DE69733168T2

DE69733168T2 - Betätigungsmechanismus für elektrischen Schutzschalter mit grossen Öffnungswinkel

Info

Publication number: DE69733168T2
Application number: DE69733168T
Authority: DE
Inventors: Philippe Delcambre
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2017-03-20
Also published as: PL319151A1; FR2746957B1; PL184352B1; ID16415A; ZA972539B; CZ287559B6; CZ97097A3; HU221673B1; TR199700248A3; HU9700618D0; DE69733168D1; EA000520B1; EP0798756A1; FR2746957A1; MY123088A; BR9701509A; EA199700029A1; CN1083611C; BRPI9701509B8; EP0798756B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltmechanismus eines elektrischen Leistungsschalters mit Isolierstoffgehäuse, das ein Kontaktpaar aus einem feststehenden Kontakt und einem bewegbaren Kontakt enthält, wobei der genannte bewegbare Kontakt von einem Kontaktarm getragen wird, der zwischen der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung durch den Mechanismus verschoben wird, und der genannte Mechanismus

– einen Schaltknebel mit einem ersten Übertragungsmittel zur Übertragung einer Stellungs- und/oder Steuerinformation,
– eine Mitnehmerscheibe zur Mitführung eines Stützhebels des Kontaktarms, welche Scheibe zur Definition einer ersten Winkelverschiebung drehbar auf einem Zapfen gelagert ist,
– eine zwischen der Scheibe und einer an den Schaltknebel angekoppelten Stange angeordnete, unterbrechbare mechanische Verbindung, welche Verbindung durch einen Auslösehebel angesteuert wird, der seinerseits von einem Auslöseorgan betätigt wird, um im Fehlerfall die Unterbrechung der mechanischen Verbindung und die daraus resultierende automatische Auslösung des Mechanismus' zu bewirken,
– sowie ein zweites auf dem Auslösehebel angeordnetes Übertragungsmittel zur Übertragung einer Energie- und/oder Steuerinformation umfaßt.

