EP0844631B1 - Elektrisches Schaltgerät - Google Patents

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EP0844631B1
EP0844631B1 EP97810819A EP97810819A EP0844631B1 EP 0844631 B1 EP0844631 B1 EP 0844631B1 EP 97810819 A EP97810819 A EP 97810819A EP 97810819 A EP97810819 A EP 97810819A EP 0844631 B1 EP0844631 B1 EP 0844631B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
switching device
contact fingers
electrical switching
fingers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97810819A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0844631A3 (de
EP0844631A2 (de
Inventor
Herbert Schifko
Daniel Bleiker
Jadran Kostovic
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.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Hochspannungstechnik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Hochspannungstechnik AG filed Critical ABB Hochspannungstechnik AG
Publication of EP0844631A2 publication Critical patent/EP0844631A2/de
Publication of EP0844631A3 publication Critical patent/EP0844631A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0844631B1 publication Critical patent/EP0844631B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/38—Plug-and-socket contacts

Definitions

  • the invention is based on an electrical Switching device according to the preamble of claim 1.
  • a switching device is known from the published patent application DE 29 35 202 A1 known with a contact system which has an axial has extended finger basket with individual contact fingers. The flanks of these contact fingers touch after the Extension of the mating contact over its entire length is not possible a sleeve inserted into the finger basket prevents this. It various modifications of this sleeve are given.
  • the invention as defined in claim 1 lies the task of specifying an electrical switching device, where the side flanks of in a finger basket arranged contact fingers in their front, the counter contact facing area due to electrodynamic forces in Do not weld in connection with arcing can.
  • Such a weldable trained contact arrangement has the consequence that the drive of the switching device is weaker designed and thus can be created cheaper. Furthermore, the stability of the contact arrangement according to the invention advantageously increased so that longer revision intervals are possible are what the availability of the switching device advantageous increases.
  • the mean diameter of the finger basket behaves to the width of the base of the contact finger outgoing slots such as about 100: 1.
  • the average diameter of the finger basket is related to the length of the Contact fingers such as 1: 3.
  • Metal-enclosed gas-insulated switchgear are in the Usually with earthing switches and / or designated as earth electrodes with fast grounding switches called fast earth equipped. The use of these earth electrodes or fast earth electrodes has always proven.
  • Fig.1 one is not by one shown drive fast accelerator 1 shown.
  • the fast electrode 1 extends along a central axis 2 between the grounded metallic Encapsulation 3 of the gas-insulated switchgear and the im Operation with high voltage active part 4 of the Switchgear.
  • the Faster 1 In the left half of Fig.1 is the Faster 1 in the off and in the right half shown in the switched-on state.
  • the fast earth 1 has a cylindrical shape, not by one shown, arranged outside the encapsulation 3 Drive driven movable contact tube 5.
  • the one Active part 4 facing tip 6 of the contact tube 5 can with erosion-resistant material, for example with tungsten copper, be provided. When switched on, it moves Contact tube 5 along the central axis 2 on a fixed mating contact 7 embedded in the active part 4.
  • the Mating contact 7 is cylindrical around the central axis 2 built up.
  • the counter contact 7 has a contact pin 8 in the center on that facing the movable contact tube 5 Side with a cylindrical cap be electrically conductive, erosion-resistant material can.
  • An annular gap 9 surrounds the contact pin 8, the one for receiving the movable contact tube 5 is provided.
  • the annular gap 9 is outward limited by an electrically conductive contact carrier 10.
  • the contact carrier 10 is by means of an intermediate piece 10a electrically connected to the active part 4.
  • This Contact carrier 10 is on the movable contact tube 5 facing side with a dielectric designed Cover 11 made of electrically conductive, erosion-resistant Made of material.
  • In the contact tube 5 facing Side of the contact carrier 10 are resilient, as a contact finger 12 trained contact elements embedded.
  • the movable contact tube 5 is tubular, its tip 6 facing the counter contact 7 is shaped that resilient inside the movable contact tube 5 attached contact fingers 13 are dielectrically shielded.
  • the contact fingers 12 run on Contact tube 5 and slide on its outer Surface.
  • the contact pin 8 has a surface which after switching on the fast earth sensor Contact fingers 13 rest.
  • the contact fingers 13 are on their base from a concentric inside the Contact tube 5 fastened bracket 14 held together.
  • the bracket 14 and the contact fingers 13 can be made from one Part worked out, but it is also, for example possible that the ends of the individual contact fingers 13 in the bracket 14 are soldered.
