EP0024000A1 - Niederspannungsschütz mit dreiphasigem Kontaktsatz - Google Patents

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EP0024000A1
EP0024000A1 EP80104436A EP80104436A EP0024000A1 EP 0024000 A1 EP0024000 A1 EP 0024000A1 EP 80104436 A EP80104436 A EP 80104436A EP 80104436 A EP80104436 A EP 80104436A EP 0024000 A1 EP0024000 A1 EP 0024000A1
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low
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contactor switch
voltage contactor
bellows
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/022—Details particular to three-phase circuit breakers

Definitions

  • the invention relates to a low-voltage contactor switch with a three-phase contact set.
  • Low-voltage contactors up to 1000 V for operational switching of motors, capacitors and other electrical consumers normally switch with moving contact pieces in an air-filled arc chamber.
  • the switch-off properties of the contactors are determined by the design of the arc chamber.
  • the contactor switches are generally driven electromagnetically. If they are operated at the nominal current, the burn-off of the contact pieces increases sharply, so that the contact sets and arcing chambers must be replaced several times over the course of the contactors' service life.
  • the maintenance of the air contactors not only causes costs but also a shutdown of the switched facilities, which usually causes much greater costs.
  • the present invention is based on the object of specifying a cost-saving low-voltage contactor switch with a three-phase contact set, the service life of which approximately matches that of the mechanical contactor drive or is greater.
  • the contact erosion can be kept so low that it no longer plays a decisive role in the life of the contactor.
  • the service life of the contact pieces and the mechanically stressed bellows can largely be made the same as that of the mechanical contactor drive.
  • the constructive features allow a cost-saving construction of the intrinsically more complex vacuum switching tube compared to air-operated switches.
  • tubular insulators are inexpensive; they only surround the current-carrying connecting bolts of the contact pieces and can all have the same dimensions.
  • the discharge spaces around the contact pairs are separated from one another by sheet-metal soldered into the housing in a star shape or by separate steam shield cylinders.
  • the housing cover is attached to a protective wall, the drive tappet is passed through the protective wall and is actuated from the other side thereof.
  • the housing and the bellows with bottom are advantageously made of deep-drawn steel.
  • the star-shaped Brazed sheets or steam shield cylinders are preferably made of copper. It is best to use tungsten copper or molybdenum copper or cobalt copper as the contact material at least on the end face of the contact pieces.
  • a protective wall With 3 the substantially cylindrical wall of a vacuum switching tube housing 2 is designated. On one side, the housing 2 is closed with a first cover. This consists of an annular flange 4 which is fastened to the protective wall 1 with three bolts 5. On the other hand, the housing 2 is closed with a second cover 6.
  • the vacuum-tight seal on one side of the housing is provided by a bellows 7, which is attached on the one hand to the flange 4 on one edge of the housing wall 3 and is closed on the other side by a bellows base 8.
  • the evacuated discharge space of the vacuum switching tube is located between this bellows base 8, the housing wall 3 and the cover 6.
  • the bellows base 8 is drawn up like a pot to the discharge space, so that it can also serve as a side shield for evaporated contact material.
  • Three movable contact pieces 9 are attached to the bellows base 8. Their connecting bolts lead through the protective wall 1 and are vacuum-tightly connected to a respective end flange 10 of a tubular insulator 11. They then lead through the tubular insulators 11 and through openings in the bellows base 8 through to the discharge space. At the end there they wear contact plates.
  • the tubular insulators 11 are vacuum-tightly connected to the bellows base 8 on their other side.
  • Three corresponding fixed contact pieces, 12 are attached to the housing cover 6. Their connecting bolts are vacuum-tightly connected to a respective connecting flange 13 of tubular insulators 14, lead through the insulators 14 and through openings in the housing cover 6 into the discharge space and carry contact plates at the end there. At their respective other ends, the insulators 14 are connected to the housing cover 6 in a vacuum-tight manner.
  • the housing cover 6 also carries an evacuation nozzle 15.
  • a drive tappet 16 is connected centrally to the bellows base 8 and, like the movable contact pieces 9, extends through the protective wall 1.
  • connection bolts of the fixed contact pieces 12 namely fixed clamps 17 and cable lugs 18 for a flexible cable connection.
  • the contact plates of the fixed and movable contact pieces 12 and 9 face each other.
  • Fig. 2 the one shows an axial view into the discharge space with the housing cover 6 removed and without fixed contact pieces 12, the three contact pieces 9 and 12 are arranged at the corners of an equilateral triangle around the housing axis.
  • the discharge space is subdivided by star-shaped soldered sheets 19 which shield the individual discharge spaces between the mutually opposing contact pairs 9, 12 and around them.
  • the possibility of providing three separate steam shield cylinders 20 around each contact pair 9, 12 is shown in dash-dot lines in FIG. 2.
  • the proposed solution is an extremely economical concept for a low-voltage contactor switch.
  • simple parts such as the tubular insulators 11, 14, the manufacturing effort is relatively low despite the complicated vacuum concept.
  • the decisive factor is the balanced service life of the parts involved. Since the stroke in such a low-voltage vacuum switching tube is only 1 to 5 mm, the bellows 7 is so little mechanically stressed that it also has a long service life.
  • WCu, MoCu or CoCu is expediently used as the contact material.
  • the steam shield cylinders 20 or sheets 19 are made of copper, the housing 2 and bellows base 8 are made of deep-drawing steel.

