[0001] Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit einem Kontaktschieber, in welchem
auf einer Feder lagernd ein bewegliches Schaltstück angeordnet ist, das gegenüber
liegend zu einem Festschaltstück angeordnet ist.
[0002] Leistungsschalter, insbesondere Niederspannungsleistungsschalter, sind im Kurzschlussfall
elektromagnetische Selbstschalter. Ihre Arbeitsweise entspricht prinzipiell der Arbeitsweise
von Leitungsschutzschaltern. Sie sind meist mit einem thermischen und einem magnetischen
Auslöser ausgestattet und besitzen somit die gleichen konstruktiven Elemente wie Leitungsschutzschalter.
Allerdings sind sie für größere Bemessungsströme konstruiert, außerdem sind die Auslöser
von Leistungsschaltern, anders als beim Leitungsschutzschalter, teilweise separat
einstellbar. Im Niederspannungsbereich werden die Schalter auch als Motorschutzschalter
eingesetzt.
[0003] Die Aufgabe des Leistungsschalters besteht darin, nachgeordnete Anlagen, insbesondere
Drehstrommotoren vor Schäden durch Überlast oder Kurzschluss zu schützen. Dabei soll
der Leistungsschalter diese Ströme in Verbindung mit den Einrichtungen des Netzschutzes
ausschalten. Befindet sich Gas zwischen den beiden Polen, wird es bei entsprechend
hoher Spannungsdifferenz zwischen den Polen durch den Überschlag ionisiert, und es
bildet sich eine sich selbst erhaltende Gasentladung, die auch als Lichtbogen bezeichnet
wird. Dieses Plasma leitet nicht nur weiterhin Strom, sondern reduziert auch die Lebensdauer
des Bauteils, bei starken Strömen kann es den Schalter sogar zerstören. Im Gegensatz
zu Trennern sind Leistungsschaler so konstruiert, dass der beim Öffnen der Schaltkontakte
entstehende Lichtbogen schnell und ohne Beschädigung des Schalters gelöscht und damit
der Stromfluss unterbrochen wird.
[0004] Ein besonderes Problem bei Leistungsschaltern mit hohem Schaltvermögen, insbesondere
bis zu 100 kA bei Nennströmen bis zu 80 A besteht darin, dass bei solch großen Kurzschlüssen
die Belastung auf die Kammerwände, das heißt, insbesondere auf das Unterteil des Leistungsschalters
auf Grund der großen Druckentwicklung, sehr hoch ist. Die Gehäusewandungen können
sich bei solchen Auslösevorgängen nach außen biegen oder zu einem Einriss im Oberteil
des Leistungsschalters führen. Im schlimmsten Fall werden Teile des Oberteils weggebrochen.
[0005] Dazu beschreibt die
WO 01/33595 A1 einen elektrischen Schutzschalter, insbesondere Motorschutzschalter mit einem Gehäuse
aus Duroplast, einer Schaltkontaktanordnung, einer Auslöseeinheit mit mindestens einem
Bimetallauslöser, einer auf ein Schaltschloss wirkenden und vom Bimetall betätigbare
Auslösebrücke und einem Teileträger aus Isolierstoff für verschiedene, auf diesem
Teileträger formatierbare Kontakt- und Anschlussteile der Auslöseeinheit. Bei diesem
elektrischen Schutzschalter ist vorgesehen, die vormontierbaren Kontakt-und Anschlussteile
der Auslöseeinheit in das Gehäuse oder einem Gehäuseteil zu verkleben, so dass die
Befestigung dieser vormontierbaren Kontakt- und Anschlussteile im Gehäuse ohne zusätzliche
Verbindung erfolgt. Dazu sind Gehäuseklebetaschen vorhanden, die mit Klebematerial
befüllt sind. In diese Klebetaschen ragen Stifte der Auslöseeinheit, die in den Klebetaschen
verklebbar sind. Durch die dauerhafte Klebeverbindung wird die Bimetallposition stabil
gehalten. Thermische und mechanische Spannungen werden durch die Verwendung des Klebemittels
und durch das Kleben erheblich gemindert, während die Wärme- und Formstabilität gewährleistet
ist.
