EP2016602A1 - Leistungsschalter, insbesondere hochstromschalter - Google Patents

Leistungsschalter, insbesondere hochstromschalter

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EP2016602A1
EP2016602A1 EP06753170A EP06753170A EP2016602A1 EP 2016602 A1 EP2016602 A1 EP 2016602A1 EP 06753170 A EP06753170 A EP 06753170A EP 06753170 A EP06753170 A EP 06753170A EP 2016602 A1 EP2016602 A1 EP 2016602A1
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EP
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pole
current
circuit breaker
connection means
conductor rail
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EP06753170A
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Ralf-Peter Kurth
Clemens RÜTHNICK
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/6606—Terminal arrangements
    • H01H2033/6613—Cooling arrangements directly associated with the terminal arrangements
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/025—Terminal arrangements

Definitions

  • the invention relates to a circuit breaker, in particular a high-current switch having at least one pole unit with a pole head and a Pollust and a contact system arranged therebetween for switching a via at least one first busbar of Pollusts and at least one second.
  • Busbars of the pole head guided current, the pole head and the Pollust each have connection means.
  • Such a circuit breaker is known, for example, from EP 1 326 262 A1.
  • the power switch disclosed therein has a pole fitting as a pole unit with a pole head and a pole carrier and an interrupter unit as a contact system.
  • Both the pole head and the pole carrier of this circuit breaker have connection means, wherein the connection means are made of aluminum in one piece and have the functions power line to the contact system, cooling and mechanical fastening.
  • Object of the present invention is to develop a power switch of the type mentioned, which has a cost-effective design on improved properties in terms of current carrying capacity and thermal conductivity.
  • connection means are designed solely to connect the at least one first busbar and in each case the at least one second busbar to the contact system are formed by current paths,
  • At least one heat sink outside the current paths to the first and the second bus bar is heat-conductively mounted, and - Attachment elements of the pole unit outside the current paths are attached to the bus bars.
  • both the pole head and the carrier of the circuit breaker are modularly constructed according to the invention, whereby in each case different materials can be selected for the connection means as well as for the heat sinks and the fastening elements, whereby the current carrying capacity of the Can be improved circuit breaker, because the connection means a material with the lowest possible resistance can be selected, whereas for heat sinks and fasteners materials with a good thermal conductivity or a good mechanical strength can be selected.
  • both the pole head and the pole carrier are advantageously improved in terms of the current carrying capacity and the heat dissipation in a simple manner and at the same time has a cost-effective design.
  • the heat sinks advantageously have cooling ribs which are aligned in dependence on the installation position of the circuit breaker according to the invention to enable good convection. Accordingly, various embodiments of the heat sink are provided.
  • the bus bars and the connection means are formed from copper.
  • Copper is a material with a low resistance and therefore particularly suitable for current-carrying parts.
  • the heat sinks may consist of such materials which have a good thermal conductivity, for example of copper.
  • twistedg the heat sink are designed as aluminum castings. Such aluminum castings advantageously have a good thermal conductivity and at the same time are inexpensive.
  • the fastening means made of aluminum.
  • Aluminum has sufficient mechanical strength and is inexpensive.
  • FIG. 1 shows a circuit breaker 1 with three pole units, of which only one pole unit 2 is shown in the cross-sectional view.
  • the pole unit 2 comprises a pole head 3 and a pole carrier 4 and a vacuum interrupter 5 arranged between the pole head 3 and the pole carrier 4 as a contact system 5.
  • the vacuum interrupter 5 has a fixed contact 6 and a moving contact 7.
  • the moving contact 7 is connected via a drive rod 8 to a drive unit 9 of the circuit breaker, the drive unit 9 is designed to initiate a drive movement via the drive rod 8 in the moving contact 7 of the vacuum interrupter 5 for opening or closing the contact system 5.
  • the moving contact 7 connected via a connection means 10 with a first bus bar 11 of the pole carrier 4 electrically conductive.
  • the fixed contact 6 of the Vakuumsehaltrschreibrschreibe 5 is about a second connection means 12 electrically conductively connected to a second busbar 13 of the pole head 3.
  • the pole head 3 has a heat sink 14 and the pole carrier 4 via a heat sink 15.
  • the heat sinks 14 and 15 are formed as cast aluminum parts and have cooling fins which, depending on the mounting position of the circuit breaker, either parallel or perpendicular to the respective bus bar 11 or 13 can be aligned.
  • fasteners 16 are provided on the pole head, which fasteners 16 are formed of aluminum and bolted to a support 17, which in turn is bolted to a retaining wall 18 of the circuit breaker.
  • the pole carrier 4 also has fastening elements 19, which are formed from aluminum and screwed to a support 20, which is also screwed to the retaining wall 18 of the circuit breaker.
  • the fastening elements 16, 19 are respectively screwed by means of screw 21, 21 'with the respective supports 17, 20.
  • the busbars 11 and 13 of the circuit breaker 1 are formed as double rails, whereby a high current carrying capacity is ensured.
  • mechanical stabilizing means are provided, of which, for the sake of clarity, the spacers 22 and 23 are shown as mechanical stabilizing means only in the region of the double power rail 13.
  • the fastening elements 16 of the Pollusts 3 and 19 of the pole head 4 serve on the one hand the attachment of the pole unit on the support means to the circuit breaker 1 and on the other hand as fastening elements for the busbars 11 and 13 and the heat sink 14 and 15.
  • the busbars 11 and 13 and the heat sinks 15 and 14 are screwed to each other and / or to the fastening elements 19 and 16, whereby the mechanical stability of the entire pole unit 2 is ensured.
  • An insulating stabilizer bar 24 is bolted to the first and to the second busbar for further stabilization of the pole unit.
  • the current paths forming parts of the pole unit 2 include the busbar 13, the connection means 12, the fixed contact S 1, the moving contact 7, a figuratively not shown flexible conductor for connecting the moving contact 7 with the connection means 10 and the busbar 11 and are formed of copper.
  • the heat sinks 14 and 15 are designed as aluminum castings.
  • the mechanical fastening elements 16 and 19 and the stabilizing means 22 and 23 are made of aluminum. Both the pole head 3 and the pole carrier 4 thus have a total of a modular construction, with a material suitable for the required properties choice of connection means, heat sink and fastening elements in a simple manner possible.

