DE3141958A1

DE3141958A1 - "elektromagnetisch betaetigbarer elektrischer schalter"

Info

Publication number: DE3141958A1
Application number: DE19813141958
Authority: DE
Inventors: Bo 2473 Västerås Adlerteg; Lennart Dipl.-Ing. 72590 Västerås Grees
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1980-10-30
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1982-06-16
Also published as: SE424242B; FI813405L; SE8007633L; FR2493591A1; NO813660L; GB2086658A; DK466881A; US4408173A

Description

ASEA AB, Västeräs/Schweden Elektromagnetisch betätigbar.er elektrischer -Schalter

Pie Erfindung betrifft einen elektromagnetisch betätigbaren elektrischen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In Niederspannungsschaltanlagen .liegen normalerweise mehrere in Reihe geschaltete Geräte in ein und demselben Speisestromkreis. In dem Speisestromkreis für einen Motor können beispielsweise
ein Lastschalter, Sicherungen, ein Schütz, ein Überlastrelais
und ein Sicherheitsschalter liegen. In einem solchen Stromkreis ist es schwierig, die vielen Schaltgeräte und Kurzschlußschutzglieder funktionsmäßig zu koordinieren. Außerdem erfordern die Geräte eine relativ große Montagefläche im Schaltschrank, und
man erhält eine große Anzahl von Schaltpunkten und relativ hohe Leistungsverluste.

Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man versucht, verschiedene Funktionen in ein und demselben Gerät zu kombinieren, indem man beispielsweise ein Schütz derart ausbildet, daß es auch als
strombegrenzender Leistungsschalter dient (siehe beispielsweise die DE-AS 1194956 und die Schwedische Auslegeschrift 7714933-4). Mit den für diese Geräte vorgeschlagenen Kontaktvorrichtungen

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ist es jedoch schwierig, gleichzeitig ein hohes Schaltvermögen und eine hohe Lebensdauer zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen ! Schalter der eingangs genannten Art zu entwickeln, der die Funk- [ tionen eines Schützes und eines Leistungsschalters in sich vereinigt, der in elektrischer und mechanischer Hinsicht eine hohe Lebensdauer hat und der zur Kurzschlußunterbrechung (durch Strombegrenzung) geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe *iird ein elektrischer Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches T genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den unteränsprüchen genannt.

Gemäß der Erfindung ist die Kontaktvorrichtung des Schalters mit zwei funktionsunterschiedlichen Kontaktsystemen mit verschiedenen Kontaktmaterialien ausgeführt. Hierdurch ist es möglich, die oben genannten verschiedenartigen Forderungen zu erfüllen.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Figur 1 einen elektrischen Schalter gemäß der Erfindung in Seitenansicht in Ausschaltstellung,

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Figur 2 die Schaltkammer des elektrischen Schalters gemäß Figur 1 mit der Kontaktvorrichtung während des ersten Abschnittes einer Kurzschlußunterbrechung,

Figur 3 denselben Gegenstand wie Figur 2 während des späteren Abschnittes der Kurzschlußunterbrechung.

Die in den Figuren gezeigte Schalterkonstruktion ist für einen Nennbetriebsbereich bis zu ca. 1000 A und 1000 V vorgesehen. Der elektrische Schalter ist dreipolig, doch zeigen die Figuren der Einfachheit halber nur einen Pol. Der Schalter ist auf einen Stativ 1 aus druckgegossenem Leichtmetall aufgebaut. Das Stativ trägt einen aus Kunststoff hergestellten Halter 2 mit Anschlußschienen 3, 4 zum Einfügen des Schalters in einen äußeren Hauptstromkreis.

Die Kontaktvorrichtung des Schalters ist von einem aus Kunststoff bestehenden Lichtbogenschirm 5 umgeben, der mit Löschblechen 6 versehen ist. Die Kontaktvorrichtung enthält zwei elektrisch in Reihe geschaltete Schaltstellen, die in.je einer im Lichtbogenschirm gebildeten Schaltkammer 7, 8 angeordnet sind. Jede Schaltstelle hat einen drehbar gelagerten Schaltkontakt 9 bzw. 10, der über einen flexiblen Leiter 11 bzw, 12 mit der Anschlußschiene 3 bzw. A verbunden ist. Durch Federn 13 bzw. 14 werden die Schaltkontakte gegen je einen fest angeordneten Zwischenkontakt 15 bzw. 16 gedrückt. Diese Zwischenkontakte sind in geschlossener Kontaktstellung durch einen beweglichen Brückenkon-

