EP1523020A1 - Schaltvorrichtung mit einfach unterbrechendem Drehkontakt - Google Patents

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EP1523020A1
EP1523020A1 EP04024128A EP04024128A EP1523020A1 EP 1523020 A1 EP1523020 A1 EP 1523020A1 EP 04024128 A EP04024128 A EP 04024128A EP 04024128 A EP04024128 A EP 04024128A EP 1523020 A1 EP1523020 A1 EP 1523020A1
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EP
European Patent Office
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contact
switching device
lever
switching
chamber
Prior art date
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EP04024128A
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English (en)
French (fr)
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EP1523020B1 (de
Inventor
Franz Böder
Stefan Michel
Matthias Schaar
Hagen Trinks
Robert Protz
Ines Werner
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Eaton Electrical IP GmbH and Co KG
Original Assignee
Moeller GmbH
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Publication date
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Publication of EP1523020A1 publication Critical patent/EP1523020A1/de
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Publication of EP1523020B1 publication Critical patent/EP1523020B1/de
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H1/54—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/58—Electric connections to or between contacts; Terminals
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H2009/305—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts including means for screening for arc gases as protection of mechanism against hot arc gases or for keeping arc gases in the arc chamber
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    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/342—Venting arrangements for arc chutes

Definitions

  • the invention relates to a switching device with easy interrupting rotary contact in particular for a multi-pole low-voltage switch-disconnector according to the preamble of Main claim.
  • a generic switching device is known from WO03-050835 A1. It is about around a multi-pole low-voltage switch-disconnector with an insulating material housing, in the two chambers are formed, of which a first chamber as a quenching chamber and a second chamber of comparable volume acts as a connection chamber.
  • An easy one interrupting rotary contact is movable in a camp, the rotary contact as two-armed Is formed lever whose first lever arm carries a contact piece, which with a Fixed contact on a first power supply rail in switching contact comes.
  • the second lever arm of the rotary contact is connected to a flexible conductor, which is in conductive connection with a second power supply rail is.
  • Switching devices of the type described have the disadvantage that the contact force of the springs developed contact forces are not always sufficient secure contact of the contact pieces especially at high currents to effect.
  • connection chamber an electromagnetically acting Contact force amplifying means is arranged, which the second contact arm including the attachment point of the flexible conductor is closely adjacent, preferably the second contact and the attachment point of the flexible conductor overlaps.
  • the the switching device flowing current generates a magnetic field, which is from the magnetizable Material existing contact force amplifying agent is compressed in such a way, so that an attractive effect is exerted on the second lever arm, whereby the contact force between Fixed and moving contact is increased. An undesirable contact separation, in particular at increased currents is counteracted.
  • the contact force reinforcing agent is preferably formed as a trough or U-shaped yoke.
  • connection chamber allows the installation of the invention Magnet body and the mobility with large Winkelweg the second lever arm of the contact lever.
  • connection chamber In the large-area connection chamber is sufficient space for the magnetic body, bringing a Simplification of installation is achieved.
  • the arrangement according to the invention has the advantage that the magnetic field used far from the arc quenching device is effective and the magnetic field is good is shielded from this. There is no influence on the arc quenching.
  • the arrangement according to the invention on the second lever arm the contact lever, the torque of the power amplification can be made large.
  • the second lever arm there is no particular restriction on location of the arrangement or Length of the lever arm.
  • the details of the switching device - without limiting the claimed subject matter thereto - may consist of the following:
  • the switching device is in particular for a multi-pole switch disconnector with insulating material housing and includes a simple interrupting rotary contact, with a, each pole associated switching drive, which in a bearing in the insulating housing about an axis perpendicular to the longitudinal extent of the rotary contact is rotatably mounted.
  • the actual switch consists of a fixed, with a busbar connected contact piece, a stored in a shift shaft, two-armed, not necessarily symmetrical lever arm with a contact piece, which in Switching contact comes with a fixed contact piece.
  • the contact lever may be formed asymmetrically with respect to the lever arms, wherein the second lever arm to attack the electromagnetic contact force gain may be longer as the first lever arm.
  • Two trained as tension springs contact springs are based behind a nose on the contact lever and practice each - in a known manner - a directed in closing movement torque on the contact.
  • the contact springs have their support in the switching shaft.
  • the contact springs are in pairs on both sides of the contact lever shape and Power exercised symmetrical.
  • the support member of each contact pressure spring is as formed to the shift shaft parallel-lying web and otherwise are the contact pressure springs formed in pairs symmetrically on both sides of the web.
  • the switching shaft is connected to a drive device in combination, which includes a switching mechanism and a Hand actuator has - see schematically in FIG. 2.
  • a drive device in combination, which includes a switching mechanism and a Hand actuator has - see schematically in FIG. 2.
  • the switch lock with triggers in connections for example, overcurrent release or an undervoltage release can be called.
  • the contact force reinforcing means is as a trog or U-shaped magnetizable piece of material educated. It according to one embodiment is mounted in the upper region of the connection chamber. The position in the upper area is not the only possible, as this of the arrangement the switching contacts is determined. A reversal of the situation depending on the reversal of the Rotary movement of the contact and the change in the position of the switching contacts in the switch contact space is also an inventive arrangement.
  • the piece of material partially overlaps or entirely with its trough side surfaces, the second contact arm in the connection chamber including the attachment point of the flexible conductor.
  • the magnet piece be formed so long that it still overlaps a portion of the flexible conductor.
  • the contact lever is substantially rotationally symmetrical about 180 °. At the contact lever are arranged between its pivot point and the Hebelarmenden driving surfaces, the can be acted upon by the drive of the switching device. In a simple design can the axle receiving bore of the contact lever be a normal circular bore.
