EP3857583B1 - Kontaktarm und verfahren zum kontaktieren für einen trennschalter - Google Patents

Kontaktarm und verfahren zum kontaktieren für einen trennschalter Download PDF

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EP3857583B1
EP3857583B1 EP19769075.3A EP19769075A EP3857583B1 EP 3857583 B1 EP3857583 B1 EP 3857583B1 EP 19769075 A EP19769075 A EP 19769075A EP 3857583 B1 EP3857583 B1 EP 3857583B1
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EP
European Patent Office
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contact
contact element
arm
curvature
radius
Prior art date
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EP19769075.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3857583C0 (de
EP3857583A1 (de
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Mariusz ROHMANN
Dirk SCHRÄDER
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Publication of EP3857583A1 publication Critical patent/EP3857583A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/06—Contacts characterised by the shape or structure of the contact-making surface, e.g. grooved
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/02—Details
    • H01H31/026—Movable parts and contacts mounted thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H31/00—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/34—Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact adapted to engage an overhead transmission line, e.g. for branching
    • H01H31/36—Contact moved by pantograph
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position

Definitions

  • the invention relates to a contact arm and a method for a circuit breaker with at least one profile body and with at least one contact element, which is in electrical contact with the at least one profile body and which is designed to generate an electrical contact.
  • the at least one profile body has a first diameter d parallel to the at least one contact element.
  • the at least one contact element has a concave surface with a radius of curvature r ⁇ , which is arranged on a side facing away from the profile body.
  • the method includes electrically contacting the contact arm of the circuit breaker.
  • Isolator switches such as B. from the DE 31 11 286 A1 and the DE 10 2016 214 372 A1 known, are used in high and medium voltage systems to visibly electrically separate current paths from each other. Circuit breakers are switched without power, i.e. without any electrical loads connected to the circuit breaker. In high-voltage technology, especially in the range of up to 1200 kV voltage, z. B. High-voltage circuit breakers are used to isolate electrical loads and interrupt the current path. The interrupted current path is made visible to the outside by opening a circuit breaker, which means, for example, B. Maintenance, inspection and/or conversion work can be carried out safely.
  • a current path is visibly electrically separated, at least by opening it an electrical contact, and visibly electrically connected by closing the electrical contact(s).
  • An electrical contact comprises at least two contact pieces, with at least one contact piece being movable for opening and closing the contact.
  • the movable contact piece is z. B. designed as a contact arm, as shown in the DE 10 2016 214 372 A1 is known.
  • the contact arm When the electrical contact is closed, the contact arm contacts a mating contact piece, which, for. B. is fixed spatially, moved until there is electrical and mechanical contact between the two contact pieces.
  • the electrical contact When the electrical contact is opened, the movable contact arm is moved away from the mating contact piece until there is no electrical contact between the two contact pieces.
  • the counter contact piece is z. B. a spatially fixed cylindrical metal tube, a metal rail and / or a metal conductor.
  • the contact pieces are z. B. made of a material such as copper, which conducts electricity well, steel and / or aluminum, or include these materials.
  • good electrical contact between the mating contact piece and the movable contact arm is necessary in order to conduct electrical current via the contact without loss or at least with little loss.
  • the contact arm and the counter-contact piece are each made of a metal tube with a circular cross-section, then there is only a small contact or contact surface between the metal tube of the contact arm and the metal tube of the counter-contact piece.
  • the contact arm consists of a metal rod with a rectangular cross section, the contact area is increased. This leads to better electrical contact when the circuit breaker is closed, i.e. H. resulting in fewer electrical losses and a reduction in the risk of accidental interruption of the current path.
  • a further improvement of the contact can be achieved by making the contact arm from a profile body and a contact element consists.
  • a contact arm comprising a profile body in the form of a metal rod or a metal tube with a rectangular cross-section and a flat, rod-shaped contact element attached to the profile body, which is in particular in direct contact with the profile body, electrical contact can be improved and be designed to be more reliable in the closed state.
  • the profile body is optimized in terms of costs and mechanical properties.
  • a high level of mechanical stability is achieved.
  • the shape as e.g. B. rod or tube results in high mechanical stability and enables particularly when using a hollow body, e.g. B. hollow pipe, saving material and weight, ie costs.
  • the contact element is optimized for good electrical contact with the mating contact piece.
  • the contact element is z. B. made of copper and is connected to the profile body in a good electrically conductive manner, e.g. B. by soldering, welding, gluing and/or screw connections.
  • the surface of the contact element, which faces the profile body is matched to the shape of the profile body.
  • a rectangular profile body has a flat, flat contact surface with the contact element and the corresponding surface of the contact element, which faces the profile body, is also a flat, flat surface.
  • the surface of the contact element, which faces away from the profile body and faces the mating contact piece, is z. B. with a slight curvature or slightly rounded.
  • the contact pieces can roll off one another in the event of a short circuit and/or movement due to wind or ice loads without changing the effective contact surface or losing contact. This ensures that good electrical contact is maintained at all times when the circuit breaker is closed and electrical losses or uncontrolled opening of the contact are avoided.
  • the device So that the isolating distance of a circuit breaker, especially an outdoor circuit breaker, is clearly visible to the outside, the device is not encapsulated and is not installed in a housing.
  • the elements or parts of the circuit breaker are therefore exposed to the effects of the weather. Ice and/or snow loads can lead to movement of the movable contact arm, in particular to movement away from the mating contact piece, which deteriorates the electrical contact and thus leads to higher electrical losses across the contact.
  • snow and ice can prevent or at least make electrical and mechanical contact between the contact arm and the mating contact more difficult. This limits the reliability of the circuit breaker and high electrical losses can lead to high costs. Safe, controlled disconnection and connection may be limited or impossible.
  • the object of the present invention is to provide a contact arm for a circuit breaker and a method for electrically contacting a contact arm, which solve the problems described above.
  • it is the task to provide a cost-effective, stable contact arm which enables good and safe electrical and mechanical contact, especially in unfavorable weather conditions with snow and ice.
  • a contact arm for a circuit breaker with the features according to patent claim 1 and / or by a method for electrically contacting a contact arm of a circuit breaker, in particular a previously described contact arm, according to patent claim 9.
  • Advantageous embodiments of the contact arm according to the invention for a circuit breaker and/or the method for electrically contacting a contact arm of a circuit breaker, in particular a previously described contact arm, are specified in the subclaims. Included Subjects of the main claims can be combined with each other and with features of subclaims as well as features of the subclaims.
  • a contact arm according to the invention for a circuit breaker comprises at least one profile body and at least one contact element, which is in electrical contact with the at least one profile body and which is designed to generate an electrical contact, in particular with a mating contact piece.