  • the bracket 14 has in Center a hole 15 that penetrates them, to do so serves, any in the area of the starting arc reduce pressure peaks.
  • a hole 15 In the inner wall of the Hole 15 is also a receptacle for a tool incorporated, with the help of this tool, the bracket 14 are screwed concentrically into the contact tube 5.
  • the contact tube 5 is on the side of the grounded enclosure 3 guided in a metal sleeve 16, in which spiral contacts 17 are arranged, which for the current transfer from Contact tube 5 are provided on this metal sleeve 16.
  • a mechanical overload of the spiral contacts 17 is caused by Guide rings 18 prevented from an insulating material.
  • the Metal sleeve 16 is electrically conductive with a Metal flange 19 connected to the flange 20 one in the grounded encapsulation 3 embedded nozzle 21 is pressure-tight and electrically connected.
  • the Fast earth drive is pressure-tight with the metal flange 19 screwed so that the opening of the nozzle 21 completely is closed.
  • the metal sleeve 16 is on the counter contact 7th facing side dielectric effective by means of a Shield 22 shielded.
  • This shield 22 is rigid connected to the metal sleeve 16, which is not connection shown executed electrically insulating is.
  • the shield 22 has a in operation Earth potential of the metal sleeve 16 something different, free floating potential. This potential deviation is comparatively low, so the dielectric effectiveness the shield 22 is still fully guaranteed. by virtue of this free potential deviating from the earth potential can a sensor 23 mounted on the shield 22 for Measuring purposes in the high-voltage switchgear be used.
  • the sensor 23 usually has one coaxially formed connection cable 24, which is led out of the encapsulation 3 in a pressure-tight manner.
  • the sensor 23 can be used, for example, to determine the De-energization of the active part 4 before switching on the Schnellerders 1 be designed, he can u. a. but also for the detection of the occurrence of partial discharge pulses be used. These are usually both measurements, where it doesn't depend on the precision of the measurement results arrives. However, these measurement results can be advantageous in the control technology of the present metal encapsulated gas-insulated switchgear are processed to make statements about the respective operating state of the switchgear, so that in a simple and inexpensive way an increase in Operational safety and thus the availability of the Switchgear is reached.
  • the bracket 14 and the resilient contact fingers 13 molded onto them are here shown in one piece, they can also come from different Parts to be put together.
  • the movable contact arrangement of the fast earth electrode 1 the contact fingers 13 in the form of a cylindrical one Finger basket 25 arranged.
  • This finger basket 25 is in Inside the contact tube 5 concentric with the central axis 2 attached.
  • the finger basket 25 points in the area of the straight Part of the contact fingers 13 an outer diameter and one Inner diameter, the middle lies between these diameters Diameter.
  • radially extending Slots 26 worked out, which allow the Spring contact fingers 13 individually and independently of one another.
  • these slots 26 initially have one comparatively small width A. Only in the area the tip of the contact finger 13, where it thickens spherically and where they are directed towards the central axis 2 Have contact surfaces 27, the slots 26 have one Width B The width B is significantly larger than that Width A executed.
  • the slots 26 with the comparatively very small width A are advantageous by means of a Laser cutting process worked out because conventional Cutting processes require a larger width.
  • the slots 26 with the width A have lateral flanks 28.
  • the slots 26 with of width B have side flanks 29.
  • the average diameter of the finger basket 25 is approximately here chosen a hundred times larger than the width A that of the Base of contact fingers 13 outgoing slots 26, smaller ones However, slot widths are possible.
  • the average diameter of the finger basket 25 therefore corresponds to the width A of slots 26 extending from the base of the contact fingers 13 such as 100: 1.
  • the average diameter of the finger basket 25 also relates to the length of the contact fingers 13 about 1: 3, with the value not exceeding 1: 2.8 should be.
  • the contact fingers 13 are without mechanical Prestress shown.
  • the contact surfaces 27 lie there on a cylinder surface whose diameter is smaller than the outside diameter of the one interacting with it Contact pins 8. That is why when the Contact finger 13 taking place on the contact pin 8 Spreading the contact fingers 13 produces the necessary Contact force of the contact fingers 13.
  • the finger basket 25 In the finger basket 25 is one cylindrical support sleeve 30 inserted concentrically and with the bracket 14 screwed. The inner sides of the contact fingers 13 rest the support sleeve 30. Between the support sleeve 30 that from a heat-resistant steel, and the inside of the Contact finger 13 can, to avoid undefined Current transitions, a thin temperature-resistant Insulating film can be provided. But it is also possible the support sleeve 30 made of a temperature-resistant plastic to produce, so this additional insulating film can be omitted.
