SE457032B - Elektrisk kopplingsapparat - Google Patents

Description

457 G52 _ 2 stor mängd joniserad gas bildats vid löpskenornas början. Detta försämrar strömbegränsningsförmágan hos dessa apparater.

Vid brytare med separata huvud- och brytkontakter är det känt att anordna den rörliga brytkontakten på en löpskena. som i sin tur är rörligt anord- nad i förhållande till den rörliga huvudkontakten (se t ex DE utläggnings- skriften 1 272 #23). Vid en sådan brytare åtgår dels tid för strömkommute- ringen från huvud- till brytkontakterna, dels tid för den ovannämnda ljus- bàgskommuteringen från brytkontakterna till löpskenorna.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att vid en kopplingsapparat av i ingressen till patentkrav l angivet slag åstadkomma en snabb ljusbågs- kommutering från kontakterna till löpskenorna redan i begynnelseskedet av ett brytförlopp. då kontaktavståndet är relativt litet. Detta uppnås enligt uppfinningen genom att apparaten utformas så som anges i känneteck- nande delen av patentkrav l.

Genom att anordna en rörlig kommuteringsledare, som under kontaktöppning- ens initialskede är i det närmaste stillastående, men som sedan rör sig tillsammans med den rörliga kontakten till frånläget. uppnås en snabbare ljusbågskommutering eftersom en mindre volym behöver joniseras mellan kommuteringsledaren och den motstàende löpskenan. Därigenom'uppnàs mindre kontaktslitage och kraftigare spänningsstegring över ljusbågen.

Lämpliga vidareutvecklingar av uppfinningen och vilka speciella fördelar dessa har framgår av underkraven och de nedan beskrivna utföringsexemplen.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall närmare beskrivas i anslutning till ett antal i bifogade ritning visade utföringsexempel, varvid fig 1 visar schematiskt i sidovy en kontaktanordning av tidigare känt utförande. fig 2 visar på motsvarande sätt en kontaktanordning för en första utföringsform av en enligt uppfinningen utförd brytare, 457 032 fig 3a-3c visar en kontaktanordning för en andra utföringsform av en enligt uppfinningen utförd brytare i tilläget (fig 3a), i begynnelseskedet av ett frånslag (fig 3b) och i frånläget (fis 30). fig 4a och 4b visar ett snitt efter linjen IV-IV i fig 3b enligt ett första resp andra alternativ, fig 5a visar schematiskt en kontaktanordning för en tredje utför- ingsform av en enligt uppfinningen utförd brytare, och fig 5b är ett kopplingsschema som visar strömriktningen genom kon- takter och löpskenor vid anordningen enligt fig 5a.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEWPEL Den i fig 1 visade, tidigare kända kontaktanordningen innefattar en på en fast kontaktbärare 11 fixerad fast kontakt 10, vilken samverkar med en på en rörlig kontaktbärare 21 fixerad kontakt 20. Den fasta kontaktbäraren 11 är förenad med en fast löpskena 12 och den rörliga kontaktbäraren 21 med en rörlig löpskena 22. De med i betecknade pilarna visar strömriktningen genom kontaktanordningen i ett visst ögonblick.

Den rörliga kontakten 20 är rörlig mellan ett tilläge, i vilket den bildar kontakt med den fasta kontakten 10, och ett frånläge. i vilket den befin- ner sig pà isolationsavstând från den fasta kontakten 10. Pilen A visar den rörliga konaktens rörelseriktning vid frânslag. I fig 1 visas anord- ningen i begynnelseskedet av ett frånslag, då avståndet mellan kontakterna 10, 20 fortfarande är litet och en ljusbàge brinner mellan dem.

En nackdel hos det i fig 1 visade utförandet är att det krävs ett relativt stort kontaktavstånd innan plasmastrálarna P från ljusbågen kommer i kon- takt med löpskenorna 12, 22 och ljusbàgskommuteringen till dessa kan ske.

Detta innebär att det tar relativt lång tid innan ljusbågen lämnar kon- taktområdet så att strömmen kan begränsas och eventuellt brytas. Under denna tid hinner betydande mängder joniserad gas och metallånga bildas vid kontakterna, vilket ytterligare försvårar ljusbågens förflyttning från kontaktområdet. Dessutom kan därvid brännskador på kontakterna lätt upp- stå. 457 032 Q De ovannämnda olägenheterna kan reduceras väsentligt genom att löpskenorna utformas så som visas i fig 2, där den rörliga löpskenan 22 är fixerad i början av brytförloppet för att sedan efter ljusbågskommuteringen, till- sammans med den rörliga kontakten 20, skapa det erforderliga isolations- avståndet. Fördelen med detta utförande är att plasmastrålarna som uppstår i begynnelseskedet kan få strömmen att snabbt kommutera på grund av den ringa volym som behöver joniseras mellan löpskenorna. Detta leder till mindre kontaktslitage och kraftigare spänningsstegring över ljusbågen.