  • the at least one profile body has a first diameter d parallel to the at least one contact element and the at least one contact element has a concave surface with a radius of curvature r ⁇ , which is arranged on a side facing away from the profile body.
  • the radius of curvature r ⁇ of the concave surface of the at least one contact element is smaller than the radius of curvature r of a circle segment with the first diameter d of the at least one profile body.
  • a contact arm according to the invention with a profile body and contact element is mechanically stable and inexpensive.
  • the profile body provides high mechanical stability at low costs and the contact piece enables good, reliable, ie safe electrical and mechanical contact with a mating contact piece.
  • the radius of curvature r' of the concave surface of the at least one contact element which is smaller than the radius of curvature r of a circle segment with the first diameter d of the at least one profile body, results in a tapered contour of the contact element towards the mating contact piece. If the contours of the contact arm or the contact element towards the mating contact piece are flat, z. B. unfavorable weather conditions, ice and snow can deposit or accumulate on the contact element and/or deposits can form on the contact element.
  • the contact element When the isolating switch is closed, the contact element is pressed against the mating contact piece.
  • the contact pressure e.g. B. that collected on the contact element Snow and/or ice compacts, making it more difficult for snow and/or ice layers to break.
  • the contact pressure In order to achieve safe, good electrical contact between the contact arm and a mating contact piece, the contact pressure must be increased so that, for example. B. break snow and/or ice layers on the contact element and z. B. chip off.
  • This requires reinforced contact arms, e.g. B. profile body with a larger wall thickness and / or larger diameter.
  • the associated increased material expenditure leads to higher costs and requires a stronger drive, in particular in order to build up sufficient contact pressure.
  • a tapered contour of the contact element towards the mating contact piece, through a radius of curvature r ⁇ of the concave surface of the at least one contact element, which is smaller than the radius of curvature r of a circle segment with the first diameter d of the at least one profile body, enables or facilitates the breaking up of layers Contaminants and/or layers of snow and/or ice, and thus enables reliable electrical and/or mechanical contact, especially even in unfavorable weather conditions with snow and/or ice. Due to the tapered contour, contaminants, snow and/or ice are pushed away from the tapered contour to the side when the circuit breaker is closed and are not compacted onto a flat surface.
  • Impurities, snow and/or ice slide on the tapered contour to the side, ie towards the outside of the contact, and are not compacted. This prevents the formation of strong, compacted layers, in particular layers of snow and/or ice, on the contact arm or the contact element and lower contact pressures are necessary for secure contact. This means that material and costs can be saved because the contact arm or the profile body has to be designed to be less stable.
  • the at least one contact element can have a triangular shape with a rounded corner, the rounded corner being a corner facing away from the at least one profile body and/or having the radius of curvature r ⁇ .
  • a triangular shape with a rounded corner enables contaminants, ice and/or snow to slide easily from the rounded corner to the side via the legs of the triangle and the strong curvature of the rounded corner with radius of curvature r ⁇ allows deposited layers, especially snow, to break - and ice layers, even with low contact pressure on the mating contact piece, with the advantages described above.
  • the at least one contact element can be hollow on the inside, in particular as a hollow tube. This saves material and the associated weight, which saves costs and enables a drive with lower performance.
  • the at least one contact element can be designed with an elastic and/or resilient surface, in particular in the area of the radius of curvature r ⁇ . Particularly in conjunction with a hollow contact element, the surface can yield upon contact with a mating contact piece and adapt to the contour of the mating contact piece. This increases the contact area between the contact element and the mating contact piece and produces an improved, more reliable electrical contact. Deformation of the surface of the contact element when the contact is closed also supports the breaking up and flaking off of layers of contaminants, snow and/or ice, in addition to the pointed contour of the contact element and the possibility of displacing contaminants, snow and/or ice to the side without one To maintain compaction of snow and ice layers.
  • the at least one contact element can be made of copper, aluminum or steel or can include copper, aluminum and/or steel.
  • the contact element can z. B. additionally coated, in particular be silver plated. Metals provide good electrical contact with high current carrying capacity. In particular copper with z. B. silver-plated surface results in very good electrical contact with low contact resistance.
  • the at least one profile body has a rectangular shape, in particular with rounded corners.
  • a rectangular shape, in particular with rounded corners results in a mechanically very stable contact arm, with one side of the rectangular shape being able to serve as a contact surface between the profile body and the contact element.
  • the large area of one side as a contact surface enables good contact between the contact element and the profile body as well as a secure, mechanically stable attachment of the contact element to the profile body.
  • the at least one profile body can be hollow on the inside, in particular as a hollow tube. This saves material and the associated weight, which saves costs and enables a drive with lower performance.
  • the at least one profile body can be made of copper, aluminum or steel or can include copper, aluminum and/or steel.
  • Steel, aluminum and especially copper have a low specific resistance and conduct electrical current with low losses.
  • highly conductive materials for the profile body good electrical power conduction with a low voltage drop across the contact arm or the profile body is possible.
  • Steel is mechanically very stable and aluminum is light, which allows for weight savings.
  • the at least one profile body and the at least one contact element can be in direct mechanical and/or electrical contact with one another, in particular via a common contact surface.
  • a large contact area as well as direct mechanical and electrical contact enables good, low-loss power conduction and a low voltage drop across the contact arm, whereby both the profile body and the at least one contact element can contribute to the good conductivity of the contact arm.
  • a direct mechanical contact results in a mechanically long-term stable contact arm and thus enables the circuit breaker to function reliably, especially over long periods of time.
  • a method for electrically contacting a contact arm of a circuit breaker, in particular a previously described contact arm comprises that a contact element of the contact arm electrically and / or mechanically contacts a mating contact, wherein a concave surface of the contact element directed towards the mating contact piece has a radius of curvature r ', which is smaller is the radius of curvature r of a circle segment with the maximum diameter d' of the contact element.
  • Deposits, in particular contaminants, snow and/or ice on the contact arm, in particular on the at least one contact element of the contact arm, can be pushed away laterally from the concave surface of the contact element upon contact with the counter contact piece.
  • the concave surface of the contact element can deform elastically, in particular deform resiliently and/or deform completely elastically, upon electrical and/or mechanical contact with the mating contact piece.
  • Deposits, in particular contaminants, snow and/or ice can be removed from the contact arm by the elastic deformation of the concave surface of the contact element, in particular shaken off, stripped off and/or chipped off.
  • FIG. 1 A contact arm 1 with a profile body 2 and a contact element 3 according to the prior art is shown schematically in a sectional view.
  • the Figure 1 shows a profile of the contact arm 1, with a section through the contact arm 1 perpendicular to the longitudinal axis of the contact arm 1.
