DE3736013A1 - Kontaktsystem fuer einen leistungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kontaktsystem für Lei­ stungsschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kontaktsysteme in Schaltgeräten müssen viel­ fach neben dem betriebsmäßigen Schalten des Nennstro­ mes auch in der Lage sein, strörungsbedingte Über­ ströme bis zur Höhe des Kurzschlußstromes sicher ab­ zuschalten. Da insbesondere bei Kurzschlußströmen eine Abschaltung über Auslöser und Schaltschloß zu träge ist, macht man sich die elektrodynamischen Kräfte des Kurzschlußstromes zunutze.

Dazu ist jedoch erforderlich, daß der beweg­ liche Kontakt sich unabhängig und, soweit möglich, unbeeinflußt von der Verbindung zum Schaltschloß oder sonstigen die Bewegung hemmenden Elementen in die Of­ fenstellung bewegen kann und in dieser verbleibt. Diese elektrodynamische Öffnungsbewegung kann noch durch Federkraft beschleunigt werden, wenn infolge der Öffnungsbewegung die Kraftwirkung von Kontakt­ druckfedern durch das Überschreiten eines Totpunktes umgekehrt wird und die Bewegung in Richtung der Of­ fenstellung unterstützt.

Bei einem aus der DE-OS 33 47 120 bekannten Kontaktsystem wird dies dadurch erreicht, daß der an­ griffspunkt der Kontaktdruckfeder auf dem beweglichen Kontaktarm verschiebbar gelagert ist, und sich als Folge einer elektrodynamischen (oder sonstigen) Öff­ nung über den Drehpunkt des Kontaktarmes hinweg be­ wegt. Hierdurch wird bei geschlossenen Kontakten ein Kontaktdruck bewirkt und bei geöffneten Kontakt ein diesen geöffnet haltendes Drehmoment erzeugt. Nach­ teilig wirkt sich bei dieser Lösung jedoch aus, daß die Kontaktdruckfeder über eine Rolle auf den beweg­ lichen Kontaktarm wirkt und sich im Verlauf der Öff­ nungsbewegung auf einer Führungsbahn verschiebt. Hierdurch kommt es trotz der rollenden Bewegung zu einer Reibung zwischen der Rolle und dem Kontaktarm und damit zu der Gefahr des metallischen Abriebs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktsystem vorzuschlagen, das im geschlossenen Zu­ stand eine zuverlässige Kontaktkraft aufweist und bei dem Auftreten eines Kurzschlußstromes eine sichere elektrodynamische Öffnungsbewegung zuläßt, die unab­ hängig vom Schaltschloß ablaufen kann, und die durch die Kontaktdruckfeder nach Überschreiten eines Tot­ punktes noch unterstützt wird. Dabei soll der Bewe­ gungsablauf möglichst reibungsarm und störungsfrei und bei mehrpoligen Geräten unabhängig von den benach­ barten Polen erfolgen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Kontaktsystem die Zugfedern an einer Traverse gehalten sind, die an einem über den Dreh­ punkt hinaus verlängerten Ende des beweglichen Kon­ taktarmes, quer zum Kontaktarm verlaufend angeordnet ist, und daß sie sich an ihrem anderen Ende an einer aus zwei mit einem Quersteg verbundenen Schenkeln bestehenden Wippe abstützen, die im oder in der Nähe des Drehpunktes des beweglichen Kontaktarmes gelagert ist, und deren über die Abstützpunkte der Zugfedern hinaus verlängerten Enden der Schenkel über eine Gelenkverbindung mit dem Schaltschloß verbunden sind.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß sich bei dem Auftreten elektrodynamischer Kräfte auf­ grund von Kurzschlußströmen, der bewegliche Kontakt unabhängig von der Wippe in die geöffnete Stellung bewegt. Bei dieser Öffnungsbewegung wandert die Wir­ kungslinie der Zugfedern über den Drehpunkt des be­ weglichen Kontaktes, so daß nach Überschreiten eines bestimmten Öffnungswinkels die Zugfedern die Öff­ nungsbewegung unterstützen und den Kontakt nach Er­ reichen des maximalen Öffnungsweges in der geöffneten Stellung halten. Bei diesem Vorgang behält die Wippe, die über die Gelenkverbindung starr mit dem Schalt­ schloß verbunden ist, ihre Stellung bei. Erst wenn über Schnellauslöser und Schaltschloß die erheblich trägere Schaltung erfolgt, nimmt die Wippe die geöff­ nete Schaltstellung ein. Dabei wird die Wirkungslinie der Zugfedern durch die Abstützpunkte an der Wippe wieder zurück über den Drehpunkt des Kontaktarmes be­ wegt und das Kontaktsystem ist wieder einschaltbe­ reit.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß der bewegliche Kontaktarm nur über die Wippe betätigt wird und daher unabhängig beweglich ist. Aus diesem Grunde kann bei mehrpoligen Schaltgeräten jeder Kon­ taktarm, wenn er von einem Kurzschluß beaufschlagt wird, ohne Beeinflussung durch die Nachbarpole elek­ trodynamisch öffnen. Die benachbarten Pole werden da­ nach erst über das Schaltschloß getrennt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus dem in dem Anspruch 2 gekennzeichneten Merkmal, die Wippe mittels Aussparungen auf der Achse des Kontakthebels zu lagern und auf diese Weise das Wippenlager zu bilden. Die Wippe wird dabei durch die Zugfedern gegen die Lagerachse gezogen.