  • an axle receiving bore in the form of a slot - instead of a likewise possible simple bore - formed.
  • the longitudinal extent of the Langloch is parallel to a circle with a center that is approximately in the point of contact of the moving contact piece with the fixed contact piece falls.
  • the axial displacement in the Slot can have an amount of about 300 microns.
  • the opening movement is supported by a forced Displacement of the lever arm with respect to the driving surfaces on the contact lever.
  • the lever arm extends in the direction of a greater distance from the contact pieces.
  • a material in the quenching chamber in the vicinity of the opening distance of the contact a material can be arranged which releases arc-quenching gas.
  • materials are made of plastic, are added to the admixtures, when heated by eliminate the arc gases.
  • the material may be in the form of at least one plate-shaped Insert be introduced positively on both sides of the opening section.
  • a low-voltage switch-disconnector is shown.
  • the Figures show an example of a switching device with a Isolierstoffgeophuse 2.
  • the insulating material has a rotatable in a bearing about a fixed transverse axis shift shaft 90, wherein the transverse axis is perpendicular to the longitudinal direction of each pole.
  • the pole includes one fixed contact 9 'connected to a first power connection rail 20'
  • the contact lever 80 is rotationally symmetrical about 180 ° and has two opposite ones Lever arms 81, 82 which extend along the longitudinal axis of the pole and the Steering shaft 90 penetrate.
  • the movable contact piece 9 "on the first lever arm 81 of the contact lever 80 occurs with him opposite fixed contact piece 9 'in switching contact.
  • a (schematically drawn) flexible conductor (pigtail) 22 firmly connected.
  • the pigtail 22 conducts to the second power connection rail 20 "and has there her second attachment point 22 "(solder joint).
  • An essential feature of the invention is the formation of two chambers in Isolierstoffgeophuse.
  • the first chamber quenching chamber 40
  • the first lever arm 81 moves
  • the second chamber here referred to in the text as a connection chamber 50
  • the connection chamber 50 accommodates the movement of the second lever arm inclusive the attached to him flexible conductor 22.
  • the magnetic body 30 arranged as the electromagnetically acting contact force amplifying means serves.
  • a package of sheets extinguishing device 42 may in the Extinguishing chamber 40 in the vicinity of the opening distance of the contact an arc extinguishing Material arranged.
  • This material is intended to release arc-quenching gases.
  • Such Materials are known in the art. They are usually made of plastic, whose Additions when heated by the arc precipitate gases.
  • the material can be in Shape at least one plate-shaped insert on both sides of the opening path (way of the contact piece 9 ") in the insulating material housing can be positively inserted in the present embodiment is relatively short, supports the gas-releasing Material the extinction of an arc.
  • the material can be modular in the form of two platelets be formed, which can be inserted in guide grooves on the housing inner wall.
  • the connecting rails 20 'and 20 can be seen.
  • the connecting rails are preferably in the device housing by injection molding embedded embedded.
  • an insert body (Rivet) made of ferromagnetic material is inserted. Through the hole is the current path spread apart before the fixed contact and the ferromagnetic rivet changes the structure the magnetic field in the immediate vicinity of the switch contact. The movement of a Forming arc promoted towards the extinguishing device or in this.
  • the magnetic body 30 is, for example, magnetizable steel. He is in the upper Area of the connection chamber 50 via screws 38 passing through mounting holes 39 grab, fastened.
  • the magnetic body has the shape of a downwardly open magnetic yoke. In which in the bottom of the magnetic yoke serving as a mounting surface 31 (trough bottom) transverse leg lies. At the bottom of the trough are downwardly directed trough side surfaces 32 right and left educated.
  • the trough bottom opens trapezoidal in the area directed to the contact lever, because there he overlaps the pigtail, which occupies a greater width than the second contact arm.
  • the narrow side of the trapezoid lies on the contact lever side and the broad side of the trapezoid lies contact lever away. In the remote from the contact lever area of the trough bottom is rectangular.
  • the trough side surfaces overlap the second lever arm and the attachment point (Solder joint) 22 "of the flexible conductor in the closed position of the switching arrangement Magnetic yoke is preferably formed as large as possible to the largest possible to achieve magnetic flux. This can be achieved simply because the spatial Possibilities of the connection chamber are well exploitable.
  • the trough side surfaces 32 can also overlap a large part of the flexible conductor. In the region of the overlap with the second contact arm, they have a first region / in which the side flanks 32a widen in the direction of the pigtail 22. 3. The center of the area / corresponds approximately to the middle of the position of the attachment point 22 "of the flexible conductor on the lever arm 81. The area / the trough side surfaces 32 forms a rising side flank 32a and leaves This region II - here referred to as the back flank 32b - has approximately the same length as the largest length of the side flank 32a The region II engages over a portion of the free pigtail and acts as a shield between the magnetic fields of the pigtails of adjacent poles.
  • the trough bottom 31 of the magnetic body is extended in the direction of the power supply rail by a region III - here referred to as extension region 36. At the area III there are no side flanks.
  • the extension area has the effect that the attractive force of the magnetic yoke can also be effective on the pigtail.
  • the contacts work off and the stroke changes. This also changes the position of the second switching arm in the magnetic body and the effective magnetic force amplification depending on the current lift.
  • Shape (length, Oblique formation) and position of the side edges 32a are preferably chosen so that over the life of the switching device, the magnetic force amplification increases to at possible end of life to reach the maximum possible value.
  • the contact lever 80 is shown in FIGS. 5 and 6. He is 180 ° rotationally symmetrical about his Rotary axis formed. On him are between his fulcrum 7 and the Hebelarmenden Mit scenic lake 86, 87 arranged by the drive of the switching device (switching shaft segments 92, 93) are acted upon.
  • an axle receiving bore 120 is formed in the form of a slot.
