EP0398461A2 - Leistungsschalter mit einer Antriebsvorrichtung und einer Verklinkungseinrichtung für einen bewegbaren Schaltkontakt - Google Patents

Leistungsschalter mit einer Antriebsvorrichtung und einer Verklinkungseinrichtung für einen bewegbaren Schaltkontakt Download PDF

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EP0398461A2
EP0398461A2 EP90250130A EP90250130A EP0398461A2 EP 0398461 A2 EP0398461 A2 EP 0398461A2 EP 90250130 A EP90250130 A EP 90250130A EP 90250130 A EP90250130 A EP 90250130A EP 0398461 A2 EP0398461 A2 EP 0398461A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit breaker
breaker according
coupling member
force
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP90250130A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0398461A3 (de
Inventor
Donald Ray Boyd
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP0398461A2 publication Critical patent/EP0398461A2/de
Publication of EP0398461A3 publication Critical patent/EP0398461A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/10—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening
    • H01H77/102—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement
    • H01H77/104—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrodynamic opening characterised by special mounting of contact arm, allowing blow-off movement with a stable blow-off position
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • H01H71/505—Latching devices between operating and release mechanism

Definitions

  • the invention relates to an electrical circuit breaker with at least one fixed switching contact and a cooperating movable switching contact, which can be driven by means of a drive device by means of a crank arm and a coupling member relative to the fixed switching contact, and with a latching device that is independent of a triggering device of the drive device for separating the movable one Switching contact of the fixed switching contact under the influence of an effective force caused by a high current between the switching contacts.
  • a circuit breaker of this type has become known, for example, from EP-BO 072 972.
  • the device which can be actuated by the forces dependent on the current comprises a carrier of the movable switching contact which is designed as a contact lever and to which a contact force spring is attached.
  • a roller connected to the coupling member is guided in a link-like opening in the carrier.
  • the shape of the link-like opening ensures that the switching contact can be opened and closed in normal operation by means of the coupling member, the spring arranged in the carrier of the movable switching contact determining the contact force.
  • the holding force of the roller on an inclined surface of the slide-like opening of the carrier is exceeded.
  • the carrier with the switch contact can then perform an opening movement that is independent of the position of the coupling member and the crank arm that actuates it.
  • This process takes place regardless of the release of the crank arm and thus the coupling member by a conventional tripping device present in a circuit breaker, which also responds to an overcurrent or a short-circuit current.
  • this triggering device is also activated and, after the current-dependent separation of the switching contacts, causes the drive device to be brought into its switched-off position. At the same time, the entire switching mechanism for reclosing the circuit breaker is reset.
  • circuit breakers with a similar mode of operation are described in DE-A-37 25 860, DE-A-37 25 861 and US-A-4 488 133, among others.
  • the device which is dependent on the current or on the current-dependent force, comprises a plurality of components which are arranged in the course of the power transmission between a drive device and the movable switching contact and which have a not inconsiderable space requirement.
  • the invention is in contrast starting from a circuit breaker of the type mentioned, the task is to reduce the space requirement of the current-dependent device and, moreover, optionally to enable the construction of a circuit breaker with or without a current-dependent quick opening.
  • this object is achieved in that the latching device is part of the coupling member and that the axial span of the coupling member can be shortened depending on the force. In this way it is achieved that by replacing an ordinary rigid coupling element with a coupling element designed according to the invention, a circuit breaker with the usual mode of operation can be converted into a circuit breaker with a current-dependent quick disconnection.
  • the new function of the coupling member can be achieved in an advantageous manner in that the coupling member has a housing with at least one axial guide slot for a slider and in that at least one support member is arranged in the housing for force-dependent support of the slider.
  • the support member can have an inclined surface for cooperation with a counter surface of the sliding piece and a sliding surface adjoining the counter surface.
  • the coupling member can have two supporting members arranged opposite one another and prestressed against the sliding piece, the prestressing force being applied by springs which are arranged between the supporting members and the housing of the coupling member.
  • the support members can be axially supported in the housing against entrainment by the slide when it is transferred to the locked position.
  • the return of the coupling element to that required for normal switching on and off is made automatically without additional measures Position achieved when the triggering device responds after the electrodynamic opening of the switch contacts and also switches off the drive mechanism.
  • the support of the support members can be provided by angled end parts at the ends of the support members, the end parts being pivotable to a limited extent about an abutment on the housing of the coupling member.
