DE1116782B - Leistungsschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

L 34865 Vrab/21c

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

7. DEZEMBER 1959

9. NOVEMBER 1961

Es sind Leistungsschalter bekannt, deren Kontaktsystem beim Auftreten von Kurzschlußströmen infolge der auf das Kontaktsystem wirkenden elektrodynamischen Kräfte sehr schnell geöffnet wird. Die Abschaltung des Kurzschlußstromes erfolgt hierbei bereits innerhalb der ersten Halbwelle, ehe der Strom seine volle Stärke erreicht hat. Der Schalter wirkt strombegrenzend. Die dynamischen Auswirkungen des Stoßkurzschlußstromes und die Ausschaltarbeit im Lichtbogen werden dadurch verringert.

In elektrischen Netzen mit mehreren in Reihe liegenden Leistungsschaltern lassen sich aus Gründen der Selektivität strombegrenzende Schalter jedoch nur für die unmittelbar vor dem Verbraucher gelegenen Leitungsabgangsschalter einsetzen.

Es ist bereits ein Schalter für Stromversorgungsund Verteilungsanlagen mit selektiv ansprechenden Leistungsschaltern bekannt, der bei gleichem Grundaufbau der mit dem beweglichen Kontakt zusammenwirkenden mechanischen und elektrischen Auslöseglieder mit verschiedenartig an das feste Kontaktstück heranführbaren Leitungen versehen ist. Der bewegliche Kontakt dieses Schalters ist als Hebel ausgebildet und steht unter der Wirkung einer Labilfeder. Die Stromzuführung zum festen Kontaktstück bildet eine Schleife und besteht aus mehreren lösbar verbundenen Einzelschienen, deren verschiedenartige Verbindung mit der äußeren Anschlußklemme und dem festen Kontaktstück im Falle eines Kurzschlusses einmal eine Kontaktdruck verstärkende und einmal eine das Kontaktsystem öffnende Wirkung besitzt. Schalter dieser Bauart können als strombegrenzende oder als selektiv staffelbare Schalter eingesetzt werden. Ihr Einsatzbereich ist jedoch wegen ihrer besonderen Ausbildung des Kontaktsystems, insbesondere des beweglichen Kontakthebels auf kleinere Nennströme und geringere Kurzschlußstromwerte begrenzt.

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leistungsschalter, ζ. B. für Niederspannung, mit Schaltschloß und einem Kontaktsystem, das im Kurzschlußfalle durch elektrodynamische Kräfte geöffnet werden kann, der bei gleichem Grundaufbau in bezug auf seinen Auslösemechanismus und die Ausbildung des Kontaktsystems sowohl als strombegrenzender Schalter als auch als Schalter mit einstellbarer Auslöseverzögerung für selektive Staffelung verwendbar ist. Die Erfindung besteht darin, daß zwischen dem Schaltschloß und dem (den) beweglichen Kontakt(en) oder seinem Träger (ihren Trägern) austauschbare oder in ihrer Funktion veränderbare Zwischenglieder angeordnet sind, die wahlweise eine von der Schaltschloßfunktion unabhängige elektrodynamische und Leistungsschalter

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs -G. m. b. H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Heinz Fehling und Dipl.-Ing. Friedrich Bösoldt,

Neumünster, sind als Erfinder genannt worden

bzw. oder elektromagnetische oder eine nur über die Entklinkung des Schaltschlosses bewirkte Kontaktöffnung zulassen.

Um dem Schalter die eine oder andere Funktion zu geben, braucht er weder ausgebaut noch vom Netz getrennt zu werden. Die universelle Einsetzbarkeit wird mit sehr einfachen mechanischen Mitteln erreicht und erlaubt daher wirtschaftliche Konstruktionen. Besonderes, äußerst schweißfestes Kontaktmaterial, z. B. Silber-Graphit, das aber dazu neigt, leitende Niederschläge auf den Schalterwänden zu bilden, ist nicht erforderlich. Bei dem erfindungsgemäßen Schalter wird der Kontaktdruck des Kontaktsystems bis zu seiner Entklinkung durch den Kurzschlußstrom verstärkt.

An Hand der Zeichnung sollen zur Veranschaulichung einige Ausführungsbeispiele erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm I = f(t) mit Kurzschlußstromverläufen bei strombegrenzender Schnellausschaltung und verzögerter Ausschaltung; Fig. 2 a schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters, an dem die Wirkungsweise näher erläutert wird. Die verschiedenen Bewegungsphasen des Kontaktsystems sind dargestellt. Der Schalter wirkt strombegrenzend.

Fig. 2 b desgleichen, jedoch als Schalter mit einstellbarer Auslöseverzögerung;

Fig. 3 eine technische Ausführung des erfindungsgemäßen Schalters;

Fig. 4 a, 4 b, 4 c ein weiteres technisches Ausführungsbeispiel der Erfindung als strombegrenzender Schalter in verschiedenen Bewegungsphasen des Ausschaltvorganges.