  • the profile body 2 is z. B. a hollow tube or a hollow rod, with a rectangular profile, with the corners each being rounded.
  • the profile body 2 is z. B. made of steel or aluminum to ensure high mechanical stability with good electrical conductivity via the profile body 2.
  • the design of the profile body 2 as a hollow body ensures high mechanical stability with low weight and costs.
  • the contact element 3 is force-fitting and electrically conductive on the profile body 2 attached.
  • the side is a side of the profile body 2 or the contact arm 1, which lies opposite a mating contact piece of the isolating switch, the mating contact piece not being shown in the figures for the sake of simplicity.
  • the contact element 3 is z. B. electrically conductive, mechanically stable on the profile body 2 by welding, gluing and / or screw connections.
  • the contact element 3 is solid, designed as a monolithic body, and z. B. made of copper, especially with a silver-plated surface.
  • the profile body 2 has a diameter d parallel to the contact surface between the profile body 2 and the contact element 3.
  • the contact element 3 is strip-shaped, with a flat curve on the side which faces away from the contact surface and lies opposite the mating contact piece. Due to the rounding or the rounded surface of the contact element 3, the contact element 3 can roll on the mating contact piece in the event of a short circuit and/or when moving due to wind or ice loads, without changing the effective contact surface or losing electrical contact. This ensures that good electrical contact is maintained at all times when the circuit breaker is closed and electrical losses or uncontrolled opening of the contact are avoided.
  • the rounded surface of the contact element 3 essentially merges into the rounded corners of the profile body 2 at the respective corners of the profile body 2 on the side of the contact surface, with a circular arc being formed with a radius r.
  • the radius r is the radius of curvature of a circle segment with the first diameter d of the at least one profile body 2 and determines the surface of the rounded contact element 3 to the side towards the mating contact piece.
  • the back or side of the contact element 3 towards the profile body 2 is flat, equal to the assigned side of the profile body 2.
  • the two sides of the contact element 3 result in a strip-shaped contact element 3, with a longitudinal axis, which is arranged parallel to the longitudinal axis of the profile body 2, in Figure 1 perpendicular to the plane of the figure.
  • the radius of curvature r of the contact element 3 results in a slight curvature on the surface of the contact element 3, which enables the contact arm 1 to roll on the mating contact piece, but is not sufficient to prevent deposits, in particular contaminants, ice and/or snow layers, on the contact arm 1 or contact element 3 to be stripped off, pushed aside and/or allowed to flake off due to the curvature.
  • the curvature on the contact element 3 or the radius of curvature r of the contact element 3 is such that when the contact arm 1 moves towards the mating contact piece, before the contact closes, for example.
  • snow and/or ice is compacted on the contact element 3 and can form layers which can oppose good electrical and/or mechanical direct contact of the contact element 3 with the mating contact piece, as described above.
  • large forces are necessary, which press the contact element 3 onto the counter-contact piece and result in deposits flaking off or being stripped off, in particular contaminants, snow and/or or ice can lead to contact element 3.
  • a drive In connection with this, a drive must be dimensioned accordingly and the contact arm 1 must be mechanically stable, e.g. B. with large wall thickness, diameter d and / or stable material e.g. B. the profile body 2 can be formed. This involves high material expenditure and high costs.
  • a contact arm 1 according to the invention is shown schematically in a sectional view with a profile body 2 and a contact element 3, which has a concave surface with a radius of curvature r ⁇ .
  • the contact arm 1 is analogous to the contact arm 1 Figure 1 trained, but in contrast to the exemplary embodiment Figure 1 according to the invention with a radius of curvature r' of the concave surface of the contact element 3, which is smaller than the radius of curvature r of the concave surface of the contact element 3 Figure 1 .
  • a smaller radius of curvature r of the concave surface of the contact element 3 results in a more curved surface.
  • the contact element 3 in the exemplary embodiment of the invention is in Figure 2 not solid, but hollow or designed as a hollow tube or hollow strip.
  • the curved, concave surface of the contact element 3 is designed to be elastic, in particular resilient.
  • the contact arm 1 Due to the radius of curvature r ⁇ of the concave surface of the contact element 3, which is smaller than the radius of curvature r of the concave surface of the contact element 3 Figure 1 , ie is smaller than the radius of curvature r of a circle segment with the first diameter d of the at least one profile body 2, the contact arm 1 according to the invention has a strongly curved surface towards the mating contact piece. Deposits, in particular contaminants, layers of ice and/or snow are displaced from the surface to the sides by the curvature when approaching the mating contact piece.
  • the contact element 3 in the exemplary embodiment Figure 2 has the shape of a triangle, with a base in a form-fitting manner with the surface on one side of the profile body 2, the side towards the mating contact piece.
  • the base has a length d', which is smaller or in particular equal to the first diameter d of the at least one profile body 2.
  • the base of the contact element 3 forms a common contact surface 5 of the profile body 2 with the contact element 3, which results in good electrical and mechanical contact between the profile body 2 and the contact element 3.
  • the opposite corner 4 of the contact element 3 is rounded, with the radius of curvature r'.
  • the two legs of the triangle, to the right and left of the curvature, enable or promote the pushing away of deposits, especially contaminants and snow and/or ice when the contact arm 1 approaches the counter contact piece.
  • the curvature and in particular the elastic, resilient design of the contact element 3 as well as the legs of the triangular shape of the contact element 3, which essentially results in a V-shaped tip with a rounded corner 4 towards the mating contact piece, enable good and secure contact between the contact arm 1 and one Counter contact piece even in adverse weather conditions, e.g. B. in snow and/or ice.
  • Deposits, such as B. impurities, snow and / or ice are not compacted when the contact arm 1 approaches the counter contact piece, but are pushed aside with little effort, i.e. H.
  • B. contact elements 3 with other shapes can be used, in particular semicircular and / or elliptical or partially elliptical shaped contact elements 3.
  • the contact elements 3 can z. B. made of spring steel or bronze, and silver-plated or copper-plated be for good electrical conductivity between a mating contact piece and the profile body 2.

Landscapes

  • Contacts (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kontaktarm und ein Verfahren für einen Trennschalter mit wenigstens einem Profilkörper und mit wenigstens einem Kontaktelement, welches mit dem wenigstens einen Profilkörper in elektrischem Kontakt ist und welches ausgebildet ist, einen elektrischen Kontakt zu erzeugen. Der wenigstens eine Profilkörper weist einen ersten Durchmesser d parallel zum wenigstens einen Kontaktelement auf. Das wenigstens eine Kontaktelement weist eine konkave Oberfläche mit einem Krümmungsradius r` auf, welche auf einer vom Profilkörper abgewandten Seite angeordnet ist. Das Verfahren umfasst ein elektrisches Kontaktieren des Kontaktarms des Trennschalters.
