DE19956656A1

DE19956656A1 - Strombegrenzende Kontaktanordnung

Info

Publication number: DE19956656A1
Application number: DE19956656A
Authority: DE
Inventors: Volker Heins; Axel Wendenius; Stefan Michel; Klaus Ochtinger; Berthold Kraemer
Original assignee: Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-05-31
Also published as: EP1145265B1; DE50001167D1; WO2001039224A1; US20020056705A1; JP2003515880A; EP1145265A1; US6518530B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine strombegrenzende Kontaktanordnung, die eine Stromschiene (11) mit einem feststehenden Kontakt (111) und zwei Stromschleifen (117), die sich beidseitig neben der Mittelebene (XY) der Kontaktanordnung erstrecken, einen Kontaktarm mit einem beweglichen Kontakt, sowie eine Lichtbogenlöscheinrichtung (13) mit Löschblechen (131) enthält. Die Stromschleifen (117) erstrecken sich in Ebenen parallel zur Mittelebene (XY) und neben dem gesamten Öffnungsweg des beweglichen Kontaktes. Eine zweiteilige Kassette (15, 17) ist aus Isolierstoff vorgesehen, in deren Innenraum die Löschblende (131) formschlüssig gehalten werden sowie der mit dem feststehenden Kontakt (111) verbundene Teil der Stromschiene (11) und der Kontaktarm reichen und an deren Außenwänden die Stromschleifen (117) formschlüssig gehalten werden. Die Kombination aus mit Löschblenden (131) versehener Kassette (15, 17) und Stromschiene (11) wird von geeignet ausgebildeten Innenflächen eines Schaltgerätegehäuses formschlüssig aufgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft eine strombegrenzende Kontaktanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Kontaktanordnungen finden Anwen dung in Niederspannungs-Schaltgeräten wie Leistungsschaltern, Leitungs schutzschaltern oder Motorschutzschaltern.

Aus der Druckschrift EP-B1-0 419 324 ist eine strombegrenzende Kontaktan ordnung aus zwei feststehenden Stromschienen mit je einem feststehenden Kontakt und aus einer Kontaktbrücke mit zwei beweglichen Kontakten, die zum Schließen und Öffnen eines Stromkreises mit den feststehenden Kontakten in und außer Verbindung zu bringen sind, bekannt. Die Stromschienen weisen jeweils zwei Stromschleifen auf, die sich beidseitig neben dem Öffnungsweg der beweglichen Kontakte und in parallel zur längs verlaufenden Mittelebene der Kontaktanordnung verlaufenden Ebenen erstrecken. Bei elektrodynami scher Öffnung der Kontakte infolge eines hohen Kurzschlussstromes werden die zwischen den sich öffnenden Kontakten entstehenden Lichtbögen infolge der induktiven Wirkung des durch die Stromschleifen fließenden Kurzschluss stromes in der Weise abgelenkt, dass sie entlang von mit den Stromschienen verbundenen Lichtbogenableitern und einem von diesen entfernt angeordne ten gemeinsamen Lichtbogenableiter beschleunigt abgeleitet und in der Folge gelöscht werden. Die Stromschienen, die Lichtbogenableiter, die Führung für die Kontaktbrücke sowie eine Kontaktdruckfeder werden in einem mittig ange ordneten Isolierstoffsockel und beidseitig davon und parallel zu der genannten Mittelebene angeordneten Isolierstoffschalen vormontiert gelagert, wobei die Stromschleifen von den Außenwänden der Isolierstoffschalen aufgenommen werden. Diese Kontaktanordnung, die beidseitig mit jeweils einen nach außen sich öffnenden Lichtbogenlöschspalt versehen ist, wird von geeignet ausgebil deten Innenflächen eines Schaltgerätegehäuses formschlüssig aufgenommen. Nachteilig ist die aufwendige Vormontage der Kontaktanordnung. Eine Kon taktanordnung, bestehend aus einer Stromschiene mit einer Stromschleife so wie einem Lichtbogenableiter und aus einem schwenkbaren Kontaktarm mit einem Lichtbogenableithorn, wird ebenfalls beschrieben, jedoch keine Anga ben zur Montage dieser Kontaktanordnung gemacht.