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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

Für einen dreiphasigen Niederspannungsschützschalter wird die Verwendung einer Vakuumschaltröhre vorgeschlagen, die in einem einzigen Vakuumraum drei gleichzeitig betätigte Kontaktpaare (9, 12) hat. Einfacher mechanischer Aufbau erlaubt kostengünstiges Herstellen. Die Lebensdauer der beteiligten Teile entrspricht der des Antriebsmechanismus.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Niederspannungsschützschalter mit dreiphasigem Kontaktsatz.
  • Niederspannungsschütze bis 1000 V zum betriebsmäßigen Schalten von Motoren, Kondensatoren und sonstigen elektrischen Verbrauchern schalten normalerweise mit bewegten Kontaktstücken in einer luftgefüllten Lichtbogenkammer. Die Ausschalteigenschaften der Schütze werden durch die konstruktive Gestaltung der Lichtbogenkammer bestimmt. Die Schützschalter werden im allgemeinen elektromagnetisch angetrieben. Werden sie mit den Nennstromstärken betrieben, so steigt der Abbrand der Kontaktstücke stark an, so daß im Verlauf der Lebensdauer der Schütze die Kontaktsätze und Lichtbogenkammern mehrfach ausgewechselt werden müssen. Die Wartung der Luftschütze verursacht nicht nur Kosten sondern auch einen Betriebsstillstand der geschalteten Einrichtungen, der meist noch viel größere Kosten verursacht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostensparenden Niederspannungsschützschalter mit dreiphasigem Kontaktsatz anzugeben, dessen Lebensdauer etwa mit der des mechanischen Schützantriebs übereinstimmt oder größer ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem solchen Niederspannungsschützschalter erfindungsgemäß folgende Merkmale vorgeschlagen:
    • a) die Kontaktpaare mit jeweils einem festen und einem beweglichen Kontaktstück sind in einem einzigen Vakuumschaltrohr untergebracht;
    • b) die drei beweglichen Kontaktstücke sind in dem Boden eines einzigen Balgs befestigt;
    • c) der Balgboden ist mit einem zentralen AntriebsstöBel verbunden;
    • d) der Balg ist an seinem anderen Ende mit einem von zwei Gehäusedeckeln des Vakuumschaltrohres verbunden;
    • e) die drei festen Kontaktstücke sind in dem anderen Gehäusedeckel beiestigt:
  • Durch die Verwendung eines Vakuumschaltrohrs kann der Kontaktabbrand so gering gehalten werden, daß er für die Lebensdauer des Schützes keine entscheidende Rolle mehr spielt. Die Lebensdauer der Kontaktstücke und des mechanisch beanspruchten Balgs können weitgehend übereinstimmend gemacht werden mit der des mechanischen Schützantriebs. Die konstruktiven Merkmale erlauben einen kostensparenden Aufbau des an sich aufwendigeren Vakuumschaltrohrs gegenüber Luftschützschaltern.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich durch die weiteren Merkmale:
    • f) die Befestigung der beweglichen Kontaktstücke am Balgboden und der festen Kontaktstücke an dem anderen Gehäusedeckel erfolgt über jeweils einen rohrförmigen Isolator;
    • g) der Balg und das Gehäuse sind potentialfrei.
  • Dabei sind solche rohrförmigen Isolatoren kostengünstig; sie umgeben nur die stromzuführenden Anschlußbolzen der Kontaktstücke und können alle dieselben Abmessungen haben.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Entladungsräume um die Kontaktpaare durch sternförmig in das Gehäuse eingelötete Bleche oder durch separate Dampfschirmzylinder voneinander getrennt.
  • Des weiteren ist vorteilhaft, wenn der eine Gehäusedekkel an einer Schützwand befestigt ist, der AntriebsstöBel durch die Schützwand durchgeführt ist und von deren anderen Seite aus betätigt wird.
  • Darüber hinaus ist von Vorteil, wenn auch die Anschlußbolzen der beweglichen Kontaktstücke durch die Schützwand durchgeführt sind.
  • Das Gehäuse und der Balg mit Boden bestehen vorteilhafterweise aus Tiefziehstahl. Die sternförmig eingelöteten Bleche bzw. Dampfschirmzylinder bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Als Kontaktmaterial zumindest auf der Stirnfläche der Kontaktstücke nimmt man am besten Wolfram-Kupfer oder Molybdän-Kupfer oder Kobalt-Kupfer.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines eriindungsgemäBen Niederspannungsschützschalters dargestellt. Dabei zeigt die
