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(11) | EP 0 024 000 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Niederspannungsschütz mit dreiphasigem Kontaktsatz Low tension contactor with a three-phase contact set Contacteur à basse tension avec un groupe de contacts triphasé |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Niederspannungsschütz gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Ein Vakuumschalter mit diesen Merkmalen ist aus der DE-B2-2358141 bekannt. Dort sind die festen Kontaktstücke über federnde Stromzuführungen und isolierende Durchführungen am Gehäuse befestigt, während die beweglichen Kontaktstücke auf Anschlussbolzen sitzen, die von je einem Federbalg umgeben sind, und wobei die Anschlussbolzen und die Federbälge in den isolierenden 'Durchführungen liegen. Dieser Aufbau ist aufwendig, da die isolierenden Durchführungen gross und massiv ausgeführt sein müssen, um die mechanischen Zugkräfte der Federn und den Druck des Vakuums aufzunehmen.
[0003] Niederspannungsschütze bis 1000 V zum betriebsmässigen Schalten von Motoren, Kondensatoren und sonstigen elektrischen Verbrauchern schalten normalerweise mit bewegten Kontaktstücken in einer luftgefüllten Lichtbogenkammer. Die Ausschalteigenschaften der Schütze werden durch die konstruktive Gestaltung der Lichtbogenkammer bestimmt. Die Schütze werden im allgemeinen elektromagnetisch angetrieben. Werden sie mit den Nennstromstärken betrieben, so steigt der Abbrand der Kontaktstücke stark an, so dass im Verlauf der Lebensdauer der Schütze die Kontaktsätze und Lichtbogenkammern mehrfach ausgewechselt werden müssen. Die Wartung der Luftschütze verursacht nicht nur Kosten, sondern auch einen Betriebsstillstand der geschalteten Einrichtungen, der meist noch viel grössere Kosten verursacht.
[0004] Die US-A-3 023 290 zeigt ein Relais, in dem drei Kontaktpaare in einem Vakuumgefäss untergebracht sind. Zum Schalten hoher Ströme ist diese Anordnung nicht geeignet, da beide Kontaktstücke jedes Kontaktpaares mit dem Vakuumgehäuse aus Glas oder Keramik starr verbunden sind, da also das Gehäuse die mechanischen Kräfte insbesondere des Einschaltstromes aufnehmen und daher sehr aufwendig gestaltet und dimensioniert sein muss.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostensparendes Niederspannungschütz mit dreiphasigem Kontaktsatz anzugeben, dessen Lebensdauer etwa mit der des mechanischen Schützantriebes übereinstimmt oder grösser ist.
[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Niederspannungsschütz mit den Merkmalen a) und b) des Oberbegriffs des Anspruchs 1 erfindungsgemäss folgende Merkmale vorgeschlagen:
c) die drei beweglichen Kontaktstücke sind in dem Boden eines einzigen Balgs befestigt;
d) der Boden des Balgs ist mit einem zentralen Antriebsstössel verbunden;
e) der Balg ist an seinem anderen Ende mit einem von zwei Gehäusedeckeln des Vakuumschaltrohres verbunden;
f) die drei festen Kontaktstücke sind in dem anderen Gehäusedeckel befestigt.
[0007] Durch Verwendung eines Vakuumschaltrohrs kann der Kontaktabbrand so gering gehalten werden, dass er für die Lebensdauer des Schützes keine entscheidende Rolle mehr spielt. Die Lebensdauer der Kontaktstücke und des mechanisch beanspruchten Balgs können weitgehend übereinstimmend gemacht werden mit der des mechanischen Schützantriebs. Die konstruktiven Merkmale erlauben einen kostensparenden Aufbau des an sich aufwendigeren Vakuumschaltrohrs gegenüber Luftschützen.
[0008] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich durch die weiteren Merkmale:
g) die Befestigung der beweglichen Kontaktstücke am Boden des Balgs und der festen Kontaktstücke an dem anderen Gehäusedeckel erfolgt über jeweils einen rohrförmigen Isolator;
h) der Balg und das Vakuumschaltrohr sind potentialfrei.
[0009] Dabei sind solche rohrförmigen Isolatoren kostengünstig; sie umgeben nur die stromzuführenden Anschlussbolzen der Kontaktstücke und können alle dieselben Abmessungen haben.
[0010] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Entladungsräume um die Kontaktstückpaare durch sternförmig in das Vakuumschaltrohr eingelötete Bleche oder durch separate Dampfschirmzylinder voneinander getrennt.
