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Kontaktanordnung für elektrische Schalter Die Erfindung betrifft eine
Kontaktanordnung für elektrische Schalter, bestehend aus einem aus mehreren parallel
geschalteten Einzelschaltstücken bestehenden Hauptschaltstück und einem Abreißschaltstück.
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Bei Schaltern mit Druckkontakten, die zur Unterbrechung hoher Kurzschlußströme
dienen, werden im allgemeinen Hauptschaltstücke und Abreißschaltstücke angewendet.
Letztere dienen dazu, den Lichtbogen zu übernehmen. Die Hauptschaltstücke hingegen,
die den Dauerstrom führen, sollen lichtbogenfrei öffnen. Praktisch gelingt jedoch
ein lichtbogenfreies Schalten der Hauptschaltstücke nicht, da der Spannungsabfall
zwischen den einzelnen Schaltstücken zu groß ist. Der verlängerte Stromweg sowie
der erhöhte übergangswiderstand des Kontaktwerkstoffes des Abreißschaltstückes sind
dafür ausschlaggebend.
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Um ein möglichst lichtbogenfreies Schalten des Hauptschaltstückes
zu erreichen, hat man daher schon ein Zwischenschaltstück vorgesehen. Hier ist natürlich
eine Gewähr für ein lichtbogenfreies Schalten des Hauptschaltstückes gegeben. Das
Zwischenschaltstück wird jedoch infolge des zu ziehenden Lichtbogens und des mit
Rücksicht auf das Hauptschaltstück verwendeten Werkstoffes keine hohe Lebensdauer
besitzen. Der Spannungsabfall zwischen der Schaltstrecke des Zwischenschaltstückes
und des Abreißschaltstückes ist immer noch beträchtlich, wie auch der zwischen Haupt-
und Zwischenschaltstück vorhandene Spannungsabfall noch sehr groß sein kann.
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Durch die Erfindung wird nun vorgeschlagen, um einen Abschaltlichtbogen
am Hauptschaltstück zu vermeiden, den Spannungsabfall von seinem kleinsten Wert,
bei dem alle Kontaktstellen geschlossen sind, bis zu seinem Größtwert, bei dem nur
die Vorschaltstücke geschlossen sind, in kleinen Stufen zu verändern. In diesem
Fall wird ein Lichtbogen nur am Abreißschaltstück bei dessen Öffnen auftreten, ohne
das beim Öffnen des Hauptschaltstückes dieses einen Lichtbogen übernehmen muß.
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Dieses in kleinen Stufen und möglichst gleichmäßig erfolgende Verändern
des Spannungsabfalles bis zu seinem Größtwert kann dadurch erreicht werden, daß
man eine größere Anzahl von zu dem Hauptschaltstück gehörenden Einzelschaltstücken
nacheinander schalten läßt. Entsprechend der Reihenfolge der Kontaktöffnung wird
die Leitfähigkeit der einzelnen Kontaktplattierungen von Silberkontakten aus bis
z. B. zu hochprozentigen Wolframkontakten abgestuft. Dadurch kann der übergangswiderstand
am letzten Einzelschaltstück so erhöht werden, daß der Spannungsabfall zwischen
diesem und dem Abreißschaltstück für das Ziehen eines Lichtbogens am Hauptschaltstück
nicht mehr ausreicht und dieses daher geschützt ist. Erfindungsgemäß öffnen also
bei einer Kontaktanordnung der eingangs beschriebenen Art die Einzelschaltstücke
zeitlich nacheinander und bestehen aus derart verschiedenem Kontaktwerkstoff, daß
durch Zunahme des übergangswiderstandes in der Reihenfolge des öffnens der Spannungsabfall
in kleinen Stufen gleichmäßig bis zu dem Wert ansteigt, der durch das geschlossene
Abreißschaltstück gegeben ist.
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Bekannt ist eine Anordnung, bei welcher das Hauptschaltstück in Einzelschaltstücke
unterteilt ist, wobei die Einzelschaltstücke jedoch gleichzeitig öffnen. Diese Anordnung
verfolgt den Zweck, daß schädliche Einwirkungen auf die Kontakte durch die dynamischen
Kräfte nicht vorkommen können.
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Zweckmäßig sind die Einzelschaltstücke gemeinsam in einem Träger unter
Federwirkung gelagert und durch je einen Anschlag in unterschiedlichem Abstand zum
Festschaltstück gehalten. Eine andere vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes
besteht ferner darin, daß jedes Schaltstück mit einer Kurvenbahn versehen ist, auf
die eine für alle Schaltstücke gemeinsame, mit der Antriebswelle verbundene und
eine Schwenkbewegung ausführende Rolle einwirkt, wobei die Kurvenbahnen derart verlaufen,
daß bei der Schwenkbewegung der Rolle die Schaltstücke nacheinander öffnen.