  • the diameter D has the smallest possible tolerance.
  • the longitudinal axis of the slot lies on a circle with the center M, so that the angle W is 90 °.
  • the longitudinal axis of the slot 120 is greater than the transverse axis D of the slot by an amount E of 300 ⁇ m +/- 50 ⁇ m.
  • the lever arm relationship is shown schematically in FIG. 6 drawn.
  • the contact lever When closing the contact after the first contact the slot is applied to the axis of the switching shaft segment 92,93; the contact lever is off-center. During the opening movement of the shift shaft segment, this strikes the driver surface 87 on the off-center contact lever and initiates a force action in the welding zone at M until the shift shaft segment strikes the opposite stop and lifts the contact. It is an axial clearance E possible, which causes the change in the lever arm relationship.
  • the attack of the opening forces or torques of the drive of the switching device (switching shaft segments 92,93) changed in such an attack position that the long lever arm H on the cam surface 87 is effective and the opening torque is significantly increased.
  • At location and shape of the slot is essential that an oblique employment of the slot is present with respect to the longitudinal axis of the contact lever.
  • the intended effect is supported by an oblique orientation of the contact force springs with respect to their longitudinal Force effect, i. the line of force between the points of attack of the corresponding Contact force spring at the associated points of attack, or lever arms of the contact and on the switching shaft or the switching shaft segment, with respect to the longitudinal axis of the contact arm as well as the course of the slot.
  • the opening movement (in the direction of arrow R) supported be by a forced displacement of the lever arm with respect to the driver surfaces on the contact lever.
  • a shield plate 60th arranged, which is drawn in Fig. 8.
  • the shield plate its position in the selector shaft can also be seen in Fig. 1, reduces the cross section for the passage of arc gases from the contact chamber 40 in the connection chamber 50. This can be a faster Achieve pressure build-up in the contact chamber. The build-up of pressure acts on the resulting Arc and blows him in the direction of the discharge opening 44 of the contact chamber. This advantageously works an accelerated separation of the arc from the fixed contact piece 9 '.
  • the Shield 60 has the shape of a rectangle. Inside the rectangular shape is a window 68 for the passage of the contact lever available.

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Abstract

Die Erfindung geht von einer Schaltvorrichtung für einen mehrpoligen Niederspannungs-Lasttrennschalter mit einem Isolierstoffgehäuse (2) aus, in dem zwei Kammern ausgebildet sind, von denen eine erste Kammer als Löschkammer (40) und eine zweite Kammer mit vergleichbarem Volumen als Anschlusskammer (50) fungiert, weiterhin umfasst die Schaltvorrichtung einen einfach unterbrechenden, in einem Lager beweglichen Drehkontakt, wobei der Drehkontakt als zweiarmiger Hebel (80) ausgebildet ist, dessen erster Hebelarm (81) ein Kontaktstück (9') trägt, welches mit einem Festkontakt (9") an einer ersten Stromanschlussschiene (20') in Schaltberührung kommt, und der zweite Hebelarm (82) des Drehkontakts mit einem flexiblen Leiter (22) verbunden ist, der in leitender Verbindung mit einer zweiten Stromanschlussschiene (20") steht. Es wird vorgeschlagen, dass in der Anschlusskammer (50) ein elektromagnetisch wirkendes Kontaktkraftverstärkungsmittel (30) angeordnet ist, welches den flexiblen Leiter (22) einschließlich der Befestigungsstelle (22') des Leiters (22) am zweiten Kontaktarm (82) übergreift. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung mit einfach unterbrechendem Drehkontakt insbesondere für einen mehrpoligen Niederspannungs-Lasttrennschalter nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung ist aus der WO03-050835 A1 bekannt. Es handelt sich um einen mehrpoligen Niederspannungs-Lasttrennschalter mit einem Isolierstoffgehäuse, in dem zwei Kammern ausgebildet sind, von denen eine erste Kammer als Löschkammer und eine zweite Kammer mit vergleichbarem Volumen als Anschlusskammer fungiert. Ein einfach unterbrechender Drehkontakt ist in einem Lager beweglich, wobei der Drehkontakt als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, dessen erster Hebelarm ein Kontaktstück trägt, welches mit einem Festkontakt an einer ersten Stromanschlussschiene in Schaltberührung kommt. Der zweite Hebelarm des Drehkontakts ist mit einem flexiblen Leiter verbunden, der in leitender Verbindung mit einer zweiten Stromanschlussschiene steht. Es sind Kontaktkraftfedern vorhanden, die am Drehkontakt und einer Schaltwelle oder einem Schaltwellensegment angreifen.
Schaltvorrichtungen der beschriebenen Art haben den Nachteil, dass die von den Kontaktkraftfedern entwickelten Andruckkräfte nicht immer ausreichen eine sichere Kontaktierung der Kontaktstücke insbesondere bei hohen Strömen zu bewirken.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltanordnung anzugeben, bei der der genannte Nachteil vermieden wird.
Die Lösung der Aufgabe findet sind in den Merkmalen des Hauptanspruchs, wobei bevorzugte Ausbildungsformen in den Unteransprüchen formuliert sind.
Kern der Erfindung besteht darin, dass in der Anschlusskammer ein elektromagnetisch wirkendes Kontaktkraftverstärkungsmittel angeordnet ist, welches dem zweiten Kontaktarm einschließlich der Befestigungsstelle des flexiblen Leiters eng benachbart ist, vorzugsweise den zweiten Kontaktarm und die Befestigungsstelle des flexiblen Leiters übergreift. Der die Schaltvorrichtung durchfließende Strom erzeugt ein Magnetfeld, welches vom aus magnetisierbarem Werkstoff bestehenden Kontaktkraftverstärkungsmittel in der Weise verdichtet wird, so dass eine anziehende Wirkung auf den zweiten Hebelarm ausgeübt wird, womit die Kontaktkraft zwischen Fest- und Bewegtkontakt erhöht wird. Einer unerwünschten Kontakttrennung, insbesondere bei erhöhten Stromstärken wird entgegengewirkt. Das Kontaktkraftverstärkungsmittel ist vorzugsweise als trog- oder U-förmiges Joch ausgebildet.