  • the contact fingers 13 are without mechanical Prestress shown.
  • the contact surfaces 27 lie there on a cylinder surface whose diameter is smaller than the outside diameter of the one interacting with it Contact pins 8. That is why when the Contact finger 13 taking place on the contact pin 8 Spreading the contact fingers 13 produces the necessary Contact force of the contact fingers 13.
  • the Contact fingers 13, however, are only contracted to the extent until the side flanks 28 of the narrower area A the slots 26 touch each other.
  • the side flanks 29 of the front wider area B of these slots 26 then do not touch each other and can therefore under the Do not weld the influence of the arc.
  • the metallic support sleeve 30 prevents the metallic support sleeve 30 a further contraction of the Contact finger 13, so that their side flanks here too 29 do not touch each other and therefore not with each other can weld. In both versions remains therefore with full certainty the full functionality of the finger basket 25 received.
  • the described contact arrangements can, accordingly modified, also in others, for comparatively high ones Inrush currents designed switching devices are used, especially also for circuit breakers, circuit breakers etc.
  • the contact arrangements according to the invention are in their applicability also to metal-encapsulated gas-insulated switchgear limited.
  • the finger basket 25 instead of in the moving contact also in the to integrate fixed contact. Even if both Contacts of the switching device designed as moving contacts are, the contact arrangements described can be used advantageously. It is also possible Contact arrangements which have finger baskets through a switch-off arc are applied accordingly the finger basket 25 described here so that there too by electrodynamic forces in connection with the thermal effects of a switch-off arc no welding between the side flanks of the Contact fingers can be caused.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Trip Switchboards (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Contacts (AREA)
  • Thermally Actuated Switches (AREA)

Description

TECHNISCHES GEBIET
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem elektrischen Schaltgerät gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
Die in Hochspannungschaltanlagen in einem Fehlerfall auftretenden Kurzschlussströme, die durch Schaltgeräte, insbesondere auch durch Schnellerder, beherrscht werden müssen, werden immer grösser, sodass der Standfestigkeit der Kontaktanordnungen dieser Schaltgeräte vermehrt Aufmerksamkeit geschenkt werden muss. Es sind Kontaktanordnungen bekannt, die mit Fingerkörben versehen sind. Die einzelnen Kontaktfinger sind elektrodynamischen Kräften unterworfen, die mit steigender Leistung der Hochspannungsschaltanlagen immer grösser werden. Kommen zu diesen elektrodynamischen Kräften noch zusätzliche Beanspruchungen durch Lichtbogeneinwirkungen dazu, so kann es zu Verschweissungen zwischen den benachbarten Kontaktfingern des Fingerkorbes kommen. Derartige Verschweissungen behindern das Einfahren des Gegenkontakts in den Fingerkorb, d.h. der Antrieb des Schaltgeräts muss mit beträchtlichen Leistungsreserven ausgestattet sein, die ein Aufbrechen dieser Verschweissungen unter allen Umständen ermöglichen. Ein derartiger, vorsorglich mit einer Leistungsreserve ausgestatteter Antrieb ist vergleichsweise teuer.
Aus der Offenlegungsschrift DE 29 35 202 A1 ist ein Schaltgerät mit einem Kontaktsystem bekannt, welches einen axial erstreckten Fingerkorb mit einzelnen Kontaktfingern aufweist. Die Flanken dieser Kontaktfinger berühren sich nach dem Ausfahren des Gegenkontaktes auf ihrer gesamten Länge nicht, da eine in den Fingerkorb eingeschobene Hülse dies verhindert. Es werden verschiedene Modifikationen dieser Hülse angegeben.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Schaltgerät anzugeben, bei welchem die seitlichen Flanken von in einem Fingerkorb angeordneten Kontaktfingern in ihrem vorderen, dem Gegenkontakt zugewandten Bereich infolge von elektrodynamischen Kräften in Verbindung mit Lichtbogeneinwirkungen nicht verschweissen können.
