NO140575B - Elektrisk bryter med hoeyt kontakttrykk under drift og redusert kontakttrykk ved slutning og brytning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en elektrisk bryter, særlig effektbrytere som er egnet til å føre og å bryte store strømmer.

Det er tidligere kjent brytere som fører store strømmer der man har avlastning av et høyt kontakttrykk, idet brytning finner sted. Det høye kontakttrykk når bryteren er i innkomplet tilstand er nødvendig for å bringe kontaktmotstanden ned på et minimum, og for å få en lett, hurtig bevegelse under brytning må dette kontakttrykk reduseres. Det samme gjelder også når bryteren innkoples.

Det har bydd på problemer å konstruere brytere

med begge disse egenskaper, nemlig høyt kontakttrykk under drift og redusert kontakttrykk ved slutning og brytning.

Et eksempel på en bryter av denne art er beskrevet

i tysk utlegningsskrift nr. 1.166.894. Denne tidligere kjente bryter har en bevegelig kontakt som er festet til en drivanordning og denne er igjen festet til et par svingbare vektarmer. De svingbare vektarmer søker å føre stasjonære elek-triske kontakter i en retning perpendikulært på bevegelsen av den bevegelige kontakt på en slik måte at brytningen av kretsen og avbrytelse av kontakten mellom kontaktdelene foregår sam-tidig. Det kan da oppstå en betydelig lysbuedannelse med bren-ning av kontaktflatene, og formålet med foreliggende oppfinnelse er i første rekke å oppheve denne ulempe, noe som i henhold til oppfinnelsen er oppnådd ved at bryteren er konstruert slik at det trykk de stasjonære kontakter utøver mot den bevegelige kontakt reduseres vesentlig under brytning, men det reduseres ikke til null som ved de tidligere kjente utførelses-former.

Lysbuer dannes kun når kontaktene forlater hverandre, og i henhold til oppfinnelsen er både de stasjonære kontakter og den bevegelige kontakt som sørger for brytning og slutning utført med skråflater for styring av bevegelsen og kanskje ennu viktigere, om lysbuer dannes vil disse stå mellom de nevnte skråflater som ikke tar del i kontaktdannelsen når bryterne er i innkoplet tilstand.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1 viser en bryter i henhold til en utførelses-form for oppfinnelsen sett fra siden og ii brytestilling,

fig. 2 viser bryteren på fig. 1 sett fra siden,

der virkemåten ved innkoplingen fremgår,

fig. 3 viser bryteren på fig. 1, sett fra siden

og i innkoplet stilling,

fig. 4 viser bryteren på fig. 1 sett fra siden, der utkopling skulle fremgå,

fig. 5 viser et snitt tatt etter linjen 5-5 på

fig. 1,

fig. 6 viser, sett fra siden, en bryter utført i henhold til en annen utførelsesform,

fig. 7 viser, sett fra siden, en effektbryter i henhold til nok en utførelsesform for oppfinnelsen, med bryteren i brytestilling,

fig. 8 viser bryteren på fig 7 sett fra siden og

fig. 9 viser, sett fra siden, bryteren på fig. 7 og 8 for å vise hva som skjer ved innkopling av bryteren.

På fig. 1 og 5 er det vist en bryter med en ramme 10 som står fast og som har en arm 11 og en kortere arm 12 med en innadrettet ende 14. En bevegelig arm eller vektstang 15 er svingbart lagret på enden 14 ved hjelp av en boltforbindelse 16. En stang.18 er montert på enden av armen 11 og strekker seg mot og gjennom en åpning ved enden av armen 15. En mutter og kontramutter som antydet ved 18, er skrudd inn på stangen 17. En fjær 20 befinner seg på stangen 17 med en ende i anlegg mot den stil-bare mutter ved 18, og den annen ende i anlegg mot enden av armen 15. Fjæren 20 utøver således en kraft som forspenner enden av armen 15 bort fra enden av armen 11.

Et par motstående kontaktdeler er montert i mekanismen. En kontaktdel 21 er montert på armen 11 og den annen kontaktdel 22 er montert på armen 15. Et par forbindelsesplater 23 sitter ved kontakten 21 for innkopling av bryteren i den krets der den hører til, og en isolerende blokk 24 er anvendt for å isolere forbindelsesplatene 23 og kontakten 21 fra armen 11.