Aus den Ansprüchen 3 und 4 sind weitere vor­ teilhafte Ausführungen für die Lagerung der Wippe zu entnehmen. Durch die in Anspruch 3 beschriebenen keilförmig ausgeführten Enden der Schenkel der Wippe, die in ebenfalls keilförmigen jedoch stumpfwinklige­ ren Aussparungen eingreifen, wird ein Schneidenlager gebildet. Die keilförmigen Aussparungen sind in den die Achse des Kontakthebels aufnehmenden Laschen der Leiterbahn angeordnet. Durch das Schneidenlager ergibt sich eine reibungs- und verschleißarme Lagerung der Wippe. Weiterhin läßt sich dadurch der Lagerpunkt in gewissen Grenzen verschieben und die Kontaktdruckkraft variieren.

Das in Anspruch 4 beschriebene Doppelschnei­ denlager bietet dagegen den Vorteil, daß der bewegli­ che Kontakt vor dem Auftreffen auf den festen Kontakt abgebremst wird. Hierdurch wird das schädliche Prel­ len der Kontakte wesentlich eingeschränkt. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß sich bei zunehmendem Kontaktabbrand die Kontaktkräfte erhöhen. Damit bei der Stromführung über den beweglichen Kontakt und den Kontaktarm auf die Anschlußleiterbahn auf einen beweglichen Leiter, der an dem Kontaktarm leitend be­ festigt werden müßte, verzichtet werden kann, ist vorgesehen, den Lagerstift und die diesen Stift auf­ nehmenden Laschen als stromführende Elemente zu benut­ zen. Die Laschen sind gleichzeitig Teil der Anschluß­ leiterbahn.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbei­ spiel gemäß der Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das Kontaktsystem mit geschlossenen Kontakten.

Fig. 2 das Wippenlager mit einer Schneide,

Fig. 3 das Wippenlager mit Doppelschneide,

Fig. 4 die Öffnungsstellung nach elektro­ dynamischer Öffnung,

Fig. 5 die Öffnung nach Öffnung durch das Schaltschloß,

Fig. 6 eine Ansicht in Schließrichtung des Kontaktarmes.