Eine derartige verschweissicher ausgebildete Kontaktanordnung hat zur Folge, dass der Antrieb des Schaltgeräts schwächer ausgelegt und damit billiger erstellt werden kann. Ferner wird die Standfestigkeit der erfindungsgemässen Kontaktanordnung vorteilhaft erhöht, sodass grössere Revisionsintervalle möglich sind, was die Verfügbarkeit des Schaltgeräts vorteilhaft steigert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwischen den Kontaktfingern Schlitze mit abgestuften Breiten vorgesehen. Der mittlere Durchmesser des Fingerkorbs verhält sich zu der Breite der von der Basis der Kontaktfinger ausgehenden Schlitze wie etwa 100 : 1. Der mittlere Durchmesser des Fingerkorbs verhält sich dabei zu der Länge der Kontaktfinger wie etwa 1 : 3. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass sich die Kontaktfinger im Bereich ihrer Spitzen metallisch nicht berühren können, sodass, selbst unter Lichtbogeneinwirkung, ein Verschweissen der seitlichen Flanken der Kontaktfinger nicht auftreten kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnung, welche lediglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es zeigen:
  • Fig.1 einen Teilschnitt durch ein erstes erfindungsgemässes elektrisches Schaltgerät,
  • Fig.2 einen Teilschnitt durch eine erste Ausführungsvariante einer Kontaktanordnung des elektrischen Schaltgeräts, und
  • Fig.3 einen Teilschnitt durch eine zweite Ausführungsvariante einer Kontaktanordnung des elektrischen Schaltgeräts.
    • Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind nicht dargestellt.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
    Metallgekapselte gasisolierte Schaltanlagen sind in der Regel mit als Erder bezeichneten Erdungsschaltern und/oder mit als Schnellerder bezeichneten Schnellerdungsschaltern ausgerüstet. Der Einsatz dieser Erder bzw. Schnellerder hat sich stets bewährt. In der Fig.1 ist ein durch einen nicht dargestellten Antrieb angetriebener Schnellerder 1 dargestellt. Der Schnellerder 1 erstreckt sich entlang einer zentralen Achse 2 zwischen der geerdeten metallischen Kapselung 3 der gasisolierten Schaltanlage und dem im Betrieb mit Hochspannung beaufschlagten Aktivteil 4 der Schaltanlage. In der linken Hälfte der Fig.1 ist der Schnellerder 1 in ausgeschaltetem und in der rechten Hälfte in eingeschaltetem Zustand dargestellt. Der Schnellerder 1 weist ein zylindrisch ausgebildetes, durch einen nicht dargestellten, ausserhalb der Kapselung 3 angeordneten Antrieb angetriebenes bewegliches Kontaktrohr 5 auf. Die dem Aktivteil 4 zugewandte Spitze 6 des Kontaktrohrs 5 kann mit abbrandfestem Material, beispielsweise mit Wolframkupfer, versehen sein. Bei einer Einschaltung bewegt sich das Kontaktrohr 5 entlang der zentralen Achse 2 auf einen fest in das Aktivteil 4 eingelassen Gegenkontakt 7 zu. Der Gegenkontakt 7 ist zylindrisch um die zentrale Achse 2 herum aufgebaut.
    Der Gegenkontakt 7 weist im Zentrum einen Kontaktstift 8 auf, der auf der dem beweglichen Kontaktrohr 5 zugewandten Seite mit einer zylindrisch ausgebildeten Kappe aus elektrisch leitendem, abbrandfestem Material versehen sein kann. Den Kontaktstift 8 umgibt ein ringförmiger Spalt 9, der für die Aufnahme des beweglichen Kontaktrohrs 5 vorgesehen ist. Der ringförmige Spalt 9 wird nach aussen hin durch einen elektrisch leitenden Kontaktträger 10 begrenzt. Der Kontaktträger 10 ist mittels eines Zwischenstücks 10a elektrisch leitend mit dem Aktivteil 4 verbunden. Dieser Kontaktträger 10 ist auf der dem beweglichen Kontaktrohr 5 zugewandten Seite mit einer dielektrisch günstig gestalteten Abdeckung 11 aus elektrisch leitendem, abbrandfestem Material gefertigt. In die dem Kontaktrohr 5 zugewandte Seite des Kontaktträgers 10 sind federnde, als Kontaktfinger 12 ausgebildete Kontaktelemente eingelassen.
