen wirksamen Betätigungshandgriff zu vereinen. Die Gesamtbreite des mehrpoligen Lastschalters ist die Summe der einzelnen einpoligen Lastschalterbreiten.
Die Italienische Patentanmeldung Nr. MI97A 001564 8 (U.S. Patent Docket No. 75IT0100 – De Vizzi et al.) eingereicht am 2. Juli 1997 mit dem Titel "Rotary Contact Assembly for High Ampere-Rated Circuit Breakers", beschreibt einpolige Rotationskontaktanordnungen, die zusammengefasst sind, um einen mehrpoligen Lastschalter auszubilden. Die Zwischenverbindung der Kontaktarmanordnungen mit dem Betätigungsmechanismus wird mittels eines länglichen Stiftes erreicht, um dadurch einem einzigen Mechanismus zu ermöglichen, alle einpoligen Rotationskontaktarmanordnungen zu betätigen. Die Rotationsanordnung der Kontaktarme erzeugt zwei in Reihe geschaltete Lichtbögen während einer Kurzschlussunterbrechung, was rasch und effektiv den Kurzschlussstrom löscht, um den geschützten Schaltkreis zu trennen.
Für Lastschalteranwendungen, welche hohe Ruhestrom-Nennwerte erfordern, ist die Verwendung eines größeren Lastschalters mit proportional größeren Einzelpolkomponenten allgemein bekannt und in dem U.S. Patent Nr. 5,424,701 mit dem Titel "Operating Mechanism for High Ampere-Rated Circuit Breakers" beschrieben. Ein weiteres Verfahren zur Bedienung von Anwendungen mit hohen Ruheströmen ohne Vergrößerung der Abmessung der Einzelpolkomponenten besteht im Nebeneinandersetzen von zwei Lastschaltern in Standardgröße und Parallelschalten der benachbarten Pole. Eine derartige Doppelanordnung ist in dem U.S. Patent Nr. 4,884,047 mit dem Titel "High Rating Multi-Pole Circuit Breakers Formed by Two Adjoined Cases" beschrieben. Die Gesamtbreite des verdoppelten Mehrpollastschalters ist die Summe der einzelnen mehrpoligen Lastschalterbreiten. Ein weiterer derartiger Lastschalter ist in dem Dokument EP-A-0 538 149 offenbart.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer parallelen Anordnung mehrerer einpoliger Rotationskontaktarmanordnungen, um ein einpoliges Lastschaltermodul zur Verwendung bei hohen Ruhestrom-Nennwerten bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in dem Zusammenfassen von mehreren einpoligen Modulen von mehreren einpoligen Rotationskontaktanordnungen, um einen mehrpoligen Rotationslastschalter zur Verwendung bei hohen Strom-Nennwerten auszubilden.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer wirtschaftlichen Einrichtung zum raschen und effektiven Trennen eines geschützten Schaltkreises mit hohen Nennströmen unter Kurzschlussbedingungen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines kompakten mehrpoligen Lastschalters mit hohen Nennströmen, mit einer Gesamtbreite, die kleiner als die Summe der einzelnen miteinander zusammengefassten einpoligen Lastschalter ist.
Mehrere Kontaktanordnungen mit einem niedrigen Ruhestrom-Nennwert werden parallel geschaltet, um ein einpoliges Lastschaltermodul mit einem hohen Ruhestrom-Nennwert zu erzeugen, der höher als der Nennwert seiner einzelnen Komponenten ist. Ein Zusammenfassen dieser einpoligen Lastschaltermodule, welche Standardteile und modulare Anordnungen aufweisen, bildet einen wirtschaftlichen und kompakten mehrpoligen Lastschalter mit hohen Ruhestrom-Nennwerten.
Die Erfindung bietet die Vorteile sowohl der Rotationskontaktarmanordnung als auch der modularen Konstruktion. Die Rotationskontaktarmkonfiguration, welche zwei Lichtbögen in Reihe erzeugt, bildet eine effektive Einrichtung zur Unterdrückung und Löschung von Kurzschlussströmen, und das einpolige Modul mit parallel geschalteten Niederstromkontaktarmen bildet eine wirtschaftliche und kompakte Einrichtung zur Erzielung eines hohen Nennstroms.
Gemäß der Erfindung ist ein Lastschalter, mit einem Lastschaltergehäuse, einer ersten Strompfadeinhausung und einer zweiten Strompfadeinhausung durch den Gegenstand des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht eines mehrpoligen Lastschalters mit hohem Nennstrom gemäß der Erfindung ist.