Aus der Druckschrift EP-A1-0 231 600 ist eine gattungsgemäße strombegren zende Kontaktanordnung aus einer festen Stromschiene mit einem festste henden Kontakt und mit einem Lichtbogenableiter, aus einem Kontaktarm mit einem beweglichen Kontakt und aus einer Lichtbogenlöscheinrichtung in Ge stalt eines Löschblechpaketes bekannt. Die Stromschiene weist zwei Strom schleifen auf, die sich beidseitig neben dem nur anfänglichen Öffnungsweg der beweglichen Kontakte und in einer senkrecht zur Mittelebene der Kontaktan ordnung verlaufenden gekrümmten Fläche erstrecken. Über die Stromschlei fen ist ein Isolierteil zu schieben, das ein Übertreten eines bei einem Kurz schlussstrom zwischen den sich öffnenden Kontakten entstehenden Lichtbo gens auf die Stromschleifen verhindert und das einen oberhalb der Strom schleifen anzuordnendes isoliertes Magnetjoch hält, dessen Magnetfeld über den Rest des Öffnungsweges des beweglichen Kontaktes den Lichtbogen be schleunigt in die Löscheinrichtung treibt. Die Stromschiene mit dem Isolierteil, das Magnetjoch und das Löschblechpaket sind einzeln in einem Schaltgeräte gehäuse zu montieren - eine Vormontage ist nicht vorgesehen. Nachteilig ist weiterhin das Erfordernis des Magnetjoches sowie die durch die Form der Stromschleifen bedingte relativ große Breite der Kontaktanordnung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine raumsparende und ferti gungstechnisch günstige Kontaktanordnung anzugeben.

Ausgehend von einer gattungsgemäßen Kontaktanordnung der eingangs ge nannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

Durch die Aufnahme und formschlüssige Festlegung der nicht beweglichen Kontaktelemente und der Löschbleche durch die zweiteilige Kassette wird eine vormontierte Baugruppe geschaffen, die leicht in das Schaltgerätegehäuse einzusetzen ist. Die Ausrichtung der Stromschleifen parallel zur Mittelebene und deren Halterung sowie Isolation gegenüber den übrigen Kontaktteilen durch die Kassette lässt eine kompakte Kontaktanordnung geringer Breite ent stehen, die durch ihre relative Geschlossenheit im Innern für ein günstiges Strömungsverhalten der Lichtbogengase sorgt, wobei der sich entwickelnde Druck durch die formschlüssige Aufnahme der Kassette im Schaltgerätege häuse materialschonend abgefangen wird. Durch die weitgehend geschlosse ne Kassettenbauweise wird außerdem die Isolationsfestigkeit zwischen nicht verbundenen spannungsführenden Teilen erheblich verbessert.

Bei allseitiger Abstützung der Kassette wird das Abfangen des beim Auftreten von Lichtbögen auftretenden Innendruckes erheblich erleichtert. Das Schaltge rätegehäuse besteht vorzugsweise aus einem geringerwertigen Isolierstoff, da ein merklicher Teil der mechanischen Beanspruchung und der größte Teil der thermischen Beanspruchung von der Kassette aufgenommen wird. Die Monta gefreundlichkeit der Kassettenbaugruppe wird durch die Verrastbarkeit beider Kassettenteile weiter verbessert.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Kassette aus einem mit einer Austrittsöffnung versehenen Kammerteil zur Aufnahme der Löschbleche und sowie aus einem mit einer Durchtrittsöffnung versehenen Deckelteil zur Festlegung der Löschbleche und für den Kontakt arm besteht, wobei durch die teilweise ineinander verschachtelten Kassetten teile sowie durch die schmale Ausbildung der Durchtrittsöffnung sehr große Luft- und Kriechstrecken zwischen nicht verbundenen spannungsführenden Teilen gebildet werden.