    Das bewegliche Kontaktrohr 5 ist rohrförmig ausgebildet, seine dem Gegenkontakt 7 zugewandte Spitze 6 ist so geformt, dass im Innern des beweglichen Kontaktrohrs 5 federnd angebrachte Kontaktfinger 13 dielektrisch abgeschirmt sind. Beim Einschalten laufen die Kontaktfinger 12 auf das Kontaktrohr 5 auf und gleiten auf dessen äusserer Oberfläche. Im Innern des Kontaktrohrs 5 ist ein Volumen vorgesehen, welches beim Einschalten den Kontaktstift 8 aufnimmt. Der Kontaktstift 8 weist eine Oberfläche auf, auf welcher nach dem Einschalten des Schnellerders die Kontaktfinger 13 aufliegen. Die Kontaktfinger 13 werden an ihrer Basis von einer konzentrisch im Innern des Kontaktrohrs 5 befestigten Halterung 14 zusammengehalten. Die Halterung 14 und die Kontaktfinger 13 können aus einem Teil herausgearbeitet sein, es ist aber beispielsweise auch möglich, dass die Enden der einzelnen Kontaktfinger 13 in die Halterung 14 eingelötet sind. Die Halterung 14 weist im Zentrum eine sie durchdringende Bohrung 15 auf, die dazu dient, etwaige sich im Bereich des Einschaltlichtbogens ausbildende Druckspitzen abzubauen. In die Innenwand der Bohrung 15 ist zudem eine Aufnahme für ein Werkzeug eingearbeitet, mit Hilfe dieses Werkzeugs kann die Halterung 14 konzentrisch in das Kontaktrohr 5 eingeschraubt werden.
    Das Kontaktrohr 5 wird auf der Seite der geerdeten Kapselung 3 in einer Metallhülse 16 geführt, in welcher Spiralkontakte 17 angeordnet sind, welche für den Stromübergang vom Kontaktrohr 5 auf diese Metallhülse 16 vorgesehen sind. Eine mechanische Überlastung der Spiralkontakte 17 wird durch Führungsringe 18 aus einem Isoliermaterial verhindert. Die Metallhülse 16 ist elektrisch leitend mit einem Metallflansch 19 verbunden, der mit dem Flansch 20 eines in die geerdete Kapselung 3 eingelassenen Stutzens 21 druckdicht und elektrisch leitend verbunden ist. Der Schnellerderantrieb ist druckdicht mit dem Metallflansch 19 verschraubt, sodass die Öffnung des Stutzens 21 vollständig verschlossen ist.
    Die Metallhülse 16 wird auf der dem Gegenkontakt 7 zugewandten Seite dielektrisch wirksam mittels einer Abschirmung 22 abgeschirmt. Diese Abschirmung 22 ist starr mit der Metallhülse 16 verbunden, wobei diese nicht dargestellte Verbindung elektrisch isolierend ausgeführt ist. Die Abschirmung 22 weist im Betrieb ein vom Erdpotential der Metallhülse 16 etwas abweichendes, frei floatendes Potential auf. Diese Potentialabweichung ist vergleichsweise gering, sodass die dielektrische Wirksamkeit der Abschirmung 22 trotzdem voll gewährleistet ist. Aufgrund dieses vom Erdpotential abweichenden freien Potentials kann ein auf der Abschirmung 22 montierter Sensor 23 für Messzwecke in der unter Hochspannung stehenden Schaltanlage eingesetzt werden. Der Sensor 23 weist ein in der Regel koaxial ausgebildetes Anschlusskabel 24 auf, welches druckdicht aus der Kapselung 3 herausgeführt wird.
    Der Sensor 23 kann beispielsweise für das Feststellen der Spannungsfreiheit des Aktivteils 4 vor dem Einschalten des Schnellerders 1 ausgelegt sein, er kann u. a. aber auch für die Feststellung des Auftretens von Teilentladungsimpulsen verwendet werden. Dies sind beides in der Regel Messungen, bei denen es nicht auf die Präzision der Messresultate ankommt. Diese Messresultate können jedoch vorteilhaft in der Leittechnik der vorliegenden metallgekapselten gasisolierten Schaltanlage verarbeitet werden zu Aussagen über den jeweiligen Betriebszustand der Schaltanlage, sodass auf einfache und preiswerte Art eine Erhöhung der Betriebssicherheit und damit der Verfügbarkeit der Schaltanlage erreicht wird.