  • a sudden reduction in the span is desirable if the holding force is exceeded under the influence of a high fault current.
  • This behavior can be achieved in that the mating surface of the slider interacting with the inclined surface is designed as a beveled edge and in that the inclined surface and the beveled edge are arranged parallel to one another.
  • a space-saving design of the coupling element can be contributed in that the springs are designed as leaf springs. These can be curved and arranged with their concave side facing the guide slot. Furthermore, at least two composite leaf springs with different radius of curvature can be provided.
  • FIGS. 1A, 1B, 1C and 1D show, in a single-pole representation, a contact system of a low-voltage circuit breaker and parts serving to actuate the movable switching contact.
  • the switched-off state with the beginning of the switch-on movement is shown in FIG. 1A.
  • FIG. 1B shows the switch-on position
  • FIG. 1D illustrates the current-dependent opening of the movable switching contact that takes place under the influence of a high fault current.
  • the state according to FIG. 1C follows the reset of the drive parts in the starting position required for restart.
  • Figures 24, 2B and 2C show a main body of a coupling link in three different views.
  • FIGS. 3A and 3B a device that operates in a force-dependent manner within a coupling element in the idle state and in an actuated state caused by a high force is shown partly in section.
  • FIGS. 1A, 1B, 1C and 1D of the drawings schematically illustrate the movement sequence of a switching mechanism 10 of a low-voltage circuit breaker in accordance with the present invention.
  • 1A which shows the switching mechanism 10 in a triggered, open position, a movable switching contact 12, which is designed as a pivotable contact lever and is mounted on a contact shaft 14, is pulled away from a fixed switching contact 16 by a coupling member 18.
  • the coupling member 18 comprises a coupling rod 20 and a main body 22, as well as at its end remote from the movable switching contact 12 a fixed force-transmitting mechanical latching device 24, which has a slider 26 made of hardened steel, which is slidably displaceable in a guide slot 28 of a divided steel housing 30 .
  • the slider 26, which is displaceable in the longitudinal direction of the coupling member 18, is in turn coupled to a crank arm 32 of a selector shaft 34.
  • An arc quenching chamber assigned to the switching contacts 12 and 16 has been omitted to simplify the illustration, since it is not necessary for understanding the invention.
  • FIG. 1B shows the circuit breaker 10 in the closed position, which was achieved in that the control shaft 34 has made a partial rotation counterclockwise until the crank arm 32 and the coupling member 18 with the Coupling rod 20 are aligned approximately coaxially. As a result, the switching contacts 12 and 16 are pressed together for normal operation of the circuit. The parts are thus moved in the direction of the arrows shown in FIG. 1A.
  • the selector shaft 34 is brought into this position by a powerful spring, not shown, but is held in the pretensioned position according to FIG. 1B by a mechanical locking member, which is also not shown.
  • the blocking element is under the influence of a trigger circuit which actuates an electromechanical trigger device.
  • each phase of the circuit breaker has a separate set of switching contacts and is correspondingly equipped with a switching mechanism of the type described, which is attached to the same switching shaft 34. Since the switching mechanism is identical for all phases, the description is limited to one phase of the circuit breaker for simplification.
  • FIG. 1C The operation of the switching mechanism 10 under the conditions of a high fault current is illustrated in FIG. 1C.
  • High currents endeavor to separate the switching contacts 12 and 16 from one another, as a result of which a linear force is exerted via the coupling member 18 in the direction of the switching shaft 34.
  • the power-operated latching device 24 responds to this in that the slide 26 is released when a predetermined force is exceeded.
  • the main body 22 and the coupling rod 20 can also be moved in the direction of the switching shaft 34 to open the switching contacts 12 and 16, although the switching shaft 34 has not yet rotated at this time.
  • the actuation process of the selector shaft 34 can take considerably longer than the response of the power-operated latching device 24 requires.
  • the power-operated latching device 24 can Interrupt fault currents in a sufficiently short time to prevent the circuit breakers associated with the circuit breaker from responding, which not only saves the costs for replacing the fuses, but also the labor costs for replacing such fuses.
  • FIG. 1D shows the rotation of the control shaft 34 due to a normal triggering of the circuit breaker 10 after the power-operated latching device 24 has responded. Rotation of the selector shaft 34 returns the slider 26 to its original locked position. The switching mechanism 10 can now be reset to the starting position according to FIG. 1A and transferred into the switched-on position according to FIG. 1B in accordance with the arrows shown there.