På samme måte finnes det et par forbindelsesplater 25 for kontakten 22, og en isolasjonsblokk 26 isolerer forbindelsesplatene 25 og kontakten 22 fra armen 15.

En leddmekanisme med tre ledd 27, 28 og 29 forbinder armen 11 og vektarmen 15 som vist. Leddet 27 er svingbart forbundet ved 31 til armen 11 og ved 32 til leddet 28. Leddet 29 er svingbart forbundet ved 33 til armen 15 og ved 34 til den annen ende av leddet 28. En sylinder 35 er montert på leddet 28 og innbefatter et stempel med en stempelstang 36 som bærer bryterkniven eller bryterbladet 37. En isolerende plate 38 sitter på enden av bladet 37 for å hindre nytenning av lysbuen når kontakten brytes, slik det vil bli forklart i det følgende.

Sylinderen 35 kan med fordel være pneumatisk drevet og har to tilkoplinger 40 og 41 som på fig. 1 er angitt med stiplede linjer og som er tilsluttet en styring 42. Virkemåten for slike pneumatiske styringer er velkjent. Trykkluft ledes av styringen til den ene av tilkoplingene 40 eller 41 for å skyve stempelstangen 36 og bladet 37 ut og til den annen av tilkoplingene 40 eller 41, for å trekke stempelstangen 36 og bladet 37 tilbake. Det antas her at ytterligere forklaring av virkemåten for styringen 4 2 og sylinderen 35 er unødvendig.

Selve bryterens virkemåte vil bli forklart under henvisning til fig. 2, 3 og 4. Man skal merke seg at bevegelsen av armen 15 og kontaktdelen 2 2 under virkelig bruk er en liten bevegelse og at denne bevegelse er overdrevet på tegningene for illustrasjonens skyld.

På fig. 2 er bryteren vist i en stilling under innkopling eller utkopling av bryteren. Ved innkopling av bryteren blir trykkluft ledet av styringen 42 til sylinderen 35 for å drive stempelstangen 36 og dermed bladet 37 utad. Bladet 37

har svakt avskrånede kanter og de øvre kanter av kontaktdelene 21 og 22 er tilsvarende avskrånet. Bladet 37 kommer i anlegg med de avskrånede flater på kontaktdelene 21 og 22. Åpningen

mellom kontaktdelene 21 og 22 er ikke stor nok til at bladet 37 kan passere mellom dem, og sylinderen 35 vil da bevege seg oppad. Dette fører leddet 28 oppad og bevirker at armen 15 beveger seg mot armen 11 mot forspenningen fra fjæren 20. Når den øvre ende av armen 15 beveger seg mot armen 11, vil kontaktdelen 22 bevege seg bort fra kontaktdelen 21 og tillate bladet 3 7 og bevege seg inn mellom kontaktdelene 21 og 22. En balanse oppnås mellom den kraft som søker å drive bladet 37 i stilling mellom kontaktdelene 21 og 22, og kontakttrykket mellom kontaktdelene og bladet. Mekanismen vil dermed automatisk holde et stort sett konstant kontakttrykk under innkopling..Dette reduserer lysbuedannelser i lokale området under denne innkopling.

Det er naturligvis viktig at trykkluften koples ut når bladet når full innkoplingsstilling. Dette kan med fordel gjøres med en grensebryter (ikke vist) som påvirkes når bladet er helt innkoplet, og fører til at styringen 42 bryter luftstil-førselen til sylinderen 35. Dermed får man det maksimale høye kontakttrykk mellom bladet og kontaktdelene. Trykket kan naturligvis justeres med mutteren og kontramutteren 18.

Fig. 3 viser bryteren i innkoplingsstilling med den mekaniske leddmekanisme mellom armen 11 og vektarmen 15 liggende stort sett på en rett linje.

På fig. 4 er bryteren vist i den tilstand den har under utkopling. Når bryteren skal bryte, fører styringen 42 trykkluft til sylinderen 35 fer å trekke stempelstangen 36 med bladet 37 tilbake. Kontakttrykket mellom bladet 37 og kontaktdelene 21 og 22 er høyt, frembrakt av fjæren 20, og bladet''37 hindres i å bevege seg, noe som i stedet bevirker at sylindren 35 med leddet 28 beveger seg nedad. Dette vil igjen forkorte leddmekanismen 27, 28 og 29 og føre til at vektarmen 15 trekkes mot armen 11, hvorved kontaktdelen 22 beveger seg bort fra kontaktdelen 21: Etterhvert som kontakttrykket på grunn av dette avtar begynner bladet 37 å bevege seg oppad. En balanse oppnås mellom den kraft som søkere å trekke bladet ut fra kontaktdelene og kontakttrykket mellom bladet og de samme deler. Mekanismen vil automatisk opprettholde et stort sett konstant kontakttrykk under brytningen. Dette gir god kontaktglidning og reduserer lysbuedannelser i lokale områder mellom bladet og kontaktene ved utkopling.

