WO1995028724A1

WO1995028724A1 - Schaltkontaktanordnung eines elektrischen leistungsschalters

Info

Publication number: WO1995028724A1
Application number: PCT/DE1995/000482
Authority: WO
Inventors: Albrecht Von Skarczinski; Joachim Kroll; Hartmut MÖNCKE
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 1994-04-19
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 1995-10-26
Also published as: DE4416104C2; DE4416104A1

Abstract

Zur Verbindung der bewegbaren Kontakthebel (1) mit einer ortsfesten Anschlußschiene (2) durch biegsame Leiter (3) wird die Anwendung des Elektronenstrahlschweißens vorgeschlagen. Durch die Anordnung der biegsamen Leiter (5) an dem Kontakthebel (1) und an der Anschlußschiene (2) wird erreicht, daß alle Schweißstellen mit lediglich linearen Bewegungen des Elektronenstrahls erreicht werden können. Übergangswiderstand und Dauerfestigkeit der Schaltkontaktanordnung sind gegenüber bekannten Verbindungsverfahren verbessert.

Description

Beschreibung

Schaltkontaktanordnung eines elektrischen Leistungsεchalters

Die Erfindung betrifft eine Schaltkontaktanordnung eines elektrischen Leistungsschalters mit einer ortsfest anzu¬ bringenden Anschlußschiene und mehreren Kontakthebeln sowie mit die Kontakthebel und die Anschlußschiene verbindenden biegsamen Leitern.

Eine Schaltkontaktanordnung dieser Art ist beispielsweise durch die DE-A-35 39 788 bekannt geworden. Die biegsamen Leiter sind dabei lamellierte, d. h. aus einer Anzahl dünner Metallfolien geschichteter Bänder gebildet, deren Enden durch eine Preßschweißung miteinander verbunden sind, wie sie insbesondere in der DE-A-36 04 782 beschrieben ist. Die mit Bohrungen versehenen Enden der biegsamen Leiter werden dann mit einem Kontakthebel einerseits und mit einer Anschluß¬ schiene andererseits durch Klemmschrauben verbunden.

Es ist auch bekannt, anstelle lameliierter biegsamer Leiter verseilte Litzen in Vielfachanordnung zu verwenden, wie dies beispielsweise der US-A-3 076 882 zu entnehmen ist. Sind einzelne biegsame Leiter in Seilform mit einem Kontakthebel oder anderen Kontaktteilen zu verbinden, so ist es auch bekannt, herkömmliche Schweiß- oder Lötverfahren einzusetzen (US-A-4 999 464) .

Der Aufwand für die Verbindung eines bewegbaren Kontakthebels mit einer ortsfesten Anschlußschiene durch biegsame Leiter wird um so bedeutender, je größer der zu verbindende Leiter¬ querschnitt insgesamt ist. Auf diesen Erwägungen beruht eine andere bekannte Bauart von Schaltkontaktanordnungen, bei der anstelle von biegsamen Leitern eine stromübertragende Gelenkanordnung eingesetzt wird. Beispiele hierfür zeigen die US-A-3 365 561 und die US-A-4 926 019. Obwohl bei solchen Schaltkontaktanordnungen das Problem kontaktabhebender Stromkräfte im Gelenkbereich durch geeignete Konstruktionen (US-A-4 926 019) prinzipiell lösbar ist, wurden auch Bau¬ formen von Schaltkontaktanordnungen entwickelt, bei denen sowohl eine stromübertragende Gelenkanordnung eingesetzt, diese jedoch durch einen biegsamen Leiter mit geringem Querschnitt überbrückt ist (US-A-4 999 464) .

Bei Schal kontaktanordnungen der eingangs genannten Art wird der Vorteil eines vom Stromdurchgang unabhängigen niedrigen Übergangswiderstandes von den bewegbaren Kontaktteil zu der ortsfesten Anschlußschiene gesehen. Klemmverbindungen zwischen den Enden der biegsamen Leiter können jedoch von schwankender Güte sein und können einer Alterung unterliegen. Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkontaktanordnung mit einem verhältnismäßig großen Gesamtquerschnitt der biegsamen Leiter so auszubilden, daß ein möglichst niedriger Übergangswiderstand ohne Gefahr einer Alterung erzielt wird und daß die mechanischen Eigenschaften der biegsamen Leiter durch die Verbindung nicht beein¬ trächtigt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch als Elektronen¬ strahlschweißung ausgebildete Verbindungsstellen zwischen den biegsamen Leitern und den Kontakthebeln einerseits und der Anschlußschiene andererseits gelöst. Das Elektronenstrahl- schweißen ist ein an sich bekanntes Schweißverfahren, bei dem die Werkstücke in eine Vakuumkammer eingebracht werden. Zu den besonderen Eigenschaften des Elektronenstrahls gehört eine erheblichen Eindringtiefe. Andererseits wird jedoch nur verhältnismäßig wenig Material aufgeschmolzen. Daher werden die zu verbindenden Werkstücke nicht so stark erwärmt wie z . B. beim Löten. Vorteilhaft ist ferner die völlige Sauberkeit der Schweißstellen beim Elektronenstrahlschweißen, weil durch das Arbeiten im Vakuum an der Oberfläche kein Zunder oder sonstige Rückstände anfallen. Auch die Verbindungsstellen selbst sind frei von Einschlüssen oder Rückständen, woraus sich ein besonders niedriger Übergangswiderstand ergibt.