  • Trennschalter, wie z. B. aus der DE 31 11 286 A1 und der DE 10 2016 214 372 A1 bekannt, werden in Hoch- und Mittelspannungsanlagen eingesetzt, um Strombahnen sichtbar elektrisch voneinander zu trennen. Trennschalter werden leistungslos, das heißt ohne mit dem Trennschalter verbundene elektrische Lasten, geschaltet. In der Hochspannungstechnik, insbesondere im Bereich von bis zu 1200 kV Spannung, werden z. B. Hochspannungs-Leistungsschalter verwendet, um elektrische Lasten zu trennen und die Strombahn zu unterbrechen. Die unterbrochene Strombahn wird über das Öffnen eines Trennschalters nach außen hin sichtbar gemacht, wodurch z. B. Wartungs-, Kontroll- und/oder Umbauarbeiten gefahrlos möglich sind.
  • Als Trennschalter bzw. Trenner können z. B. Drehtrenner, Hebeltrenner, Kniehebeltrenner, Einfachschwenktrenner, Zweifachschwenktrenner und/oder Einsäulentrennschalter, d. h. Pantografentrenner verwendet werden. Dabei wird eine Strombahn sichtbar elektrisch getrennt, durch Öffnen wenigstens eines elektrischen Kontakts, und sichtbar elektrisch verbunden, durch Schließen des oder der elektrischen Kontakte. Ein elektrischer Kontakt umfasst wenigstens zwei Kontaktstücke, wobei wenigstens ein Kontaktstück zum Öffnen und Schließen des Kontakts beweglich ist. Das bewegliche Kontaktstück ist z. B. als Kontaktarm ausgebildet, wie aus der DE 10 2016 214 372 A1 bekannt ist. Der Kontaktarm wird beim Schließen des elektrischen Kontakts auf ein Gegenkontaktstück, welches z. B. fest räumlich angeordnet ist, zubewegt, bis ein elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen den zwei Kontaktstücken besteht. Beim Öffnen des elektrischen Kontakts wird der bewegliche Kontaktarm von dem Gegenkontaktstück wegbewegt, bis kein elektrischer Kontakt zwischen den zwei Kontaktstücken besteht.
  • Das Gegenkontaktstück ist z. B. ein räumlich fixiertes zylinderförmiges Metallrohr, eine Metallschiene und/oder ein Metallleiter. Die Kontaktstücke sind z. B. aus einem Material wie Kupfer, welches elektrischen Strom gut leitet, Stahl und/oder Aluminium, oder umfassen diese Materialien. Im verbundenen bzw. eingeschalteten Zustand ist ein guter elektrischer Kontakt zwischen dem Gegenkontaktstück und dem beweglichen Kontaktarm notwendig, um Verlustfrei bzw. zumindest Verlustarm elektrischen Strom über den Kontakt zu leiten. Sind der Kontaktarm und das Gegenkontaktstück jeweils aus einem Metallrohr mit kreisrundem Querschnitt, so besteht zwischen dem Metallrohr des Kontaktarms und dem Metallrohr des Gegenkontaktstücks nur eine geringe Auflage- bzw. Kontaktfläche. Besteht der Kontaktarm aus einer Metallstange mit rechteckigem Querschnitt, so ist die Kontaktfläche vergrößert. Dies führt zu einem besseren elektrischen Kontakt im geschlossenen Zustand des Trennschalters, d. h. zu weniger elektrischen Verlusten, und zu einer Verringerung des Risikos der unbeabsichtigten Unterbrechung der Strombahn.
  • Eine weitere Verbesserung des Kontakts kann erreicht werden, indem der Kontaktarm aus einem Profilkörper und einem Kontaktelement besteht. Insbesondere bei z. B. Einsäulentrennschaltern bzw. Pantografentrennern, mit einem Kontaktarm umfassend einen Profilkörper in Form einer Metallstange oder einem Metallrohr mit rechteckigem Querschnitt und einem flachen, stabförmigen Kontaktelement auf dem Profilkörper befestigt, welches insbesondere in direktem Kontakt mit dem Profilkörper steht, kann ein elektrischer Kontakt verbessert und zuverlässiger in geschlossenem Zustand ausgebildet sein. Der Profilkörper ist optimiert bezüglich Kosten und mechanischen Eigenschaften. Durch Verwendung von z. B. Aluminium und/oder Stahl wird eine hohe mechanische Stabilität erreicht. Die Form als z. B. Stange oder Rohr ergibt eine hohe mechanische Stabilität und ermöglicht insbesondere bei Verwendung eines Hohlkörpers, z. B. Hohlrohrs, die Einsparung von Material und Gewicht, d. h. Kosten.
  • Das Kontaktelement ist optimiert für einen guten elektrischen Kontakt mit dem Gegenkontaktstück. Dazu ist das Kontaktelement z. B. aus Kupfer und ist gut elektrisch leitend mit dem Profilkörper verbunden, z. B. durch Löten, Schweißen, Kleben und/oder über Schraubverbindungen. Die Oberfläche des Kontaktelements, welche dem Profilkörper zugewandt ist, ist auf die Form des Profilkörpers abgestimmt. Z. B. weist ein rechteckiger Profilkörper eine flache, ebene Kontaktfläche mit dem Kontaktelement auf und die korrespondierende Oberfläche des Kontaktelements, welche dem Profilkörper zugewandt ist, ist ebenfalls eine flache, ebene Fläche. Die Oberfläche des Kontaktelements, welche vom Profilkörper abgewandt ist und dem Gegenkontaktstück zugewandt ist, ist z. B. mit einer geringen Wölbung bzw. leicht abgerundet ausgebildet. Bei einer abgerundeten Oberfläche können die Kontaktstücke im Kurzschlussfall und/oder bei Bewegung durch Wind oder Eisbelastung aufeinander abrollen, ohne die wirksame Kontaktfläche zu verändern oder den Kontakt zu verlieren. Dadurch wird im geschlossenen Zustand des Trennschalters ein guter elektrischer Kontakt zu jedem Zeitpunkt erhalten und elektrische Verluste oder ein unkontrolliertes Öffnen des Kontakts vermieden.