  • the main body 22 consists of a glass fiber reinforced, thermosetting plastic and can be connected to a coupling rod at its end facing away from the control shaft 34 by means of screws which extend through fastening holes 36.
  • An opening 38 provided centrally on the contact-side end serves to receive a contact force spring, not shown, which determines the closing force of the movable switching contact.
  • a bearing fork 40 for the latching device with two arms 42 and 44. In each arm 42, 44 there is a guide slot 46.
  • the geometry of the bearing fork 40 for the latching device is adapted to the outer geometry of the latching device 24, which is shown in more detail in two different positions in FIGS. 3A and 3B.
  • the slider 26 is movable within the clearance given by the slots 46 in the arms 42 and 44 of the bearing fork 40.
  • Two halves of the housing 30 are held together by rivets 46 and accommodate two sets of leaf springs 48, 50, the former having a larger radius of curvature.
  • the leaf springs are arranged in depressions adjacent to the guide slot 28, along which the slide 26 can move.
  • Between the slider 26 and the springs 48, 50 are two identical hardened steel support members 52 in the form of arms with angled legs 54 which extend around the edges of an abutment 56 located at one end of the housing 30.
  • the other end of the support members 52 terminates short of an end wall 58 of the housing 30 to reduce friction when the support members 52 swing on the crosspiece 56 via their fixed ends.
  • the inward sides of the support members 52 have a protruding slide surface 60 with a steep inclined surface 62 at a point along its length which allows the inclined surface 62 to engage a chamfered edge 64 of the slider 26 when in the locked position.
  • the pressure of the springs 48, 50 biases the inclined surface 62 against the bevelled edge 64 of the slider 26 and thereby prevents the movement of the slider 26 along the guide slot 28. This latching is only released when the slider 26 with a force above one predetermined threshold is applied.
  • the threshold force is determined by the choice of the angles of the inclined surfaces 62 and the bevelled edge 64 and by the spring force which is exerted on the support members 52. As soon as the threshold force is exceeded, the support members 52 swing away from the slider 26 into the spring recesses in order to relieve the inclined surface 62 from the beveled edges 64 of the slider and to allow the slider 26 an unimpeded sliding movement to the other end of the guide slot 28.
  • the leaf springs 48, 50 are biased with their concave sides against the hardened support members 52 to prevent the ends from damaging the (soft) steel housing 30.
  • a row further spring arrangements are suitable for the person skilled in the art to bring about a pretensioning of the latching parts.
  • coil springs could obviously be used.
  • an opening 66 is provided for fastening the coupling member 18 to the drive device of the circuit breaker, in such a way that a pin extends through the opening 66 for connecting the slider 26 to the crank arm 32 of the switching shaft 34.
  • the only measure required to convert the circuit breaker to force-dependent or current-dependent opening is to provide the latching device 24 in the coupling element 18.

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Abstract

Ein elektrischer Leistungsschalter besitzt einen feststehenden Schaltkontakt (16) sowie einen bewegbaren Schaltkontakt (12), der mittels eines Kurbelarmes (32) und eines Koppelgliedes (18) relativ zu dem feststehenden Schaltkontakt (16) antreib­bar ist. Das Koppelglied (18) enthält eine Verklinkungsein­richtung (24), dessen axiale Stützweite schlagartig verkürzbar ist, wenn durch einen hohen Fehlerstrom auf den bewegbaren Schaltkontakt eine abstoßende Kraft ausgeübt wird. Hierzu weist das Koppelglied (18) einen axialen Führungsschlitz (28) für ein Gleitstück (26) auf, welches mittels abgeschrägter Kanten (64) mit entsprechenden Schrägflächen (62) an dem Gleitstück (26) anliegender Stützglieder (52) zusammenwirkt. Durch Blattfedern (48, 50) wird zwischen zwei Stützgliedern (52) und dem Gleitstück (26) eine Vorspannkraft aufgebracht. Die beschriebene Verklinkungseinrichtung eignet sich insbe­sondere für strombegrenzend öffnende Niederspannungs-­Leistungsschalter.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leistungsschalter mit wenigstens einem feststehenden Schaltkontakt und einem damit zusammenwirkenden bewegbaren Schaltkontakt, der mittels einer Antriebsvorrichtung durch einen Kurbelarm sowie ein Koppelglied relativ zu dem feststehenden Schaltkontakt antreibbar ist, so­wie mit einer von einer Auslösevorrichtung der Antriebsvor­richtung unabhängigen Verklinkungseinrichtung zur Trennung des bewegbaren Schaltkontaktes von dem feststehenden Schaltkontakt unter dem Einfluß einer zwischen den Schaltkontakten wirksamen, durch einen hohen Strom hervorgerufenen Kraft.