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Die Erfindung weist ferner den weiteren Vorteil auf, daß durch die
Aufteilung des stromführenden Hauptschaltstückes in Einzelschaltstücke die dynamische
Belastung heruntergesetzt wird. Dies erlaubt, kleinere Feder- und Rückstellkräfte
vorzusehen. In
vorteilhafter Weise kann auch entsprechend der Schaltleistung
das Abreißschaltstück unterteilt sein, und zwar in ebenfalls nacheinander öffnende
und mit verschiedener Kontaktplattierung versehene Einzelschaltstücke. Um unter
anderem auch eine gleichmäßige Belastung des Schaltstückträgers beim Eir-und Ausschalten
zu erreichen, wird nach der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, die zuerst öffnenden
Schaltstücke beiderseits außen am Hauptschaltstück vorzusehen.
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Außerdem ist es zweckmäßig, die zuletzt schaltenden Schaltstücke unmittelbar
nebeneinander anzuordnen. Letzteres hat den Zweck, den Strompfad kurz zu halten,
was sich auf den Spannungsabfall beim Öffnen der Schaltstücke günstig auswirkt.
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Das bzw. die Abreißschaltstücke können die gleiche Mechanik wie die
Hauptschaltstücke aufweisen und im gleichen Träger gelagert sein, in dem auch die
Einzelschaltstücke des Hauptschaltstückes untergebracht sind.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung näher dargestellt.
Es zeigt Bild 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hauptschaltstückes
zur besseren Verständlichmachung der Wirkungsweise, Bild 2 eine Schaltanordnung
mit Haupt- und Abreißschaltstück in Seitenansicht, Bild 3 und 4 die Schaltanordnung
in Draufsicht in Geschlossen- und Offenstellung; Bilder 5 bis 7 zeigen eine weitere
konstruktive Aus-Bildungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Schaltstückes.
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Wie Bild 1 zeigt, soll das Hauptschaltstück in mehrere parallel geschaltete
Einzelschaltstücke 1 bis 6 aufgeteilt sein. Diese Einzelschaltstücke 1 bis 6 öffnen
jedoch nicht gleichzeitig, sondern nacheinander, und zwar öffnet zuerst das Schaltstück
1, dann 2, dann 3 usw. Beim Schließen ist der Vorgang umgekehrt. Es wird also zuerst
das Einzelschaltstück 6, dann 5, dann 4 usw. geschlossen. Diese Reihenfolge dient
nur zur Erklärung der Erfindung. Die Reihenfolge beim Öffnen bzw. Schließen kann
jedoch auch anders gewählt werden, worauf später noch eingegangen wird. Diese Einzelschaltstücke
besitzen nun verschiedene Kontaktplattierungen, und zwar besteht der Kontaktwerkstoff
aus Silber bei den Schaltstücken 1 bis 3, die in Bild 1 mit der chemischen Bezeichnung
für Silber, nämlich Ag, versehen sind, und ändert sich bis zu einer hochprozentigen
Wolframlegierung bei dem zuletzt öffnenden Schaltstück 6. Entsprechend der Legierungen
sind das Schaltstück 4 in Bild 1 mit der Bezeichnung W/Ag 50/50, das Schaltstück
5 mit W/Ag 75/25 und das Schaltstück 6 mit W/Ag 90/10 versehen. Dadurch wird erreicht,
daß der Spannungsabfall in kleinen Stufen nahezu gleichmäßig bis zu einem Wert ansteigt,
der durch das geschlossene Abreißschaltstück gegeben ist. Man hat es dadurch in
der Hand, einen bei den bekannten Anordnungen beim Öffnen des Hauptschaltstückes
an diesen entstehenden Lichtbogen vollkommen zu vermeiden.
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Die Bilder 2 bis 4 zeigen eine praktische Ausführung des Erfindungsgegenstandes.
In einem Träger 7 sind die Einzelschaltstücke 1, 2, 3 und 4 des Hauptschaltstückes
gelagert. Die Bezeichnung der Einzelschaltstücke erfolgt in der Reihenfolge ihrer
Öffnung. Der Träger 7 ist im Punkt 8 drehbar gelagert. Eine Schaltstange 9 ist an
einer mit dem Träger 7 verbundenen Vorrichtung 10 angelenkt und steht mit dem Schaltschloß
in Verbindung. Die Einzelschaltstücke sind mit dem einen Schalterpol durch Strombänder
11 elektrisch verbunden. Die Einzelschaltstücke 1 bis 4 sind im Träger jeweils um
den Punkt 12 drehbar gelagert. Sie stehen ferner je unter der Wirkung einer Feder
13, die das jeweilige Einzelschaltstück mit seiner Kontaktauflage 14 an das Festschaltstück
15 drückt. Jedes Einzelschaltstück ist mit bolzenartigen Ansätzen 16 versehen, die
in Langlöchern 17 geführt sind. Diese Ansätze 16 sind nun je an den Einzelschaltstücken
1 bis 4 an verschiedenen Stellen vorgesehen, so daß die bolzenartigen Ansätze 16
jeweils früher oder später zum Anschlag an das rechte Ende der Langlöcher 17 kommen.
Umgekehrt können natürlich auch die Langlöcher 17 verschiedenartig ausgebildet und
die Bolzen 16 in den Einzelschaltstücken an den gleichen Stellen eingesetzt sein.