Das Vorhandensein einer großräumigen Anschlusskammer erlaubt den Einbau des erfindungsgemäßen Magnetkörpers und die Beweglichkeit mit großem Winkelweg des zweiten Hebelarms des Kontakthebels.
In der großräumigen Anschlusskammer ist ausreichend Platz für den Magnetkörper, womit eine Vereinfachung des Einbaus erreicht wird.
Es ist bekannt, kraftverstärkende, elektromagnetisch wirkende Maßnahmen am die Kontakte tragenden Schaltarm vorzunehmen. Dies hat den Nachteil, dass das erzeugte Magnetfeld in der Nähe des Schaltkontakts vorhanden ist und unerwünschten Einfluss auf die Lichtbogenbewegung hat, was mit einer Verminderung des Löscheffekts verbunden ist. Weiterhin können am Schaltarm vorhandene elektromagnetisch wirkende Maßnahmen nur eine in der Hebelarmlänge begrenzte Hebelwirkung entfalten. Da wegen des magnetischen Einflusses auf den Lichtbogen ein gewisser Abstand vom Schaltkontakt eingehalten werden muss, ist der mögliche Abstand zum Drehpunkt des Schaltarms und damit die mögliche Hebelarmlänge einschränkt.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat demgegenüber den Vorteil, dass das eingesetzte Magnetfeld weit entfernt von der Lichtbogenlöscheinrichtung wirksam ist und das Magnetfeld gut gegenüber dieser abschirmbar ist. Eine Beeinflussung der Lichtbogenlöschung findet nicht statt. Zum anderen kann durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung am zweiten Hebelarm des Kontakthebels das Drehmoment der Kraftverstärkung groß ausgebildet werden. Am zweiten Hebelarm besteht keine besondere Einschränkung bezüglich Ort der Anordnung oder Länge des Hebelarms.
Die Einzelheiten der Schaltvorrichtung - ohne den beanspruchten Gegenstand darauf zu beschränken - können aus folgendem bestehen: Die Schaltvorrichtung ist insbesondere für einen mehrpoligen Lasttrennschalter mit Isolierstoffgehäuse vorgesehen und umfasst einen einfach unterbrechenden Drehkontakt, mit einem, jedem Pol zugeordneten Schaltantrieb, welcher in einem Lager im Isolierstoffgehäuse um eine Achse senkrecht zur Längsausdehnung des Drehkontakts drehbar gelagert ist. Der eigentliche Schalter besteht aus einem feststehenden, mit einer Stromschiene verbundenen Kontaktstück, einem in einer Schaltwelle gelagertem, zweiarmig, nicht unbedingt symmetrisch ausgebildeten Hebelarm mit einem Kontaktstück, welches in Schaltberührung mit einem Festkontaktstück kommt.
Der Kontakthebel kann bezüglich der Hebelarme unsymmetrisch ausgebildet sein, wobei der zweite Hebelarm zum Angriff der elektromagnetischen Kontaktkraftverstärkung länger sein kann als der erste Hebelarm.
Zwei als Zugfedern ausgebildete Kontaktdruckfedern stützen sich hinter einer Nase am Kontakthebel ab und üben jeweils - in bekannter Weise - ein in Schließbewegung gerichtetes Drehmoment auf den Kontakt aus. Die Kontaktdruckfedern haben ihre Abstützung in der Schaltwelle. Die Kontaktdruckfedern sind paarweise beiderseits des Kontakthebels nach Form und Kraftausübung symmetrisch ausgebildet. Das Abstützelement jeder Kontaktdruckfeder ist als zur Schaltwelle parallel-liegender Steg ausgebildet und ansonsten sind die Kontaktdruckfedern paarig-symmetrisch beiderseits des Stegs ausgebildet.
Die Schaltwelle steht mit einer Antriebsvorrichtung in Verbindung, die ein Schaltschloss und ein Handbetätigungsglied aufweist - siehe schematisch in FIG. 2. Ferner steht das Schaltschloss mit Auslösern in Verbindungen, für die als Beispiele Überstromauslöser oder ein Unterspannungsauslöser genannt werden können.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen haben folgende Gestalt:
Das Kontaktkraftverstärkungsmittel ist als trog- oder U-förmiges magnetisierbares Materialstück ausgebildet. Es nach einer Ausführungsform ist im oberen Bereich der Anschlusskammer befestigt. Die Position im oberen Bereich ist nicht die allein mögliche, da diese von der Anordnung der Schaltkontakte bestimmt ist. Eine Umkehrung der Lage abhängig von der Umkehrung der Drehbewegung des Kontaktarms und der Änderung der Lage der Schaltkontakte im Schaltkontaktraum ist ebenfalls eine erfindungsgemäße Anordnung. Das Materialstück übergreift teilweise oder ganz mit seinen Trogseitenflächen den zweiten Kontaktarm in der Anschlusskammer einschließlich die Befestigungsstelle des flexiblen Leiters. Vorzugsweise kann das Magnetstück auch so lang ausgebildet sein, dass es noch einen Bereich des flexiblen Leiters übergreift. Die
An den Trogseitenflächen und der Befestigungsfläche (Trogboden) des Magnetkörpers sind funktionelle Bereiche abgegrenzt, die im weiteren noch erläutert werden sollen.