Durch die Ausgestaltung der Schaltkontaktanordnung kann dafür gesorgt werden, daß die Elektronenstrahlsc weißung auch bei einer verhältnismäßig umfangreichen Baugruppe einfach durch¬ führbar ist. Insbesondere kann dies dadurch geschehen, daß jeder Kontakthebel mit wenigstens einem biegsamen Leiter versehen ist, dessen Dicke etwa der Dicke des Kontakthebels entspricht und daß zur Aufnahme eines Endstückes des bieg¬ samen Leiters an einem Ende des Kontakthebels eine Ausnehmung angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß der Elektronen¬ strahl eine etwa bündige Kontur vorfindet und damit sowohl das Material des Kontakthebels als auch des biegsamen Leiters gleichmäßig erfaßt. Werden mehr als ein biegsamer Leiter je Kontakthebel vorgesehen, so können beispielsweise zwei bieg¬ same Leiter in randseitigen Ausklinkungen und ein mittlerer biegsamer Leiter in einer mittleren Ausnehmung des Kontakt- hebeis aufgenommen sein. Es genügt dann, den Elektronenεtrahl geradlinig über den Endbereich des Kontakthebels zu führen, um alle vorhandenen biegsamen Leiter mit dem Kontakthebel zu verbinden.

Am gegenüberliegenden Ende der biegsame Leiter können in der Anschlußschiene Durchgangsöffnungen zur bündig abschließenden Aufnahme von Endstücken der biegsamen Leiter angeordnet sein. Hierdurch werden auch an der Anschlußschiene gute Voraus¬ setzungen für eine leicht durchführbare Elektronenstrahl¬ schweißung geschaffen, weil der Elektronenstrahl geradlinig über eine ebene Anordnung von Schweißstellen geführt werden kann. Für die Herstellung der Schaltkontaktanordnung kann es in diesem Zusammenhang günstig sein, die DurchgangsÖffnungen in einem mit einem verminderten Querschnitt ausgebildeten Endbereich der Anschlußschienen anzuordnen. 4 Wie bereits erwähnt, ist es bekannt, bei Schaltkontaktan¬ ordnungen elektrischer Leistungsschalter seilartig ge¬ flochtene Kupferlitzen als biegsame Leiter einzusetzen. Im Rahmen der Erfindung sind derartige Kupferseile vorteilhaft anwendbar.

Auf die Güte der Elektronenstrahlschweißung kann es sich günstig auswirken, wenn die Enden der biegsamen Leiter durch mechanische Verdichtung auf das Maß der Ausnehmung bzw. der Durchgangsöffnung kalibriert sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt in einer Seitenansicht einen Teil einer Schaltkontaktanordnung mit biegsamen Leitern.

Ein einzelner Kontakthebel ist in der Figur 2 in der Draufsicht gezeigt.

Die Figur 3 zeigt die Anordnung gemäß der Figur 1 mit Blick auf eine ortsfest anzubringende Anschlußschiene.

Die Figuren 4 und 5 zeigen kalibrierte Enden eines biegsamen Leiters.

Die in der Figur 1 gezeigte Baugruppe umfaßt bewegbare Kontakthebel 1, eine ortsfest anzubringende Anschlußschiene 2 sowie die Kontakthebel 1 und die Anschlußschiene 2 ver- bindende seilförmige biegsame Leiter 3. Der feststehende Teil der Schaltkontaktanordnung ist nicht dargestellt. Insoweit wird auf den bekannten Aufbau von Schaltkontaktanordnungen für Niederspannungs-Leistungsεchalter, beispielweise nach der DE-A-35 39 788, bezug genommen. Die Anzahl der je Schaltkontaktanordnung vorgesehenen Kontakthebel 1 und dementsprechend die Breite der Anschluß¬ schiene 2 richten sich nach dem geforderten Bemessungsstrom des Leistungεschalterε, der im vorliegenden Fall zwischen etwa 600 und 6000 A liegen kann. In dem gezeigten Beispiel sind zwölf Kontakthebel 1 vorgesehen, von denen einer in der Figur 2 in der Draufεicht gezeigt ist. Wie man erkennt, handelt es sich bei dem Kontakthebel 1 um ein verhältniεmäßig dünnes, ebeneε Teil, daß eine Kontaktauflage 4 und ein Lichtbogenhorn 5 aufweiε . An εeiner dem Lichtbogenhorn gegenüberliegenden Seite beεitzt der Kontakthebel 1 eine mittige Ausnehmung 6 sowie zwei randseitige Ausklinkungen 7 zur Aufnahme der Enden der biegsamen Leiter 3.