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takt 17 miteinander verbunden. Dieser Brückenkontakt 17 ist in einem Kontaktführer 18 befestigt, der an den Anker 19 des Betätigungsmagneten des elektrischen Schalters angeschlossen ist, dessen Magnetkern und Spule mit 20 bzw.21 bezeichnet sind. Der Anker 19 steht unter der Wirkung nicht dargestellter Ausschaltfedern. Im Kontaktführer 18 ist eine Kontaktdruckfeder 22 angeordnet, cfie über einen Bügel 23 auf den Brückenkontakt 17 wirkt.

Die Kontaktvorrichtung des dargestellten elektrischen Schalters besteht somit aus zwei funktionsunterschiedlichen Kontaktsystemen, nämlich einem den Brückenkontakt 17 umfassenden Schützsystem und einem die drehbar gelagerten Schaltkontakte 9, TO umfassenden Leistungsschaltersystem. Die festen Zwischenkontakte 15, 16 sind für beide Kontaktsysteme gemeinsam.

Die beweglichen Kontakte 9, 10 und 17 können beispielsweise aus Kupfer und/oder Aluminium bestehen und mit Kontaktelementen (Kontaktbelägen) 24, 25 aus einer Silberlegierung an den den elektrischen Kontakt herstellenden Stellen versehen sein. Die festen Zwischenköntakte 15, 16 bestehen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus je zwei zusammengefügten derartigen kontaktelementen 26 und 27„ Diese Zwischenkontakte können auch mit einem tragenden Teil aus beispielsweise Kupfer bestehen, das zweckmäßigerweise derart ausgebildet ist, daß es gleichzeitig als Lichtbogenhorn dient.

Die Kontaktelemente 25, 27 im Schützteil bestehen beispielsweise

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aus Silberkadmiumoxyd oder einem anderen Kontaktmaterial, das beim Schalten betriebsmäßig vorkommender Ströme eine hohe Lebensdauer hat. Die Kontaktelemente 24, 26 im Leistungsschalterteil bestehen dagegen aus einem Kontaktmaterial mit Eigenschaften, das speziell zur Unterbrechung von Kurzschlußströmen, wie z.B. Silber-rWolfram, Silber-Graphit oder Silber-Nickel, geeignet ist.

Bei der Unterbrechung normaler Betriebsströme und betriebsmäßiger überlastströme arbeitet der elektrische Schalter wie ein normales Schütz, wobei die beweglichen Kontakte 9, 10 im Leistungsschalterteil ununterbrochen von den Federn 13, 14 gegen die festen Zwischenkontakte 15, 16 angedrückt werden. Die Federn 13, 14 sind so bemessen, daß die Schaltkontakte 9, 10 nicht öffnen, wenn der Schalter von üblichen Anlaufströmen für Motoren, die etwa das Zehnfache des Nennstromes betragen können, durchflossen wird.

Wenn in dem Stromkreis, in dem der Schalter liegt, ein Kurzschluß auftritt, der einen bestimmten Wert überschreitet, dann werden die beweglichen Schaltkontakte 9> 10 durch die Wirkung elektro-dynamischer Kräfte schnell aus ihrer geschlossenen Kontaktstellung in die in Figur 2 gezeigte Zwischenstellung geworfen. Diese Schaltkontakte, die aus Aluminium bestehen können, haben eine relativ kleine bewegliche Masse, so daß die Kontaktöffnung sehr schnell erfolgt. Der Strom wird daher lange bevor er den Spitzenwert des Netzkurzschlußstromes erreicht hat, begrenzt. Die Stromkräfte wirken auch auf den Brückenkontakt 17 in öffnender Richtung, so daß auch der Kontakt 17 unmittelbar,

