Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter mit hohem Nennstrom, die im Wesentlichen auf einem bewegbaren Kontaktträger angeordnete bewegbare Schaltkontakte, feststehende Schaltkontakte und eine Einrichtung zum Abkühlen, Entionisieren und Löschen des Schaltlichtbogens umfasst.

Niederspannungs-Leistungsschalter mit hohem Nennstrom weisen funktionsbedingt ein körperlich sehr breites Kontaktsystem auf. Das ist abhängig vom Dauerstrom des Schalters und nicht von seinem Schaltvermögen, das für alle Schalter, unabhängig von deren Nennstrom, im allgemeinen gleich und auf etwa maximal 100 kA bemessen ist. Der Schienenquerschnitt und somit auch die Breite der Stromschienen sowie des Kontaktsystems sind folglich nach dem Dauerstrom bemessen. Bei derartigen Kontaktsystemen sind die bewegbaren Kontakte als Vielfach-Kontaktsysteme mit einer bestimmten Anzahl gleicher Kontakthebel ausgebildet. Diese Kontakthebel sind herkömmlich, außer mit ihrem Hauptkontakt, zusätzlich mit einem Vorkontakt und einem Lichtbogenhorn versehen. Durch diese Formgebung wird bei der Abhebbewegung des bewegbaren Schaltkontaktes eine Kommutierung des Stromes bewirkt, also ein Übergang des Stromes vom Hauptkontakt zum Vorkontakt. Dadurch ergibt sich eine geringe Dauerstromwärme, weil der Dauerstrom durch die Hauptkontakte geführt wird, die mit den festen Gegenkontakten des Schalters zusammenwirken und beim Schaltvorgang nicht durch Lichtbögen beansprucht werden. Diese Hauptkontakte sind abbrandsicher und behalten dadurch eine gute Oberfläche, weshalb ihr Übergangswiderstand und damit die Dauerstromerwärmung niedrig ist.

Bei Leistungsschaltern für hohe und höchste Beanspruchung, zum Beispiel bei strombegrenzenden Leistungsschaltern wirken durch die Vielzahl der vorhandenen Kontakthebel und deren Andruckkräfte erhebliche Kräfte auf den Kontaktträger, insbesondere auch auf die Lagerung der Kontakthebel im Kontaktträger, wodurch unter Umständen die Grenzen der Werkstoffbelastbarkeit schnell erreicht werden. Deshalb ist es wünschenswert, die Summe der Kontaktkräfte aller auf einem Gelenkbolzen angeordneten Kontakthebel auf den Kontaktträger zu verringern. Bei den bekannten herkömmlichen Niederspannungs-Leistungsschaltern ist es deshalb üblich, auf der feststehenden Kontaktseite einen Vorkontakt anzuordnen, der aufgrund seiner Dimensionierung bewirkt, dass nur eine bestimmte Anzahl von Kontakthebeln des bewegbaren Kontaktes eine Kontaktberührung mit ihm hat. Dieser feststehende Vorkontakt ist bei herkömmlichen Niederspannungs-Leistungsschaltern schmaler als der Hauptkontakt und mittig zur gesamten Kontaktbreite angeordnet.

Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in der EP 0 410 902 B1 dargestellt. Hier ist ein Niederspannungs-Leistungsschalter mit einem bewegbaren Mehrfachkontakt für hohe Nennströme gezeigt, der mehrere Kontaktfinger gleicher Länge aufweist, die in geringem relativen Abstand parallel zueinander angeordnet sind und ein feststehender Hauptkontakt, der in der Einschaltstellung mit einem bewegbaren Hauptkontakt jedes einzelnen Kontaktfingers zusammenwirkt. Weiterhin ist mindestens ein bewegbarer Lichtbogenkontakt vorgesehen, der zwischen dem Ende mindestens eines Kontaktfingers und dem bewegbaren Hauptkontakt angeordnet ist. Diese bewegbaren Lichtbogenkontakte wirken mit einem feststehenden Lichtbogenkontakt zusammen, der so ausgeführt ist, dass der Lichtbogen in Bezug auf die Mittelachse des Schaltpoles zentriert wird. Das bedeutet, dass er, wie insbesondere in der Fig. 2 der Patentschrift zu erkennen ist, zentral und schmaler ausgebildet ist, als der feststehende Hauptkontakt. Andere Anordnungen weisen bewegbare Kontakte auf, bei denen nicht alle Kontakthebel mit Vorkontakten versehen sind. Dabei befinden sich diese nicht mit Vorkontakten versehenen Kontakthebel herkömmlich an den Außenseiten des Vielfachkontaktes. Das ist beispielsweise bei dem Niederspannungs-Leistungsschalter nach der US 5210385 oder DE 197 27 696 der Fall.