[0006] Der Nachteil am Stand der Technik besteht darin, dass Klebeverbindungen immer einem
Alterungsprozess unterworfen sind und zudem die Montage aufwändig ist, da für eine
Klebeverbindung immer zwei Teile passgenau zueinander geführt werden müssen.
[0007] Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Leistungsschalter
zu schaffen, der auch bei hohen Schaltleistungen stabile Gehäusewandungen aufweist
und dabei eine einfache Montagehandhabung bietet.
[0008] Diese Aufgabe wird durch einen Leistungsschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination
miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0009] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Leistungsschalter mit einem Kontaktschieber
gelöst, in welchem auf einer Feder lagernd ein bewegliches Schaltstück angeordnet
ist, das gegenüber liegend zu einem Festschaltstück angeordnet ist. Die Erfindung
zeichnet sich dabei dadurch aus, dass das Festschaltstück eine gehörnte Kontur aufweist,
die in Gegenkonturen der Schaltkammerwände des Leitungsschalters eingreifen.
[0010] Die gehörnten Konturen am Festschaltstück klammern die Schaltkammern des Leistungsschalters
genau in dem Bereich der höchsten Druckentwicklung. Die erfindungsgemäße Lösung sieht
vor, dass die Festschaltstücke so ausgeformt sind, dass sie eine Klammer im Mittelbereich
der Schaltkammer ausformen, welche die jeweiligen Seitenwände der einzelnen Phasen
zusammenhält. Es wird so eine Reihenschaltung aus jeweils drei Klammern gebildet.
Insgesamt stützen sich so Zwischenwände und Außenwände gegenseitig ab. Um die Klammerung
zu ermöglichen, befindet sich im Vorderbereich der Festschaltstücke eine größere Ausnehmung.
Die Festschaltstücke sind außerdem durch eine Nase so ausgeformt, dass eine möglichst
gute Abdichtung der Schaltkammer immer noch gewährleistet ist.
[0011] Im Kurzschlussfall wird somit die Wandausbiegung des Unterteils im Mittelbereich
begrenzt. Diese Begrenzung beträgt nach ersten Abschätzungen ca. 20 bis 25% der bisherigen
Ausbiegung. Das Unterteil wird somit um diesen Betrag weniger als bisher ausgebogen.
Damit wird auch das Risiko des Ausreißens des Oberteils durch ein Andrücken des Unterteils
vermindert.
[0012] Das erfindungsgemäße Festschaltstück mit gehörnten Konturen ist vorzugsweise U-förmig
ausgebildet und weist zwei parallel zueinander ausgerichtete Schenkel auf sowie einen
Übergangsbereich, der die beiden Schenkel miteinander verbindet. Im Übergangsbereich
sind die gehörnten Konturen vorzugsweise als zwei parallel zueinander ausgerichtete
Stege ausgebildet, die durch eine Ausnehmung voneinander getrennt sind. Innerhalb
der Ausnehmung ist vorzugsweise eine Nase ausgebildet, die als Fortsatz eines Schenkels
des Festschaltstücks in die Ausnehmung hinein reicht, und die Auflagefläche zum Auflöten
der Kontakte unterhalb des Schenkels des Festschaltstücks vergrö-βert. Die Nase dient
außerdem als Abdichtung zwischen Ober-und Unterteil des Leistungsschalters.
[0013] Die erfindungsgemäßen Festschaltstücke mit den gehörnten Konturen sind auf gegenüber
liegenden Seiten vom Kontaktschieber angeordnet und parallel zum beweglichen Schaltstück
im Kontaktschieber positioniert, so dass die jeweiligen Kontakte am beweglichen Schaltstück
beziehungsweise am Festschaltstück im Kurzschlussfall aufeinander treffen können.
Der Kontaktschieber ist innerhalb des Gehäuses des Leistungsschalters in eine Kontaktschieberaufnahmevorrichtung
integriert, die derart ausgebildet ist, dass zwischen den gehörnten Konturen und der
Nase des Festschaltstücks Gehäusewandungen beziehungsweise Gegenkonturen für die gehörnten
Konturen vorgesehen sind, die die Aufnahmeräume für die gehörnten Konturen bilden.
Innerhalb eines Leistungsschalters sind vorzugsweise drei parallel zueinander ausgerichtete
Kammern angeordnet, die jeweils einen Kontaktschieber mit zwei sich gegenüber liegenden
Festschaltstücken aufnehmen. Es wird so eine Reihenschaltung aus jeweils drei Kammern
gebildet.