In Fig. 1 ist das innerhalb eines Gehäuses 1 angeordnete Kontaktsystem im geschlossenen Zustand der beiden Kontakte 21 und 22 dargestellt. Der fest­ stehende Kontakt 22 ist Teil einer Stromschiene 15 während der bewegliche Kontakt 21 auf dem Kontakthebel 2 angeordnet ist, der sich im Falle der Kontaktöffnung um die Achse 23 verschwenkt und den dabei entstehenden Lichtbogen in die Löschkammer 11 führt. Die Achse 23 ist in den Laschen 19, 19′ gelagert, die von der Anschlußleiterbahn 16 abgewinkelt sind. Die Leiterbahnen 16, die damit das Kontaktsystem trägt, ist einerseits mit dem umgebördelten Steckanschluß 17 zwischen den Wänden 12, 12′ gehalten und stützt sich andererseits auf der Erhöhung 18 des Gehäuses 1 ab. In dem über die Lagerstelle ragenden Teil 24 des beweglichen Kontakt­ armes 2 ist eine Aussparung 25 vorgesehen, die der Aufnahme einer Traverse 5 dient. Die Traverse 5, die als quer zu dem Kontaktarm 2 angeordnetes Kunst­ stoffteil ausgeführt ist, wirkt als ersten Gegenlager für die Zugfedern 41 und 42. Das zweite Gegenlager für die Zugfedern 41 und 42 wird durch nach außen gebogenen Laschen 34, 34′ der Wippe 3 gebildet. Die Wippe 3 selbst stützt sich mit in den Schenkel 31, 31′ der Wippe 3 angeordneten Aussparungen 32, 32 auf der Lagerlasche 23 ab, die den Drehpunkt bildet. Auf der Gegenseite wird sie über eine Gelenkverbindung 13 gehalten, die als Koppelelement zu dem hier nicht dargestellten Schaltschloß dient. Die Wirkungslinie der Zugfedernanordnung 4 verläuft in einem Abstand A zum Drehpunkt 28 der Wippe 3 und dem beweglichen Kontaktarm 2. Dadurch wirkt in der geschlossenen Schaltstellung ein Drehmoment mit kontaktdruckver­ stärkender Wirkung auf den beweglichen Kontaktarm. Bei zunehmendem Kontaktabbrand vergrößert sich die Strecke A. Da sich das Drehmoment das Produkt aus Federkraft und Hebelarm A darstellt, nimmt damit auch die Kontaktkraft zu und der Übergangswiderstand verringert sich.

Das Wippenlager der Wippe 3 ist nicht aus­ schließlich auf die Achse 23 festgelegt. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, sind auch andere vorteilhaftere Lösungen denkbar.

In Fig. 2 stützt sich die Wippe in keilförmigen Aussparungen 35, 35′, die in die Laschen 19, 19′ geprägt sind.

Die Enden 36, 36′ der Schenkel 31, 31′ der Wippe 3 sind ebenfalls keilförmig jedoch mit spitzerem Winkel ausgeführt. Je nach Anordnung der Aussparungen 35, 35′ auf den Laschen 19, 19′ läßt sich der Abstand A (in Fig. 1) in bestimmten Grenzen variieren. Damit vergrößert oder verkleinert sich die Kontaktdruckkraft in gleicher Weise.

In Fig. 3 ist eine Abstützung der Wippe 3 in einem Doppelschneidenlager dargestellt. Jede der Laschen 19 und 19′ weist zwei nebeneinanderliegende Aussparungen 38 a, 38a′ bzw. 38 b, 38 b′ auf, in denen die keilförmigen Enden der Schenkel 31, 31′ der Wippe 3 gelagert sind. Dabei ist jeder der Aussparungen 38 a, 38 a′ bzw. 38 b, 38 b′ auch ein keilförmiges Ende 37 a, 37 a′ bzw. 37 b, 37 b′ zugeordnet. Je nach Stellung der Wippe ist das entweder das eine oder das andere Schneidenlager im Eingriff. Dabei entsteht ins­ besondere bei dem Bewegungsablauf in kontakt­ schließender Richtung ein kurzes Verharren in der stabilen Stellung, wenn beide Schneidenlagerpaare mit gleichem Druck in den Aussparungen anliegen. Die Anordnung der Schneidenlager ist so gewählt, daß dieser Verharrungspunkt kurz vor dem Auftreffen des beweglichen auf den festen Kontakt liegt. Durch die Verzögerung der Auftreffgeschwindigkeit wird das Kontaktprellen erheblich vermindert.

Fig. 4 zeigt das Kontaktsystem in der durch die elektrodynamische Wirkung eines Kurzschlußstromes erfolgten Öffnungsstellung. Die Wippe 3 verharrt in ihrer ursprünglichen Stellung, da sie von der mit dem Schaltschloß verbundenen Gelenkverbindung 13 noch an der Bewegung gehindert wird. Durch die Bewegung des beweglichen Kontaktarmes 2 wird das Widerlager der Federanordnung 4 an der Traverse 5 derart verschwenkt, daß die Wirkungslinie der Federanordnung 4 sich über den Drehpunkt des Kontaktarmes 2 bewegt und damit ein umgekehrtes Drehmoment aufbaut, das die Kontaktöffnung unterstützt und den beweglichen Kontaktarm in seiner geöffneten Stellung hält.