I det øyeblikk bladet 37 er trukket ut til en stilling der det akkurat bryter kontakten med kontaktdelene er leddmekanismen 27, 28, 29 ikke på en rett linje, og idet kraften mellom bladet og kontaktdelene plutselig faller vil fjæren 20 bevirke at leddmekanismen 27, 28, 29 plutselig retter seg ut. Dette resulterer i en hurtig adskillelse mellom blad og kontaktdeler i det øyeblikk kontakten brytes. En isolerende plate 38 vil da stå mellom kontaktdelene 21 og 22 og hindre nytenning av en lysbue.

På fig. 6 er det vist en annen utførelsesform for oppfinnelsen der begge kontaktdeler er bevegelige. Rammen 45

er symmetrisk med to ender 46 og 47. Et par vektarmer 48 og 4 9 er svingbart lagret på de respektive ender 46 og 47 ved bolt-eller tappforbindelser 50 og 51. En stang 52 er festet til armen 48 ved dennes øvre ende og er teleskopisk innført i en langstrakt sylinder 53 som er festet til armen 49 ved dennes øvre ende. Denne anordning muliggjør bevegelse av armene 48 og 49 mot og bort fra hverandre. Stangen 52 og sylinderen 53 stikker gjennom en åpning i en fast plate 54. En mutter og en kontramutter 55 er skrudd inn på stangen 52, og på sylinderen 53 finnes det en ringformet flens 56. Den ringformede flens 56 kan erstattes med en mutter og kontramutter for ytterligere justering om det er ønsket. En fjær 57 sitter på stangen 52 i anlegg mot mutter og kontramutter 55 ved en ende og mot platen 54 ved den annen ende. En fjær 58 befinner seg også på sylinderen 53 i anlegg mot flensen 56 ved en ende og mot platen 54 ved den annen ende. Man ser her at vektarmene 48 og 49 kan stilles inn like langt fra platen 54.

En kontaktdel 60 sitter på armen 48 og en kontaktdel 61 på armen 49. Som tidligere forbindes de to armene 48 og 49 med en. leddmekanisme. Leddmekanismen er vist med leddene 27a, 28a og 29a. En sylinder 35a er forbundet med leddet 28a og stempelstangen 36a bærer et blad 37a med en plate 38a. Virkemåten for utførelsesformen på fig. 6 gir seg selv. Den svarer til virkemåten for den tidligere beskrevne utførelsesform når man ser bort fra at begge kontaktdeler er bevegelig ved ut-

og innkopling. Det antas derfor at noen ytterligere beskrivelse av virkemåten for utførelsesformen på fig. 6 ikke skulle være nødvendig.

Det skal imidlertid påpekes at kraften mellom leddmekanismen 27, 28, 29 og bladet 37 for å kople bryteren eller effektbryteren ut eller inn kan utøves av andre midler enn en pneumatisk drevet sylinder. For eksempel kan kraften utøves hydraulisk, elektrisk eller til og med manuelt. Det vil videre fremgå at det er mulig å bytte ut den mekaniske leddmekanisme med andre kraftdrevne anordninger, f.eks. anordninger med skråflater og kammer som virker sammen. Med henvisning til fig. 1 kan f.eks. sylinderen 35 være montert slik at oppad eller nedad-rettet kraft vil føre til at sylinderen kommer i anlegg mot en skråflate på armen 15 for å bevege denne utad ved den øvre ende.