Alle diese Anordnungen weisen den Nachteil auf, dass die Biegebeanspruchung des Lagerbolzens der bewegbaren Kontakthebel durch die vorwiegend mittige Krafteinwirkung derselben besonders hoch ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Schaltanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter mit hohem Nennstrom zu schaffen, bei welcher die durch die Vielzahl der vorhandenen Kontakthebel und deren Andruckkräfte bedingten erheblichen Kräfte auf den Kontaktträger verringert werden und insbesondere eine gleichmäßigere Verteilung der angreifenden Kräfte auf den Lagerbolzen der Kontakthebel erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltanordnung für Niederspannungs-Leistungsschalter mit hohem Nennstrom, die im Wesentlichen auf einem bewegbaren Kontaktträger angeordnete bewegbare Schaltkontakte, feststehende Schaltkontakte und eine Einrichtung zum Abkühlen, Entionisieren und Löschen des Schaltlichtbogens umfasst, dadurch gelöst, dass ein über die gesamte Kontaktbreite durchgängiger Festkontakt mit Vorkontaktfunktion vorgesehen ist und die bewegbaren Kontakthebel mit und ohne Vorkontakt, in einer von der herkömmlichen Anordnung unterschiedlichen Art, über die gesamte Breite des Kontaktes in einer definierten Reihenfolge verteilt angeordnet sind, wobei wechselweise wenigstens ein bewegbarer Kontakthebel mit Vorkontakt und wenigstens ein bewegbarer Kontakthebel ohne Vorkontakt aufeinander folgend angeordnet sind. Das heißt, dass die Kontakthebel ohne Vorkontakt, die herkömmlich nur an den äußeren Seiten der bewegbaren Schaltkontakte angeordnet sind, über die gesamte Breite des bewegbaren Kontaktträgers verteilt vorgesehen werden, also auch im mittleren Bereich. Dabei kann die Anordnung der Kontakthebel so erfolgen, dass über die gesamte Breite des Kontaktträgers im Wechsel jeweils ein Kontakthebel mit Vorkontakt und ein Kontakthebel ohne Vorkontakt aufeinander folgend vorgesehen werden.

Die Verteilung der Kontakthebel kann aber auch so erfolgen, dass sie abschnittsweise oder paketweise vorgesehen werden, indem aufeinanderfolgend abwechselnd zwei oder mehr Kontakthebel mit Vorkontakt und zwei oder mehr Kontakthebel ohne Vorkontakt vorgesehen werden.

Vorteilhaft werden die Kontakthebel oder die Kontakthebelpakete derart symmetrisch angeordnet, dass an den Außenseiten des Kontaktträgers jeweils Kontakthebel ohne Vorkontakt angeordnet sind.

Es kann aber auch zweckmäßig sein, die Kontakthebel oder die Kontakthebelpakete symmetrisch so anzuordnen, dass an den Außenseiten des Kontaktträgers jeweils Kontakthebel mit Vorkontakt angeordnet sind.

Dadurch wird die Biegebeanspruchung und eventuelle Durchbiegung des hochbeanspruchten Lagerbolzens der Kontakthebel verringert bzw. vom Mittelbereich weg verlagert und die Biegekräfte werden gleichmäßiger verteilt.

Bei einer derartigen Verteilung der wirksamen Vorkontakte über die Breite des Kontaktträgers und die dadurch bedingte örtliche Verteilung der Teilschaltlichtbögen ist es möglich, eine Unterteilung der Gesamtlöscheinrichtung in nebeneinander angeordnete Teillöscheinrichtungen mit mehreren Fußpunkten für den Schaltlichtbogen zu realisieren. Hierdurch wird der Aufwand paralleler Löscheinrichtungen in räumlich getrennte Einheiten durch die Gestaltung von Teillöscheinrichtungen in einem Löschraum verringert und die Baubreite des Schalters wird minimiert.

Die Erfindung soll nachfolgend zum besseren Verständnis anhand eines bevorzugten, den Schutzumfang nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt einen gemäß der vorliegenden Erfindung bestückten bewegbaren Kontaktträger mit Mehrfachkontakt.

Die Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung der Kontakthebel auf dem bewegbaren Kontaktträger unter der Lichtbogenlöscheinrichtung in einer ersten möglichen Ausführung.

Die Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung der Kontakthebel auf dem bewegbaren Kontaktträger unter der Lichtbogenlöscheinrichtung in einer möglichen Variante.