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nachdem die Schaltkontakte 9, 10 geöffent haben, öffnet und unter dem Einfluß der Stromkräfte und der Ausschaltfedern schnell in die in Figur 3 gezeigte Ausschaltstellung übergeht. Der Strom für die Betätigungsspule ist zu diesem Zeitpunkt bereits durch Auslöseorgane unterbrochen worden, die von dem Strom im Hauptkreis beeinfluß werden. Die beiden in Reihe geschalteten Unterbrecherlichtbögen, die gebildet werden, wenn die Kontakte geöffnet werden, und die während des ersten Teils des Schaltverlaufes zwischen den Schaltkontakten 9, 10 und den Zwischenkontakten 15, 16 (gemäß der Bahn 28a in Figur 2) brennen, werden, wenn der Brückenkontakt 17 öffnet, zwischen den Spitzen der Kontakte 9, 10 und 17 (gemäß der Bahn 28b in Figur 3) brennen. Unter dem Einfluß elektromagnetischer Kräfte werden die Lichtbögen dabei schnell zwischen die Löschbleche 6 in den Schaltkammern 8 gedrängt, wo sie entionisiert und gelöscht werden. Die beweglichen Kontakte 9, 10 im Leistungsschalterteil werden danach von den Federn 13, 14 in die geschlossene Kontaktstellung zurückgeführt» :

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann im Rahmen des offenbarten Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden. Beispielsweise kann man statt der Druckfedern 13, 14 eine oder mehrere Zugfedern verwenden, deren beide Enden jeweils in einem der Schaltkontakte 9, 10 befestigt werden. Die Federn werden vorzugsweise so angeordnet, daß sie, wenn die Kontakte 9, 10 während einer Öffnungsbewegung eine bestimmte Zwischenstellung passieren,in eine Lage

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übergehen, in der sie auf die Kontakte nicht mehr in kontaktschließender, sondern in kontaktöffnender Richtung wirken. Die Rückstellung der Schaltkontakte kann durch den Magnetanker 19 mit Hilfe von Druckstiften oder dergleichen erfolgen, die auf den Kontaktführer 18 angeordnet sind.

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Claims

Patentansprüche

/Elektromagnetisch betätigbarer elektrischer Schalter mit mindestens einer Schaltstelle mit zwei Kontakten (9> 17)> von denen der eine (17) mit einem Anker (19) eines Betätigungs-

magnetes (20,21) verbunden und zwischen einer Ein- und Ausschaltstellung beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch der zweite Kontakt (9) beweglich angeordnet ist, daß zwischen den beiden beweglichen Kontakten (9, 17) ein fester Kontakt (15) derart angeordnet ist, daß die Kontakte (9, 15, 17) der Schaltstelle zusammen zwei elektrisch in Reihe geschaltete öffnungsfähige Kontaktstellen bilden, und daß die Kontaktstelle mit dem zweiten beweglichen Kontakt (9) nur öffnet, wenn der durch den elektrischen Schalter fließende Strom den Nennstrom erheblich übersteigt.
2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (9, 15., 17) an beiden Kontaktstellen derart mit Kontaktelementen (Kon= taktbelägen) (24-27), die aus unterschiedlichem Kontaktmaterial bestehen, versehen sind, daß die Kontaktelemente (25, 27)an der Kontaktstelle, deren beweglicher Kontakt (17) mit dem Magnetanker (19) verbunden ist, aus einem Kontaktmaterial bestehen, welches zum Schalten betriebsmäßig vorkommender Ströme geeignet ist, während die Kontaktelemente (24, 26) an

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der zweiten Kontaktstelle aus einem Kontaktmaterial bestehen, welches zum Unterbrechen von Kurzschlußströmen geeignet ist.
3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der über die Kontakte (9, 15, 17) gebildete Strompfad derart schleifenförmig verläuft, daß der zweite bewegliche Kontakt (9) bei Stromdruchgang durch die elektrodynamischen Kräfte in öffnender Richtung beaufschlagt wird.
A. Elektrischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite bewegliche Kontakt (9) ständig von einer Feder (13) in kontaktschließender Richtung beaufschlagt ist.
5. Elektrischer Schalter nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorhandensein von zwei Schaltstellen der genannten Art derjenige Kontakt (17), der mit dem Magnetanker (19) verbunden ist, einen Brückenkontakt zwischen den beiden festen Kontakten (15, 16) bildet.
6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch g e kennzei chnet, daß die zweiten beweglichen Kontakte (9, 10) der beiden Schaltstellen durch mindestens eine Zugfeder mechanisch derart miteinander verbunden sind, daß die Kraft der Feder mit dem Durchgang der Kontakte (9, 10)

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durch eine bestimmte Zwischenstellung während der Öffnungsbewegung die Kontakte (9, 10) nicht mehr in kontaktschliessender, sondern in kontaktöffnender Richtung beeinflußt.