    Die Fig.2 zeigt einen Teilschnitt durch die dem Gegenkontakt 7 zugewandte Seite des Kontaktrohrs 5. Die Halterung 14 und die an sie angeformten federnden Kontaktfinger 13 sind hier einstückig dargestellt, sie können auch aus verschiedenen Teilen zusammengefügt sein. Bei dieser Ausführungsvariante der beweglichen Kontaktanordnung des Schnellerders 1 sind die Kontaktfinger 13 in Form eines zylindrisch ausgebildeten Fingerkorbs 25 angeordnet. Dieser Fingerkorb 25 ist im Innern des Kontaktrohrs 5 konzentrisch zur zentralen Achse 2 befestigt. Der Fingerkorb 25 weist im Bereich des geraden Teils der Kontaktfinger 13 einen Aussendurchmesser und einen Innendurchmesser auf, zwischen diesen Durchmessern liegt der mittlere Durchmesser. Zwischen den einzelnen Kontaktfingern 13 sind, bezogen auf die zentrale Achse 2, radial verlaufende Schlitze 26 herausgearbeitet, welche ermöglichen, dass die Kontaktfinger 13 einzeln und unabhängig voneinander federn. Von der Halterung 14 ausgehend, also an der Basis der Kontaktfinger 13, weisen diese Schlitze 26 zunächst eine vergleichsweise geringe Breite A auf. Erst in dem Bereich an der Spitze der Kontaktfinger 13, wo diese ballig verdickt sind und wo sie die auf die zentrale Achse 2 zu gerichteten Kontaktflächen 27 aufweisen, weisen die Schlitze 26 eine Breite B auf. Die Breite B ist deutlich grösser als die Breite A ausgeführt. Die Schlitze 26 mit der vergleichsweise sehr kleinen Breite A werden vorteilhaft mittels eines Laserschneidverfahrens herausgearbeitet, da herkömmliche Schneidverfahren eine grössere Breite bedingen. Die Schlitze 26 mit der Breite A weisen seitliche Flanken 28 auf. Der Übergang von der Breite A auf die grössere Breite B der Schlitze 26 kann, abhängig vom verwendeten Schneidverfahren, scharfkantig oder allmählich erfolgen. Die Schlitze 26 mit der Breite B weisen seitliche Flanken 29 auf.
    Der mittlere Durchmesser des Fingerkorbs 25 ist hier etwa hundert Mal grösser gewählt als die Breite A der von der Basis der Kontaktfinger 13 ausgehenden Schlitze 26, kleinere Schlitzbreiten sind jedoch möglich. Der mittlere Durchmesser des Fingerkorbs 25 verhält sich demnach zu der Breite A der von der Basis der Kontaktfinger 13 ausgehenden Schlitze 26 wie etwa 100 : 1. Der mittlere Durchmesser des Fingerkorbs 25 verhält sich zudem zu der Länge der Kontaktfinger 13 wie etwa 1 : 3, wobei der Wert von 1 : 2,8 nicht überschritten werden sollte.
    In der Fig.2 sind die Kontaktfinger 13 ohne mechanische Vorspannung dargestellt. Die Kontaktflächen 27 liegen dabei auf einer Zylinderfläche, deren Durchmesser kleiner ist als der Aussendurchmesser des mit ihr zusammenwirkenden Kontaktstifts 8. Die deshalb beim Auflaufen der Kontaktfinger 13 auf den Kontaktstift 8 stattfindende Spreizung der Kontaktfinger 13 erzeugt die nötige Auflagekraft der Kontaktfinger 13. Je kleiner der Durchmesser der erwähnten Zylinderfläche gewählt wird, desto grösser ist die Auflagekraft der Kontaktfinger 13. Eine Optimierung dieser Kontaktkraft ist deshalb sehr einfach möglich.
    Die Fig.3 zeigt einen Teilschnitt durch die dem Gegenkontakt 7 zugewandte Seite des Kontaktrohrs 5. Die Halterung 14 und die an sie angeformten federnden Kontaktfinger 13 sind hier einstückig dargestellt, sie können auch aus verschiedenen Teilen zusammengefügt sein. Bei dieser weiteren Ausführungsvariante der beweglichen Kontaktanordnung des Schnellerders 1 sind die Kontaktfinger 13 in Form eines zylindrisch ausgebildeten Fingerkorbs 25 angeordnet. Der Fingerkorb 25 ist konzentrisch zur zentralen Achse 2 befestigt. Zwischen den einzelnen Kontaktfingern 13 sind, bezogen auf die zentrale Achse 2, radial verlaufende Schlitze 26 herausgearbeitet, welche ermöglichen, dass die Kontaktfinger 13 einzeln und unabhängig voneinander federn. Diese Schlitze 26 weisen über ihre gesamte Länge eine gleichbleibende Breite B auf. Die Schlitze 26 weisen seitliche Flanken 29 auf. In den Fingerkorb 25 ist eine zylinderförmig ausgebildete metallische Stützhülse 30 konzentrisch eingeschoben und mit der Halterung 14 verschraubt. Die Innenseiten der Kontaktfinger 13 liegen auf der Stützhülse 30 auf. Zwischen der Stützhülse 30, die aus einem warmfesten Stahl besteht, und den Innenseiten der Kontaktfinger 13 kann, zur Vermeidung von undefinierten Stromübergängen, eine dünne temperaturbeständige Isolierfolie vorgesehen werden. Es ist aber auch möglich, die Stützhülse 30 aus einem temperaturbeständigen Kunststoff herzustellen, sodass diese zusätzliche Isolierfolie entfallen kann.
