Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät für Hochspannungsschaltanlagen, insbesondere Erdungsschalter, mit einem mit einer Sammelschiene verbundenen Festkontakt und einem mittels eines Betätigungsarmes in einer Schwenkebene verstellbaren und dabei auf den Festkontakt aufschiebbaren Schaltkontakt, wobei der Festkontakt einen Aufschiebebereich und der Schaltkontakt mindestens ein Paar von Kontaktfingern aufweist, die im geschlossenen Zustand des Schaltgerätes am Festkontakt im Aufschiebebereich beidseitig anliegen und dabei in Längsrichtung des Betätigungsarmes über den Aufschiebebereich des Festkontaktes hinausragen.
Bei einem derartigen bekannten Schaltgerät (DE-A 24 09 527) weist der Festkontakt einen mit einem Aufschiebeanschlag versehenen Aufschiebebereich und einen etwa quer zur Aufschieberichtung verlaufenden Befestigungsarm auf. Aufschiebebereich und der Befestigungsarm bilden miteinander ein bogenförmiges, in der Schwenkebene liegendes Bauteil; die Kontaktfinger liegen im geschlossenen Zustand des Schaltgerätes am Festkontakt im Aufschiebebereich und am Aufschiebeanschlag beidseitig an. Bei diesem Schaltgerät führt die geometrische Gestaltung im Kurzschlussfall dazu, dass der Kontaktdruck der Kontaktfinger am Aufschiebeanschlag vergrössert und vom Festkontakt aufgenommen wird. Im Kurzschlussfall wird auch der Aufschiebeanschlag zur Strombahn für den Kurzschlussstrom, wobei über die als Punktkontakte ausgebildeten Kontaktbereiche ein sehr hoher spezifischer Kontaktdruck erreicht wird. Insbesondere werden durch die schleifenförmige Ausbildung des vom Aufschiebebereich und vom Befestigungsarm gebildeten Bauteiles gewollt sogenannte Eckenkräfte erzeugt, die zu einer Verstärkung des Anpressdruckes am Aufschiebeanschlag im Kurzschlussfall führen bzw. die durch die extern entgegen der Aufschieberichtung angreifende Eckenkräfte, wie sie beispielsweise zwischen dem Betätigungsarm und der Sammelschiene auftreten können, kompensiert werden.
Mit dem bekannten Schaltgerät ist schon eine relativ gute Kurzschlusssicherheit erreicht. Es gibt allerdings noch Einsatzfälle, bei denen die Wirkungsrichtung der auftretenden elektrodynamischen Kräfte im Kurzschlussfall zu einer Verringerung des Kontaktdruckes der Kontaktfinger führt oder gar die Kontaktfinger abheben lässt. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn die externen Eckenkräfte wegen einer anderen Relativlage des Schaltgerätes zu der zugehörigen Sammelschiene nicht in der Schwenkebene, sondern senkrecht zu der Schwenkebene angreifen. Dann nämlich reichen im Kurzschlussfall die Kontraktionskräfte der parallel verlaufenden Kontaktfinger nicht mehr aus, diese externen elektrodynamischen Kräfte zu kompensieren.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, das bekannte Schaltgerät so auszugestalten und weiterzubilden, das praktisch unabhängig von der Wirkungsrichtung der auftretenden elektrodynamischen Kräfte im Kurzschlussfall der Kontaktdruck der Kontaktfinger nicht nachlässt und insbesondere ein Ausbrechen der Kontaktfinger ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Schaltgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass an dem Festkontakt ein Auffangelement für die Kontaktfinger angeordnet ist, das im geschlossenen Zustand des Schaltgerätes die über den Aufschiebebereich des Festkontaktes hinausragenden Enden der Kontaktfinger an ihren dem Aufschiebebereich abgewandten Seiten stützend umgreift.