  • Damit die Trennstrecke eines Trennschalters, insbesondere eines Freiluft-Trennschalters, nach außen hin gut sichtbar ist, ist die Vorrichtung nicht gekapselt und nicht in einem Gehäuse verbaut. Somit sind die Elemente bzw. Teile des Trennschalters den Wettereinflüssen ausgesetzt. Eis und/oder Schneebelastungen können zu einer Bewegung des beweglichen Kontaktarms führen, insbesondere zu einer Bewegung vom Gegenkontaktstück weg, was den elektrischen Kontakt verschlechtert und somit zu höheren elektrischen Verlusten über den Kontakt hinweg führt. Beim Schließen eines Kontakts kann Schnee und Eis einen elektrischen und mechanischen Kontakt des Kontaktarms und des Gegenkontakts verhindern oder zumindest erschweren. Dadurch ist die Zuverlässigkeit des Trennschalters eingeschränkt, und hohe elektrische Verluste können zu hohen Kosten führen. Ein sicheres, gesteuertes Trennen und Verbinden kann eingeschränkt oder unmöglich sein.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kontaktarm für einen Trennschalter und ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines Kontaktarms anzugeben, welche die zuvor beschriebenen Probleme lösen. Insbesondere ist es Aufgabe, einen kostengünstigen, stabilen Kontaktarm anzugeben, welcher einen guten und sicheren elektrischen und mechanischen Kontakt ermöglicht, insbesondere auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen mit Schnee und Eis.
  • Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kontaktarm für einen Trennschalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines Kontaktarms eines Trennschalters, insbesondere eines zuvor beschriebenen Kontaktarms, gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kontaktarms für einen Trennschalter und/oder des Verfahrens zum elektrischen Kontaktieren eines Kontaktarms eines Trennschalters, insbesondere eines zuvor beschriebenen Kontaktarms, sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar.
  • Eine erfindungsgemäßer Kontaktarm für einen Trennschalter umfasst wenigstens einen Profilkörper und wenigstens ein Kontaktelement, welches mit dem wenigstens einen Profilkörper in elektrischem Kontakt ist und welches ausgebildet ist, einen elektrischen Kontakt insbesondere mit einem Gegenkontaktstück zu erzeugen. Der wenigstens eine Profilkörper weist einen ersten Durchmesser d parallel zum wenigstens einen Kontaktelement auf und das wenigstens eine Kontaktelement weist eine konkave Oberfläche mit einem Krümmungsradius r` auf, welche auf einer vom Profilkörper abgewandten Seite angeordnet ist. Der Krümmungsradius r` der konkaven Oberfläche des wenigstens einen Kontaktelements ist kleiner als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers.
  • Ein erfindungsgemäßer Kontaktarm mit Profilkörper und Kontaktelement ist mechanisch stabil und kostengünstig. Der Profilkörper gibt eine hohe mechanische Stabilität bei geringen Kosten und das Kontaktstück ermöglicht einen guten, zuverlässigen, d. h. sicheren elektrischen und mechanischen Kontakt mit einem Gegenkontaktstück. Der Krümmungsradius r' der konkaven Oberfläche des wenigstens einen Kontaktelements, welcher kleiner als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers ist, ergibt eine verjüngte Kontur des Kontaktelements zum Gegenkontaktstück hin. Bei flachen Konturen des Kontaktarms bzw. des Kontaktelements zum Gegenkontaktstück hin kann sich bei z. B. ungünstigen Witterungsbedingungen Eis und Schnee auf dem Kontaktelement ablagern bzw. ansammeln und/oder es können sich Ablagerungen auf dem Kontaktelement bilden. Beim Schließen des Trennschalters wird das Kontaktelement gegen das Gegenkontaktstück gedrückt. Beim Aufbau des Kontaktdrucks wird z. B. der auf dem Kontaktelement gesammelte Schnee und/oder das Eis verdichtet, wodurch ein Brechen von Schnee- und/oder Eisschichten erschwert wird.
  • Um einen sicheren, guten elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktarm und einem Gegenkontaktstück zu erreichen, muss der Kontaktdruck erhöht werden, damit z. B. Schnee- und/oder Eisschichten auf dem Kontaktelement brechen und z. B. abplatzen. Dazu sind verstärkte Kontaktarme notwendig, z. B. Profilkörper mit einer größeren Wandstärke und/oder größerem Durchmesser. Ein damit verbundener erhöhter Materialaufwand führt zu höheren Kosten und erfordert einen stärkeren Antrieb, insbesondere um einen ausreichenden Kontaktdruck aufzubauen.
  • Eine verjüngte Kontur des Kontaktelements zum Gegenkontaktstück hin, durch einen Krümmungsradius r` der konkaven Oberfläche des wenigstens einen Kontaktelements, welcher kleiner als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers ist, ermöglicht bzw. erleichtert das Aufbrechen von Schichten aus Verunreinigungen und/oder Schnee- und/oder Eisschichten, und ermöglicht somit einen zuverlässigen elektrischen und/oder mechanischen Kontakt, insbesondere auch bei ungünstigen Witterungsbedingungen mit Schnee und/oder Eis. Durch die verjüngte Kontur werden Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis beim Schließen des Trennschalters von der verjüngten Kontur zur Seite weggedrängt und nicht auf einer flachen Oberfläche verdichtet. Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis gleiten auf der verjüngten Kontur zur Seite, d. h. nach Außen des Kontakts hin ab, und werden nicht verdichtet. Dadurch wird die Bildung starker, verdichteter Schichten, insbesondere Schnee- und/oder Eisschichten auf dem Kontaktarm bzw. dem Kontaktelement verhindert und es sind geringere Kontaktdrücke für einen sichern Kontakt notwendig. Somit können Material und Kosten eingespart werden, da der Kontaktarm bzw. der Profilkörper weniger stabil ausgelegt werden muss.
  • Das wenigstens eine Kontaktelement kann eine Dreiecksform mit einer abgerundeten Ecke aufweisen, wobei die abgerundete Ecke eine vom wenigstens einen Profilkörper abgewandte Ecke ist und/oder den Krümmungsradius r` aufweist. Eine Dreiecksform mit abgerundeter Ecke ermöglicht über die Schenkel des Dreiecks ein gutes Abgleiten von Verunreinigungen, Eis und/oder Schnee von der abgerundeten Ecke weg zur Seite hin und über die starke Krümmung der abgerundeten Ecke mit Krümmungsradius r` ein Brechen von abgelagerten Schichten, insbesondere Schnee- und Eisschichten, schon bei geringem Anpressdruck an das Gegenkontaktstück, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.
  • Das wenigstens eine Kontaktelement kann im Inneren hohl ausgebildet sein, insbesondere als Hohlrohr. Dadurch wird Material und damit verbunden Gewicht eingespart, was Kosten einspart und einen Antrieb mit geringerer Leistung ermöglicht.