Der Kontakthebel ist im wesentlichen um 180° drehsymmetrisch ausgebildet. Am Kontakthebel sind zwischen seinem Drehpunkt und den Hebelarmenden Mitnehmerflächen angeordnet, die von dem Antrieb der Schaltvorrichtung beaufschlagbar ist. In einer einfachen Ausführung kann die Achs-Aufnahmebohrung des Kontakthebels eine normale kreisrunde Bohrung sein.
Vorzugsweise ist in dem Kontakthebel eine Achs-Aufnahmebohrung in Form eines Langlochs - anstelle einer ebenfalls möglichen einfachen Bohrung - ausgebildet. Die Längsausdehnung des Langlochs liegt parallel zu einem Kreis mit einem Mittelpunkt, der etwa in den Punkt der Berührung des Bewegtkontaktstücks mit dem Festkontaktstück fällt. Die Achsverschieblichkeit im Langloch kann einen Betrag von etwa 300 µm haben. Mit der Achsverschieblichkeit wird eine Veränderung der Hebelarm-Beziehung bewirkt. Der Angriff der öffnenden Kräfte oder Drehmomente des Antriebs der Schaltvorrichtung verändert sich von einer symmetrischen Angriffsposition auf die Mitnehmerflächen zu einer unsymmetrischen Angriffssituation bei verschweißten Kontakten, wobei der Hebelarm des öffnenden Drehmoments deutlich vergrößert ist.
So wird bei verschweißten Kontaktstücken die Öffnungsbewegung unterstützt durch eine erzwungene Verlagerung des Hebelarms bezüglich der Mitnehmerflächen auf dem Kontakthebel. Der Hebelarm verlängert sich in Richtung eines größeren Abstandes von den Kontaktstücken.
In der Schaltwelle kann im Bereich der Kontaktkraftfedern ein Schirmblech angeordnet werden, welches den Querschnitt für den Durchtritt von Lichtbogengasen aus der Kontaktkammer in die Anschlusskammer vermindert.
Vorzugsweise kann in der Löschkammer in Nachbarschaft der Öffnungsstrecke des Kontakts ein Material angeordnet werden, welches lichtbogenlöschendes Gas freisetzt. Solche Materialen bestehen aus Kunststoff, dem Beimengungen zugegeben sind, die bei Erwärmung durch den Lichtbogen Gase ausscheiden. Das Material kann in Form mindestens eines plattenförmigen Einsatzes zu beiden Seiten der Öffnungsstrecke formschlüssig eingebracht sein.
Weitere Vorteile und Merkmale gehen deutlicher aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform hervor, die als Beispiel genannt wird, und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Dabei zeigen:
  • Fig. 1 eine erste Schnittdarstellung der Schaltvorrichtung in einer ersten Schnittebene,
  • Fig. 2 eine zweite Schnittdarstellung in einer zur Schnittebene der Fig. 1 versetzten Schnittebene,
  • Fig. 3 eine Aufsicht auf die Schaltvorrichtung,
  • Fig. 4 eine perspektivische Ansicht,
  • Fig. 5 eine Darstellung des zweiarmigen Schaltstücks,
  • Fig. 6 die Darstellung des Hebelarms in der Öffnungsbewegung,
  • Fig. 7A und 7B perspektivische Ansicht und Seitenansicht des Magnetkörpers und
  • Fig. 8 eine Darstellung des Schirmblechs.
    • Unter Bezugnahme auf die Figuren wird ein Niederspannungs-Lasttrennschalter dargestellt. Die Figuren zeigen beispielhaft eine Schaltvorrichtung mit einem Isolierstoffgehäuse 2. Das Isolierstoffgehäuse weist eine in einem Lager um eine feststehende Querachse drehbare Schaltwelle 90 auf, wobei die Querachse senkrecht zu Längsrichtung jedes Pols steht. Der Pol umfasst einen mit einer ersten Stromanschlussschiene 20' verbundenen Festkontakt 9'
    Der Kontakthebel 80 ist um 180° drehsymmetrisch ausgebildet und hat zwei sich gegenüberliegende Hebelarme 81, 82, welche sich entlang der Längsachse des Pols erstrecken und die Schaltwelle 90 durchdringen.
    Das bewegliche Kontaktstück 9" am ersten Hebelarm 81 des Kontakthebels 80 tritt mit dem ihm gegenüberstehenden festen Kontaktstück 9' in Schaltberührung. Am zweiten Hebelarm 82 des Kontakthebels 80 ist ein (schematisch gezeichneter) flexibler Leiter (Anschlusslitze) 22 fest verbunden. Die Anschlusslitze 22 führt leitend zu der zweiten Stromanschlussschiene 20" und hat dort ihre zweite Befestigungsstelle 22" (Lötstelle).
    Im Innern der Schaltwelle 90 sind zwei Kontaktkraftfedern 10', 10" angebracht, die auf den Kontakthebel 80 einwirken und einen festgelegten Kontaktdruck des Kontaktstücks 9" gewährleisten, wobei eines der Ende jeder Kontaktkraftfeder 10', 10" mit einem Mitnehmerelement der Schaltwelle zusammenwirkt und das andere Ende an einer Nase 84, bzw. durch die Nase gebildete Nut am Kontakthebel abgestützt wird. Die Angriffspunkte stehen sich diametral gegenüber.
    Ein für die Erfindung wesentliches Merkmal ist die Ausbildung zweier Kammern im Isolierstoffgehäuse. In der ersten Kammer (Löschkammer 40), in der sich der erste Hebelarm 81 bewegt, ist die für solche Schalter übliche Löscheinrichtung 42 untergebracht; in der zweiten Kammer - hier im Text als Anschlusskammer 50 bezeichnet - ist der zweite Hebelarm 82 beweglich angeordnet. Die Anschlusskammer 50 bietet Platz für die Bewegung des zweiten Hebelarms einschließlich des an ihm befestigten flexiblen Leiters 22. In der Anschlusskammer ist der Magnetkörper 30 angeordnet, der als das elektromagnetisch wirkende Kontaktkraftverstärkungsmittel dient.