2 eine perspektivische Seitenansicht eines herkömmlichen einpoligen Moduls mit Rotationskontaktarm mit niedrigem Nennstrom mit entfernter Abdeckung ist, um die Lastschalterkomponenten im "Ein"-Zustand darzustellen.
3 eine perspektivische Seitenansicht eines einpoligen Kontaktarmmoduls gemäß der Erfindung mit hohem Nennstrom mit entfernter Abdeckung ist, um die Lastschalterkomponenten in dem "Ein"-Zustand darzustellen.
4 eine Draufsicht auf ein herkömmliches einpoliges Modul mit niedrigem Nennstrom ist, welches nur eine Rotationskontaktanordnung darstellt.
5 eine Draufsicht auf ein einpoliges Modul mit hohem Nennstrom ist, welches zwei Rotationskontaktarmanordnungen darstellt, die für eine Parallelschaltung gemäß der Erfindung angeordnet sind.
6 eine Draufsicht auf ein herkömmliches einpoliges Modul mit niedrigem Nennstrom ähnlich dem von 4 mit der Ausnahme ist, dass es zwei parallel angeordnete Kontaktarme enthält.
7 eine Draufsicht auf ein einpoliges Modul mit hohem Nennstrom ähnlich dem von 5 mit der Ausnahme ist, dass es zwei Sätze von Kontaktarmanordnungen enthält, die zur Parallelschaltung gemäß der Erfindung angeordnet sind.
8 eine Draufsicht auf ein einpoliges Modul mit hohem Nennstrom ähnlich dem von 5 mit der Ausnahme ist, dass es zwei Sätze von drei Kontaktarmanordnungen aufweist, die zur Parallelschaltung gemäß der Erfindung angeordnet sind.
1 stellt einen mehrpoligen Lastschalter 10 mit Formgehäuse mit einem Betätigungshandgriff 12 dar, der mit einem innerhalb des Lastschaltergehäuses 16 enthaltenen Mechanismus 14 eine Verbindung hat. Der durch eine Auslöseeinheit 18 während eines Überstromzustandes betätigte Mechanismus 14 schenkt die (in 3 dargestellten) Kontaktarme 20 innerhalb der einpoligen Module 22a, 22b. Die einpoligen Module 22a, 22b weisen eine äußere Strompfadeinhausung 24a, 24b und eine innere Strompfadeinhausung 24c auf, welche die ersten und zweiten Strompfade einhausen, wie es am besten in den 3 und 5 dargestellt ist.
2 stellt ein herkömmliches Einzelmodul 22a' dar, das gemäß den in der Italienischen Patentanmeldung No. MI97A 001564 (U.S. Docet No. 75IT0100) mit dem Titel "Rotary Contact Asembly for High Ampere-Rated Circuit Breaker" enthaltenen Lehren arbeitet. Eine äußere Strompfadeinhausung 24a unterstützt den Betätigungsmechanismus 14, der in einer in der vorstehend erwähnten Italienischen Patentanmeldung beschriebenen Art arbeitet, um den Kontaktarm 20 zwischen einer offenen und geschlossenen Position für die Trennung eines geschützten Schaltkreises schwenkt. Bewegliche Kontakte 26, 28 auf dem Kontaktarm 20 liegen an feststehenden Kontakten 30, 32 auf einer Netzklemme 34 und einer Lastklemme 36 an. Unter Ruhestrombedingungen fließt der elektrische Strom durch die Netzklemme 34, den feststehenden Kontakt 30, den beweglichen Kontakt 26, den Kontaktarm 20, den beweglichen Kontakt 28, den feststehenden Kontakt 32 und die Lastklemme 18. Die Netzklemme 34 stellt eine elektrische Verbindung zwischen der externen Energiequelle und den Innenkomponenten des Lastschalters her. Eine (nicht dargestellte) Lastklemme stellt eine Einrichtung bereit, um den geschützten Schaltkreis mit der Lastklemme 36 zu verbinden. Das Schwenken des Kontaktarms 20 während eines Kurzschluss-Überstromzustandes ist in der vorstehend erwähnten Italienischen Patentanmeldung beschrieben. Dieser Vorgang erzeugt einen (nicht dargestellten) elektrischen Lichtbogen, der zu Löschkammern 38, 40 hin mit einer letztendlichen Auslöschung durch die Auslassöffnungen 42, 44 ausgerichtet ist. Der Kontaktarm 20 und (nicht dargestellte) Kontaktfedern, werden von der Rotoranordnung 46 zusammengehalten.