[0011] Des weiteren ist vorteilhaft, wenn der eine Gehäusedeckel an einer Schützwand befestigt, der Antriebsstössel durch die Schützwand durchgeführt ist und von deren anderen Seite aus betätigt wird.
[0012] Darüber hinaus ist von Vorteil, wenn auch die Anschlussbolzen der beweglichen Kontaktstücke durch die Schützwand durchgeführt sind.
[0013] Das Vakuumschaltrohr und der Balg mit Boden bestehen vorteilhafterweise aus Tiefziehstahl. Die sternförmig eingelöteten Bleche und Dampfschirmzylinder bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Als Kontaktmaterial zumindest auf der Stirnfläche der Kontaktstücke nimmt man am besten Wolfram-Kupfer oder Molybdän-Kupfer oder Kobalt-Kupfer.
[0014] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Niederspannungsschützes dargestellt. Dabei zeigt die
Fig.1 einen Seitenschnitt und die
Fig.2 einen Querschnitt.
[0015] In Fig. 1 ist mit 1 eine Schützwand bezeichnet. Mit ist die im wesentlichen zylinderförmige Wand eines Vakuumschaltrohrgehäuses 2 bezeichnet. Auf der einen Seite ist das Vakuumschaltrohrgehäuse '2 mit einem ersten Deckel abgeschlossen. Dieser besteht aus einem ringförmig aufgesetzten Flansch 4, der mit drei Bolzen 5 an der Schützwand 1 befestigt ist. Auf' der anderen Seite ist das Vakuumschaltrohrgehäuse 2 mit einem zweiten Deckel 6 abgeschlossen. Den vakuumdichten Abschluss auf der einen Gehäuseseite besorgt ein Balg 7, der einerseits mit dem Flansch 4 an dem einen Rand der Gehäusewand 3 befestigt ist und auf seiner anderen Seite mit einem Balgboden 8 abgeschlossen ist. Zwischen diesem Balgboden 8, der Wand 3 und dem Deckel 6 befindet sich der evakuierte Entladungsraum des Vakuumschaltrohrs. Der Balgboden 8 ist am Rande topfartig zum Entladungsraum hochgezogen, so dass er auch zur seitlichen Abschirmung für verdampftes Kontaktmaterial dienen kann.
[0016] Am Balgboden 8 sind drei bewegliche Kontaktstücke 9 befestigt. Ihre Anschlussbolzen führen durch die Schützwand 1 hindurch und sind vakuumdicht mit jeweils einem Abschlussflansch 10 jeweils eines rohrförmigen Isolators 11 verbunden. Sie führen dann durch die rohrförmigen Iso!atoren 11 und durch Öffnungen im Balgboden 8 hindurch bis in den Entladungsraum. Am dortigen Ende tragen sie Kontaktplatten. Die rohrförmigen Isolatoren 11 sind an ihrer jeweils anderen Seite vakuumdicht mit dem Balgboden 8 verbunden. Drei entsprechende feststehende Kontaktstücke 12 sind am Deckel 6 des Gehäuses befestigt. Ihre Anschlussbolzen sind vakuumdicht mit jeweils einem Anschlussflansch 1'3 von rohrförmigen Isolatoren 14 verbunden, führen durch die Isolatoren 14 und durch Offnungen im Deckel 6 des Gehäuses bis in den Entladungsraum hinein und tragen am dortigen Ende Kontaktplatten. An ihrem jeweils anderen Ende sinnd die Isolatoren 14 vakuumdicht mit dem Deckel 6 des Gehäuses verbunden. Der Deckel 6 trägt ausserdem noch einen Evakuierstutzen 15.
[0017] Zentral mit dem Balgboden 8 verbunden ist ein Antriebsstössel 16, der wie die beweglichen Kontaktstücke 9 durch die Schützwand 1 hindurchreicht.
[0018] Elektrische Anschlüsse sind beispielhaft an den Anschlussbolzen der feststehenden Kontaktstücke 1'2 eingezeichnet und zwar feste Schellen 17 und Kabelschuhe 18 für einen flexiblen Kabelanschluss.
[0019] Im 'Entladungsraum stehen sich die Kontaktplatten der festen und beweglichen Kontaktstücke 1'2 bzw. 9 gegenüber. Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, die einen axialen Blick in den Entladungsraum bei abgenommenem Deckel 6 und ohne feststehende Kontaktstücke 12 zeigt, sind die drei Kontaktstücke 9 bzw. '12 an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks um die Gehäuseachse angeordnet. Der Entladungsraum ist unterteilt durch sternförmig eingelötete Bleche 19, die die einzelnen Entladungsräuse zwischen den einander gegenüberstehenden Kontaktpaaren 9, 12 und um sie herum voneinander abschirmen. Alternativ ist in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichnet die Möglichkeit, drei separate Dampfschirmzylinder 20 um jedes Kontaktpaar 9, 12 vorzusehen.