    • Fig. 1 einen Seitenschnitt und die
    • Fig. 2 einen Querschnitt.
  • In Fig. 1 ist mit 1 eine Schützwand bezeichnet. Mit 3 ist die im wesentlichen zylinderförmige Wand eines Vakuumschaltrohrgehäuses 2 bezeichnet. Auf der einen Seite ist das Gehäuse 2 mit einem ersten Deckel abgeschlossen. Dieser besteht aus einem ringförmig aufgesetzten Flansch 4, der mit drei Bolzen 5 an der Schützwand 1 befestigt ist. Auf der anderen Seite ist das Gehäuse 2 mit einem zweiten Deckel 6 abgeschlossen. Den vakuumdichten Abschluß auf der einen Gehäuseseite besorgt ein Balg 7, der einerseits mit dem Flansch 4 an dem einen Rand der Gehäusewand 3 befestigt ist und auf seiner anderen Seite mit einem Balgboden 8 abgeschlossen ist. Zwischen diesem Balgboden 8, der Gehäusewand 3 und dem Deckel 6 befindet sich der evakuierte Entladungsraum des Vakuumschaltrohrs. Der Balgboden 8 ist am Rande topfartig zum Entladungsraum hochgezogen, so daB er auch zur seitlichen Abschirmung für verdampftes Kontaktmaterial dienen kann.
  • Am Balgboden 8 sind drei bewegliche Kontaktstücke 9 befestigt. Ihre Anschlußbolzen führen durch die Schützwand 1 hindurch und sind vakuumdicht mit jeweils einem Abschlußflansch 10 jeweils eines rohrförmigen Isolators 11 verbunden. Sie führen dann durch die rohrförmigen Isolatoren 11 und durch Öffnungen im Balgboden 8 hindurch bis in den Entladungsraum. Am dortigen Ende tragen sie Kontaktplatten. Die rohrförmigen Isolatoren 11 sind an ihrer jeweils anderen Seite vakuumdicht mit dem Balgboden 8 verbunden. Drei entsprechende feststehende Kontaktstücke,12 sind am Gehäusedeckel 6 befestigt. Ihre Anschlußbolzen sind vakuumdicht mit jeweils einem Anschlußflansch 13 von rohrförmigen Isolatoren 14 verbunden, führen durch die Isolatoren 14 und durch Öffnungen im Gehäusedeckel 6 bis in den Entladungsraum hinein und tragen am dortigen Ende Kontaktplatten. An ihrem jeweils anderen Ende sind die Isolatoren 14 vakuumdicht mit dem Gehäusedeckel 6 verbunden. Der Gehäusedeckel 6 trägt außerdem noch einen Evakuierstutzen 15.
  • Zentral mit dem Balgboden 8 verbunden ist ein Antriebsstößel 16, der wie die beweglichen Kontaktstücke 9 durch die Schützwand 1 hindurchreicht.
  • Elektrische Anschlüsse sind beispielhaft an den Anschlußbolzen der feststehenden Kontaktstücke 12 eingezeichnet und zwar feste Schellen 17 und Kabelschuhe 18 für einen flexiblen Kabelanschluß.
  • Im Entladungsraum stehen sich die Kontaktplatten der festen und beweglichen Kontaktstücke 12 bzw. 9 gegenüber. Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, die einen axialen Blick in den Entladungsraum bei abgenommenem Gehäusedeckel 6 und ohne feststehende Kontaktstücke 12 zeigt, sind die drei Kontaktstücke 9 bzw. 12 an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks um die Gehäuseachse angeordnet. Der Entladungsraum ist unterteilt durch sternförmig eingelötete Bleche 19, die die einzelnen Entladungsräume zwischen den einander gegenüberstehenden Kontaktpaaren 9, 12 und um sie herum voneinander abschirmen. Alternativ ist in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichnet die Möglichkeit, drei separate Dampfschirmzylinder 20 um jedes Kontaktpaar 9, 12 vorzusehen.
  • Insgesamt ist die vorgeschlagene Lösung ein äußerst wirtschaftliches Konzept für einen Niederspannvngsschützschalter. Durch die Verwendung einfacher Teile wie z.B. die rohrförmigen Isolatoren 11, 14 ist der Herstellungsaufwand trotz des komplizierten Vakuumkonzepts verhältnismäßig gering. Entscheidend ist die ausgewogene Lebensdauer der beteiligten Teile. Da der Hub bei einem solchen Niederspannungsvaknumschaltrohr nur 1 bis 5 mm beträgt, ist der Balg 7 so wenig mechanisch beansprucht, daß auch er eine hohe Lebensdauer hat. Als Kontaktmaterial dient zweckmäßigerweise WCu, MoCu oder CoCu. Die Dampfschirmzylinder 20 oder Bleche 19 sind aus Kupfer, das Gehäuse 2 und Balgboden 8 aus.Tiefziehstahl.