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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist in einem Diagramm der zeitliche Verlauf von Kurzschlußströmen I = f(t) bis zu ihrer Abschaltung dargestellt. Mit ^₁ ist die Zeit vom Beginn des Kurzschlusses bis zu seiner Abschaltung bei Verwendung eines strombegrenzenden Leistungsschalters, mit to die entsprechende Zeit bei einem normalen Leistungsschalter bezeichnet. Man erkennt, daß die Beanspruchung einer elektrischen Anlage durch die dynamischen und thermischen Wirkungen des Stoßkurzschlußstromes bei Einsatz eines strombegrenzend abschaltenden Leistungsschalters erheblich geringer sind.

An Hand der schematisch dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters in den Fig. 2 a und 2b wird die Erfindung näher erläutert. 1 und 2 bedeuten die Stromeingangs- bzw. Stromausgangsschienen des Kontaktsystems. Der feste Kontakt besteht aus dem Hauptkontaktstück 3 α, dem Zwischenkontaktstück 3 b und dem Abreißkontaktstück 4. Mit 5 ist der bewegliche Kontakt bezeichnet, der auf dem Kontaktträger 7 montiert ist. Das biegsame Anschlußband 6 bildet die Verbindung zwischen der Anschlußschiene 2 und dem beweglichen Kontakt.

Der Kontaktträger 7 ist über das Gelenk 8 mit einem um den festen Punkt 9 drehbar gelagerten und mit einem Führungs- und Begrenzungsloch 10 versehenen Isolierstück 11 verbunden. Der Kontaktträger 7 stützt sich ferner mit der Klinke 12 gegen die mit einer Rolle 14 versehene Schwinge 13 ab, die über das Gelenk 15 mit der Kontakttraverse 16 verbunden ist. Die Kontakttraverse 16 ist ebenfalls um den Festpunkt 9 schwenkbar gelagert und dient zum Ein- und Ausschalten des Kontaktsystems. 17 ist eine Zugfeder, die bei geschlossenem Schalter den Kontaktdruck liefert und nach Entklinkung der Klinke 12 den beweglichen Kontakt zusammen mit der Feder 18 zurückzieht. Die Stromschiene 2 ist durch einen magnetischen Auslöser 20 geführt, der bei auftretendem Kurzschlußstrom seinen Anker 21 anzieht. Der Hebelarm 22 wirkt dabei in Pfeilrichtung (A) auf das Isolierstück 11. Ein zweiter Anker 23 bewirkt über ein Gestänge die Auslösung des Schaltschlosses.

Die Wirkungsweise ist folgende: Sobald ein Kurzschlußstrom eintritt, drückt der Anker 21 des Magnetauslösers 20 in Pfeilrichtung 04) auf das Isolierstück 11. Hierdurch oder bei höheren Kurzschlußströmen zusammen mit den auf das biegsame Anschlußband wirkenden elektrodynamischen Kräften wird der bewegliche Kontakt 5 vom Hauptkontaktstück 3α abgehoben, wobei sich der Kontakts um den Zwischenkontakt 3 b dreht bzw. sich auf ihm abwälzt und sich dann mit verstärktem Kontaktdruck gegen den Abreißkontakt 4 legt. Der Kontaktträger 7 stützt sich dabei so lange über die Klinke 12/14 und die Zugfeder 17 gegen die vom nicht dargestellten Schaltschloß in Kontaktöffnungsrichtung im Punkt 15 festgehaltene Schwinge 13, bis die Klinke 12 von der Rolle 14 abgleitet. Dafür genügt eine Drehung des Isolierstückes 11 um den festen Drehpunkt 9 um wenige Grad. Nach der Entklinkung des Kontaktträgers 7 reißt die Zugfeder 18 zusammen mit der Zugfeder 17 den beweglichen Kontakt 5 in die Öffnungslage I. Die Rolle 14 legt sich in die Begrenzung 19 des Trägers 7. Gleichzeitig löst der Anker 23 das Schaltschloß aus.

Sodann wird die Kontakttraverse 16 aus ihrer Einschaltlage in Pfeilrichtung B bewegt und nimmt dabei den beweglichen Kontakt 5 und den Kontaktträger? bis zur Öffnungsstellung II mit. Die untere Begrenzung des Langloches 10 im Isolierstück 11 liegt jetzt am festen Begrenzungsbolzen 24. Die Kontakttraverse 16 wandert weiter in Pfeilrichtung B, wobei die Rolle 14 auf der Schräge der Klinke 12 entlangrollt, bis sie wieder hinter der Klinke einrastet.

ίο In dieser Lage ist der Ausschaltvorgang beendet und das Kontaktsystem gleichzeitig wieder einschaltbereit, Stellung III.