  • Das wenigstens eine Kontaktelement kann mit einer elastischen und/oder federnden Oberfläche, insbesondere im Bereich des Krümmungsradius r` ausgebildet sein. Insbesondere in Verbindung mit einem hohlen Kontaktelement kann die Oberfläche bei Kontakt mit einem Gegenkontaktstück nachgeben und sich der Kontur des Gegenkontaktstücks anpassen. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktstück vergrößert und ein verbesserter, zuverlässigerer elektrischer Kontakt erzeugt. Eine Verformung der Oberfläche des Kontaktelements beim Schließen des Kontakts unterstützt ebenfalls das Aufbrechen und Abplatzen von Verunreinigungsschichten, Schnee- und/oder Eisschichten, neben der spitzen Kontur des Kontaktelements und der Möglichkeit, Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis zur Seite hin zu verdrängen ohne eine Verdichtung von Schnee- und Eisschichten zu erhalten.
  • Das wenigstens eine Kontaktelement kann aus Kupfer, Aluminium oder Stahl ausgebildet sein oder Kupfer, Aluminium und/oder Stahl umfassen. Für einen besseren elektrischen Kontakt kann das Kontaktelement z. B. zusätzlich beschichtet, insbesondere versilbert sein. Metalle ergeben einen guten elektrischen Kontakt mit hoher Stromtragfähigkeit. Insbesondere Kupfer mit z. B. versilberter Oberfläche ergibt einen sehr guten elektrischen Kontakt mit geringem Kontaktwiderstand.
  • Der wenigstens eine Profilkörper weist eine Rechteckform auf, insbesondere mit abgerundeten Ecken. Eine Rechteckform, insbesondere mit abgerundeten Ecken, ergibt einen mechanisch sehr stabilen Kontaktarm, wobei eine Seite der Rechteckform als Kontaktfläche zwischen dem Profilkörper und dem Kontaktelement dienen kann. Die große Fläche einer Seite als Kontaktfläche ermöglicht einen guten Kontakt zwischen Kontaktelement und Profilkörper sowie eine sichere, mechanisch stabile Befestigung des Kontaktelements am Profilkörper.
  • Der wenigstens eine Profilkörper kann im Inneren hohl ausgebildet sein, insbesondere als Hohlrohr. Dadurch wird Material und damit verbunden Gewicht eingespart, was Kosten einspart und einen Antrieb mit geringerer Leistung ermöglicht.
  • Der wenigstens eine Profilkörper kann aus Kupfer, Aluminium oder Stahl ausgebildet sein oder Kupfer, Aluminium und/oder Stahl umfassen. Stahl, Aluminium und insbesondere Kupfer weisen einen geringen spezifischen Widerstand auf und leiten elektrischen Strom mit geringen Verlusten. Durch die Verwendung von gut leitenden Materialien für den Profilkörper ist eine gute elektrische Stromleitung mit geringem Spannungsabfall über den Kontaktarm bzw. den Profilkörper möglich. Stahl ist mechanisch sehr stabil und Aluminium ist leicht, was eine Gewichtseinsparung ermöglicht.
  • Der wenigstens eine Profilkörper und das wenigstens eine Kontaktelement können in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt miteinander stehen, insbesondere über eine gemeinsame Kontaktfläche. Eine große Kontaktfläche sowie ein direkter mechanischer und elektrischer Kontakt ermöglicht eine gute, verlustarme Stromleitung und einen geringen Spannungsabfall über den Kontaktarm hinweg, wobei sowohl der Profilkörper als auch das wenigstens eine Kontaktelement zur guten Leitfähigkeit des Kontaktarms beitragen können. Ein direkter mechanischer Kontakt ergibt einen mechanisch langzeitstabilen Kontaktarm und ermöglicht damit eine zuverlässige Funktion des Trennschalters, insbesondere über lange Zeiträume hinweg.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines Kontaktarms eines Trennschalters, insbesondere eines zuvor beschriebenen Kontaktarms, umfasst, dass ein Kontaktelement des Kontaktarms einen Gegenkontakt elektrisch und/oder mechanisch kontaktiert, wobei eine zum Gegenkontaktstück hingerichtete konkave Oberfläche des Kontaktelements einen Krümmungsradius r` aufweist, welcher kleiner ist als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem maximalen Durchmessers d' des Kontaktelements.
  • Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis auf dem Kontaktarm, insbesondere auf dem wenigstens einen Kontaktelement des Kontaktarms, können bei Kontakt mit dem Gegenkontaktstück von der konkaven Oberfläche des Kontaktelements seitlich weggedrückt werden.
  • Die konkave Oberfläche des Kontaktelements kann bei einem elektrischen und/oder mechanischen Kontakt mit dem Gegenkontaktstück sich elastisch verformen, insbesondere federnd verformen und/oder vollständig elastisch verformen.
  • Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis können durch die elastische Verformung der konkaven Oberfläche des Kontaktelements von dem Kontaktarm entfernt werden, insbesondere abgeschüttelt werden, abgestreift werden und/oder abplatzten.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum elektrischen Kontaktieren eines Kontaktarms eines Trennschalters, insbesondere eines zuvor beschriebenen Kontaktarms, gemäß Anspruch 9 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Kontaktarms für einen Trennschalter gemäß Anspruch 1 und umgekehrt.
  • Im Folgenden wird ein Kontaktarm gemäß des Stands der Technik in Figur 1 und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in Figur 2 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
  • Dabei zeigen die
    • Figur 1
    schematisch in Schnittansicht einen Kontaktarm 1 mit einem Profilkörper 2 und einem Kontaktelement 3 nach dem Stand der Technik, und
    Figur 2
    schematisch in Schnittansicht einen erfindungsgemäßen Kontaktarm 1 mit einem Profilkörper 2 und einem Kontaktelement 3, welches eine konkave Oberfläche mit einem Krümmungsradius r` aufweist.
  • In Figur 1 ist schematisch in Schnittansicht ein Kontaktarm 1 mit einem Profilkörper 2 und einem Kontaktelement 3 nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Figur 1 zeigt ein Profil des Kontaktarms 1, mit einem Schnitt durch den Kontaktarm 1 senkrecht zur Längsachse des Kontaktarms 1. Der Profilkörper 2 ist z. B. ein Hohlrohr bzw. eine hohle Stange, mit einem rechteckigen Profil, wobei die Ecken jeweils abgerundet sind. Der Profilkörper 2 ist z. B. aus Stahl oder Aluminium, um eine hohe mechanische Stabilität zu gewährleisten bei guter elektrischer Leitfähigkeit über den Profilkörper 2. Durch die Ausführung des Profilkörpers 2 als Hohlkörper ist eine hohe mechanische Stabilität bei geringem Gewicht und Kosten gegeben.