    In der Fig.3 sind die Kontaktfinger 13 ohne mechanische Vorspannung dargestellt. Die Kontaktflächen 27 liegen dabei auf einer Zylinderfläche, deren Durchmesser kleiner ist als der Aussendurchmesser des mit ihr zusammenwirkenden Kontaktstifts 8. Die deshalb beim Auflaufen der Kontaktfinger 13 auf den Kontaktstift 8 stattfindende Spreizung der Kontaktfinger 13 erzeugt die nötige Auflagekraft der Kontaktfinger 13. Je kleiner der Durchmesser der erwähnten Zylinderfläche gewählt wird, desto grösser ist die Auflagekraft der Kontaktfinger 13. Eine Optimierung dieser Kontaktkraft ist deshalb sehr einfach möglich.
    Beim Einschalten des Schnellerders wird das bewegliche Kontaktrohr 5 auf den Gegenkontakt 7 zu bewegt, und zwar mit einer möglichst grossen Geschwindigkeit. Beim Erreichen der Vorzünddistanz erfolgt zunächst ein Durchschlag zwischen der Spitze 6 des beweglichen Kontaktrohrs 5 und ein Lichtbogen bildet sich aus. Wenn der Lichtbogen stromstark ist, so ist der Lichtbogenfusspunkt so gross, dass auch die Spitzen zumindest eines Teils der Kontaktfinger 13 beaufschlagt werden. Die dann jeweils von einem vergleichsweise grossen Strom durchflossenen Kontaktfinger 13 werden durch die dann auftretenden elektrodynamischen Kräfte zusammengezogen.
    Bei der Ausführungsvariante gemäss Fig.2 können die Kontaktfinger 13 jedoch nur soweit zusammengezogen werden, bis sich die seitlichen Flanken 28 des schmäleren Bereichs A der Schlitze 26 gegenseitig berühren. Die seitlichen Flanken 29 des vorderen breiteren Bereichs B dieser Schlitze 26 berühren sich dann noch nicht und können deshalb unter dem Einfluss des Lichtbogens nicht zusammenschweissen. Bei der Ausführungsvariante gemäss Fig.3 dagegen verhindert die metallische Stützhülse 30 ein weiteres Zusammenziehen der Kontaktfinger 13, sodass auch hier deren seitliche Flanken 29 sich nicht berühren und deshalb nicht miteinander verschweissen können. Bei beiden Ausführungsvarianten bleibt demnach mit grosser Sicherheit die volle Funktionsfähigkeit des Fingerkorbs 25 erhalten.
    Sobald die Spitzen der Kontaktfinger 13 des beweglichen Kontaktrohrs 5 den Kontaktstift 8 berühren, erlischt der Vorzündlichtbogen. Der Strom fliesst jetzt vollständig durch die Kontaktfinger 13, der Fingerkorb 25 wird dann durch die Kraft des mechanischen Antriebs auf den Kontaktstift 8 hinaufgeschoben. Der Antrieb kann, da mit Sicherheit keine Kraft für das Aufbrechen von Verschweissungen zwischen den Kontaktfingern 13 aufgewendet werden muss, für vergleichsweise kleine Kräfte und damit besonders wirtschaftlich ausgelegt werden.
    Der Strompfad führt nun vorübergehend von den Kontaktfingern 13 des beweglichen Kontaktrohrs 5 über den Kontaktstift 8 weiter durch den Gegenkontakt 7 in den Aktivteil 4. Das bewegliche Kontaktrohr 5 fährt jedoch solange weiter in die Einschaltrichtung bis die Kontaktfinger 12 des Gegenkontakts 7 sicher auf der äusseren Oberfläche des beweglichen Kontaktrohrs 5 aufliegen. Der durch den Schnellerder 1 fliessende Strom fliesst nun mehrheitlich vom beweglichen Kontaktrohr 5 über die Kontaktfinger 12 weiter in das Aktivteil 4. Die Einschaltung des Schnellerders 1 ist damit erfolgreich abgeschlossen.