Landscapes

  • Installation Of Bus-Bars (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

Um einen Leistungsschalter, insbesondere Hochstromschalter mit mindestens einer Poleinheit mit einem Polkopf und einem Poltrager und einem dazwischen angeordneten Kontaktsystem zum Schalten eines über mindestens eine erste Stromschiene des Poltragers und mindestens eine zweite Stromschienen des Polkopfes geführten Stromes, wobei der Polkopf und der Poltrager jeweils über Anschlussmittel verfügen, auszubilden, welcher bei einer kostengünstigen Konstruktion über verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Stromtragfähigkeit und der Warmeleitfähigkeit verfügt, wird vorgeschlagen, dass - die Anschlussmittel einzig zur Verbindung jeweils der mindestens einen ersten Stromschiene und jeweils der mindestens einen zweiten Stromschiene mit dem Kontaktsystem unter Ausbildung von Strompfaden ausgestaltet sind, - jeweils mindestens ein Kühlkörper auβerhalb der Strompfade an der ersten und der zweiten Stromschiene warmeleitend angebracht ist, und - Befestigungselemente der Poleinheit auβerhalb der Strompfade an den Stromschienen angebracht sind.

Description

Beschreibung
Leistungsschalter, insbesondere Hochstromschalter
Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter, insbesondere einen Hochstromschalter mit mindestens einer Poleinheit mit einem Polkopf und einem Polträger und einem dazwischen angeordneten KontaktSystem zum Schalten eines über mindestens eine erste Stromschiene des Polträgers und mindestens eine zweite. Stromschienen des Polkopfes geführten Stromes, wobei der Polkopf und der Polträger jeweils über Anschlussmittel verfügen .
Ein derartiger Leistungsschalter ist beispielsweise aus der EP 1 326 262 Al bekannt. Der dort offenbarte Leistungsschalter weist eine Polarmatur als Poleinheit mit einem Polkopf und einem Polträger sowie einer Unterbrechereinheit als Kontaktsystem auf. Sowohl der Polkopf als auch der Polträger dieses Leistungsschalters weisen Anschlussmittel auf, wobei die Anschlussmittel aus Aluminium einstückig ausgebildet sind und die Funktionen Stromleitung zum KontaktSystem, Kühlung und mechanische Befestigung haben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Leistungs- Schalter der eingangs erwähnten Art weiterzubilden, welcher bei einer kostengünstigen Konstruktion über verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Stromtragfähigkeit und der Wärmeleitfähigkeit verfügt.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe bei einem Leistungsschalter der eingangs erwähnten Art dadurch, dass - die Anschlussmittel einzig zur Verbindung jeweils der mindestens einen ersten Stromschiene und jeweils der mindestens einen zweiten Stromschiene mit dem KontaktSystem unter Aus- bildung von Strompfaden ausgestaltet sind,
- jeweils mindestens ein Kühlkörper außerhalb der Strompfade an der ersten und der zweiten Stromschiene wärmeleitend angebracht ist, und - Befestigungselemente der Poleinheit außerhalb der Strompfade an den Stromschienen angebracht sind.
Mit anderen Worten sind sowohl der Polkopf als auch der PoI- träger des Leistungsschalters erfindungsgemäß modular aufge- baut, wodurch in vorteilhafterweise sowohl für die Anschlussmittel wie auch für die Kühlkörper und die Befestigungselemente jeweils verschiedene Materialien gewählt werden können, wodurch in einfacher Weise die Stromtragfähigkeit des Leistungsschalter verbessert werden kann, weil für die Anschluss- mittel ein Material mit geringst möglichem Widerstand gewählt werden kann, wohingegen für Kühlkörper und Befestigungselemente Materialien mit einer guten Wärmeleitfähigkeit bzw. einer guten mechanischen Festigkeit gewählt werden können. Dadurch ist in vorteilhafterweise sowohl der Polkopf als auch der Polträger in seinen Eigenschaften bezüglich der Stromtragfähigkeit und der Wärmeableitung in einfacher Weise verbessert und weist gleichzeitig einen kostengünstigen Aufbau auf.
Die Kühlkörper weisen vorteilhafterweise Kühlrippen auf, die in Abhängigkeit von der Einbaulage des erfindungsgemäßen Leistungsschalters zur Ermöglichung einer guten Konvektion ausgerichtet sind. Dementsprechend sind verschiedene Ausführungsformen der Kühlkörper vorgesehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Stromschienen und die Anschlussmittel aus Kupfer ausgebildet. Kupfer ist ein Material mit einem geringen Widerstand und daher besonders geeignet für Stromführungsteile. Die Kühlkörper können aus solchen Materialien bestehen, welche über eine gute Wärmeleitfähigkeit verfügen, beispielsweise aus Kupfer. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfin- düng sind die Kühlkörper als Aluminiumgussteile ausgebildet. Derartige Aluminiumgussteile weisen in vorteilhafterweise eine gute Wärmeleitfähigkeit auf und sind gleichzeitig kostengünstig.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung bestehen die Befestigungsmittel aus Aluminium. Aluminium weist eine ausreichende mechanische Festigkeit auf und ist kostengünstig.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegende Figur näher erläutert, welche Figur einen erfindungsgemäßen Leistungsschalter in einer Querschnittsansicht zeigt.