  • An einer Seite des Profilkörpers 2 ist das Kontaktelement 3 kraft und formschlüssig, elektrisch leitend am Profilkörper 2 befestigt. Die Seite ist eine Seite des Profilkörpers 2 bzw. des Kontaktarms 1, welche einem Gegenkontaktstück des Trennschalters gegenüber liegt, wobei der Einfachheit halber das Gegenkontaktstück in den Figuren nicht dargestellt ist. Das Kontaktelement 3 ist z. B. durch Schweißen, Kleben und/oder Schraubverbindungen elektrisch leitend, mechanisch stabil am Profilkörpers 2 befestigt. Das Kontaktelement 3 ist massiv, als monolithischer Körper ausgebildet, und z. B. aus Kupfer, insbesondere mit versilberter Oberfläche.
  • Der Profilkörper 2 hat einen Durchmesser d parallel der Kontaktaktfläche zwischen dem Profilkörper 2 und dem Kontaktelement 3. Das Kontaktelement 3 ist leistenförmig ausgebildet, mit einer flachen Rundung auf der Seite, welche von der Kontaktfläche abgewandt ist und dem Gegenkontaktstück gegenüber liegt. Durch die Rundung bzw. durch die abgerundete Oberfläche des Kontaktelements 3 kann das Kontaktelement 3 im Kurzschlussfall und/oder bei Bewegung durch Wind oder Eisbelastung auf dem Gegenkontaktstück abrollen, ohne die wirksame Kontaktfläche zu verändern oder den elektrischen Kontakt zu verlieren. Dadurch wird im geschlossenen Zustand des Trennschalters ein guter elektrischer Kontakt zu jedem Zeitpunkt erhalten und elektrische Verluste oder ein unkontrolliertes Öffnen des Kontakts vermieden.
  • Die abgerundete Oberfläche des Kontaktelements 3 geht an den jeweiligen Ecken des Profilkörpers 2 auf der Seite der Kontaktfläche in die abgerundeten Ecken des Profilkörpers 2 im Wesentlichen über, wobei ein Kreisbogen ausgebildet wird mit einem Radius r. Der Radius r ist der Krümmungsradius eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers 2 und bestimmt die Oberfläche des abgerundeten Kontaktelements 3 zur Seite zum Gegenkontaktstück hin. Die Rückseite bzw. Seite des Kontaktelements 3 zum Profilkörper 2 hin ist eben, gleich der zugeordneten Seite des Profilkörpers 2. Die zwei Seiten des Kontaktelements 3 ergeben ein leistenförmiges Kontaktelement 3, mit einer Längsachse, welche parallel der Längsachse des Profilkörpers 2 angeordnet ist, in Figur 1 senkrecht zur Figurenebene. Der Krümmungsradius r des Kontaktelements 3 ergibt eine geringe Krümmung auf der Oberfläche des Kontaktelements 3, welche ein Abrollen des Kontaktarms 1 auf dem Gegenkontaktstück ermöglicht, aber nicht ausreicht um Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Eis- und/oder Schneeschichten auf dem Kontaktarm 1 bzw. Kontaktelement 3 abzustreifen, beiseite zu schieben und/oder aufgrund der Krümmung abplatzen zu lassen.
  • Vielmehr ist im Stand der Technik die Krümmung auf dem Kontaktelement 3 bzw. der Krümmungsradius r des Kontaktelements 3 derart, dass bei einer Bewegung des Kontaktarms 1 auf das Gegenkontaktstück zu, vor dem Kontaktschluss z. B. Schnee und/oder Eis auf dem Kontaktelement 3 verdichtet wird und Schichten ausbilden kann, welche einem guten elektrischen und/oder mechanischen direkten Kontakt des Kontaktelements 3 mit dem Gegenkontaktstück entgegenstehen können, wie zuvor beschrieben. Um einen guten, stabilen, eis- und schneefreien elektrischen Kontakt des Kontaktelements 3 mit dem Gegenkontaktstück sicher zu gewährleisten, sind große Kräfte notwendig, welche das Kontaktelement 3 auf das Gegenkontaktstück pressen und zu einem Abplatzen oder Abstreifen von Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis auf dem Kontaktelement 3 führen können. Damit verbunden muss ein Antrieb entsprechend stark dimensioniert sein und der Kontaktarm 1 mechanisch stabil, z. B. mit großer Wandstärke, Durchmesser d und/oder stabilem Material z. B. des Profilkörpers 2 ausgebildet sein. Damit verbunden ist ein hoher Materialaufwand und hohe Kosten.
  • In Figur 2 ist schematisch in Schnittansicht ein erfindungsgemäßer Kontaktarm 1 mit einem Profilkörper 2 und einem Kontaktelement 3 dargestellt, welches eine konkave Oberfläche mit einem Krümmungsradius r` aufweist. Der Kontaktarm 1 ist analog dem Kontaktarm 1 der Figur 1 ausgebildet, jedoch im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 erfindungsgemäß mit einem Krümmungsradius r' der konkaven Oberfläche des Kontaktelements 3, welcher kleiner ist als der Krümmungsradius r der konkaven Oberfläche des Kontaktelements 3 der Figur 1. Ein kleinerer Krümmungsradius r der konkaven Oberfläche des Kontaktelements 3 ergibt eine stärker gekrümmte Oberfläche. Des Weiteren ist das Kontaktelement 3 im Ausführungsbeispiel der Erfindung in Figur 2 nicht massiv, sondern hohl bzw. als Hohlrohr oder hohle Leiste ausgebildet. Bei entsprechend dünner Wandung und Materialwahl ist die gekrümmte, konkave Oberfläche des Kontaktelements 3 elastisch, insbesondere federnd ausgebildet.
  • Durch den Krümmungsradius r` der konkaven Oberfläche des Kontaktelements 3, welcher kleiner ist als der Krümmungsradius r der konkaven Oberfläche des Kontaktelements 3 der Figur 1, d. h. kleiner ist als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers 2, weist der erfindungsgemäße Kontaktarm 1 eine stark gekrümmte Oberfläche zum Gegenkontaktstück hin auf. Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Eis- und/oder Schneeschichten werden durch die Krümmung bei Annäherung an das Gegenkontaktstück von der Oberfläche zu den Seiten verdrängt. Das Kontaktelement 3 im Ausführungsbeispiel der Figur 2 hat die Form eines Dreiecks, mit einer Basis formschlüssig mit der Oberfläche auf einer Seite des Profilkörpers 2, der Seite zum Gegenkontaktstück hin. Die Basis weist eine Länge d' auf, welche kleiner oder insbesondere gleich dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers 2 ist. Die Basis des Kontaktelements 3 bildet eine gemeinsame Kontaktfläche 5 des Profilkörpers 2 mit dem Kontaktelement 3 aus, welche einen guten elektrischen und mechanischen Kontakt zwischen dem Profilkörper 2 und dem Kontaktelement 3 ergibt. Die gegenüberliegende Ecke 4 des Kontaktelements 3 ist abgerundet, mit dem Krümmungsradius r'. Die zwei Schenkel des Dreiecks, rechts und links der Krümmung, ermöglichen bzw. fördern ein wegdrücken von Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis, bei Annäherung des Kontaktarms 1 an das Gegenkontaktstück.