Fig. 7, 8 og 9 viser nok en utførelsesform for oppfinnelsen. Slik det fremgår av fig. 7 og 8 omfatter en ramme to deler som er betegnet som armer 65 og 66, og som er svingbart forbundet med hverandre ved en bolt eller tappforbindelse 67. Som tidligere sitter det en kontaktdel på hver arm. Kontaktdelene er betegnet med 60b og 61b og er montert på armen

65 og 66 ved hjelp av isolerende blokker som tidligere. Ved de øvre ender av armene 65 og 66 finnes det ledd 70 og 71, og hvert av disse ledd 70 og 71 bærer en rekke forbindelsesledd. Her er et ledd 72 svingbart forbundet med leddet 70 med en svingeforbindelse 73. Svingeforbindelsen 73 innbefatter en fjær som forspenner 72 i urviserretningen (det vil si mot leddet 70) sett på fig. 7. Et ledd 74 er svingbart forbundet med leddet 72 ved en svingeforbindelse 75. Svingeforbindelsen 75 innbefatter en fjæranordning som forspenner leddet 74 mot urviserretningen sett på fig. 7 (det"vil si mot leddet 72). På samme måte er leddet 76 tilsluttet leddet 71 med en svingeforbindelse 77 og leddet 78 er tilsluttet leddet 76 med en svingeforbindelse 79. Fjæranordningen i svingeforbindelsen 77 forspenner leddet 76 mot urviserretningen (det vil si mot leddet 71) og fjæranordningen i svingeforbindelser 79 forspenner leddet 78 i urviserretningen (det vil si mot leddet 76) sett på fig. 7. Leddene 27b, 28b og 29b forbinder leddene 74 og 78. Leddet 27b er ved en ende festet til leddet 74 og leddet 29b er ved en ende festet til leddet 78, f.eks. ved sveising. Leddene 27b og 29b strekker seg stort sett mot hverandre og. endene er svingbart forbundet med leddet 28b. Den fjærende forspenningsanordning i svingepunktene eller forbindelsene ved 73, 75, 77 og 79 søker å holde leddene 27b, 28b og 29b på rett linje når bryteren er i hvilestilling, f.eks. når den er utkoplet som vist på fig. 7. Fjæranordningen bevirker også at armene 65 og 66 forspennes

mot hverandre.

En sylinder 35b er montert på leddet 28b og er til-koplet en styring 42 som kan lede fluidum under trykk til den ønskede ende av sylindren 35b, slik at stempelstangen 36b beveger seg inn eller ut. Stempelstangen 36b bærer bryterbladet 37b med den isolerende plate 38b, som beskrevet i forbindelse med de andre utførelsesformer.

Virkemåten for utførelsesformen på fig. 7, 8 og 9 er stort sett den samme som for de øvrige utførelser, og det antas at en meget kort beskrivelse av virkemåten vil være til-strekkelig. I utførelsesformen på fig. 7, 8 og 9 vil en kraft på leddet 28b bevirke en utadrettet bevegelse av de øvre ender av armene 65 og 66. På denne måte vil leddmekanismen som sylinderen er forbundet med virke på en måte som er motsatt virkningen av de tidligere beskrevne utførelser, slik det vil fremgå av det følgende. Betjeningen av bryteren fra brytestilling som vist på fig. 7, til innkoplet stilling sees best på fig. 9. Styringen 42 tilfører fluidum under trykk (f.eks. trykkluft) til den øvre ende av sylinderen 45b slik at stempelstangen 36b skyves ut. Stempelstangen 36b beveger bladet 37b utad inn-til de svakt avskrånede ytre kanter kommer i anlegg mot kontaktdelene 60b og 61b. Da åpningen mellom kontaktdelene er for trang til å slippe inn bladet 37b, vil sylinderen 35b i stedet bevege seg oppad sammen med leddet 28b. Leddene 27b og 29b er ved endene stivt forbundet med leddene 74, 78, og dette får leddene 74, 78 til å tippe som vist på fig. 9. Man skal merke seg at svingeforbindelsen mellom leddene 27b og 74 og mellom leddene 29b og 78 ikke nødvendigvis fører til dette, men det stive feste bevirker at leddene tvinges fra hverandre med det resultat at armene 65 og 66 svinger utad om svingeforbindelsen 67. Dette fører kontaktene 60b og 61b noe fra hverandre og til-later innføring av bladet 37b mellom dem. Mekanismen vil opprettholde et stort sett konstant kontakttrykk etter innkopling.