Claims (9)

1. Niederspannungsschützschalter mit dreiphasigem Kontaktsatz, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) die Kontaktpaare mit jeweils einem festen (12) und einem beweglichen (9) Kontaktstück sind in einem einzigen Vakuumschaltrohr (2) untergebracht;
b) die drei beweglichen Kontaktstücke (9) sind in dem Boden (8) eines einzigen Balgs (7) befestigt;
c) der Balgboden (8) ist mit einem zentralen Antriebsstößel (16) verbunden;
d) der Balg (7) ist an seinem anderen Ende mit einem (4) von zwei Gehäusedeckeln (4, 6) des Vakuumschaltrohres (2) verbunden;
e) die drei festen Kontaktstücke (12) sind in dem anderen Gehäusedeckel (6) befestigt.
2. Niederspannungsschützschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
f) die Befestigung der beweglichen Kontaktstücke (9) am Balgboden (8) und der festen Kontaktstücke (12) an dem anderen Gehäusedeckel (6) erfolgt über jeweils einen rohrförmigen Isolator (11 bzw. 14);
g) der Balg (7) und das Gehäuse (2) sind potentialfrei.
3. Niederspannungsschützschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Entladungsräume um die Kontaktpaare (9, 12) durch sternförmig in das Gehäuse (2) eingelötete Bleche (19) voneinander getrennt sind.
4. Niederspannungsschützschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Entladungsräume um die Kontaktpaare (9, 12) durch separate Dampfschirmzylinder (20) voneinander getrennt sind.
5. Niederspannungsschützschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß an einer Schützwand (1) der eine Gehäusedeckel (4) befestigt ist, der Antriebsstößel (16) durch die Schützwand (1) durchgeführt ist und von deren anderen Seite aus betätigt wird.
6. Niederspannungsschützschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß AnschluBbolzen der beweglichen Kontaktstücke (9) durch die Schützwand (1) durchgeführt sind.
7. Niederspannnngsschützschalter nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (2) und der Balg (7) mit Boden (8) aus Tiefziehstahl bestehen.
8. Niederspannungsschützschalter nach Anspruch 3 bzw. 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (19) bzw. Dampfschirmzylinder (20) aus Kupfer sind.
9. Niederspanaungsschützschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Kontaktmaterial zumindest auf der Stirnfläche der Kontaktstücke (9, 12) WCu, MoCu oder CoCu ist.
EP80104436A 1979-08-09 1980-07-28 Niederspannungsschütz mit dreiphasigem Kontaktsatz Expired EP0024000B1 (de)

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