    Die beschriebenen Kontaktanordnungen können, entsprechend modifiziert, auch in anderen, für vergleichsweise hohe Einschaltströme ausgelegten Schaltgeräten eingesetzt werden, insbesondere auch bei Leistungsschaltern, Lastschaltern usw.. Die erfindungsgemässen Kontaktanordnungen sind in ihrer Anwendbarkeit auch nicht auf metallgekapselte gasisolierte Schaltanlagen beschränkt. Es ist auch möglich, den Fingerkorb 25 statt in den bewegten Kontakt auch in den feststehenden Kontakt zu integrieren. Auch wenn beide Kontakte des Schaltgeräts als bewegte Kontakte ausgebildet sind, können die beschriebenen Kontaktanordnungen vorteilhaft eingesetzt werden. Ferner ist es möglich, Kontaktanordnungen, welche Fingerkörbe aufweisen, die durch einen Ausschaltlichtbogen beaufschlagt werden, entsprechend dem hier beschriebenen Fingerkorb 25 auszubilden, sodass auch dort durch elektrodynamische Kräfte in Verbindung mit den thermischen Auswirkungen eines Ausschaltlichtbogens keine Verschweissungen zwischen den seitlichen Flanken der Kontaktfinger hervorgerufen werden können.
    BEZEICHNUNGSLISTE
    1
    Schnellerder
    2
    zentrale Achse
    3
    Kapselung
    4
    Aktivteil
    5
    Kontaktrohr
    6
    Spitze
    7
    Gegenkontakt
    8
    Kontaktstift
    9
    Spalt
    10
    Kontaktträger
    10a
    Zwischenstück
    11
    Abdeckung
    12,13
    Kontaktfinger
    14
    Halterung
    15
    Bohrung
    16
    Metallhülse
    17
    Spiralkontakte
    18
    Führungsringe
    19
    Metallflansch
    20
    Flansch
    21
    Stutzen
    22
    Abschirmung
    23
    Sensor
    24
    Anschlusskabel
    25
    Fingerkorb
    26
    Schlitze
    27
    Kontaktflächen
    28,29
    Flanken
    30
    Stützhülse
    A,B
    Breite

    Claims (8)

    1. Elektrisches Schaltgerät mit einer mit abbrandbeständigen Kontakten ausgerüsteten Kontaktanordnung, welche mindestens einen entlang einer zentralen Achse (2) beweglichen Kontakt und mindestens einen für die Aufnahme des beweglichen Kontakts vorgesehenen Gegenkontakt (7) aufweist, wobei einer der beiden Kontakte einen Fingerkorb (25) aufweist, der mit einzelnen, voneinander durch in Richtung der zentralen Achse (2) erstreckte radiale Schlitze (26) beabstandeten, federnden Kontaktfingern (13) versehen ist, wobei Mittel vorgesehen sind, welche verhindern, dass sich bei einem Zusammenziehen der Kontaktfinger (13) in Richtung der zentralen Achse (2) die seitlichen Flanken (29) der Kontaktfinger (13) im Bereich der Kontaktflächen (27) im vorderen Teil der Kontaktfinger (13) berühren, dadurch gekennzeichnet,
      dass die Mittel abgestufte Breiten (A,B) der Schlitze (26) umfassen.
    2. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
      dass sich der mittlere Durchmesser des Fingerkorbs (25) zu der Breite (A) der von der Basis der Kontaktfinger (13) ausgehenden Schlitze (26) wie etwa 100 : 1 verhält, und
      dass sich der mittlere Durchmesser des Fingerkorbs (25) zu der Länge der Kontaktfinger (13) wie etwa 1 : 3 verhält.
    3. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
      dass sich der mittlere Durchmesser des Fingerkorbs (25) zu der Länge der Kontaktfinger (13) maximal wie etwa 1 : 2,8 verhält.
    4. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
      dass die Mittel eine in den Fingerkorb (25) eingepasste, zylindrisch ausgebildete Stützhülse (30) umfassen.
    5. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
      dass die Stützhülse (30) aus einem temperaturbeständigen Kunststoff gefertigt ist.
    6. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
      dass die Stützhülse (30) aus einem warmfesten Stahl gefertigt ist.
    7. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
      dass zwischen der Stützhülse (30) und dem Fingerkorb (25) eine elektrisch isolierende temperaturbeständige Isolation vorgesehen ist.
    8. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
      dass es als Erder oder Schnellerder (1) oder Leistungsschalter oder Lastschalter ausgebildet ist.
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