  • Ein Leistungsschalter dieser Art ist beispielsweise durch die EP-B-O 072 972 bekannt geworden. Die durch die vom Strom ab­hängigen Kräfte betätigbare Einrichtung umfaßt einen Träger des bewegbaren Schaltkontaktes, der als Kontakthebel ausgebildet ist und an dem eine Kontaktkraftfeder angebracht ist. Eine mit dem Koppelglied verbundene Rolle ist in einer kulissen­artigen Öffnung des Trägers geführt. Durch die Form der kulissenartigen Öffnung wird erreicht, daß der Schaltkontakt mittels des Koppelgliedes im normalen Betrieb geöffnet und geschlossen werden kann, wobei die in dem Träger des beweg­baren Schaltkontaktes angeordnete Feder die Kontaktkraft be­stimmt. Tritt jedoch eine hohe Abstoßungskraft zwischen dem bewegbaren und dem feststehenden Schaltkontakt auf, so wird die Haltekraft der Rolle an einer geneigten Fläche der kulis­senartigen Öffnung des Träger überschritten. Der Träger mit dem Schaltkontakt vermag dann eine von der Stellung des Koppel­gliedes und des diesen betätigenden Kurbelarmes unabhängige Öffnungsbewegung auszuführen. Dieser Vorgang findet unabhängig von einer Freigabe des Kurbelarmes und damit des Koppelgliedes durch eine in einem Leistungsschalter vorhandene übliche Aus­löseeinrichtung statt, die gleichfalls auf einen Überstrom oder einen Kurzschlußstrom anspricht. Anläßlich des beschrie­benen Vorganges wird jedoch diese Auslöseeinrichtung gleich­falls aktiviert und bewirkt nach der stromabhängigen Trennung der Schaltkontakte die Überführung der Antriebsvorrichtung in ihre Ausschaltstellung. Damit ist zugleich der gesamte Schalt­mechanismus zur erneuten Einschaltung des Leistungsschalters zurückgestellt.
  • Die Bedeutung einer raschen und durch den fließenden Strom selbst bewirkten Trennung der Schaltkontakte besteht vor allem darin, die Zeitspanne möglichst kurz zuhalten, während der eine durch den Leistungsschalters zu schützende elektrische Anlage einem hohen Fehlerstrom ausgesetzt ist. Somit werden die Schäden wirksam begrenzt, die ein hoher Fehlerstrom durch seine dynamischen und thermischen Wirkungen in einer elektrischen Anlage hervorrufen kann. In Verbindung mit Leistungsschaltern sind daher bereits strombegrenzende Schmelzsicherungen ver­wendet worden, die unter den beschriebenen Bedingungen rascher ansprechen, als dies die übliche Auslösevorrichtung eines Leistungsschalters vermag. Die Kombination eines Leistungs­schalters und einer strombegrenzenden Schmelzsicherung bedingt jedoch einen größeren Raumbedarf und größere Kosten als ein Leistungsschalters allein und stellt damit eine technisch wirksame, wirtschaftlich jedoch aufwendige Lösung dar.
  • Außer in der bereits erwähnten EP-B-O 072 972 sind Leistungs­schalter mit einer ähnlichen Wirkungsweise unter anderem in der DE-A-37 25 860, DE-A-37 25 861 und der US-A-4 488 133 be­schrieben. Gemeinsam ist diesen Leistungsschaltern, daß die vom Strom bzw. von der stromabhängigen Kraft abhängige Ein­richtung mehrere Bauteile umfaßt, die im Zuge der Kraftüber­tragung zwischen einer Antriebsvorrichtung und dem bewegbaren Schaltkontakt angeordnet sind und die einen nicht unbeträcht­lichen Raumbedarf haben. Der Erfindung liegt demgegenüber aus­ gehend von einem Leistungsschalter der eingangs genannten Art die Aufgabe zugrunde, den Raumbedarf der stromabhängigen Ein­richtung zu verringern und darüber hinaus wahlweise den Bau eines Leistungsschalter mit oder ohne stromabhängige Schnell­ausschaltung zu ermöglichen.