Bei dem erfindungsgemässen Schaltgerät ist durch das Auffangelement am vom Schwenkpunkt fernen Ende des Betätigungsarmes für die Kontaktfinger gewissermassen ein Widerlager,geschaffen, das ein seitliches, im wesentlichen senkrecht zur Schwenkebene gerichtetes Ausbrechen der Kontaktfinger unmöglich macht. Selbst dann also, wenn senkrecht zur Schwenkebene bzw. zur Aufschieberichtung starke externe Eckenkräfte auftreten, wird ein Abheben der Kontaktfinger vom Aufschiebebereich des Festkontaktes durch das Auffangelement verhindert. Dabei führt das Auffangelement zusätzlich noch zu einer überproportionalen Erhöhung des Kontaktdruckes im Kurzschlussfall, da es eben als Widerlager für die Enden der Kontaktfinger des Schaltkontaktes dient. Diese Konstruktion ist auch dann von erheblichem Vorteil, wenn keine bogenförmige Ausgestaltung des vom Aufschiebebereich und vom Befestigungsarm gebildeten Bauteiles vorliegt, eine Ausgestaltung, die ja nur dann notwendig ist, wenn in der Schwenkebene entgegen der Aufschieberichtung wirkende externe elektrodynamische Kräfte im Kurzschlussfall auftreten können.
Zweckmässigerweise weist das Auffangelement in Aufschieberichtung gesehen etwa U-Form auf und kurze Ansätze an den Innenseiten der U-Schenkel bilden die Stützflächen für die Enden der Kontaktfinger. Weiter empfiehlt es sich, das Auffangelement an seinem in Aufschieberichtung hinteren Ende geschlossen auszubilden, so dass hier ein Anschlag für die Kontaktfinger gegeben ist. Ggf. kann auch an dieser Stelle ein Aufschiebeanschlag in das Auffangelement integriert sein.
Um bei dem erfindungsgemässen Schaltgerät die Antriebseinheit für den Schwenkarm nicht zu gross dimensionieren zu müssen, empfiehlt es sich, den Kontaktdruck zwischen den Kontaktfingern und dem Aufschiebebereich des Festkontaktes im Bereich des Auflaufens der Kontaktfinger auf den Aufschiebebereich sehr gering zu halten, jedoch in Aufschieberichtung anwachsen zu lassen. Das lässt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, dass das Auffangelement eine in Aufschieberichtung abnehmende lichte Weite aufweist.
im übrigen hat es sich als besonders zweckmässig erwiesen, die aneinander zur Anlage kommenden Bereiche der Kontaktfinger und des Auffangelementes mit Gleitauflagen und/oder mit Gleitmitteln zu versehen. Der erwünschte Kontaktdruck soll ja durch senkrecht zur Schwenkebene und zur Aufschieberichtung wirkende Kräfte erzeugt werden, hingegen sind in Aufschieberichtung auftretende Reibungskräfte unerwünscht.
Zur Erzielung definierter Stromwege insbesondere im Kurzschlussfall empfiehlt es sich im übrigen, das Auffangelement gegen den Aufschiebebereich des Festkontaktes zu isolieren, z.B. das Auffangelement in dem an den Kontaktfingern zur Anlage kommenden Bereichen mit Isolierauflagen zu versehen. Letzteres kann prinzipiell auch bei den Kontaktfingern verwirklicht sein, jedoch ist das technisch nicht besonders zweckmässig. Ist das Auffangelement, wie zuvor erläutert, mit Gleitauflagen versehen, so können die Gleitauflagen ohne weiteres bei entsprechender Materialwahl gleichzeitig als Isolierauflagen ausgebildet sein.
Vorteilhaft kann es ferner sein, die Kontaktfinger an ihren mit dem Auffangelement in Eingriff kommenden freien Enden entgegen der Aufschieberichtung etwa rechtwinklig abzubiegen. Auch die wegen der rechtwinkligen Abbiegung der Enden der Kontaktfinger dort auftretenden Eckenkräfte können zur Kompensation externer elektrodynamischer Kräfte im Kurzschlussfall genutzt werden. Bei entsprechend geschickter Ausgestaltung und Führung des Stromweges kann dann auf eine bogenförmige Ausgestaltung des vom Aufschiebebereich und vom Befestigungsarm gebildeten Bauteiles verzichtet werden.