Vid den kopplingsapparat som fig 3a visar en del av är såväl den fasta kontakten 10 som den rörliga kontakten 20 förbundna med fasta, resistiva löpskenor 12 resp 23 av det slag som beskrivs i den ovannämnda svenska patentansökningen 8503041-8. Löpskenorna 12, 23 är via förbindningsskenor lü resp 24 förenade med hålförsedda anslutningsorgan 15 resp 25 för in- koppling av kopplingsapparaten i en strömkrets. Anslutningsorganet 15 är utformat i ett stycke med kontaktbäraren 11 för den fasta kontakten 10.

Den rörliga kontakten 20 är fixerad på en kontaktbärare 21, som är vrid- bart lagrad i anslutningsorganet 25 och elektriskt förbunden med detta genom kontakt direkt mellan kontaktbärarens vridningsaxel och dess lag- ringsyta, där relativt stor kontaktkraft råder i apparatens tilläge. För att undvika att brännskador uppstår i lagerytorna när kontaktkraften försvinner i samband med kontaktöppnandet, är en flexibel förbindnings- ledare (ej visad) anordnad mellan kontaktbäraren 21 och anslutningsorganet 25. Denna ledare kan vara relativt tunn, eftersom den endast behöver leda ström under kort tid.

Den vridbara kontaktbäraren 21 är förbunden med löpskenan 23 via en kommu- teringsledare 22 i form av ett fjädrande bleck. Kommuteringsledarens ena ände är fixerad vid kontaktbäraren 21 genom ett förband 26. Dess andra ände trycks genom påverkan av ledarens egen fjäderkraft mot en vid löp- skenan 23 fixerad anslutningsflik 27. För att i kontaktöppningsfasen få en så snabb ljusbågsvandring som möjligt är det viktigt att inte för stor del av strömmen tillföres ljusbågen via ledarna 2Ä. 22, eftersom en ström i denna bana skulle komma att påverka ljusbågen med en kraft i fel riktning.

Med hänsyn härtill bör det inte vara för god elektrisk kontakt mellan kommuteringsledaren 22 och fliken 27. Dessa element kan därför eventuellt vara åtskilda av ett isolationsskikt. För underlättande av ljusbågskommu- teringen är kommuteringsledaren 22 utformad med ett omedelbart framför kontakten 20 beläget, mot förbindningsskenan ffl framskjutande parti 28. 457 032 När en kortslutning inträffar i den krets i vilken kopplingsapparaten är inkopplad, öppnas kontaktanordningen 10, 20 omedelbart genom påverkan av en automatiskt verkande manöveranordning (ej visad i figuren), som vrider kontaktbäraren 21 moturs. För att snabbt kunna begränsa strömmen är det mycket viktigt att ett kontaktgap av viss minimistorlek (ca 1 mm) uppnås på kortast möjliga tid. och att den ljusbåge som därvid bildas snabbt av- lägsnas från kontaktytorna. Som framgår av fig 3a finns det i apparatens tilläge ett visst avstånd mellan kommuteringsledaren 22 och den vridbara kontaktbärarens 21 fria ände. Därigenom förhindras att den rörliga kontak- ten bromsas upp av kommuteringsledaren 22 under brytförloppets begynnelse- skede fram till det i fig 3b visade läget. Under denna första delen av brytförloppet är kommuteringsledaren 22 i det närmaste stillastående.

Detta underlättar ljusbàgens förflyttning från den rörliga kontakten 20 till det framskjutande partiet 28 på kommuteringsledaren genom påverkan av det av strömmen alstrade magnetiska fältet. Ljusbågsfotpunkterna förflyt- tar sig därefter snabbt utefter kommuteringsledaren 22 resp förbindnings- skenan 14 till de resistiva löpskenorna 23 och 12, varvid strömmen, under ljusbàgens fortsatta förflyttning, snabbt begränsas. Under den senare delen av frànslaget rör sig kommuteringsledaren 22 tillsammans med kon- taktbäraren 21 till det i fig 3c visade frånläget, varvid ledarens fria ände glider mot kontaktfliken 27.

Kommuteringsledaren 22 kommer att föra hög ström endast under mycket kort tid, varför dess materialtjocklek kan vara relativt liten (t ex l mm).

Ljusbàgens förflyttning från kontaktytorna kan ytterligare underlättas genom att man, såsom framgår av fig 4a, på ömse sidor om kontaktanord- ningen anordnar väggar 41, #2 av sådant isolerande material, som under ljusbågens inverkan avger avjoniserande gas. I det visade exemplet är väggarna fixerade på kontaktbärarens 11 sidoytor och skjuter ut framför kontaktens 10 kontaktyta. Ännu snabbare ljusbàgskommutering kan uppnås om man dessutom, så som framgår av fig Hb, anordnar en platta 43 av gasavgiv- ande material i en mot kontaktytan öppen urtagning 19 i den fasta kontak- ten 10. Även denna platta skjuter ut framför den fasta kontaktens 10 kontaktyta, och den rörliga kontakten 20 är därför utformad med en till plattan anpassad urtagning 29.