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die erwähnte Verklinkungseinrichtung Bestandteil des Koppel­gliedes ist und daß die axiale Stützweite des Koppelgliedes kraftabhängig verkürzbar ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß durch Ersatz eines gewöhnlichen starren Koppelgliedes durch ein nach der Erfindung gestaltetes Koppelglied ein Leistungs­schalter mit üblicher Wirkungsweise in einen Leistungsschalter mit stromabhängiger Schnellabschaltung umrüstbar ist.
  • Die neue Funktion des Koppelgliedes kann in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß das Koppelglied ein Ge­häuse mit wenigstens einem axialen Führungsschlitz für ein Gleitstück besitzt und daß in dem Gehäuse wenigstens ein Stützglied zur kraftabhängigen Abstützung des Gleitstückes an­geordnet ist. Hierzu kann das Stützglied eine Schrägfläche zum Zusammenwirken mit einer Gegenfläche des Gleitstückes und eine an die Gegenfläche anschließende Gleitfläche aufweisen.
  • Insbesondere kann das Koppelglied zwei einander gegenüber­liegend angeordnete und gegen das Gleitstück vorgespannte Stützglieder aufweisen, wobei die Vorspannkraft durch Federn aufgebracht ist, die zwischen den Stützgliedern und dem Gehäuse des Koppelgliedes angeordnet sind. Hierdurch wird ein sym­metrischer Kraftangriff an dem Gleitstück erzielt.
  • Vorzugsweise können die Stützglieder axial in dem Gehäuse gegen Mitnahme durch das Gleitstück bei dessen Überführung in die verriegelte Stellung abgestützt sein. Auf diese Weise wird ohne zusätzliche Maßnahmen selbsttätig die Rückstellung des Koppel­gliedes in die zum normalen Ein- und Ausschalten erforderliche Stellung erzielt, wenn im Anschluß an die elektrodynamische Öffnung der Schaltkontakte die Auslösevorrichtung anspricht und den Antriebsmechanismus gleichfalls ausschaltet. Die Ab­stützung der Stützglieder kann durch abgewinkelte Endteile an den Enden der Stützglieder erzeilt werden, wobei die Endteile um ein Widerlager an dem Gehäuse des Koppelgliedes begrenzt schwenkbar sind.
  • Für die Wirkungsweise des Koppelgliedes ist eine möglichst schlagartige Verringerung der Stützweite erwünscht, wenn die Haltekraft unter dem Einfluß eines hohen Fehlerstromes über­schritten wird. Dieses Verhalten kann dadurch erreicht werden, daß die mit der Schrägfläche zusammenwirkende Gegenfläche des Gleitstückes als abgeschrägte Kante ausgebildet ist und daß die Schrägfläche und die abgeschrägte Kante parallel zueinander angeordnet sind.
  • Zu einer raumsparenden Gestaltung des Koppelgliedes kann da­durch beigetragen werden, daß die Federn als Blattfedern aus­gebildet sind. Diese können gebogen ausgebildet und mit ihrer konkaven Seite dem Führungsschlitz zugewandt angeordnet sein. Ferner können wenigstens zwei zusammengesetzte Blattfedern mit unterschiedlichem Krümmungsradius vorgesehen sein.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
  • Die Figuren 1A, 1B, 1C und 1D zeigen in einpoliger Darstellung ein Kontaktsystem eines Niederspannungs-Leistungsschalters und zur Betätigung des bewegbaren Schaltkontaktes dienende Teile. Dabei ist in der Figur 1A der ausgeschaltete Zustand mit be­ginnender Einschaltbewegung gezeigt. Die Figur 1B zeigt die Einschaltstellung, während in der Figur 1D die unter dem Ein­fluß eines hohen Fehlerstromes erfolgte stromabhängige Öffnung des bewegbaren Schaltkontaktes veranschaulicht ist. In der Figur 1D ist anschließend an den Zustand gemäß der Figur 1C die Rückstellung der Antriebsteile in die zur Wiedereinschaltung erforderliche Ausgangsstellung dargestellt.
  • Die Figuren 24, 2B und 2C zeigen einen Hauptkörper eines Koppelgliedes in drei verschiedenen Ansichten.
  • In den Figuren 3A und 3B ist eine kraftabhängig arbeitende Vor­richtung innerhalb eines Koppelgliedes im Ruhezustand und in einem durch eine hohe Kraft bewirkten betätigten Zustand teil­weise im Schnitt gezeigt.