[0020] Insgesamt ist die vorgeschlagene Lösung ein äusserst wirtschaftliches Konzept für ein Niederspannungsschütz. Durch die Verwendung einfacher Teile wie z.B. die rohrförmigen Isolatoren 11, 14 ist der Herstellungsaufwand trotz des komplizierten Vakuumkonzepts verhältnismässig gering. Entscheidend ist die ausgewogene Lebensdauer der beteiligten Teile. Da der Hub bei einem solchen Niederspannungsvakuumschaltrohr nur 1 bis 5 mm beträgt, ist der Balg 7 so wenig mechanisch beansprucht, dass auch er eine hohe Lebensdauer hat. Als Kontaktmaterial dient zweckmässigerweise WCu, MoCu oder CoCu. Die Dampfschirmzylinder 20 oder Bleche 19 sind aus Kupfer, das Vakuumschaltrohrgehäuse 2 und Balgboden 8 aus Tiefziehstahl.
a) die Kontaktstückpaare mit jeweils einem festen und einem beweglichen Kontaktstück (1'2, 9) sind in einem einzigen Vakuumschaltrohr (2) untergebracht;
b) jedes bewegliche Kontaktstück (9) ist über einen Balg (7) mit einem von zwei Gehäusedekkein
(4, 6) beweglich und vakuumdicht verbunden;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
c) die drei beweglichen Kontaktstücke (9) sind in dem Boden (8) eines einzigen Balgs (7) befestigt;
d) der Boden (8) des Balgs (7) ist mit einem zentralen Antriebsstössel (1'6) verbunden;
e) der Balg (7) ist an seinem anderen Ende mit einem von zwei Gehäusedeckeln (4, 6) des Vakuumschaltrohres (2) verbunden;
f) die drei festen Kontaktstücke (12) sind in dem anderen Gehäusedeckel (6) befestigt.
g) die Befestigung der beweglichen Kontaktstücke (9) am Boden (8) des Balgs (7) und der festen Kontaktstücke (12) an dem anderen Gehäusedeckel (6) erfolgt über jeweils einen rohrförmigen Isolator (11, 14);
h) der Balg (7) und das Vakuumschaltrohr (2) sind potentialfrei.
a) the pairs of contact members, which in each case have a fixed and a moving contact member (12, 9), are accommodated in a single vacuum switching tube (2);
b) each moving contact member (9) is connected by way of a bellows (7) to one of two
housing caps (4, 6) in movable and vacuum- tight manner;
characterised by the following features:
c) the three contact members (9) are fixed in the base (8) of a single bellows (7);
d) the base of the bellows (7) is connected to a central driving rod (16);
e) at its other end, the bellows (7) is connected to a central driving rod (16);
e) at its other end, the bellows (7) is connected to one of two housing caps (4, 6) of the vacuum switching tube (2);
f) the three fixed contact members (12) are fastened to the other housing cap (6).
g) the fastening of the moving contact members (9) to the base (8) of the bellows (7) and of the fixed contact members (12) to the other housing cap (6) is effected in each case by way of a tubular insulator (11, 14);
h) the bellows (7) and the vacuum switching tube (2) are free from potential.
a) les paires de pièces de contact, comportant respectivement une pièce de contact fixe et une pièce de contact mobile (12, 9), sont logés dans un tube de commutation sous vide unique (2);
b) chaque pièce de contact mobile (9) est reliée, de façon mobile et de façon étanche
au vide, a un de deux couvercles (4, 6) du boîtier, par l'intermédiaire d'un soufflet
(7);
caracterérisé par les points remarquables suivants:
c) les trois pièces de contact mobiles (9) sont fixées dans le fond (8) d'un soufflet unique (7);
d) le fond (8) du soufflet (7) est relié à un poussoir d'entraînement central (16);
e) le soufflet (7) est couplé, à son autre extrémité, à un de deux couvercles (4, 6) du boîtier du tube de commutation sous vide (2);
f) les trois pièces de contact fixes (12) sont fixées dans l'autre couvercle (6) du boîtier.
g) la fixation des pièces de contact mobiles (9) sur le fond (8) du soufflet (7) et des pièces de contact fixes (1'2) sur l'autre couvercle (6) du boîtier, a recpectivement lieu par l'intermédiaire d'un isolateur tubulaire (11, 14);
h) le soufflet (7) et le tube de commutation sous vide (2) sont a un potentiel libre.