    Ergänzend zu der aus einem Paket von Blechen bestehenden Löscheinrichtung 42 kann in der Löschkammer 40 in Nachbarschaft der Öffnungsstrecke des Kontakts ein lichtbogenlöschendes Material angeordnet sein. Dieses Material soll lichtbogenlöschende Gase freisetzen. Solche Materialen sind dem Fachmann bekannt. Sie bestehen in der Regel aus Kunststoff, dessen Beimengungen bei Erwärmung durch den Lichtbogen Gase ausscheiden. Das Material kann in Form mindestens eines plattenförmigen Einsatzes zu beiden Seiten der Öffnungsstrecke (Weg des Kontaktstücks 9") im Isolierstoffgehäuse formschlüssig eingebracht sein. Da die Öffnungsstrecke in der vorliegenden Ausführungsform relativ kurz ist, unterstützt das gasfreisetzende Material das Erlöschen eines Lichtbogens. Das Material kann modular in Form zweier Plättchen ausgebildet sein, die in Führungsnuten an der Gehäuseinnenwand einschiebbar sind.
    In den Figuren 2 bis 4 sind neben anderen Einzelheiten die Anschlussschienen 20' und 20" erkennbar. Die Anschlussschienen sind vorzugsweise im Gerätegehäuse im Spritzgussverfahren integriert eingebettet. Als Besonderheit für die Lichtbogenlenkung ist in der Anschlussschiene 20' im Stromlauf direkt vor dem Festkontakt 9 ' eine Bohrung 24 eingebracht, in der ein Einsatzkörper (Niet) aus ferromagnetischem Material eingelegt ist. Durch die Bohrung wird die Strombahn vor dem Festkontakt aufgespreizt und der ferromagnetische Niet verändert die Struktur des Magnetfelds in der unmittelbaren Nähe des Schaltkontakts. Dabei wird die Bewegung eines sich ausbildenden Lichtbogens zur Löscheinrichtung hin bzw. in diese hinein gefördert.
    In den Fig. 7A (perspektivische Ansicht) und Fig. 7B (Seitenansicht) ist der Magnetkörper 30 dargestellt. Der Magnetkörper 30 ist beispielsweise magnetisierbarer Stahl. Er ist im oberen Bereich der Anschlusskammer 50 über Schrauben 38, die durch Befestigungsbohrungen 39 greifen, befestigt. Der Magnetkörper hat die Form eines nach unten offenen Magnetjochs. Wobei im Grund des Magnetjochs ein als Befestigungsfläche 31 (Trogboden) dienender Querschenkel liegt. Am Trogboden sind rechts und links nach unten gerichtete Trogseitenflächen 32 ausgebildet. Der Trogboden öffnet sich im zum Kontakthebel gerichteten Bereich trapezförmig, da er dort die Anschlusslitze übergreift, die eine größere Breite einnimmt als der zweite Kontaktarm.
    Die Schmalseite des Trapezes liegt kontakthebelseitig und die Breitseite des Trapezes liegt kontakthebelfern. Im vom Kontakthebel entfernten Bereich ist der Trogboden rechteckig ausgebildet. Die Trogseitenflächen übergreifen den zweiten Hebelarm und die Befestigungsstelle (Lötstelle) 22" des flexiblen Leiters in der Schliess-Stellung der Schaltanordnung. Das trogförmige Magnetjoch wird vorzugsweise möglichst groß ausgebildet, um eine möglichst große magnetische Durchflutung zu erzielen. Dies lässt sich einfach erreichen, weil die räumlichen Möglichkeiten der Anschlusskammer gut ausnutzbar sind.
    Die Trogseitenflächen 32 können auch noch einen Großteil des flexiblen Leiters übergreifen. Sie haben im Bereich der Überdeckung mit dem zweiten Kontaktarm einen ersten Bereich /, in dem sich die Seitenflanken 32a in Richtung auf die Anschlusslitze 22 erweitern. Die Aufsicht von unten auf den Magnetkörper 30 zeigt auch die Fig. 3. Die Mitte des Bereichs / entspricht etwa der Mitte der Position der Befestigungsstelle 22" des flexiblen Leiters am Hebelarm 81. Der Bereich / der Trogseitenflächen 32 bildet eine ansteigende Seitenflanke 32a und geht in einen Bereich // über. Dieser Bereich II - hier als Rückenflanke 32b bezeichnet - hat etwa dieselbe Länge wie die größte Länge der Seitenflanke 32a. Der Bereich II übergreift ein Stück der freien Anschlusslitze und wirkt als Abschirmung zwischen den Magnetfeldem der Anschlusslitzen benachbarter Pole.
    Der Trogboden 31 des Magnetkörpers ist in Richtung zur Stromanschlussschiene um einen Bereich III verlängert - hier als Verlängerungsbereich 36 bezeichnet. An dem Bereich III sind keine Seitenflanken vorhanden. Mit dem Verlängerungsbereich wird bewirkt, dass die anziehende Kraft des Magnetjochs auch auf die Anschlusslitze wirksam werden kann.
    Über die Lebensdauer der Schaltvorrichtung arbeiten sich die Kontakte ab und der Durchhub ändert sich. Damit ändert sich auch die Lage des zweiten Schaltarms im Magnetkörper und die effektive magnetische Kraftverstärkung in Abhängigkeit vom aktuellen Durchhub. Form (Länge, Schrägausbildung) und Lage der Seitenflanken 32a werden vorzugsweise so gewählt, dass über die Lebensdauer der Schaltvorrichtung die magnetische Kraftverstärkung ansteigt, um am möglichen Lebensdauerende den größtmöglichen Wert zu erreichen.