Die Löschbleche werden vorzugsweise zwischen leistenartigen Ausbildungen der zusammengefügten Kassettenteile gehalten. Die Ausrichtung dieser Aus bildungen und gegebenenfalls noch weiterer Ausbildungen oder Vertiefungen zur Festlegung zusätzlicher Teile in Richtung der zu entfernenden Formwerk zeuge führt zu einer wesentlichen Vereinfachung des Formgebungsprozesses.

Es ist ausreichend und aus Gründen der Isolationsfestigkeit günstig, wenn die Stromschiene nur mit dem feststehenden Kontaktstück durch eines der Kas settenteile in das Innere der Kassette reicht. Äußere Führungsleisten ge währleisten eine sichere und eindeutige Lagerung der Stromschleifen. Ein ge radliniges Aufschieben der Stromschleifen auf die Kassette ist besonders ferti gungsfreundlich.

In der Kassette kann in einfacher Weise ein Anschlagmittel zum Abfangen der kinetischen Energie des im Kurzschlussfall elektrodynamisch aufgeschleuder ten Kontaktarmes im Inneren der Kassette festgelegt werden. Zusätzlich zu den Löschblechen oder anstelle der Löschbleche können in der Kassette durch geeignete Formgebungen Isolierstoffteile gehalten werden, die beim Auftreten von Lichtbögen Löschgase abgeben.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgen den, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung in Verbindung mit einem Schaltgerät in perspektivischer Explosivdarstellung;

Fig. 2 die unbeweglichen Teile der Kontaktanordnung in perspektivischer Explosivdarstellung.

In Fig. 1 sind als Teile eines dreipoligen, strombegrenzenden Leistungsschal ters nur für den mittleren Pol ein unbeweglicher Kontaktanordnungsteil 1, ein beweglicher Kontaktanordnungsteil 2, ein Betätigungsmechanismus 3 und ein Auslöseblock 4 dargestellt, die von einem Unterteil 5 und einem Oberteil 6 des Schaltgerätegehäuses gehalten werden. Der Betätigungsmechanismus 3 wirkt auf eine sich über alle drei Pole erstreckende Schaltwelle 23, an der Kontakt arme schwenkbar gelagert sind, von denen wiederum nur der zum mittleren Pol gehörende Kontaktarm 21 mit einem endseitigen, beweglichen Kontakt 211 dargestellt ist. Jeweils ein unbeweglicher Kontaktanordnungsteil 1 und ein Kontaktarm 21 bilden eine Kontaktanordnung im Sinne der Erfindung. Die un beweglichen Kontaktanordnungsteile 1 werden in Kammern 51 des Unterteils 5 eingesetzt.

Nach Fig. 2 enthält der unbewegliche Kontaktanordnungsteil 1 eine Strom schiene 11, eine Lichtbogenlöscheinrichtung 13 und eine Kassette aus einem kastenartigen Kammerteil 15 sowie einem kastenartigen Deckelteil 17. Die Stromschiene 11 enthält an einem Ende einen feststehenden Kontakt 111, der in oder außer Verbindung mit dem beweglichen Kontakt 211 des Kontaktarmes 21 tritt, sowie einen Lichtbogenkontakt 113 und am anderen Ende eine An schlussfahne 115. Die Stromschiene 11 enthält weiterhin zwei Stromschleifen 117, die seitlich von dem übrigen Teil der Stromschiene 11 nach oben abge bogen sind und sich in Ebenen beidseitig parallel zur Mittelebene XY der Kon taktanordnung sowie neben dem gesamten Öffnungsweg des beweglichen Kontaktes 211 erstrecken.

Die zweiteilige Kassette 15, 17 ist aus Isolierstoff geformt und wird nach dem Einbau des unbeweglichen Kontaktanordnungsteils 1 im wesentlichen allseitig durch entsprechende Innenflächen von Unterteil 5 und Oberteil 6 abgestützt. Das Isoliermaterial, aus dem die Kassettenteile 15 und 17 bestehen, sollte ein in elektrischer und thermischer Hinsicht hochwertiges Material sein. Damit kann das Schaltgerätegehäuse aus einem dem gegenüber anspruchslosen und damit billigeren Material bestehen.