Soll der Schalter mit einstellbarer Auslöseverzögerung innerhalb einer Reihe selektiv gestaffelter Schalter eingesetzt werden, so ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 a der Kontaktträger 7 entsprechend Fig. 2b mit der Schwinge 13 unlösbar zu koppeln. Das geschieht durch Auswechseln der Klinke 12 und der Rolle 14 gegen das Dreieck 25,

ao welches über das Gelenk 27 mit dem Kontaktträger 7 unlösbar verbunden ist. Sämtliche anderen Schalterteile bleiben unverändert. Die Anordnung arbeitet wie folgt:
- Bei auftretendem Kurzschlußstrom führt der bewegliche Kontakts unter der Wirkung der elektromagnetischen Kräfte des Auslösers 20 und der elektrodynamischen Kräfte der Stromschleife 6 eine Abwälzbewegung um das Zwischenkontaktstück 3 b aus und legt sich mit erhöhtem Kontaktdruck gegen den Abreißkontakt 4. Dabei hebt sich der bewegliche Kontakt vom Hauptkontaktstück 3 a ab. Das Gelenk 27 knickt nach oben durch, wobei sich das Dreieck 25 um den Drehpunkt 26 dreht. In dieser Lage verharrt das Kontaktsystem, bis die Auslösung des Schaltschlosses die Bewegung der Kontakttraverse 16 einleitet. Dreieck 25, Kontakttraverse 16 und Schwinge 13 nehmen die Lage II b ein und schließlich die endgültige Öffnungslage IUb.

In Fig. 3 ist ein technisches Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 2 a angegeben. Einander entsprechende Teile führen gleiche Bezugsziffern.

Die Fig. 4 a, 4 b, 4 c zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Der Schalter ist in seiner strombegrenzenden Ausführungsform dargestellt. Mit 1 und 2 sind wieder die Stromzuführungs- bzw. Abführungsschienen bezeichnet. 3 ist das Haupt, 4 das Abreißkontaktstück des festen Kontaktes. Der bewegliche Kontakt 5 steht über das biegsame Anschlußband 6 mit der Stromschiene 2 in Verbindung. Er ist ferner über die starre Koppel 29 und das Kniegelenk 28 mit dem Schalthebel 30 verbunden. 34 und 35 sind Rückzugfedern, 31 ist die Kontaktdruckfeder. Schaltschloß und Schalterantrieb wirken über Gestänge 32 und Winkelhebel 33. Der Schalter arbeitet folgendermaßen:

Beim Eintreten eines Kurzschlusses wird der bewegliche Kontakt 5 durch die elektrodynamischen Kräfte im Stromband 6 um seinen Auflagepunkt auf dem Abreißkontaktstück 4 gedreht. Die Hauptkontaktstücke trennen sich dabei, der Kontaktdruck am Abreißkontakt verstärkt sich, bis der Mitnehmerbolzen 36 das Kniegelenk 28 nach oben durchdrückt. Der bewegliche Kontakt ist jetzt entriegelt und wird in kürzester Zeit durch die elektrodynamischen Öffnungskräfte und die Rückzugfedern 34 und 35 in die Öffnungslage nach Fig. 4 b gebracht. Inzwischen hat das Schloß geöffnet, und der bewegliche Kontakt fällt in die endgültige Öffnungslage nach Fig. 4 c. Da-

bei drückt der Anschlag 37 das Kniegelenk so weit nach unten durch, daß der Schalter in dieser Lage wieder einschaltbereit ist.

Macht man das Kniegelenk unwirksam, z. B. durch Auswechslung gegen eine starre Koppel, so wird aus dem strombegrenzend öffnenden Schalter ein normaler Leistungsschalter, der mit einer üblichen Verzögerungseinrichtung versehen in Anlagen mit selektiv gestaffelten Schaltern eingesetzt werden kann.

IO

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer Leistungsschalter, z. B. für Niederspannung, mit Schaltschloß und einem Kontaktsystem, das im Kurzschlußfalle durch elektrodynamische Kräfte geöffnet werden kann, der bei gleichem Grundaufbau in bezug auf seinen Auslösemechanismus und die Ausbildung des Kontaktsystems sowohl als strombegrenzender Schalter als auch als Schalter mit einstellbarer Auslöseverzögerung für selektive Staffelung verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schaltschloß und dem (den) beweglichen Kontakten) oder seinem Träger (ihren Trägern) austauschbare oder in ihrer Funktion veränderbare Zwischenglieder angeordnet sind, die wahlweise eine von der Schaltschloßfunktion unabhängige elektrodynamische und bzw. oder elektromagnetische oder eine nur über die Entklinkung des Schaltschlosses bewirkte Kontaktöffnung zulassen.

2. Elektrischer Leistungsschalter nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenglieder entweder eine lösbare bzw. entklinkbare oder eine unlösbare bzw. nicht entklinkbare Kupplung zwischen dem Schaltschloß und dem beweglichen Kontakt bewirken.

3. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenglieder zwei- oder mehrteilige Kupplungsglieder, z. B. Klinken, Kniegelenke oder gegen diese austauschbar einteilige, z. B. starre Kupplungsglieder verwendet sind.

4. Elektrischer Leistungsschalter nach Ansprach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mechanische Sperrglieder vorgesehen sind, welche die Anzahl der möglichen Freiheitsgrade der Kupplungsglieder zu ändern gestatten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 165 563.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 109 738/309 10.61