Det antas å være unødvendig å beskrive utkopling av denne utførelse av bryteren i detalj idet den foregående beskrivelse skulle være klar også når det gjelder denne operasjon. Igjen skai det påpekes at bevegelse av armene 6 5 og 6 6 er en liten bevegelse og at den er overdrevet på fig. 9 for illustrasjonens skyld. Foreliggende oppfinnelse tilveie-bringer en bryter eller effektbryter som har et godt og stort sett konstant kontakttrykk under inn- og utkopling av bryteren, mens den får et høyt kontakttrykk i innkoplet tilstand. Når bladet frigjøres, sørger mekanismen for en hurtig bevegelse av

bladet bort fra kontaktdelene på det tidspunkt da kontakten brytes.

Claims (11)

1. Elektrisk bryter med et par stasjonære kontaktdeler

som er forspent mot hverandre og med en bevegelig kontakt som er bevegelig mellom en første stilling (innkoplingsstilling), der den står mellom og i berøring med de to stasjonære kontakter, og en andre stilling (utkoplingsstilling) der den er adskilt fra de stasjonære kontaktdeler, samt med en drivanordning som er forbundet med den bevegelige kontakt, og en leddmekanisme som står i forbindelse med de to mot hverandre forspente og svingbare stasjonære kontaktdeler og med drivanordningen, og som under veksling av den bevegelige kontakt fra den første til den andre stilling trekker de stasjonære kontaktdeler fra hverandre et bestemt stykke, slik at kontakttrykket mellom de stasjonære kontaktdeler og den bevegelige kontakt blir mindre enn ved normalt innkoplede kontakter, men større enn null, karakterisert ved at de to stasjonære kontaktdeler (21, 22; 60,61) er anordnet på to stive bærearmer (11, 15; 48,49; 65,66), at leddmekanismen (27, 28, 29) såvel som midler (20; 58; 73, 75, 77, 79) som utøver forspenningen mellom bærearmene og dermed mellom de stasjonære kontaktdeler virker på de ender av bærearmen som ligger lengst fra bærearmens svingepunkt (16; 50, 51; 67) og fra det område der de stasjonære kontaktdeler er montert på bærearmene, og at forbindelsen mellom leddmekanismen og drivanordningen (35) samt bærearmene er slik at leddmekanismen i hvilestilling kommer i en tilstand som låser bærearmene i deres utsvingte stilling, hvor de stasjonære kontaktdeler står tettest sammen, og at leddmekanismen under påvirkning fra drivanordningen, knekker sammen på en slik måte at de to stasjonære kontaktdeler beveger seg fra hverandre.

2. Bryter som angitt i krav 1, karakterisert ved at midlene (20; 57, 58; 73, 75, 77, 79) til utøvelse av forspenningen mellom de stasjonære kontaktdeler (21, 22; 60,61) innbefatter minst en fjær.

3.. Bryter som angitt i krav 2, karakterisert ved at den kraft fjæren (20; 57, 58) utøver er stillbar for regulering av forspenningen.

4. Bryter som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at den bevegelige kontakt (37) er en knivkontakt.

5. Bryter som angitt i krav 4, karakteri~ sert ved en isolerende del (38) som er festet til knivkontakten (37) og ligger mellom de stasjonære kontaktdeler (21, 22; 60, 61) når knivkontakten befinner seg i den nevnte andre stilling.

6. Bryter som angitt i krav 4 eller 5, karakterisert ved at knivkontakten (37) er avskrånet ved den kant som først kommer i anlegg mot de stasjonære deler (21, 22; 60,61) når knivkontakten beveger seg fra den annen til den første stilling.

7. Bryter som angitt i et hvilket som helst av kravene 4-6, karakterisert ved at de stasjonære deler (21, 22; 60, 61) er avskrånet på de kanter som knivkontakten (37) først kommer i anlegg med når knivkontakten beveger seg fra den andre til den første av de nevnte stillinger.

8. Bryter som angitt i ett av kravene 1-7, karakterisert ved at en (11) av de to bærearmer danner en stiv ramme (10) hvorpå den annen bærearm er svingbart lagret (fig. 1-5) .

9. Bryter som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at de to bærearmer (48, 49) er svingbart lagret ved de to ender av en U-formet ramme 45 (fig. 6).

10. Bryter som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at de to bærearmer (65, 66) er L-formet og er svingbart forbundet med hverandre ved en ende (fig. 7-9).

11. Bryter som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-10, karakterisert ved at drivanordningen (35) omfatter en trykkmediumdrevet sylinder som er montert på det midterste (28) av tre ledd som danner leddmekanismen (27-29),og at stempelstangen (26) for sylinderen er forbundet med den bevegelige kontakt (37).