  • In den Figuren 1A, 1B, 1C und 1D der Zeichnungen ist schematisch der Bewegungsablauf einer Schaltmechanik 10 eines Niederspan­nungs-Leistungsschalters in Übereinstimmung mit der vorliegen­den Erfindung dargestellt. Unter Bezugnahme auf die Figur 1A, welche die Schaltmechanik 10 in einer ausgelösten, geöffneten Stellung zeigt, wird ein als schwenkbarer Kontakthebel ausge­bildeter bewegbarer Schaltkontakt 12, der auf einer Kontakt­welle 14 gelagert ist, von einem feststehenden Schaltkontakt 16 durch ein Koppelglied 18 fortgezogen. Das Koppelglied 18 umfaßt eine Koppelstange 20 und einen Hauptkörper 22, sowie an seinem dem bewegbaren Schaltkontakt 12 entfernten Ende eine fest ange­brachte kraftübertragende mechanische Verklinkungseinrichtung 24, die ein Gleitstück 26 aus gehärtetem Stahl besitzt, das in einem Führungsschlitz 28 eines geteilen Stahlgehäuses 30 gleitend verschiebbar ist. Das in der Längsrichtung des Koppel­gliedes 18 verschiebbare Gleitstück 26 ist seinerseits mit einem Kurbelarm 32 einer Schaltwelle 34 gekuppelt. Eine den Schaltkontakten 12 und 16 zugeordnete Lichtbogenlöschkammer ist zur Vereinfachung der Darstellung fortgelassen, da sie zum Ver­ständnis der Erfindung nicht erforderlich ist.
  • Die Figur 1B zeigt den Leistungsschalter 10 in der geschlos­senen Stellung, die dadurch erreicht wurde, daß die Schalt­welle 34 entgegen dem Uhrzeigersinn eine Teildrehung ausge­führt hat, bis der Kurbelarm 32 und das Koppelglied 18 mit der Koppelstange 20 etwa gleichachsig ausgerichtet sind. Hierdurch werden die Schaltkontakte 12 und 16 zum normalen Betrieb des Stromkreises aufeinandergepreßt. Die Bewegung der Teile erfolgt somit in Richtung der in der Figur 1A gezeigten Pfeile. In diese Stellung wird die Schaltwelle 34 durch eine nicht ge­zeigte leistungsfähige Feder überführt, wird jedoch in der vor­gespannten Stellung gemäß der Figur 1B durch ein mechanisches Sperrglied festgehalten, das gleichfalls nicht gezeigt ist. Das Sperrglied steht unter dem Einfluß einer Auslöseschaltung, die eine elektromechanische Auslösevorrichtung betätigt. Es ist zu beachten, daß jede Phase des Leistungsschalters einen gesonder­ten Satz von Schaltkontakten aufweist und in entsprechender Weise mit einer Schaltmechanik der beschriebenen Art ausge­rüstet ist, die an derselben Schaltwelle 34 angebracht ist. Da die Schaltmechanik für alle Phasen gleich ausgebildet ist, beschränkt sich die Beschreibung zur Vereinfachung auf eine Phase des Leistungsschalters.
  • In der Figur 1C ist die Wirkungsweise der Schaltmechanik 10 unter den Bedingungen eines hohen Fehlerstromes veranschau­licht. Hohe Ströme sind bestrebt, die Schaltkontakte 12 und 16 voneinander zu trennen, wodurch eine lineare Kraft über das Koppelglied 18 in der Richtung der Schaltwelle 34 ausgeübt wird. Die kraftbetätigte Verklinkungseinrichtung 24 spricht hierauf dadurch an, daß das Gleitstück 26 freigegeben wird, wenn eine vorbestimmte Kraft überschritten wird. Hierdurch können ferner der Hauptkörper 22 und die Koppelstange 20 in Richtung der Schaltwelle 34 zur Öffnung der Schaltkontakte 12 und 16 bewegt werden, obwohl sich zu diesem Zeitpunkt die Schaltwelle 34 noch nicht gedreht hat. Wegen der relativ großen Trägheit des mit der Schaltwelle 34 verbundenen Hauptantriebes kann der Auslösevorgang der Schaltwelle 34 beträchtlich länger dauern, als das Ansprechen der kraftbetätigten Verklinkungsein­richtung 24 benötigt. Durch Öffnung der Schaltkontakte 12 und 16 in kürzerer Zeit als für eine normale Auslösung benötigt würde, vermag die kraftbetätigte Verklinkungseinrichtung 24 Fehlerströme in ausreichend kurzer Zeit zu unterbrechen, um das Ansprechen dem Leistungsschalter zugeordneter Leistungs­sicherungen zu verhindern, was nicht nur die Kosten für den Ersatz der Sicherungen, sondern auch die Arbeitskosten für das Auswechseln solcher Sicherungen erspart.
