DE2925162A1

DE2925162A1 - Elektrischer schalter fuer grosse stroeme

Info

Publication number: DE2925162A1
Application number: DE19792925162
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof Dr Ragaller
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1979-05-25
Filing date: 1979-06-22
Publication date: 1980-12-04
Also published as: DE2925162C2; JPS55159525A; US4371765A; CH645204A5

Description

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Elektrischer Schalter für grosse Ströme f

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft einen elektri- \ sehen Schalter für grosse Ströme mit wenigstens zwei rota- _s tionssymmetrischen Schalt stücken, von welche wenigstens ι, ein Schaltstück mit mehreren, in Umfangsrichtung ringför- ί

t" mig angeordneten, federnd abgestützten oder federnden, | sich wenigstens im wesentlichen in Aus- und Einschaltrich- | tung erstreckenden Kontaktelementen versehen ist. |

Aus der DE-AS 11 91 465 ist ein elektrischer Schalter fur I grosse Einschaltströme bekannt. Ein Schaltstück besteht j' aus einem geschlitzten elastischen Rohr, das in der Ein- ' schaltstellung mit einem massiven Gegenschaltstuck zusam- : menwirkt. Die vom geschlitzten Rohr gebildeten selbstfe- | dernden Kontaktlamellen werden durch zusätzliche Federn in | Richtung auf das Gegenschaltstuck gedrückt. Die durch die J Kontaktlamellen gebildeten Kontaktelemente verlaufen im | wesentlichen geradlinig und bilden somit den praktisch J kürzesten Stromweg zwischen beiden Schaltsiräcken. Dies gilt jedoch auch dann, wenn sich beim Einschalten die Kontaktelemente infolge Prellbewegungen abheben und einen störenden Abbrand verursachen. Die zusätzlichen Federn sol- jf len diesen Abbrand vermindern. Es werden also nur Probleme . gelöst, die beim Einschalten grosser Ströme entstehen. Der

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beschriebene Schalter soll leistungslos geöffnet werden.

Bei Hochspannungsschaltern für grosse Ströme wird der Nennstrom bei einigen Konstruktionen über mehrere, parallel geschaltete Kontaktfinger geführt, um einen möglichst niedrigen Kontaktwiderstand zu erzielen. Im Ausschaltmoment wird der Strom auf einen Leistungspfad kommutiert. Wegen der Induktivität des Leistungspfades kann die Kommutation bei sehr grossen Strömen ein Problem darstellen.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kommutierung vom Nennstrompfad auf den Leistungspfad mit einfachen technischen Mitteln zu verbessern.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass der beim Abheben der Kontaktelemente entstandene Lichtbogen durch das magnetische Feld, das in den Schlingen der Kontaktelemente entsteht, beblasen wird, womit das Löschen des Lichtbogens unterstützt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den ünteransprüchen beschrieben.

Mit der Ausgestaltung gemäss Anspruch 2 wird beim eventuellen Abbrand von einzelnen als Kontaktfinger ausgebildeten Kontaktelementen der Austausch der beschädigten Kontaktelemente möglich, ohne alle Kontaktfinger ersetzen zu müssen.

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Die Ausführungsform nach Anspruch 3 zeigt eine besonders einfache konstruktive Lösung, bei der das Ende eines Metallrohres geschlitzt ist zur Bildung von Kontaktlamellen. Dabei wird die Eigenelastizität des Materials ausgenutzt.

Diese Kontaktlamellen sind gemass Anspruch 4 vorteilhafterweise zusätzlich mit Federn abgestützt, womit der Kontaktdruck gesteigert wird.

Die Blattfedern nach Anspruch 5 ermöglichen gute und flächenhafte Abstützung der Kontaktelemente.

Die Weiterbildung nach Anspruch 6 ist für eine zweistufige Kommutation geeignet.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 ermöglicht ein beschleunigtes Löschen des Lichtbogens, wobei die Löschbleehe nach Anspruch 8 eine günstige Möglichkeit darstellen. Rotationssymmetrische, ringförmige Löschbleche gemäss Anspruch 8 lassen sich besonders einfach in der Löschkammer mittels Tragsternen anordnen und ggf. auch auswechseln.

Besonders geeignet sind als Löschsystem auch Löschplatten nach Anspruch 9, insbesondere bügeiförmig ausgestaltete Löschplatten nach Anspruch 10.

Die Erfindung und weitere Vorteile werden im folgenden an Hand sehernatiseher Zeichnungen näher erläutert.