[0014] Die erfindungsgemäßen Festschaltstücke mit gehörnten Konturen zeichnen sich dadurch
aus, dass sie ohne Zusatzteile eine deutliche Versteifung der Schaltkammer des Leistungsschalters
erreichen. Die Gehäusebiegung wird durch sie verringert. Die Schaltstücke werden gut
fixiert, wobei die Montagereihenfolge nicht verändert werden muss. Durch die vorstehende
Nase am Festschaltstück wird zum Einen eine Vergrößerung der Auflagefläche für die
Kontakte ermöglicht, zum Anderen eine gute Abdichtung zum oberen Teil des Leistungsschalters
gewährleistet. Der offene Querschnitt nach oben hin sinkt von ca. 160mm
2 auf 60mm
2. Im Kurzschlussfall wird die Wandausbiegung des Unterteils des Leistungsschalters
im Mittelbereich begrenzt. Diese Begrenzung beträgt nach ersten Abschätzungen 20 bis
25% der bisherigen Ausbiegung. Das Unterteil wird somit um diesen Betrag weniger als
bisher ausgebogen. Damit wird auch das Risiko des Ausreißens des Oberteils des Leistungsschalters
durch ein Andrücken des Unterteils vermindert.
[0015] Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von
Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.
[0016] Dabei zeigen schematisch:
Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung ein Teil eines erfindungsgemäßen Festschaltstücks
mit gehörnten Konturen und Nase;
Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung eine Anordnung aus zwei Festschaltstücken
mit gehörnten Konturen und Nasen und einem Kontaktschieber mit beweglichem Schaltstück;
Fig. 3 in einer Draufsicht eine Anordnung aus Kontaktschieber und zwei Festschaltstücken
innerhalb eines Schaltgehäuses;
Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung die Festschaltstücke mit gehörnten Konturen
integriert in ein Schaltgehäuse mit Gegenkonturen für die gehörnten Konturen;
Fig. 5 in einer Draufsicht die Anordnung nach Fig. 4 mit hervorgehobener Reihenschaltung
der Klammerung.
[0017] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Festschaltstück 1 mit gehörnten Konturen 2, 3
dargestellt, das vorzugsweise U-förmig ausgebildet ist mit zwei parallel zueinander
ausgerichteten Schenkeln 4, 5 sowie einem Übergangsbereich 6, der die beiden Schenkel
4, 5 miteinander verbindet. Im Übergangsbereich 6 sind die gehörnten Konturen 2, 3
vorzugsweise als zwei parallel zueinander ausgerichtete Stege ausgebildet, die durch
eine Ausnehmung 7 voneinander getrennt sind. Innerhalb der Ausnehmung 7 ist vorzugsweise
eine Nase 8 ausgebildet, die als Fortsatz des Schenkels 4 des Festschaltstücks 1 in
die Ausnehmung 7 hineinreicht und die Auflagefläche zum Auflöten der Kontakte 9 unterhalb
des Schenkels jedes Festschaltstücks 1 vergrößert. Die Nase 8 dient außerdem als Abdichtung
zwischen Ober- und Unterteil des Leistungsschalters.
[0018] Fig. 2 zeigt eine Anordnung aus einem Kontaktschieber 10 und zwei am Kontaktschieber
10 angeordneten Festschaltstücken 1, die sich gegenüber liegen. Im Kontaktschieber
10 ist eine Feder 11 angeordnet, auf welcher ein bewegliches Schaltstück 12 mit Kontakten
13 lagert. Gegenüber liegend zu den Kontakten 13 des beweglichen Schaltstücks 12 sind
die Kontakte 9 der Festschaltstücke 1 angeordnet. Die erfindungsgemäßen Festschaltstücke
1 mit den gehörnten Konturen 2, 3 sind auf gegenüber liegenden Seiten vom Kontaktschieber
10 angeordnet und parallel zum beweglichen Schaltstück 12 im Kontaktschieber 10 positioniert,
so dass die jeweiligen Kontakte 9, 13 am beweglichen Schaltstück 12 beziehungsweise
am Festschaltstück 1 im Kurzschlussfall aufeinander treffen können.