    Der Kontakthebel 80 ist in Fig. 5 und 6 dargestellt. Er ist um 180° drehsymmetrisch um seine Drehachse ausgebildet. An ihm sind zwischen seinem Drehpunkt 7 und den Hebelarmenden Mitnehmerflächen 86, 87 angeordnet, die von dem Antrieb der Schaltvorrichtung (Schaltwellensegmente 92, 93) beaufschlagt werden.
    Im Kontakthebel ist eine Achs-Aufnahmebohrung 120 in Form eines Langlochs ausgebildet. Der Durchmesser D hat eine möglichst kleine Toleranz. Die Längsachse des Langlochs liegt auf einem Kreis mit dem Mittelpunkt M, so dass der Winkel W 90° beträgt.
    Wie in Fig. 5 dargestellt ist die Längsachse des Langlochs 120 um einen Betrag E von 300 µm +/- 50 µm größer ist als die Querachse D des Langlochs. Die Hebelarm-Beziehung ist schematisch in FIG. 6 eingezeichnet.
    Beim Schließen des Kontakts nach der ersten Kontaktgabe wird das Langloch an die Achse des Schaltwellensegments 92,93 angelegt; der Kontakthebel liegt außermittig. Bei der Öffnungsbewegung des Schaltwellensegments trifft dieses auf die Mitnehmerfläche 87 auf den außermittig liegenden Kontakthebel und leitet eine Kraftwirkung in die Verschweißzone bei M ein, bis das Schaltwellensegment am gegenüberliegenden Anschlag auftrifft und den Kontakt anhebt. Es ist ein axiales Spiel E möglich, welches die Veränderung der Hebelarm-Beziehung bewirkt. Der Angriff der öffnenden Kräfte oder Drehmomente des Antriebs der Schaltvorrichtung (Schaltwellensegmente 92,93) verändert in eine solche Angriffsposition, dass der lange Hebelarm H an der Mitnehmerfläche 87 wirksam wird und das öffnende Drehmoment deutlich vergrößert ist. Ein Angriff über die Mitnehmerflächefläche 86 findet nachrangig statt, vorrangig entsteht ein Drehmoment mit dem Hebelarm H Schaltwellensegment 92 auf die Mitnehmerfläche 87. Mit der durch den vergrößerte Hebelarm bewirkte Winkelbewegung entsteht eine höhere Kraft, die insbesondere das Trennen verschweißter Kontakte ermöglicht.
    An Lage und Form des Langlochs ist wesentlich, dass eine schräge Anstellung des Langlochs gegenüber der Längsachse des Kontakthebels vorhanden ist. Die damit bezweckte Wirkung wird unterstützt durch eine schräge Ausrichtung der Kontaktkraftfedern hinsichtlich ihrer longitudinalen Kraftwirkung, d.h. der Kraftlinie zwischen den Angriffspunkten der entsprechenden Kontaktkraftfeder an den zugehörigen Angriffspunkten, bzw. Hebelarmen des Kontaktarms und an der Schaltwelle bzw. dem Schaltwellensegment, gegenüber der Längsachse des Kontaktarms sowie dem Verlauf des Langlochs.
    So kann bei Verkleben der Kontaktstücke die Öffnungsbewegung (in Pfeilrichtung R) unterstützt werden durch eine erzwungene Verlagerung des Hebelarms bezüglich der Mitnehmerflächen auf dem Kontakthebel.
    Weiterhin ist in der Schaltwelle 90 im Bereich der Kontaktkraftfedern 10',10" ein Schirmblech 60 angeordnet, welches in Fig. 8 gezeichnet ist. Das Schirmblech, dessen Lage in der Schaltwelle auch in Fig. 1 zu erkennen ist, vermindert den Querschnitt für den Durchtritt von Lichtbogengasen aus der Kontaktkammer 40 in die Anschlusskammer 50. Damit lässt sich ein schnellerer Druckaufbau in der Kontaktkammer erzielen. Der Druckaufbau wirkt auf den entstehenden Lichtbogen und bläst ihn in Richtung Ausblasöffnung 44 der Kontaktkammer. Dies bewirkt vorteilhafterweise ein beschleunigtes Trennen des Lichtbogens vom Festkontaktstück 9'. Das Schirmblech 60 hat die Form eines Rechtecks. Im Inneren der Rechteckform ist ein Fenster 68 zum Durchgriff des Kontakthebels vorhanden. An der Schmalseite des Rechtecks ist ein Haken 64 ausgebildet zum Übergreifen über einen in der Schaltwelle 90 ausgebildeten Quersteg, der auch Angriffssteg für die Kontaktkraftfedern ist. Beim Zusammenbau der Schaltwelle mit Kontaktkraftfedern und Kontakthebel wird die Drehachse des Kontakthebels durch die Aufnahmen 67' im Schirmblech hindurch gefädelt. Das Schirm blech hat eine relative lockere Lage, um nicht die Beweglichkeit der Schaltwelle und des Kontakthebels einzuschränken.
    Die Bezugszeichen sind in folgender Liste aufgeführt, auf die noch Bezug genommen werden soll, soweit sie nicht in der Beschreibung aufgeführt sind.