25 Es zeigt

Pig. 1 einen vereinfachten, teilweise axialen Schnitt

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durch eine beispielsweise Ausführungsform eines Schalters gemäss der Erfindung, wobei im oberen Teil die voll eingeschaltete und im unteren Teil eine teilweise ausgeschaltete Lage gezeigt werden,

Fig· 2 eine bügeiförmige Löschplatte und Fig. 3 den Schnitt III-III aus Fig. 2.

Alle zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Konstruktionsmerkmale sind in Fig. 1 weggelassen worden. Bestimmte Teile sind wegen der Übersichtlichkeit einstückig dargestellt, obwohl sie bei einer realisierten Konstruktion aus konstruktiven oder fertigungstechnischen Gründen aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden.

Ein äusseres feststehendes Schaltstück 1 ist als ein rotationssymmetrisch.es, profiliertes Rohr ausgebildet. Es trägt Kontaktfinger 2, die mittels Blattfedern 3 in eiaer ringförmigen Ausnehmung 4 des Schaltstückes 1 in radialen Richtungen nach innen gedrückt werden. Die Kontaktfinger 2 sind mit ihren Enden 5 in der Ausnehmung 4 gelagert und somit auch elektrisch leitend mit dem Kontaktstück 1 verbunden. Zwischen den gelagerten Enden 5 und Kontaktenden 6 sind Schlingen 7 gebildet. Ein inneres feststehendes Schaltstück 8 ist im Inneren des äusseren feststehenden Schaltstückes 1 koaxial angeordnet. Ein bewegliches Schaltstück 9 dient als G-egenkontakt für die feststehenden Schaltstücke 1 und 8. Am äusseren Umfang ist es mit einem Kontaktring 10 versehen, der gegenüber den Kontaktfingern 2 angeordnet ist; am inneren Umfang sind ein-

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stückig mit Hilfe von Schlitzen Kontaktlamellen 11 ausgeführt. Diese Kontaktlamellen 11 bilden Schlingen 13 und ihre Kontaktenden 12 weisen als Gegenkontakt das innere feststehende Schaltstück 3 auf. Im "beweglichen Schaltstück 9 ist ein Zentrierkörper 14 eingesetzt. Ein Lichtbogenraum der Kontaktfinger 2 ist mit 15 bezeichnet; ein Lichtbogenraum der Kontaktlamellen 11 mit 16. Im Lichtbogenraum 15 sind ringförmige Löschbleche 17 mittels 6 !Pragsternen 18 aus Isoliermaterial angeordnet.

m Pig. 2 ist eine beispielsweise bügelförmige Löschplatte 19 sit einer Ausnehmung 20 dargestellt, in Pig. 3 der Schnitt 1II-III durch die Löschplatte 19 gemäss Pig. 2.

Im oberen Teil der Pig. 1 ist der Schalter in eingeschalteter Stellung gezeigt. Der Strom fliesst aus dem beweglichen Schaltstück 9 über den Kontaktring 10, das Kontaktende 6 des Kontaktfingers 2, die Schlinge 7 und das gelagerte Ende 5 in das äussere feststehende Schaltstück 1. Wenn der Schalter öffnet, erreicht man zuerst die im unteren Teil der Pig. 1 gezeigte Lage. Zwischen dem Kontaktring 10 und dem Kontaktende 6 entsteht ein Lichtbogen, der durch das magnetische PeId der Schlingen 7 beblasen wird. Dieser Lichtbogen verlöscht schnell, weil ein alternativer Strompfad besteht vom beweglichen Schaltstück 9 über Kontaktlamellen 11 auf das innere feststehende Schaltstück 8. Der Umsehaltvorgang vollzieht sich um so schneller, je höher die Spannung des Lichtbogens ist. Der Strompfad über die Kontaktlamellen 11 mit den Schlingen 13 stellt eine induktive Impedanz dar, die eine Verzögerung des Stromdurchflusses durch die Kontaktlamellen 11 verursacht. Es ist also vorteilhaft, wenn die Spannung des Lichtbogens zwischen dem Kontaktring 10 und

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den Kontaktfingern 2 erhöht wird. Die durch das magnetische Feld der Schlingen 7 verursachte Verlängerung des Lichtbogens bewirkt eine Steigerung der Spannung des Lichtbogens.

Es kann ein Lichtbogen-Löschsystem wie dargestellt aus ringförmigen Lösehblechen 17 verwendet werden, oder z.B. aus bügslförmigen Platten gemäss Pig. 1 und 3» die ebenfalls in an sich bekannter Weise in den Lichtbogenräumen 15 und 16 der Kontaktfinger 2 und der Kontaktlamellen angeordnet sind.