Eine andere als die weiter oben beschriebene konstruktive Ausgestaltung des erfindungsgemässen Schaltgerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Auffangelement zwei parallel zur Aufschieberichtung und vorzugsweise parallel zum Aufschiebebereich des Festkontaktes verlaufende Aufnahmedorne aufweist. Dadurch, dass bei dieser Ausführungsform den im Querschnitt im wesentlichen kreisflächigen Kontaktfingern im Querschnitt im wesentlichen kreisflächige Auffangdorne zugeordnet sind, ist die geometrische Zuordnung der Kontaktfinger zu den wirksamen Teilen des Auffangelementes besonders günstig.
Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemässen Schaltgerätes können beide Aufnahmedorne an einer beiden Aufnahmedornen gemeinsamen Tragplatte befestigt sein, wobei die Befestigung, mindestens eines der beiden Aufnahmedorne mit einem exzentrisch zur Hauptachse des Aufnahmedornes liegenden Anschlussbolzen erfolgt. Bei dieser Ausführungsform kann die lichte Weite des Auffangelementes besonders einfach eingestellt und damit unterschiedlichen Anforderungen besonders einfach angepasst werden. Im übrigen empfiehlt es sich, die die beiden Aufnahmedorne haltende Tragplatte am - in Aufschieberichtung gesehen - hinteren Ende des Aufschiebebereiches des Festkontaktes zu befestigen.
Vorteilhaft kann es ferner sein, das Auffangelement schwenkbar zu lagern. Dadurch ist eine Möglichkeit der Selbstjustage zwischen den Kontaktfingern des schwenkbaren Schaltkontaktes und dem Aufnahmeelement geschaffen. Die schwenkbare Lagerung des Auffangelementes kann bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform konstruktiv dadurch realisiert sein, dass die Tragplatte des Auffangelementes schwenkbar am Aufschiebekontakt befestigt ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt
Das in Fig. 1 dargestellte Schaltgerät ist ein Erdungsschalter für Hochspannungsschaltanlagen. Dieses Schaltgerät arbeitet zusammen mit einem mit einer Sammelschiene 1 verbundenen Festkontakt 2 und weist einen mittels eines Betätigungsarmes 3 in einer Schwenkebene verstellbaren Schaltkontakt 4 auf, der an einem Antriebsaggregat 5 schwenkbar gelagert ist. Das Antriebsaggregat 5 ist unten an einem als Isolator ausgeführten Stützer 6 montiert, während oben am Stützer 6 der Festkontakt 2 angeordnet ist. Der Schaltkontakt 4 ist also, in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet, mit Hilfe des Betätigungsarmes 3 aus einer im wesentlichen vertikalen Einschalt- oder Schliessstellung und umgekehrt bringbar.
Gemäss den Fig. 1, 2 und 3 weist der Festkontakt 2 einen mit einem Aufschiebeanschlag 7 versehenen Aufschiebebereich 8 und einen etwa quer zur Aufschieberichtung verlaufenden Befestigungsarm 9 auf. Der Aufschiebebereich 8 und der Befestigungsarm 9 bilden miteinander ein bogenförmiges, in der Schwenkebene liegendes Bauteil. Der Schaltkontakt 4 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Paar von in geschlossenem Zustand beidseits am Aufschiebebereich 8 und am Aufschiebeanschlag 7 des Festkontaktes 2 anliegenden Kontaktfingern 10 auf. Es können prinzipiell auch mehrere Paare von Kontaktfingern 10 vorgesehen sein, was jedoch hier nicht dargestellt ist. Die Kontaktfinger 10 sind am vom Antriebsaggregat 5 entfernten Ende des Betätigungsarmes 3 befestigt.
Wie die Fig. 2 und 3 besonders deutlich zeigen, weist der Festkontakt 2 auf der vom Betätigungsarm 3 abgewandten Seite des Aufschiebebereiches 8 ein Auffangelement 11 auf. In geschlossenem Zustand des Schaltgerätes ragen die Kontaktfinger 10 des Schaltkontaktes 4 in Längsrichtung des Betätigungsarmes 3 über den Aufschiebebereich 8 des Festkontaktes 2 hinaus und stehen an ihren freien Enden mit den vom Aufschiebebereich 8 abgewandten Seiten mit dem Auffangelement 11 in Eingriff.