  • Die Krümmung und insbesondere die elastische, federnde Ausbildung des Kontaktelements 3 sowie die Schenkel der Dreiecksform des Kontaktelements 3, wodurch sich im Wesentlichen eine V förmige Spitze mit abgerundeter Ecke 4 zum Gegenkontaktstück hin ergibt, ermöglichen einen guten und sicheren Kontakt zwischen dem Kontaktarm 1 und einem Gegenkontaktstück auch bei widrigen Witterungsbedingungen, z. B. bei Schnee und/oder Eis. Ablagerungen, wie z. B. Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis, werden nicht verdichtet bei Annäherung des Kontaktarms 1 an das Gegenkontaktstück, sondern werden mit wenig Kraftaufwand zu Seite, d. h. senkrecht zur Längsachse und parallel dem Durchmesser d des Profilkörpers 2 weggedrückt, und durch eine federnde Wirkung des Kontaktelements 3 können insbesondere Eis- und/oder Schneeschichten zum Abplatzen vom Kontaktelement 2 gebracht werden, wobei die Kontaktfläche mit einem Gegenkontaktstück durch die Verformung des Kontaktelements 3 vergrößert werden kann. Ein direkter Kontakt mit guten elektrischen Eigenschaften, d. h. geringem Widerstand, zwischen Kontaktarm 1 und Gegenkontaktstück des Trennschalters auch bei widrigen Witterungsbedingungen ist mit dem erfindungsgemäßen Kontaktarm 1 insbesondere mit geringem Kraftaufwand möglich. Der geringe Kraftaufwand ermöglicht die Auslegung des Kontaktarms kostengünstig, insbesondere mit weniger Material und geringerem Durchmesser sowie die Verwendung eines kostengünstigeren Antriebs für den Trennschalter.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden. So können z. B. Kontaktelemente 3 mit weiteren Formen verwendet werden, insbesondere halbkreisförmige und/oder elliptisch bzw. teilelliptisch förmige Kontaktelemente 3. Die Kontaktelemente 3 können z. B. aus Federstahl oder Bronze ausgeführt sein, und versilbert oder verkupfert sein für eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen einem Gegenkontaktstück und dem Profilkörper 2.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kontaktarm für einen Trennschalter
    2
    Profilkörper
    3
    Kontaktelement
    4
    abgerundete Ecke
    5
    gemeinsame Kontaktfläche des Profilkörpers mit dem Kontaktelement
    d
    erster Durchmesser des wenigstens einen Profilkörpers
    d'
    maximaler Durchmessers des Kontaktelements
    r
    Krümmungsradius eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers
    r'
    Krümmungsradius r` der konkaven Oberfläche des wenigstens einen Kontaktelements

Claims (12)

  1. Kontaktarm (1) für einen Trennschalter, mit wenigstens einem Profilkörper (2) und mit wenigstens einem Kontaktelement (3), welches mit dem wenigstens einen Profilkörper (2) in elektrischem Kontakt ist und welches ausgebildet ist, einen elektrischen Kontakt zu erzeugen, wobei der wenigstens eine Profilkörper (2) einen ersten Durchmesser d parallel zum wenigstens einen Kontaktelement (3) aufweist und das wenigstens eine Kontaktelement (3) eine konkave Oberfläche mit einem Krümmungsradius r` aufweist, welche auf einer vom Profilkörper (2) abgewandten Seite angeordnet ist, und wobei der Krümmungsradius r` der konkaven Oberfläche des wenigstens einen Kontaktelements (3) kleiner ist als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem ersten Durchmesser d des wenigstens einen Profilkörpers (2),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der wenigstens eine Profilkörper (2) eine Rechteckform aufweist, insbesondere mit abgerundeten Ecken.
  2. Kontaktarm (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das wenigstens eine Kontaktelement (3) eine Dreiecksform mit einer abgerundeten Ecke (4) aufweist, wobei die abgerundete Ecke (4) eine vom wenigstens einen Profilkörper (2) abgewandte Ecke ist und/oder den Krümmungsradius r` aufweist.
  3. Kontaktarm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das wenigstens eine Kontaktelement (3) im Inneren hohl ausgebildet ist, insbesondere als Hohlrohr.
  4. Kontaktarm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das wenigstens eine Kontaktelement (3) mit einer elastischen und/oder federnden Oberfläche, insbesondere im Bereich des Krümmungsradius r` ausgebildet ist.
  5. Kontaktarm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das wenigstens eine Kontaktelement (3) aus Kupfer, Aluminium oder Stahl ausgebildet ist oder Kupfer, Aluminium und/oder Stahl umfasst.
  6. Kontaktarm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    der wenigstens eine Profilkörper (2) im Inneren hohl ausgebildet ist, insbesondere als Hohlrohr.
  7. Kontaktarm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    der wenigstens eine Profilkörper (2) aus Kupfer, Aluminium oder Stahl ausgebildet ist oder Kupfer, Aluminium und/oder Stahl umfasst.
  8. Kontaktarm (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    der wenigstens eine Profilkörper (2) und das wenigstens eine Kontaktelement (3) in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt miteinander stehen, insbesondere über eine gemeinsame Kontaktfläche (5).
  9. Verfahren zum elektrischen Kontaktieren eines Kontaktarms (1) eines Trennschalters nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Kontaktelement (3) des Kontaktarms (1) einen Gegenkontakt elektrisch und/oder mechanisch kontaktiert, wobei eine zu einem Gegenkontaktstück hingerichtete konkave Oberfläche des Kontaktelements (3) einen Krümmungsradius r' aufweist, welcher kleiner ist als der Krümmungsradius r eines Kreissegments mit dem maximalen Durchmessers d' des Kontaktelements (3) .
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis, auf dem Kontaktarm (1), insbesondere auf dem wenigstens einen Kontaktelement (3) des Kontaktarms (1), bei Kontakt mit dem Gegenkontaktstück von der konkaven Oberfläche des Kontaktelements (3) seitlich weggedrückt werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die konkave Oberfläche des Kontaktelements (3) bei einem elektrischen und/oder mechanischen Kontakt mit dem Gegenkontaktstück sich elastisch verformt, insbesondere federnd verformt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Ablagerungen, insbesondere Verunreinigungen, Schnee und/oder Eis, durch die elastische Verformung der konkaven Oberfläche des Kontaktelements (3) von dem Kontaktarm (1) entfernt werden, insbesondere abgeschüttelt werden, abgestreift werden und/oder abplatzten.
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