Ein einpoliges Modul 22a mit höherem Nennstrom ist in 3 dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen in Bezug auf die 1 und 2 entsprechende Teile bezeichnen. Zwei Sätze interner Komponenten des in 2 dargestellten einpoligen Formgehäuselastschalters, wovon jeder aufweist:
eine Netzklemme 34, einen feststehenden Kontakt 30, einen beweglichen Kontakt 26, einen Rotationskontaktarm 20, einen beweglichen Kontaktarm 28, einen feststehenden Kontakt 32, eine Lastklemme 36, Lichtbogenlöschkammern 38, 40 und eine Rotoranordnung 46
sind jeweils angeordnet und durch eine äußere Strompfadeinhausung 24a (24b ist zur Verdeutlichung entfernt) und eine innere Strompfadeinhausung 24c eingeschlossen. Diese Anordnung ist am besten zu sehen, indem nun auf die 4 und 5 Bezug genommen wird.
4 stellt ein herkömmliches einpoliges Modul 22a' dar, das nur eine von den äußeren Strompfadeinhausungen 24a, 24b eingeschlossene Rotoranordnung 46 zeigt, welches in der Lage ist, niedrige elektrische Ruheströme zu führen.
5 stellt ein einpoliges Modul 22a mit höheren Nennwerten dar, das zwei durch äußere Strompfadeinhausungen 24a und 24b und eine innere Strompfadeinhausung 24c eingeschlossene Rotoranordnungen 46 zeigt, welches in der Lage ist, höhere elektrische Ruheströme als das von 4 zu transportieren. Die äußeren Strompfadeinhausungen 24a, 24b und inneren Strompfadeinhausungen 24c werden durch (nicht dargestellte) Befestigungselemente gehalten. Die elektrischen Parallelschaltungen an den vorstehend erwähnten internen Komponenten werden an den externen Verbindungspunkten 48, 50 der Netzklemme 34 und der Lastklemme 36 ausgeführt. Die kombinierte Breite der inneren und äußeren Strompfadeinhausungen (24a + 24b + 24c) ist so ausgeführt, dass sie kleiner als das Doppelte (24a + 24b) ist, um dadurch zu einer Abmessung "B" zu führen, die weniger groß als die doppelte Abmessung "A" ist.
Gemäß Darstellung in 6 kann das herkömmliche einpolige Modul 22a' eine doppelte Rotoranordnung 46 aufweisen, die mit zwei Rotorkontaktarmen 20 anstelle von nur einem versehen ist.
7 stellt eine alternative Ausführungsform eines einpoligen Moduls 22a gemäß der Erfindung dar, das drei Strompfadeinhausungen 24a, 24b und 24c aufweist, die innerhalb zwei doppelten Rotoranordnungen 46 enthalten sind, wovon jede mit zwei Rotorkontaktarmen 20 in Parallelschaltung versehen ist, um natürlich einen höheren Ruhestrom zu ermöglichen, als der, der von dem in 6 dargestellten einpoligen Modul 22a' ermöglicht wird.
8 ist eine weitere alternative Ausführungsform des einpoligen Moduls 22a gemäß der Erfindung, das drei Strompfadeinhausungen 24a, 24b und 24c aufweist, die innerhalb von zwei Dreifachrotoranordnungen 46 enthalten, wovon jede jeweils mit drei parallel geschalteten Rotorkontaktarmen versehen ist, um natürlich einen höheren Ruhestrom zu ermöglichen, als der, der durch das in 6 dargestellte einpolige Modul 22a' ermöglicht wird, jedoch mit einer geringeren Möglichkeit einer Erwärmung des Arms in Bezug auf die Ausführungsform von 7.
Auch in diesen zwei Fällen führt die kombinierte Breite der internen und externen Strompfadeinhausungen (24a + 24b + 24c) zu weniger als der zweifachen Breite (24a + 24c), und führt daher zu einer Abmessung "B", die kleiner als die zweifache Abmessung "A" ist.
Was hierin vorstehend beschrieben wurde, stellt nur einige Ausführungsformen der Erfindung dar, die nicht als Einschränkung des Schutzumfangs zu betrachten sind, und alle ähnlichen oder äquivalenten Lösungsansätze, welche dem Fachmann auf diesem Gebiet durch das Lesen der vorstehenden Beschreibung in den Sinn kommen können, werden als durch die die vorliegende Beschreibung abschließenden Patentansprüche mit abgedeckt betrachtet.
Beispielsweise kann die Anzahl der Netzklemmen 34 und Lastklemmen 36, die parallel mit den externen Verbindungspunkten 48 und 50 verbunden sind, mehr als zwei sein, wenn höhere Ruheströme gewünscht sind, und trotzdem die Abmessung "B" des Moduls kleiner als die einer Summe von Abmessungen "A" von so vielen herkömmlichen Modulen halten, wie Netzklemmen 34 und Lastklemmen 36 parallel verbunden werden. Dieses bedeutet, dass im Falle von drei Modulen B < 3A ist.