  • In der Figur 1D ist die Drehung der Schaltwelle 34 aufgrund einer normalen Auslösung des Leistungsschalters 10 nach einem Ansprechen der kraftbetätigten Verklinkungseinrichtung 24 ge­zeigt. Die Drehung der Schaltwelle 34 bringt das Gleitstück 26 in seine ursprüngliche verriegelte Stellung zurück. Die Schalt­mechanik 10 kann nun in die Ausgangsstellung gemäß der Figur 1A zurückgestellt und entsprechend den dort gezeigten Pfeilen in die Einschaltstellung gemäß der Figur 1B überführt werden.
  • Eine ausführliche Darstelung des gegabelten Hauptkörpers 22 des Koppelgliedes 18 ist in den Figuren 2A, 2B und 2C gezeigt. Der Hauptkörper 22 besteht aus einem glasfaserverstärkten, thermisch aushärtbarem Kunststoff und kann an seinem der Schaltwelle 34 abgewandten Ende mittels Schrauben, die sich durch Befestigungs­löcher 36 erstrecken, mit einer Koppelstange verbunden werden. Eine zentrisch am kontaktseitigen Ende angebrachte Öffnung 38 dient als Aufnahme einer nicht gezeigten Kontaktkraftfeder, welche die Schließkraft des bewegbaren Schaltkontaktes be­stimmt. Am anderen Ende des Hauptkörpers 22 befindet sich eine Lagergabel 40 für die Verklinkungseinrichtung mit zwei Armen 42 und 44. In Jedem Arm 42, 44 befindet sich ein Führungsschlitz 46.
  • Die Geometrie der Lagergabel 40 für die Verklinkungsein­richtung ist an die äußere Geometrie der Verklinkungsein­richtung 24 angepaßt, die in den Figuren 3A und 3B in zwei verschiedenen Stellungen näher gezeigt ist. Das Gleitstück 26 ist innerhalb des durch die Schlitze 46 gegebenen Spielraumes in den Armen 42 und 44 der Lagergabel 40 bewegbar. Zwei Hälften des Gehäuses 30 werden durch Niete 46 zusammengehalten und nehmen zwei Sätze von Blattfedern 48, 50 auf, wobei die erst­genannten einen größeren Krümmungsradius aufweisen. Die Blatt­federn sind in Vertiefungen benachbart dem Führungsschlitz 28 angeordnet, entlang dem sich das Gleitstück 26 bewegen kann. Zwischen dem Gleitstück 26 und den Federn 48, 50 befinden sich zwei identische Stützglieder 52 aus gehärtetem Stahl in der Gestalt von Armen mit abgewinkelten Schenkeln 54, die sich um die Kanten eines Widerlagers 56 erstrecken, das sich an einem Ende des Gehäuses 30 befindet. Das andere Ende der Stützglieder 52 endet kurz vor einer Endwand 58 des Gehäuses 30, um die Reibung zu vermindern, wenn die Stützglieder 52 über ihre fest­gehaltenen Enden an dem Kreuzstück 56 schwingen. Die einwärts gerichteten Seiten der Stützglieder 52 besitzen eine vor­stehende Gleitfläche 60 mit einer steilen Schrägfläche 62 an einem Punkt ihrer Länge, welcher es gestattet, daß die Schräg­fläche 62 eine abgeschrägte Kante 64 des Gleitstückes 26 er­faßt, wenn sich dieses in der verriegelten Stellung befindet. Der Druck der Federn 48, 50 spannt zwingt die Schrägfläche 62 gegen die abgeschrägte Kante 64 des Gleitstückes 26 vor und verhindert dadurch die Bewegung des Gleitstückes 26 entlang dem Führungsschlitz 28. Diese Verklinkung wird erst dann aufge­hoben, wenn das Gleitstück 26 mit einer Kraft oberhalb einer vorbestimmten Schwelle beaufschlagt wird. Die Schwellenkraft wird durch die Wahl der Winkel der Schrägflächen 62 und der abgeschrägten Kante 64 bestimmt sowie durch die Federkraft, welche auf die Stützglieder 52 ausgeübt wird. Sobald die Schwellenkraft überschritten wird, schwingen die Stützglieder 52 von dem Gleitstück 26 weg in die Federausnehmungen, um die Schrägfläche 62 von den abgeschrägten Kanten 64 des Gleit­stückes zu entlasten und dem Gleitstück 26 eine ungehinderte Gleitbewegung zum anderen Ende des Führungsschlitzes 28 zu gestatten.