Die Figur 1 zeigt einen Leistungsschalter 1 mit drei Poleinheiten, von denen in der Querschnittsansicht nur eine Poleinheit 2 dargestellt ist. Die Poleinheit 2 umfasst einen Polkopf 3 und einen Polträger 4 sowie eine zwischen dem Polkopf 3 und dem Polträger 4 angeordnete Vakuumschaltröhre 5 als Kontaktsystem 5. Die Vakuumschaltröhre 5 weist einen Festkontakt 6 und einen Bewegkontakt 7 auf. Der Bewegkontakt 7 ist über eine Antriebsstange 8 mit einer Antriebseinheit 9 des Leistungsschalters verbunden, wobei die Antriebseinheit 9 zur Einleitung einer Antriebsbewegung über die Antriebsstange 8 in den Bewegkontakt 7 der Vakuumschaltröhre 5 ausgebildet ist zum Öffnen bzw. Schließen des KontaktSystems 5. Der Bewegkontakt 7 ist über ein Anschlussmittel 10 mit einer ersten Stromschiene 11 des Polträgers 4 elektrisch leitend verbunden. Der Festkontakt 6 der Vakuumsehaltröhre 5 ist über ein zweites Anschlussmittel 12 mit einer zweiten Stromschiene 13 des Polkopfes 3 elektrisch leitend verbunden. Der Polkopf 3 verfügt über einen Kühlkörper 14 und der Polträger 4 über einen Kühlkörper 15. Die Kühlkörper 14 und 15 sind als Alumini- umgussteile ausgebildet und weisen Kühlrippen auf, welche je nach Einbaulage des Leistungsschalters entweder parallel oder senkrecht zur jeweiligen Stromschiene 11 bzw. 13 ausgerichtet sein können. Zur mechanischen Befestigung der Poleinheit 2 sind Befestigungselemente 16 am Polkopf vorgesehen, welche Befestigungselemente 16 aus Aluminium ausgebildet sind und an einem Stützer 17 verschraubt sind, welcher wiederum an einer Haltewand 18 des Leistungsschalters verschraubt ist. Der Polträger 4 weist ebenfalls Befestigungselemente 19 auf, welche aus Aluminium ausgebildet sind und mit einem Stützer 20 ver- schraubt sind, welcher an der Haltewand 18 des Leistungsschalters ebenfalls verschraubt ist. Die Befestigungselemente 16, 19 sind jeweils mittels Verschraubungen 21, 21' mit den jeweiligen Stützern 17, 20 verschraubt. Die Stromschienen 11 und 13 des Leistungsschalters 1 sind als Doppelschienen aus- gebildet, wodurch eine hohe Stromtragfähigkeit gewährleistet ist. Zur mechanischen Stabilisierung der DoppelStromschienen 11 und 13 sind weitere mechanische Stabilisierungsmittel vorgesehen, von denen der Übersichtlichkeit halber nur im Bereich der DoppelStromschiene 13 die Abstandshalter 22 und 23 als mechanische Stabilisierungsmittel dargestellt sind. Die Befestigungselemente 16 des Polträgers 3 und 19 des Polkopfes 4 dienen einerseits der Befestigung der Poleinheit über die Stützeinrichtungen an dem Leistungsschalter 1 und andererseits als Befestigungselemente für die Stromschienen 11 bzw. 13 und die Kühlkörper 14 bzw. 15. Die Stromschienen 11 bzw. 13 und die Kühlkörper 15 bzw. 14 sind dabei aneinander und/oder an den Befestigungselementen 19 bzw. 16 verschraubt, wodurch die mechanische Stabilität der gesamten Poleinheit 2 gewährleistet ist. Eine isolierende Stabilisierungsstange 24 ist an der ersten und an der zweiten Stromschiene verschraubt zur weiteren Stabilisierung der Poleinheit.
Die die Strompfade bildenden Teile der Poleinheit 2 umfassen die Stromschiene 13, das Anschlussmittel 12, den Festkontakt S1 den Bewegkontakt 7, einen figürlich nicht dargestellten flexiblen Stromleiter zur Verbindung des Bewegkontaktes 7 mit dem Anschlussmittel 10 sowie die Stromschiene 11 und sind aus Kupfer ausgebildet. Die Kühlkörper 14 und 15 sind als Aluminiumgussteile ausgeführt. Die mechanischen Befestigungsele- mente 16 und 19 sowie die Stabilisierungsmittel 22 und 23 sind aus Aluminium ausgebildet. Sowohl der Polkopf 3 als auch der Polträger 4 weisen somit insgesamt einen modularen Aufbau auf, mit dem eine den erforderlichen Eigenschaften entsprechende Materialwahl für Anschlussmittel, Kühlkörper sowie Be- festigungselemente in einfacher Weise möglich ist.
Bezugszeichenliste
1 Leistungsschalter
2 Poleinheit
3 Polkopf
4 Polträger
5 Vakuumsehaltröhre
6 Festkontakt
7 Bewegkontakt
8 AntriebsStange
9 Antriebseinheit
10 Anschlussmittel
11 Erste Stromschiene
12 Anschlussmittel
13 Zweite Stromschiene
14, 15 Kühlkörper
16 Befestigungselement Polkopf
17 Stützer
18 Haltewand
19 Befestigungselement Polträger
20 Stützer
21, 21' Verschraubungen
22, 23 Stabilisierungsmittel
24 Isolierende Stabilisierungsstange