Die Fig. 1 zeigt einen bewegbaren Kontaktträger 1 mit Mehrfachkontakt für einen Niederspannungs-Leistungsschalter für hohe Nennströme, der mehrere bewegbare Kontakthebel 2, 3 aufweist, die in geringem relativen Abstand parallel zueinander angeordnet sind. Dabei weist ein Teil der Kontakthebel 2 außer dem Hauptkontakt 4 einen Vorkontakt 5 auf, der zwischen dem als Lichtbogenhorn 6 ausgebildeten Ende des Kontakthebels 2 und dem Hauptkontakt 4 angeordnet ist. Diese bewegbaren Vorkontakte 5 wirken, ebenso wie die bewegbaren Hauptkontakte 4 in bekannter Weise mit nicht dargestellten feststehenden Vor- und Hauptkontakten zusammen. Erfindungsgemäß sind die nicht mit Vorkontakten 5 versehenen Kontakthebel 3 in einer von der herkömmlichen, auf die äußeren Bereiche beschränkten, Anordnung abweichenden, definierten Reihenfolge angeordnet, bei der sie abschnittsweise oder paketweise vorgesehen sind. Dabei ist die Reihenfolge nicht auf die im vorliegenden Beispiel dargestellte Reihenfolge beschränkt, bei welcher, angefangen von einer Seite des Kontaktträgers 1, auf zwei Kontakthebel 3 ohne Vorkontakt 5 sieben Kontakthebel 2 mit Vorkontakt 5 folgen und darauf wieder vier Kontakthebel 3 ohne Vorkontakt, sieben Kontakthebel 2 mit Vorkontakt 5 sowie zwei Kontakthebel 3 ohne Vorkontakt 5. Dabei sind die unterschiedlichen Kontakthebel 2, 3 auf dem Kontaktträger 1 aus Gründen einer gleichmäßigen Kräfteverteilung symmetrisch angeordnet. Dadurch wird die Biegebeanspruchung und eventuelle Durchbiegung des hochbeanspruchten Lagerbolzens 12 der Kontakthebel 2, 3 verringert bzw. vom Mittelbereich des Lagerbolzens 12 weg verlagert und die angreifenden Biegekräfte werden gleichmäßiger verteilt.

Die Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung der Kontakthebel 2, 3 des nicht dargestellten bewegbaren Kontaktträgers 1 unter der Lichtbogenlöscheinrichtung 7 in einer ersten möglichen Ausführung, bei welcher die Kontakthebel 2, 3, mit oder ohne Vorkontakt 5, in einer ähnlichen Reihenfolge wie in der Fig. 1, paketweise angeordnet sind. Bei der hier dargestellten Verteilung der wirksamen Vorkontakte 5 über die Breite des Kontaktträgers 1 und die dadurch bedingte örtliche Verteilung der entstehenden Teilschaltlichtbögen ist es möglich, eine Unterteilung der Gesamtlöscheinrichtung 7 in nebeneinander angeordnete Teillöscheinrichtungen 8, 9, 10 mit mehreren Fußpunkten 13, 14, 15, 16 für den Schaltlichtbogen zu realisieren. Hierdurch wird der Aufwand paralleler Löscheinrichtungen in Form räumlich getrennter Einheiten durch die Gestaltung von Teillöscheinrichtungen in einem Löschraum verringert und die Baubreite des Schalters wird minimiert.

Die Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung der Kontakthebel 2, 3 des nicht dargestellten bewegbaren Kontaktträgers 1 unter der Lichtbogenlöscheinrichtung 11 in einer möglichen Variante, bei welcher in der Folge abwechselnd jeweils ein Kontakthebel 3 ohne Vorkontakt 5 und ein Kontakthebel 2 mit Vorkontakt 5 fortlaufend über die Gesamtbreite des Kontaktträgers 1 angeordnet sind. Die Ausbildung der Lichtbogenlöscheinrichtung 11 entspricht hier zweckmäßig der zu erwartenden im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung des Schaltlichtbogens über die gesamte Schaltkontaktbreite.

Durch die gleichmäßige Verteilung der unterschiedlichen Kontakthebel über die gesamte Breite des Kontaktträgers und eine dadurch gegebenenfalls mögliche Verringerung der Anzahl der mit Vorkontakten zu versehenden Kontakthebel, wird die Polrückwirkung bei der ersten Kontaktberührung verringert, weshalb die erforderliche Leistung des Einschaltspeichers gesenkt werden kann. Daraus resultiert eine geringere Belastung aller mechanischen Bauteile des Antriebssystems, beziehungsweise eine Erhöhung der mechanischen Lebensdauer. Durch die Ausbildung des Festkontaktes über die gesamte Schienenbreite wird die Dauerstromerwärmung positiv beeinflusst. Die größere Kupfermenge bewirkt einen höheren Temperaturgradienten und damit eine bessere Wärmeableitung. Die Kommutierung des Stromes wird deutlich verbessert, was zu einem besseren Löschverhalten der Lichtbogenlöscheinrichtung führt.