Bei einer weiteren Bewegung des· beweglichen Schaltstückes 9 in Pfeilrichtung werden auch die Kontaktenden 12 der Kontaktlamellen 11 von der Oberfläche des inneren feststehenden Schaltstückes 8 getrennt. Obwohl in diesem Bereich Abbrand eher zulässig ist, wird auch hier der Lichtbogen durch das magnetische Feld der Schlingen 13 verlängert und u.U. mittels eines Löschsystems, z.B. Lösehblechen oder Löschplatten 19 abgekühlt.

Es ist selbstverständlich, dass der Erfindungsgegenstand nicht auf das in der Zeichnung Dargestellte beschränkt ist. Man kann auch Sehalter mit einstufiger Kommutation verwenden; an Stelle der gezeichneten Lcschbleche oder Löschplatten können auch andere an sich bekannte Löschsysteme Verwendung finden.

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Zusammenfassung

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Ein elektrischer Schalter für grosse Ströme mit wenigstens zwei rotationssymmetrischen Schaltstücken (1, 8, 9) weist wenigstens eine ringförmige Anordnung schlingenformiger Kontaktelemente (2, 11) auf, deren magnetisches Feld zur Beblasung des entstandenen Lichtbogens dient. Die Kontaktelemente sind zweckmässig als Kontaktfinger (2) oder Kontaktlamellen (11) ausgestaltet. Zusätzlich kann man an sich bekannte Löschsysteme, z.B. Löschplatten, verwenden. Der Schalter weist eine verbesserte Kommutierung vom Nennstrompfad auf den Leistungspfad auf.

(Fig. D

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Bezeichnungsliste

1 = äusseres feststehendes Schaltstück

2 = Kontaktfinger des Schaltstückes 2

3 = Blattfedern

4 = ringförmige Ausnehmung

5 = gelagertes Ende des Kontaktfingers

6 = Kontaktende des Kontaktfingers 2

7 = Schlinge des Kontaktfingers 2

8 = inneres feststehendes Schaltstück

9 = bewegliches Schaltstück

10 = Kontaktring

11 = KontaktlameIlen

12 = Kontaktende der Kontaktlamelle 11

13 = Schlinge der Kontaktlamelle 11

14 = Zentrierkörper

15 = Lichtbogenraum der Kontaktfinger

16 = Lichfbogenr&um der Kontaktlamellen

18 = Tragsterne (isoliermaterial)

19 = bügeiförmige Loscfcplatte

20 = Ausnehmung der Löschplatte 17

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Claims

Patentansprüche

f 1.!Elektrischer Schalter für grosse Ströme mit wenigstens ^""^ 7-wei rotationssymmetrischen Schaltstücken, von welchen wenigstens ein Schaltstück mit mehreren, in Umfangsrichtung ringförmig angeordneten, federnd abgestützten oder federnden, sich wenigstens im wesentlichen in Aus- und Einschaltrichtung erstreckenden Kontaktelementen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (2, 11) zwischen ihren Kontaktenden (6, 12) und dem Schaltstück (1, 9), mit dem sie mechanisch und elektrisch leitend verbunden sind, Schlingen (7, 13) bilden.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente als Kontaktfinger (2) ausgebildet, in einer ringförmigen Ausnehmung (4) des Schaltstückes (1) gelagert und in Kontaktrichtung mit Federn (3) abgestützt sind.

3· Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente als Kontaktlamellen (11) ausgebildet und einstückig mit einem aus einem Metallrohr bestehenden Schaltstück (9) ausgeführt sind.

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4· Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlame11 en (11) zusätzlich in Kontaktrichtung mit Federn (5) t-ögestützt sind.

Schaltsr nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daoS die Federn (3) als Blattfedern ausgebildet sind.

6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (2, 11) für einen zweistufigen Kommutationsvorgang in zwei ringförmigen Systemen (2 und 11) angeordnet sind, wobei die Trennpunkte dieser Kontaktelemente (2, 11) mit den zugeordneten Schaltstücken (8, 9) in Ausschaltrichtung verschoben sind.

7· Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Lichtbogenraum (15» 16) der Ko ,-taktelemente (2, 11) ein Löschsystem zum Löschen des Lichtbogens angeordnet ist.

8. Schalter nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass das Löschsystem durch ringförmige Löschbleche (17) gebildet ist.

9. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Löschsystem durch Löschplatten (19) gebildet ist.

10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschplatten (19) bügülförmig ausgestaltet sind.

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