Die geöffnete Stellung durch eine Schaltung über das hier nicht näher bezeichnete Schaltschloß ist in Fig. 5 dargestellt. Die Wippe 3 wird durch die Gelenkverbindung 13, die in die Bohrungen der Enden 30, 30′ der Schenkel 31, 31′ greift, in die Offen­ stellung bewegt. Dabei legt sich nach kurzer Bewegung der Steg 33 an den Anschlag 26 des Kontaktarmes 2 und nimmt diesen mit in die geöffnete Kontaktstellung.

In der Ansicht in Fig. 6 ist insbesondere die Anordnung der beiden Zugfedern 41 und 42 beidseitig der Wippe 3 zu erkennen. Als Befestigungspunkte für die Zugfedern 41, 42 dienen auf der einen Seite die Arme einer quer zu dem beweglichen Kontaktarm 2 angeordneten Traverse 5, während das zweite Gegenlager durch nach außen gebogene Laschen 34 und 34′ der Wippe 3 gebildet wird. Der bewegliche Kontaktarm 2 ist zwischen den durch einen Quersteg 33 verbundenen Schenkeln verbundenen Schenkeln 31, 31′ der Wippe 3 angeordnet und auf der Lagerachse 23, die zwischen den beiden Laschen 19, 19′ gehalten ist, gelagert.

Claims (6)

1. Kontaktsystem für eine Leistungsschalter, das im Kurzschlußfalle elektrodynamisch öffnet, je­ doch auch über ein Schaltschloß betätigt werden kann, bestehend aus einem feststehenden Kontakt und einem beweglichen Kontakt, der an einem, auf einer in zwei Laschen gehaltenen Achse drehbar gelagerten, Kontaktarm angeordnet ist, auf den eine aus zwei beidseitig des beweglichen Kontaktarmes angeordneten Zugfedern bestehende Federanordnung wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfedern (41, 42) von einer Traverse (5) gehalten sind, die an einem über den Drehpunkt hinaus verlängerten der Kontaktstelle gegenüberliegenden Ende (24) des beweglichen Kontaktarmes (2), quer zum Kontaktarm (2) verlaufend angeordnet ist, und daß sie sich an ihren anderen Enden an einer, aus zwei mit einem Quersteg (33) verbundenen Schenkeln (31, 31′) bestehenden Wippe (3) abstützen, die im, oder in der Nähe des Drehpunktes (28) des beweglichen Kontaktarmes gelagert ist, und deren über die Abstützpunkte der Zugfedern hinaus verlängerten Enden (30, 30′) der Schenkel (31, 31′) über eine Gelenkverbindung (13) mit dem Schaltschloß verbunden sind.

2. Kontaktsystem für einen Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (3) sich mittels Aussparungen (32, 32′) an den Enden ihrer Wippenschenkel (31, 31′) auf der Lager­ achse (23) des Kontakthebels (2) abstützt und auf diese Weise das Wippenlager bildet.

3. Kontaktsystem für Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (36, 36′) der Wippenschenkel (31, 31′) keilförmig ausgebildet sind und sich in ebenfalls keilförmigen, jedoch stumpfwinkligen, Aussparungen (35, 35′) der die Lagerachse (23) tragenden Laschen (19, 19′) ab­ stützen und so ein Schneidenlager für die Bewegung der Wippe (3) bilden.

4. Kontaktsystem für Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippen­ schenkel (31, 31′) zwei doppelt keilförmig ausge­ führte Enden (37 a, 37 b, 37 a′, 37 b′) aufweisen, die sich in ebenfalls zwei, doppelt keilförmigen, jedoch stumpfwinkliger ausgeführten Aussparungen (38 a, 38 b, 38 a′, 38 b′) der die Lagerachse (23) tragenden Laschen (19, 19′) abstützen und damit zwei im Bewegungsablauf der Wippe (3) nacheinander arbeitenden Schneidenlager bilden.

5. Kontaktsystem für einen Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die La­ gerachse (23) zwischen den durch die Spitzen des Dop­ pelschneidenlagers verlaufenden Mittellinien (39 a, 39 b) angeordnet ist.

6. Kontaktsystem für einen Leistungsschalter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den beweglichen Kontaktarm (2) tragende La­ gerachse (23) und die die Lagerachse tragenden La­ schen (19, 19′) stromführende Teile sind.