Fig 5a visar en kontaktanordning för en strömbegränsande brytare med en pà en fast kontaktbärare 11 fixerad fast kontakt 10, vilken samverkar med en

Claims (9)

457 032 _ 6 ._ I-ß på en rörlig kontaktbärare 21 fixerad kontakt 20. I anslutning till kon- takterna är en fast och en rörlig löpskena 12 resp 22 anordnade. Dessa löpskenor är, till skillnad från utförandet enligt fig 2, permanent ström- satta under drift. Såsom framgår av det i fig 5b visade kopplingsschemat är kontaktbärarna 11 och 21 sammankopplade med var sin löpskena 12 resp 22 via förbindningsledare 31 resp 32. Varje kontaktbärare och dess respektive löpskena är i huvudsak parallella och genomflytes av ström i samma rikt- ning. Någon isolering mellan kontaktbärare och respektive löpskena är där- vid ej nödvändig. Med strömförande löpskenor enligt det visade utförandet uppnås dels att ljusbàgen mellan kontaktytorna attraheras av strömmen i löpskenorna, dels att ett blåsfält redan är uppbyggt mellan skenorna när kontaktöppningen sker. Ljusbâgen kommer därigenom att snabbt lämna kon- taktytorna och med hög hastighet vandra ut på de divergerande löpskenorna. Vid utförandet enligt fig Sa är för övrigt kontakterna 10, 20 vinklade på sådant sätt, att man får en förstärkning av den magnetiska fältstyrkan i övergångsområdet mellan kontakterna och löpskenorna. Detta medverkar till att ytterligare höja ljusbàgens vandringshastighet i detta känsliga om- råde, där ljusbågen vid jämförbara kända kontaktanordningar i regel har låg vandringshastighet och lätt förorsakar smältkratrar i löpskenorna. Med det föreslagna nya utförandet minskar den termiska pàkänningen på såväl kontakter som löpskenor. PATENTKRAV

1. Elektrisk kopplingsapparat innefattande en kontaktanordning med minst två samverkande kontakter (10, 20), av vilka åtminstone den ena är rörlig mellan ett till- och ett frànläge, anslutningsorgan (15, 25) för inkopp- ling av kopplingsapparaten i en strömkrets, samt två med var sin av de- båda kontakterna förbundna löpskenor (12, 22), vilka är så anordnade, att den ljusbåge som bildas vid kontaktöppning när ström flyter i kretsen, under påverkan av det av strömmen alstrade magnetfältet, föres bort från kontaktanordningen med ljusbàgens fotpunkter löpande utefter skenorna (12, 22), k ä n n e t e c k n a d därav, att den med den rörliga kontakten förbundna löpskenan (22) utgöres av eller är förbunden med en rörlig kommuteringsledare, vilken är så anordnad, att den under kontaktöppningens initialskede är åtminstone tillnärmelsevis stillastående för att sedan röra sig tillsammans med den rörliga kontakten (20) till frånläget. an: 457 032

2. Kopplingsapparat enligt patentkrav 1. k ä n n e t e c k n a d därav, att kommuteringsledaren (22) utgöres av ett lángsträckt fjädrande black, vars ena ände är fixerad vid den rörliga kontakten (20) och vars andra ände är glidbart ansluten till en fast löpskena (23).

3. Kopplingsapparat enligt patentkrav 1 eller 2. k ä n n e t e c k - n a d därav, att kommuteringsledaren (22) är utformad med ett framför den rörliga kontakten (20) beläget och mot den motstàende löpskenan (10) framskjutande parti (28).

4. Kopplingsapparat enligt patentkrav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d därav, att på ömse sidor om kontaktanordningen anordnats väggar (41, 42) av sådant material, som under ljusbâgens inverkan avger avjoniserande gas.

5. Kopplingsapparat enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d därav, att de gasavgivande väggarna är fixerade på ömse sidor om den fasta kontakten (10) och skjuter ut framför denna kontakts kontaktyta.

6. Kopplingsapparat enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a d därav, att en platta (43) av gasavgivande material är anordnad i en mot kontaktytan öppen urtagning (19) i den ena kontakten (10).

7. Kopplingsapparat enligt patentkrav 6. k ä n n e t e c k n a d därav, att den i en urtagning (19) i den ena kontakten (10) anordnade plattan (43) skjuter ut framför denna kontakta kontaktyta. varvid den andra kontakten (20) uppvisar en till plattan anpassad urtagning (29).

8. ßopplingsapparat enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav. att löpskenorna (12, 22) är så anordnade, att de genomflytes av ström under normal drift.

9. Kopplingsapparat enligt något av föregående patentkrav. k ä n n e - t e c k n a d därav, att kontakterna (10, 20) är så anordnade. att strömbanornas medelriktning i området närmast kontaktytan hos respektive kontakt har en i ljusbàgens vandringsriktning orienterad komponent.