    2
    Isolierstoffgehäuse
    7
    Drehachse (Querachse)
    9'
    Festkontaktstück
    9"
    Kontaktstück am Kontakthebel
    10' 10"
    Kontaktkraftfedern
    20' 20"
    Anschlussschienen
    22
    Litze
    22' 22"
    Befestigungsstellen der Litze
    24
    Bohrung/Niet in Anschlussschiene 20'
    30
    magnetisierbarer Körper (Magnetjoch)
    I II III
    drei Bereiche des Körpers
    31
    Befestigungsfläche (Querschenkel)
    32
    Trogseitenflächen
    32a
    Vorderflanke
    32b
    Rückenflanke
    36
    Verlängerungsbereich
    38
    Befestigungsschrauben
    39
    Befestigungsbohrungen
    40
    Kontaktkammer (Löschkammer)
    42
    Löscheinrichtung
    44
    Ausblasöffnung
    50
    Anschlusskammer
    60
    Schirmblech
    64
    Haken
    67'
    Achsaufnahmen
    68
    Fenster (Durchgriff für Kontakthebel)
    80
    (zweiarmiger) Kontakthebel einfachunterbrechend
    81, 82
    Hebelarme
    84, 85
    Befestigungsnasen
    86, 87
    Mitnehmerflächen
    E
    axiales Spiel
    W
    Winkel
    D
    Durchmesser Langloch
    R
    öffnende Drehrichtung
    H
    Hebelarm
    M
    Mitte Festkontakt (Verschweißungsstelle)
    90
    Schaltwelle
    92, 93
    Schaltwellensegmente (Mitnehmer)
    120
    Langloch

    Claims (14)

    1. Schaltvorrichtung für einen mehrpoligen Niederspannungs-Lasttrennschalter mit einem Isolierstoffgehäuse (2), in dem zwei Kammern ausgebildet sind, von denen eine erste Kammer als Löschkammer (40) und eine zweite Kammer mit vergleichbarem Volumen als Anschlusskammer (50) fungiert, weiterhin umfasst die Schaltvorrichtung einen einfach unterbrechenden, in einem Lager beweglichen Drehkontakt, wobei der Drehkontakt als zweiarmiger Hebel (80) ausgebildet ist, dessen erster Hebelarm (81) ein Kontaktstück (9') trägt, welches mit einem Festkontakt (9") an einer ersten Stromanschlussschiene (20') mit Unterstützung von Kontaktkraftfedern (10', 10") in Schaltberührung kommt, und der zweite Hebelarm (82) des Drehkontakts mit einem flexiblen Leiter (22) an einer Befestigungsstelle (22') verbunden ist, der in leitender Verbindung mit einer zweiten Stromanschlussschiene (20") steht,
      dadurch gekennzeichnet, dass in der Anschlusskammer (50) ein elektromagnetisch wirkendes Kontaktkraftverstärkungsmittel (30) angeordnet ist, welches in Schließ-Stellung der Kontaktstücke den zweiten Kontaktarm (82) übergreift
    2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktkraftverstärkungsmittel (30) ebenfalls Teile des flexiblen Leiters (22) übergreift.
    3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktkraftverstärkungsmittel (30) als trogförmiges magnetisierbares Materialstück ausgebildet ist mit Lage des Trogbodens (31) parallel zum zweiten Kontaktarm (82).
    4. Schaltvorrichtung nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Materialstück (30) im oberen oder unteren Bereich der Anschlusskammer (50) befestigt ist, und mit nach zum zweiten Kontaktarm (82) gerichteten Trogseitenflächen (32) den zweiten Kontaktarm, die Befestigungsstelle (22') des flexiblen Leiters (22) am Kontaktarm und gegebenenfalls Teile des flexiblen Leiters (22) übergreift.
    5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trogseitenflächen (32) im Bereich der Überdeckung mit dem zweiten Kontaktarm (82) je eine Seitenflanke (32a) aufweisen, die ihren Ansatz hat am Ort des Endes des zweiten Kontaktsarms (82) und zum Drehpunkt des Kontaktarms (82) hin ansteigt.
    6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils im Bereich der Überdeckung mit dem flexiblen Leiter (22) die Trogseitenflächen (32) eine Rückenflanke (32b) aufweisen und der Trogboden eine Verlängerungsnase (III) aufweist.
    7. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktkraftverstärkungsmittel (30) mit möglichst großem magnetischem Durchflutungsquerschnitt ausgebildet ist.
    8. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakthebel (80) mit Ausnahme der Hebelarmlängen um 180° drehsymmetrisch ausgebildet ist.
    9. Schaltvorrichtung nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass am Kontakthebel (80) zwischen seinem Drehpunkt (7) und den Hebelarmenden je eine Mitnehmerfläche (86, 97) angeordnet ist, die von dem Antrieb (92, 93) der Schaltvorrichtung beaufschlagbar ist.
    10. Schaltvorrichtung nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kontakthebel (80) eine Achs-Aufnahmebohrung (120) in Form eines Langlochs ausgebildet ist, dessen Längsachse auf einem Kreis liegt, dessen Mittelpunkt ( M ) in der Mitte der Berührungsflächen der Schaltkontaktstücke (9', 9") liegt.
    11. Schaltvorrichtung nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Langlochs (120) um einen Betrag ( E ) von 300 µm +/- 50 µm größer ist als die Querachse (D) des Langlochs.
    12. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schaltwelle (90) ein Schirmblech (60) angeordnet ist, welches den Querschnitt für den Durchtritt von Lichtbogengasen aus der Kontaktkammer (40) in die Anschlusskammer (50) vermindert.
    13. Schaltanordnung nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Schirmblech (60) in Form eines Rechtecks ausgebildet ist mit einem im Inneren vorhandenen Fenster (68) zum Durchgriff des Kontakthebels und mit einem an der Schmalseite des Rechtecks ausgebildeten Haken (64) zum Übergreifen über einen in der Schaltwelle (90) ausgebildeten Quersteg.
    14. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Löschkammer (40) in Nachbarschaft der Öffnungsstrecke des Kontakts (9', 9") ein Material angeordnet ist, welches lichtbogenlöschendes Gas freisetzt.
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