In dem Innenraum der Kassette werden die Löschbleche 131 der Lichtbogen löscheinrichtung 13 formschlüssig gehalten. Das Kammerteil 15 und zum ge ringen Teil das Deckelteil 17 weisen an den gegenüberliegenden Innenseiten 151 leistenartige Ausbildungen 152 aus, mit denen die Löschbleche 131 zu einander beabstandet und seitlich gehalten werden. Die Ausbildungen 152 sind so ausgerichtet, dass sie bei der Entnahme der Kassettenteile aus den Formwerkzeugen kein Hindernis darstellen. An der Rückwand 154 des Kam merteils 15 ist eine in der Zeichnung verdeckte Austrittsöffnung 153 für entste hende Lichtbogengase ausgebildet. Das Deckelteil 17 reicht beim Zusammen bau der Kassette mit eingezogenen Seitenwänden 171 und 172 teilweise in das Kammerteil 15 hinein und legt dabei mit seiner Stirnseite 173 die Lösch bleche 131 gegen Längsverschiebung fest. An der Rückwand 174 des Deckelteils 17 ist eine schmale, längliche Durchtrittsöffnung 175 für den beweglichen Kontaktarm 21 vorgesehen.

Der mit dem feststehenden Kontakt 111 verbundene Teil der Stromschiene 11 reicht über eine Eintrittsöffnung in das Innere der Kassette 15, 17. Dazu sind an den Unterwänden der Kassettenteile 15 und 17 jeweils einseitig auslaufen de Öffnungen 156 bzw. 176 vorgesehen, die nach dem Zusammenbau die durchgehende Eintrittsöffnung 156+176 bilden. An den gegenüberliegenden Außenwänden der Kassette 15, 17 werden die Stromschleifen 117 und damit die Stromschiene formschlüssig gehalten. Dafür sind im Bereich der voneinan der weisenden Rückwände 154 und 174 von Kammerteil 15 und Deckelteil 17 jeweils beidseitig Führungsleisten 157 bzw. 177 seitlich nach außen ausgebil det. Die Stromschiene 11 wird beim Zusammenbau des unbeweglichen Kon taktanordnungsteils 1 mit ihren Stromschleifen 117 geradlinig und in einer Richtung X, die von dem feststehenden Kontakt 111 annähernd senkrecht ausgeht, zwischen den Führungsleisten 157 und 177 über die zusammenge setzte Kassette 15, 17 geschoben und gegen Verschiebungen in oder entge gen der Richtung Y durch die Führungsleisten 157 und 177 festgelegt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsformen beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen. So lässt sich die Erfindung beispielswei se dadurch weiterbilden, dass in der Kassette 15, 17 Anschlagmittel für den bei Kurzschlussströmen elektrodynamisch aufschleudernden Kontaktarm 21 oder bzw. und lichtbogenlöschende Isolierstoffteile beim Zusammenbau fest gelegt werden. Für eine problemlose Handhabung des unbeweglichen Kon taktanordnungsteils 1 können die beiden Kassettenteile 15 und 17 über inte grierte Rastelemente miteinander verbunden werden.