Claims

Patentansprüche
1. Leistungsschalter, insbesondere Hochstromschalter mit mindestens einer Poleinheit (2) mit einem Polkopf (3) und einem Polträger (4) und einem dazwischen angeordneten KontaktSystem (5) zum Schalten eines über mindestens eine erste Stromschiene (11) des Polträgers (4) und mindestens eine zweite Stromschiene (13) des Polkopfes (3) geführten Stromes, wobei der Polkopf (3) und der Polträger (4) jeweils über Anschlussmit- tel (10, 12) verfügen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Anschlussmittel (10, 12) einzig zur Verbindung jeweils der mindestens einen ersten Stromschiene (11) und jeweils der mindestens einen zweiten Stromschiene (13) mit dem Kontakt- System (5) unter Ausbildung von Strompfaden ausgestaltet sind,
- jeweils mindestens ein Kühlkörper (14, 15) außerhalb der Strompfade an der ersten und der zweiten Stromschiene (11, 13) wärmeleitend angebracht ist, und - Befestigungselemente (16, 19) der Poleinheit (2) außerhalb der Strompfade an den Stromschienen (11, 13) angebracht sind.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Stromschienen (11, 13) und die Anschlussmittel (10, 12) aus Kupfer ausgebildet sind.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kühl- körper (14, 15) als Aluminiumgussteile ausgebildet sind.
4. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Befestigungselemente (16, 19) aus Aluminium bestehen.
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