Dies bringt nun mit sich, daß die Einzelschaltstücke unter der Wirkung der Federn
13 im geöffneten Zustand ungleich weit vom Festschaltstück 15 entfernt sind, d.
h., das Öffnen der Einzelschaltstücke erfolgt zeitlich nacheinander, und zwar, wie
bereits bemerkt, in der Reihenfolge der Kennzeichnung der Schaltstücke 1 bis 4.
In diesem Falle wird also wenigstens das Einzelschaltstück 1 mit einer reinen Silberplattierung
versehen sein und das Einzelschaltstück 4 eine hochprozentige Wolframlegierung besitzen.
Wie aus Bild 4 zu ersehen ist, erfolgt das Öffnen der Einzelschaltstücke 1 bis 4
nicht gleichmäßig von der einen Seite zur anderen, sondern es öffnet zuerst das
in den Bildern 3 und 4 oberliegende Einzelschaltstück, dann folgt das unterliegende
Einzelschaltstück 2, dann 3 und dann das Einzelschaltstück 4. Diese Maßnahme hat
unter anderem den Zweck, eine gleichmäßige mechanische Belastung des Schaltstückträgers
7 und dessen Lagerstellen zu erreichen. Bei einer Reihenfolge des Öffners von der
einen Seite zur anderen würde eine Verwindung bzw. Verdrehung des Trägers und dessen
Antriebsteile erfolgen.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Bildern 2 bis 4 ist auch das Abreißschaltstück
in zwei Einzelschaltstücke 19 und 20 aufgeteilt. Diese Einzelschaltstücke
19 und 20 wirken mit dem Festschaltstück 21 zusammen und können ebenfalls aus verschiedenem
Kontaktwerkstoff bestehen. Wie ersichtlich, weisen die Abreißschaltstücke 19 und
20 bis auf die Anbringung der Kontaktplattierung und dem Lichtbogenhorn die gleiche
Form wie die Einzelschaltstücke des Hauptschaltstückes auf und sind in demselben
Träger? gelagert, in welchen auch die Einzelschaltstücke 1 bis 4 des Hauptschaltstückes
untergebracht sind. Diese Aufteilung des Abreißschaltstückes ist nicht immer erforderlich,
sondern richtet sich nach der Schaltleistung des jeweiligen Gerätes.
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In den Bildern 5 bis 7 ist eine weitere konstruktive Ausbildung des
Erfindungsgegenstandes dargestellt. Hier sind die Einzelschaltstücke des Hauptschaltstückes
22 mit Kurvenbahnen 23 versehen und um einen Punkt 24 schwenkbar gelagert. Die Festschaltstücke
sind mit 33 bezeichnet. Ebenfalls um den Punkt 24 ist schwenkbar das Abreißschaltstück
25 gelagert, das mit einer Kurvenbahn 26 versehen ist. Zwischen den Schaltstücken
und den Kurvenbahnen sind Kontaktdruckfedem 27 vorgesehen. Ferner greifen an den
Schaltstücken bzw. ihren Hebelarmen Ausschaltfedern an, die jedoch in der Zeichnung
nicht dargestellt sind. An der Schalterachse 28 ist ein Hebelarm 29 angebracht,
an dessen Ende sich eine
Rolle 30 befindet. Diese Rolle 30 drückt
im Einschaltzustand sowohl die Einzelschaltstücke 1 bis 6 des Hauptschaltstückes
22 als auch das Abreißschaltstück 25 über ihre Kurvenbahnen 23 und 26 entgegen der
Wirkung der Ausschaltfedern an die Festschaltstücke 33 an. Der Hebelarm 29 steht
unter der Wirkung einer Feder 31. Zur Begrenzung der Bewegung des Hebels 29 ist
ein Anschlag 32 vorgesehen.
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In Bild 5 ist die Einschaltstellung gezeigt. Jedes Einzelschaltstück
1 bis 6 hat nun, wie dargestellt, einen etwas verschiedenartigen Verlauf der Kurvenbahn
23, so daß bei Bewegung der Rolle 30 im Uhrzeigersinne zuerst das vorn liegende
Einzelschaltstück 1, dann das Schaltstück 2, 3 usw. geöffnet wird. Hier sind also
die Einzelschaltstücke 1 und möglicherweise auch 2 mit einer Kontaktplattierung
aus reinem Silber versehen, während wiederum die danach öffnenden Schaltstücke aus
einer Wolframlegierung mit zunehmendem Wolframgehalt bestehen. Nachdem alle Einzelschaltstücke
des Hauptschaltstückes 22 geöffnet haben, wird durch den Verlauf der Kurvenbahn
26 des Abreißschaltstückes 25 auch dieses geöffnet, das nun den Abschaltlichtbogen
übernimmt. Beim Einschalten werden die Schaltstücke nun in umgekehrter Reihenfolge
geschlossen. In der Offenstellung nach Bild 7 können entsprechend dem Verlauf der
Kurvenbahnen 23 die Einzelschaltstücke 1 bis 6 des Hauptschaltstückes 22 gleichmäßig
weit vom Festschaltstück 24 entfernt sein.