Die weiteren Enden der biegsamen Leiter 3 sind durch Durch¬ gangsöffnungen 10 in einem mit verringertem Querschnitt ausgebildeten Endteil 11 der Anschlußεchiene 3 eingeführ . In dem gezeigten Beεpiel sind somit insgesamt 36 Durchtritts- öffnungen für biegεame Leiter 3 vorhanden.

Werden alε biegame Leiter 3 feindrähtige Kupferseile ver¬ wendet, εo ist deren Dichte naturgemäß gegenüber einem Massivleiter verringert. Dennoch kann durch eine mechanische Bearbeitung der Enden der biegsamen Leiter dafür gesorgt werden, daß an den zu verschweißenden Stellen eine Be¬ schaffenheit vorliegt, die einem masεiven Leiter praktiεch entspricht. Als Beispiele zeigen die Figuren 4 und 5 Enden 17 und 20 eineε biegsamen Leiters 16. Diese Enden sind durch mechanische Verdichtung εo kalibriert, daß jeweilε daε Maß der Auεnehmung 6 bzw. 7 oder daß Maß der Durchgangsöffnung 10 erreicht wird. Dementsprechend besitzt das Ende 17 ein quadratisches oder rechteckiges Profil, während das Ende 20 rund ausgebildet ist.

Alle erforderlichen Verbindungen können aufgrund der An¬ ordnung der Verbindungsstellen durch eine lineare Bewegung eines Elektronenεtrahls hergestellt werden. Hierzu genügt es, den Elektronenεtrahl im Bereich deε Kontakthebelε 1 etwa entlang der in der Figur 1 gezeigten εtrichpunktierten Linie 12 zu führen, während an der Anschlußschiene 2 der Elekronen- strahl entlang den strichpunktierten Linien 13, 14 und 15 zu führen iεt. Da die Elektronenεtrahlεchweißung im Vakuum vorgenommen wird, findet keine Oxidation der zu verbindenen Werkεtoffe εtatt, εo daß diese ohne Einεchlüεεe von Zunder oder εonεtigen Rückεtänden miteinander verεchmolzen werden. Auch äußerlich hinterläßt daε Elektronenεtrahlεchweißen völlig saubere Oberflächen, so daß eine Reinigung, wie sie nach herkömmlichen Schweißverfahren oder nach dem Hartlöten erforderlich iεt, entfallen kann. Das Ergebnis der Elektronenstrahlεchweißung ist eine leitende Verbindung der Teile von ausgezeichneter Güte, bei der zugleich die

Biegeeeigenεchaften der biegεamen Leiter bestmöglich erhalten bleiben. Dieε iεt weεentlich für die mechaniεche Dauer¬ festigkeit einer Schaltkontaktanordnung, d. h. die Häufigkeit der Schaltεpiele ohne Bruch einzelner Leiter.

Claims

Patentanεprüche

1. Schaltkontaktanordnung eineε elektriεchen Leiεtungs- εchalterε mit einer ortsfest anzubringenden Anschlußschiene (2) und mehreren Kontakthebeln (1) sowie mit die Kontakthebel (1) und die Anεchlußεchiene (2) verbindenden biegεamen Leitern (3) , g e k e n n z e i c h n e t d u r c h alε Elektronenstrahlεchweißung (12, 13, 14, 15) ausgebildete Verbindungsstellen zwischen den biegsamen Leitern (3) und den Kontakthebeln (1) einerseits und der Anschlußεchiene (2) andererseits .

2. Schaltkontaktanordnung 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 jeder Kontakthebel (1) mit wenigstenε einem biegεamen Leiter (3) verεehen ist, dessen Dicke etwa der dicke des Kontakthebels

(1) entspricht und daß zur Aufnahme eines Endstückes des biegsamen Leiters (3) an einem Ende des Kontakthebels (1) eine Ausnehmung (6, 7) angeordnet ist.

3. Schaltkontaktanordnung 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 in der Anschlußschiene (2) Durchgangsöffnungen (10) zur bündig abschließenden Aufnahme von Endεtücken der biegεamen Leiter (3) angeordnet sind.

4. Schal tkontaktanordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Durchgangεöffnungen (10) in einem mit einem verminderten

Querεchnitt auεgebildeten Endbereich (11) der Anschlußschiene

(2) angeordnet sind.

5. Schaltkontaktanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die biegsamen Leiter (3) als feindrähtige Kupferseile ausgebildet εind.

6. Schaltkontaktanordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Enden (17, 20) der biegsamen Leiter (16) durch mechaniεche Verdichtung auf das Maß der Ausnehmung (6, 7) bzw. der Durchgangsöffnung (10) kalibriert εind.