[0019] In Fig. 3 ist die Anordnung aus Kontaktschieber 10 und Festschaltstücken 1 innerhalb
eines Schaltgerätegehäuses dargestellt. Dabei ist der Kontaktschieber 10 innerhalb
des Gehäuses des Leistungsschalters in eine Kontaktschieberaufnahmevorrichtung 14
integriert, die derart ausgebildet ist, dass zwischen den gehörnten Konturen 2, 3
und der Nase 8 des Festschaltstücks 1 Gehäusewandungen beziehungsweise Gegenkonturen
15 für die gehörnten Konturen 2, 3 angeordnet sind, die die Aufnahmeräume für die
gehörnten Konturen 2, 3 bilden. Die Gegenkonturen 15 sind vorzugsweise L-förmig ausgebildet,
wobei ein Schekel aus der Gehäusewandung des Leistungsschalters herausragt und der
andere Schenkel im vorzugsweise 90° Winkel zum ersten steht und so eine Ausnehmung
zur Gehäusewandung für die gehörnten Konturen 2,3 bildet.
[0020] In Fig. 4 ist eine Anordnung der parallel zueinander ausgerichteten Festschaltstücke
1 innerhalb eines Schaltgehäuses eines Leistungsschalters dargestellt. Innerhalb eines
Leistungsschalters sind vorzugsweise drei Kammern angeordnet, die jeweils einen Kontaktschieber
10 mit zwei sich gegenüber liegenden Festschaltstücken 1 aufnehmen. In Fig. 5 ist
noch mal die Reihenschaltung 16 der Klammerung innerhalb eines Schaltgerätegehäuses
eines Leistungsschalters dargestellt. Die Klammerung beruht darauf, dass die gehörnten
Konturen 2, 3 der Festschaltstücke 1 in die Ausnehmungen der Gegenkonturen 15 der
Kontaktschieberaufnahmevorrichtung greifen.
[0021] Die erfindungsgemäßen Festschaltstücke mit gehörnten Konturen zeichnen sich dadurch
aus, dass sie ohne Zusatzteile eine deutliche Versteifung der Schaltkammer des Leistungsschalters
erreichen. Die Gehäusebiegung wird durch sie verringert. Die Schaltstücke werden gut
fixiert, wobei die Montagereihenfolge nicht verändert werden muss. Durch die vorstehende
Nase wird zum Einen eine Vergrößerung der Auflagefläche für die Kontakte ermöglicht,
zum Anderen eine gute Abdichtung zum oberen Teil des Leistungsschalters gewährleistet.
Der offene Querschnitt nach oben hin sinkt von ca. 160mm
2 auf 60mm
2. Im Kurzschlussfall wird die Wandausbiegung des Unterteils des Leistungsschalters
im Mittelbereich begrenzt. Diese Begrenzung beträgt nach ersten Abschätzungen 20 bis
25% der bisherigen Ausbiegung. Das Unterteil wird somit um diesen Betrag weniger als
bisher ausgebogen. Damit wird auch das Risiko des Ausreißens des Oberteils des Leistungsschalters
durch ein Andrücken des Unterteils vermindert.
1. Leistungsschalter mit einem Kontaktschieber (10), in welchem auf einer Feder (11)
lagernd ein bewegliches Schaltstück (12) angeordnet ist, das gegenüber liegend zu
einem Festschaltstück (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Festschaltstück (1) eine gehörnte Kontur (2,3) aufweist, die in Gegenkonturen
(15) der Schaltkammerwände des Leistungsschalters eingreifen.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Festschaltstück (1) U-förmig ausgebildet ist mit zwei Schenkeln (4,5) und einem
Übergangsbereich (6), wobei der Übergangsbereich (6) die gehörnte Kontur (2,3) ausbildet.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gehörnte Kontur (2,3) als zwei parallel zueinander ausgerichtete Stege ausgebildet
ist, die durch eine Ausnehmung (7) voneinander beabstandet sind.
4. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Ausnehmung (7) eine Nase (8) ausgebildet ist, die als Fortsatz des
Schenkels (4) in die Ausnehmung (7) hineinreicht und die Auflagefläche zum Auflöten
der Kontakte (9) vergrößert.
5. Leistungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die gehörnten Konturen (2,3) der Festschaltstücke (1) der Stromfluss ausgebildet
ist.