  • Die Blattfedern 48, 50 sind mit ihren konkaven Seiten gegen die gehärteten Stützglieder 52 vorgespannt, um zu verhindern, daß die Enden das (weiche) Stahlgehäuse 30 beschädigen. Eine Reihe weiterer Federanordnungen bietet sich dem Fachmann als geeignet an, um eine Vorspannung der Verklinkungsteile zu bewirken. Offensichtlich könnten beispielsweise Schraubenfedern verwendet werden.
  • In dem Gleitstück 26 ist eine Öffnung 66 zur Befestigung des Koppelgliedes 18 an der Antriebsvorrichtung des Leistungs­schalters vorgesehen, und zwar in der Weise, daß sich durch die Öffnung 66 ein Stift zur Verbindung des Gleitstückes 26 mit dem Kurbelarm 32 der Schaltwelle 34 erstreckt. Die einzige zur Umstellung des Leistungsschalters auf kraftabhängige bzw. stromabhängige Öffnung erforderliche Maßnahme besteht in der Bereitstellung der Verklinkungseinrichtung 24 in dem Koppel­glied 18.

Claims (10)

1. Elektrischer Leistungsschalter mit wenigstens einem fest­stehenden Schaltkontakt (16) und einem damit zusammenwirkenden bewegbaren Schaltkontakt (12), der mittels einer Antriebsvor­richtung durch einen Kurbelarm (32) sowie ein Koppelglied (18) relativ zu dem feststehenden Schaltkontakt (16) antreibbar ist, sowie mit einer von einer Auslösevorrichtung der Antriebsvor­richtung unabhängigen Verklinkungseinrichtung (24) zur Trennung des bewegbaren Schaltkontaktes (12) von dem feststehenden Schaltkontakt (16) unter dem Einfluß einer zwischen den Schaltkontakten (12, 16) wirksamen, durch einen hohen Strom hervorgerufenen Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklinkungseinrichtung (24) Bestandteil des Koppelgliedes (18) ist und daß die axiale Stützweite des Koppelgliedes (18) kraftabhängig verkürzbar ist.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (18) ein Gehäuse (30) mit wenigstens einem axialen Führungsschlitz (28) für ein Gleitstück (26) besitzt und daß in dem Gehäuse (22) wenigstens ein Stützglied (52) zur kraftabhängigen Abstützung des Gleitstückes (26) angeordnet ist.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (52) eine Schrägfläche (62) zum Zusammenwirken mit einer Gegenfläche (abgeschrägte Kante 64) des Gleitstückes (26) und eine an die Gegenfläche (abgeschrägte Kante 64) anschließende Gleitfläche (60) aufweist.
4. Leistungsschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (18) zwei einander gegenüberliegend angeordnete und gegen das Gleitstück (26) vorgespannte Stützglieder (52) auf­weist, wobei die Vorspannkraft durch Federn (48, 50) aufge­ bracht ist, die zwischen den Stützgliedern (52) und dem Gehäuse (22) des Koppelgliedes (18) angeordnet sind.
5. Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützglieder (52) axial in dem Gehäuse (30) gegen Mitnahme durch das Gleitstück (26) bei dessen Überführung in die verriegelte Stellung abgestützt sind.
6. Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützglieder (52) an ihren Enden abgewinkelt ausgebildet sind und mit ihren abge­winkelten Endteilen (54) um ein Widerlager (56) an dem Gehäuse (30) des Koppelgliedes (18) begrenzt schwenkbar sind.
7. Leistungsschalter nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Schrägfläche (62) des Stützgliedes (52) zusammenwirkende Gegenfläche des Gleitstückes (26) als abgeschrägte Kante (64) ausgebildet ist und daß die Schrägfläche (62) und die abge­schrägte Kante (64) parallel zueinander angeordnet sind.
8. Leistungsschalter nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn als Blattfedern (48, 50) ausgebildet sind.
9. Leistungsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (48, 50) gebogen ausgebildet sind und mit ihrer konkaven Seite dem Führungsschlitz (28) zugewandt angeordnet sind.
10. Leistungsschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei zusammen­gesetzte Blattfedern (48, 50) mit unterschiedlichem Krümmungs­radius vorgesehen sind.
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