Bezugszeichenliste

1

unbeweglicher Kontaktanordnungsteil

11

Stromschiene

111

feststehender Kontakt

113

Lichtbogenkontakt

115

Anschlussfahne

117

Stromschleifen

13

Lichtbogenlöscheinrichtung

131

Löschbleche

15

Kammerteil

151

Innenwände

152

Ausbildungen

153

Austrittsöffnung

154

Rückwand

156

Öffnung

157

Führungsleisten

17

Deckelteil

171

Seitenwände

172

Seitenwände

173

Stirnseite

174

Rückwand

175

Durchtrittsöffnung

176

Öffnung

177

Führungsleisten

2

beweglicher Kontaktanordnungsteil

21

Kontaktarm

211

beweglicher Kontakt

23

Schaltwelle

3

Betätigungsmechanismus

4

Auslöseblock

5

Unterteil

51

Kammer

6

Oberteil
X Richtung
Y Richtung
XY Mittelebene

Claims

1. Strombegrenzende Kontaktanordnung, enthaltend

- eine Stromschiene (11) mit einem feststehenden Kontakt (111) und mit zwei Stromschleifen (117), die sich beidseitig neben der Mittelebene (XY) der Kontaktanordnung erstrecken,
- einen Kontaktarm (21) mit einem beweglichen Kontakt (211), der in und außer Verbindung mit dem feststehenden Kontakt (111) bringbar ist, sowie
- eine Lichtbogenlöscheinrichtung (13) mit Löschblechen (131),

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Stromschleifen (117) sich in Ebenen parallel zur Mittelebene (XY) und neben dem gesamten Öffnungsweg des beweglichen Kontaktes (211) erstrecken,
- eine zweiteilige Kassette (15, 17) aus Isolierstoff vorgesehen ist, in de ren Innenraum die Löschbleche (131) formschlüssig gehalten werden und der mit dem feststehenden Kontakt (111) verbundene Teil der Stromschiene (11) sowie der Kontaktarm (21) reichen und an deren Außenwänden die Stromschleifen (117) formschlüssig gehalten wer den, und
- die Kombination aus mit Löschblechen (131) versehener Kassette (15, 17) und Stromschiene (11) von geeignet ausgebildeten Innenflächen eines Schaltgerätegehäuses (5, 6) formschlüssig aufgenommen wird.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kassette (15, 17) allseitig im Schaltgerätegehäuse (5, 6) abgestützt ist.

3. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kassette (15, 17) gegenüber dem Schaltgerä tegehäuse (5, 6) aus einem hochwertigeren Isolierstoff besteht.

4. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kassettenteile (15, 17) über Rastver bindungen miteinander verbindbar sind.

5. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kassette aus

- einem kastenartigen Kammerteil (15), in deren Innerem die Löschble che (131) beabstandet aufgenommen sind und in deren Rückwand (154) mindestens eine Austrittsöffnung (153) für Lichtbogengase aus gebildet ist, sowie
- einem kastenartigen Deckelteil (17), das teilweise mit eingezogenen Seitenwänden (171; 172) in das Kammerteil (15) reicht, mit der Stirn seite (173) der eingezogenen Seitenwände (171) die Löschbleche (131) formschlüssig hält und in deren Rückwand (174) eine schmale Durchtrittsöffnung (175) für den Kontaktarm (21) ausgebildet ist,

besteht.

6. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschbleche (131) zwischen leistenartigen und in Richtung der Entformung des entsprechenden Kassettenteiles (15; 17) ausgerichteten Ausbildungen (152) der Innenwände (151) der Kassette (15, 17) gehalten werden.

7. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem feststehenden Kontaktstück (111) ver bundene Teil der Stromschiene (11) durch eine von beiden Kassettenteilen (15; 17) gebildete Eintrittsöffnung (156+176) reicht.

8. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der voneinander weisenden Rückwän de (154; 174) der beiden Kassettenteile (15; 17) Führungsleisten (157; 177) für die Stromschleifen (117) seitlich nach außen ausgebildet sind.

9. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (11) mit ihren Stromschleifen (117) geradlinig und in einer Richtung (X), die von dem feststehenden Kontakt (111) annähernd senkrecht ausgeht, über die Kassette (15, 17) schiebbar ist.

10. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlagmittel für den Kontaktarm (21) innerhalb der Kassette (15, 17) und durch die Kassette (15, 17) formschlüssig ge halten werden.

11. Kontaktanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lichtbogenlöschende Isolierstoffteile innerhalb der Kassette (15, 17) und durch die Kassette (15, 17) formschlüssig gehalten werden.