Das Auffangelement 11 hat gemäss Fig. 3 in Aufschieberichtung gesehen etwa U-Form. Kurze Ansätze 12 an den Innenseiten der U-Schenkel, die durch den U-Steg 13 verbunden sind, bilden die Stützflächen für die Enden der Kontaktfinger 10. Das Auffangelement 11 ist somit an seinem in Aufschieberichtung hinteren Ende geschlossen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsformen des Auffangelementes 11 in einem Schnitt gemäss IV-IV in Fig. 3. Aus beiden Figuren lässt sich deutlich erkennen, dass das Auffangelement 11 eine in der wieder durch einen Pfeil angedeuteten Aufschieberichtung abnehmende lichte Weite aufweist. Die in Aufschieberichtung abnehmende lichte Weite ist bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen des Auffangelementes 11 dadurch realisiert, dass das Auffangelement 11 in den an den Kontaktfingern 10 zur Anlage kommenden Bereichen mit in Aufschieberichtung stärker werdenden Gleitauflagen 14 versehen ist, die gleichzeitig als Isolierauflagen ausgebildet sind. Die unterschiedliche Formgebung der Gleitauflagen 14 bei den Ausführungsbeispielen des Auffangelementes 11 gemäss den Fig. 4 und 5 führt zu unterschiedlich verlaufenden Kontaktdrücken am Aufschiebebereich 8 des Festkontaktes 2.
Auch bei dem in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Auffangelement 11 an seinem in Aufschieberichtung hinteren Ende geschlossen und die mit den Kontaktfingern 10 des Schaltkontaktes 4 zur Anlage kommenden Bereiche des Auffangelementes 11 weisen Gleitauflagen 14 auf.
Die Fig. 8 und 9 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Auffangelementes. Dieses weist zwei parallel zur Aufschieberichtung und parallel zum Aufschiebebereich 8 des Festkontaktes 2 verlaufende Aufnahmedorne 15 auf. Die Aufnahmedorne 1 sind an einer beiden Aufnahmedornen 15 gemeinsamen Tragplatte 16 befestigt. Dazu weisen beide Aufnahmedorne 15 jeweils einen exzentrisch zu ihrer Hauptachse liegenden Anschlussbolzen 17 auf; die Aufnahmedorne 15 sind mit ihrem exzentrisch liegenden Anschlussbolzen 17 in die Tragplatte 16 eingesetzt. Bei dieser Ausführungsform kann die lichte Weite des Auffangelementes 11, also die lichte Weite zwischen den beiden Aufnahmedornen 15, besonders einfach eingestellt und damit unterschiedlichen Anforderungen besonders einfach angepasst werden, nämlich dadurch, dass die Exzentrizität zwischen den Aufnahmedornen 15 und deren Anschlussbolzen einstellend ausgenutzt wird.
Das Auffangelement 11 ist, wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen auch, am - in Aufschieberichtung gesehen - hinteren Ende des Aufschiebebereiches 8 des Festkontaktes 2 dadurch befestigt, dass die Tragplatte 16 dort befestigt ist. Dabei ist das Auffangelement 11 schwenkbar gelagert, so dass zwischen den Kontaktfingern 10 des schwenkbaren Schaltkontaktes 4 und dem Auffangelement 11 eine Möglichkeit der Selbstjustage geschaffen ist.
In den Fig. 2 und 3 sind mit Pfeilen und Buchstaben die im Kurzschlussfall auftretenden Kräfte eingezeichnet. Die Eckenkraft FE erhöht im Kurzschlussfall den Kontaktdruck der Kontaktfinger 10 am Aufschiebeanschlag 7. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind externe Eckenkräfte FEE nicht vorhanden, da die Sammelschiene 1, wie Fig. 1 zeigt, quer zur Aufschieberichtung verläuft. Im Kurzschlussfall treten Kontraktionskräfte FK der Kontaktfinger 10 auf, wie das in Fig. 3 eingezeichnet ist. Selbst wenn externe Eckenkräfte FEE vorhanden und sehr gross sind, kann der entsprechende Kontaktfinger 10 vom Aufschiebebereich 8 des Festkontaktes 2 nicht abheben, da er durch das Auffangelement 11 daran gehindert ist.