Claims

Lastschalter mit: einem Lastschaltergehäuse (16), einer ersten äußeren Strompfadeinhausung (24a), einer zweiten äußeren Strompfadeinhausung (24b) und einer inneren Strompfadeinhausung (24c), einem innerhalb der ersten Strompfadeinhausung (24a) und der inneren Strompfadeinhausung (24c) angeordneten ersten Strompfad, wobei der erste Strompfad mit einem geschützten Stromkreis verbunden ist, der erste Strompfad wenigstens zwei trennbare Kontakte (26, 30; 28, 32) innerhalb des Lastschaltergehäuses (16) und zur Verbindung mit dem geschützten Schaltkreis angeordnet besitzt, und die trennbaren Kontakte (26, 30; 28, 32) des ersten Strompfads an gegenüberliegenden Enden eines Kontaktarms (20) des ersten Strompfads angeordnet sind; einem innerhalb der zweiten Strompfadeinhausung (24b) und der inneren Strompfadeinhausung (24c) angeordneten zweiten Strompfad, wobei der zweite Strompfad zu dem ersten Strompfad elektrisch parallel geschaltet und mit dem geschützten Stromkreis verbunden ist, der zweite Strompfad wenigstens zwei trennbare Kontakte (26, 30; 28, 32) innerhalb des Lastschaltergehäuses (16) und zur Verbindung mit dem geschützten Schaltkreis angeordnet besitzt, wobei die trennbaren Kontakte (26, 30; 28, 32) des zwei ten Strompfads an gegenüberliegenden Enden eines Kontaktarms (20) des zweiten Strompfads angeordnet sind; einem Betätigungsmechanismus (14) innerhalb des Lastschaltergehäuses, der zum Bewegen der Kontaktarme eingerichtet ist, um den geschützten Stromkreis bei Auftreten eines Überstroms in dem geschützten Schaltkreis zu trennen; und einer Auslöseeinheit (18) innerhalb des Lastschaltergehäuses (16), um den Betätigungsmechanismus (14) zum Trennen des geschützten Stromkreises bei Auftreten des Überstroms gelenkig zu verbinden; einem ersten Rotor (46), der den Kontaktarm (20) des ersten Strompfads mit dem Betätigungsmechanismus (14) verbindet; einer ersten Netzklemme (34), die bei dem einen Ende des Kontaktarms (20) des ersten Strompfads angeordnet ist, wobei die erste Netzklemme einen ersten feststehenden Kontakt (30) des ersten Strompfads mit wenigstens zwei darauf montierten trennbaren Kontakten enthält; einer ersten Lastklemme (36), die bei dem anderen Ende des Kontaktarms (20) des ersten Strompfads angeordnet ist, wobei die erste Lastklemme einen zweiten feststehenden Kontakt des ersten Strompfads mit wenigstens zwei darauf montierten trennbaren Kontakten enthält; einem zweiten Rotor (46), der den Kontaktarm (20) des zweiten Strompfads mit dem Betätigungsmechanismus (14) verbindet; einer zweiten Netzklemme (34), die an dem einen Ende des Kontaktarms (20) des zweiten Strompfads angeordnet ist, wobei die zweite Netzklemme (34) einen dritten feststehenden Kontakt (30) mit den wenigstens zwei darauf montierten trennbaren Kontakte enthält; einer zweiten Lastklemme (36), die an dem anderen Ende des Kontaktarms (20) des zweiten Strompfads angeordnet ist, wobei die zweite Lastklemme (34) einen vierten feststehenden Kontakt (32) mit den wenigstens zwei darauf montierten trennbaren Kontakte enthält; dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten äußeren Strompfadeinhausungen (24a, 24b) und die innere Strompfadeinhausung (24c) innerhalb des Lastschaltergehäuses angeordnet sind, wobei die kombinierte Breite der inneren und der ersten und zweiten Strompfadeinhausung (24a, 24b, 24c) kleiner als die Breite von zwei ersten und zweiten äußeren Strompfadeinhausungen (24a, 24b) ist.
Lastschalter nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer von den ersten und zweiten Rotoren (46) mit zwei Kontaktarmen (20) versehen ist, wovon jeder Kontaktarm erste und zweite bewegliche Kontakte (26, 28) trägt.
Lastschalter nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer von den ersten und zweiten Rotoren (46) mit drei Kontaktarmen (20) versehen ist, wovon jeder Kontaktarm erste und zweite bewegliche Kontakte (26, 28) trägt.