In den 1 bis 3 ist ein Mechanismus eines Leistungsschalters nach dem bisherigen Stand der Technik dargestellt.
Der Mechanismus umfaßt einen Stützhebel des bewegbaren Kontaktarms, der an den Drehzapfen der drehbaren Mitnehmerscheibe angelenkt ist. Der Auslösehebel ist ebenfalls an die Scheibe angelenkt, jedoch an eine in bezug zum Drehzapfen versetzt angeordnete Achse. Die Verbindungsstange zwischen dem Schaltknebel und dem Verklinkungshebel der Scheibe ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Der Schaltknebel und der Auslösehebel umfassen jeweils ein erstes Übertragungsmittel bzw. ein zweites Übertragungsmittel, die in der Lage sind, Stellungs- und Energieinformationen an Hilfsblöcke zu übertragen.
Die Hilfsblöcke A können als Auslöseblöcke oder Meldeblöcke ausgebildet sein, die an eine breite Seitenwand des Leistungsschaltergehäuses angebaut werden können. In 2 ist das erste Übertragungsmittel des Schaltknebels des Leistungsschalters über eine erste Steuerverbindung mechanisch mit dem Schaltknebel des Hilfsblocks A verbunden. Das zweite Übertragungsmittel ist über eine zweite Steuerverbindung mechanisch mit dem Hilfsblock verbunden. Die erste Steuerverbindung dient zur Übertragung eines Einschalt- bzw. Ausschalt stellungssignals des Leistungsschalters an den Hilfsblock, wenn letzterer als Meldeblock ausgebildet ist. Die zweite Zweirichtungs-Steuerverbindung dient dazu, in einer Wirkrichtung ein Meldesignal zur Anzeige der Auslösung des Leistungsschalters an den Hilfsblock zu übertragen, wenn dieser als Fehlermeldeblock ausgelegt ist, bzw. in der entgegengesetzten Richtung dazu, ein Auslösesteuersignal des beispielsweise als Differenzstromschutzblock ausgebildeten Hilfsblocks an den Leistungsschalter zu übertragen.
Die Funktionsweise eines solchen Mechanismus' ist in der Druckschrift EP-A-295 158 genauer beschrieben.
Bei Trennung der Kontakte verschiebt ein an der Drehscheibe ausgebildeter Anschlag den Stützhebel im Gegenuhrzeigersinn um den Drehzapfen herum.
In der Ausschaltstellung entspricht der Öffnungswinkel des bewegbaren Kontaktarms annähernd der Winkelverschiebung der Scheibe nach Überwindung des Spiels zwischen Anschlag und Stützhebel.
Um bei Erweiterung einer Leistungsschalter-Baureihe die gleichen Hilfsblöcke wiederverwenden zu können, müssen die Stellung und die Winkelverschiebung der Übertragungsmittel in den einzelnen Betriebszuständen, insbesondere in der Einschaltstellung, der Ausschaltstellung und der Ausgelöststellung unverändert bleiben. Bei Beibehaltung der Anlenkung des Stützhebels an den Drehzapfen der Scheibe bleibt der Öffnungswinkel des bewegbaren Kontakts konstant. Da die dielektrische Festigkeit eines solchen Leistungsschalters direkt proportional zur Trennstrecke zwischen den Kontakten in der Ausschaltstellung ist, wäre sie bei einem Schalter mit hohem Nennstrom zu klein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschaltermechanismus mit verbesserter dielektrischer Festigkeit zu schaffen, bei dem unabhängig vom Hand- oder Automatikbetrieb die Kinematik der Übertragungsmittel zur Anpassung der Hilfsblöcke nicht verändert werden muß.
Der erfindungsgemäße Mechanismus ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse des Kontaktarms fest mit dem Gehäuse verbunden ist und eine um ein bestimmtes Maß in bezog zum Drehzapfen versetzt angeordnete, in der Scheibe ausgebildete Öffnung durchragt, und daß an der Scheibe ein Mitnehmeranschlag ausgebildet ist, der in einem ersten Abstand von der Achse des Kontaktsarms und einem zweiten Abstand vom Drehzapfen angeordnet ist, wobei die Längendifferenz zwischen den beiden Abständen einen erweiterten Öffnungswinkel des Kontaktarms ermöglicht, der größer ist als die Winkelverschiebung der Scheibe.
Durch die unterschiedliche Verschiebung von Kontaktarm und Scheibe aufgrund der exzentrischen Anordnung der Schwenkachse des Kontaktarms läßt sich die Trennstrecke vergrößern, ohne die Winkelverschiebung der Scheibe zu verändern, die für das Zusammenwirken mit Standard-Hilfsblöcken ausgelegt bleibt.
Nach einem kennzeichnenden Merkmal der Erfindung weist die in der Scheibe ausgebildete Öffnung zur Durchführung der Achse eine längliche Form auf, so daß auf den Kontaktarm eine Hebelwirkung in Richtung der Trennstellung der Kontakte ausgeübt wird.
Durch Neigung der in der Scheibe ausgebildeten Öffnung in eine bestimmte Richtung kann eine Gleitwirkung zur Selbstreinigung der Kontakte erzielt werden.
Zum besseren Verständnis ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine schematische Vorderansicht eines Leistungsschaltermechanismus' nach dem bisherigen Stand der Technik mit Darstellung der Kontakte in der Einschaltstellung;
2 in verkleinertem Maßstab die Kombination des Leistungsschalters aus 1 mit einem Hilfsblock, insbesondere einem Auslöse- oder Meldeblock;
3 eine zu 1 analoge Ansicht mit Darstellung der Kontakte in der Ausschaltstellung;
4 eine vertikale Schnittansicht des erfindungsgemäßen Schaltmechanismus;
5 und 6 Schnittansichten entlang der Linien 5-5 bzw. 6-6 aus 4 mit Darstellung des Mechanismus' in der Einschaltstellung der Kontakte;
7 eine zu 6 analoge Ansicht mit Darstellung des Mechanismus' in der Ausschaltstellung der Kontakte;
8 eine schematische Darstellung des Mechanismus' aus 6 nach dem Versuch einer manuellen Ausschaltung bei verschweißten Kontakten;
9 eine zu 8 analoge Ansicht mit Darstellung einer Ausführungsvariante.
In den 4 bis 7 werden für analoge Teile des Mechanismus' jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in 1 bis 3. Der Mechanismus 40 umfaßt einen bewegbaren Kontaktarm 12 mit großem Öffnungswinkel β, der durch exzentrische Anordnung der Achse 42 des Kontaktarms 12 in bezog zum Drehzapfen 14 der Mitnehmerscheibe 16 erzielt wird.
Die Doppelscheibe 16 besteht aus zwei Teilen 16a, 16b, an denen jeweils ein Drehzapfen 14 ausgebildet ist, der sich in einem Lager 44a, 44b des Isolierstoffgehäuses 46 abstützt. Der Auslösehebel 18 ist schwenkbar auf einer Achse 48 der Scheibe 16 gelagert und wirkt mit einem Auslöseorgan 50 zusammen, das von einem Anker 52 des elektromagnetischen Auslösers 54 angesteuert wird.
Das zweite Übertragungsmittel 24 ist am Auslösehebel 18 ausgebildet, der dazu dient, bei Auftreten eines Fehlers die mechanische Verbindung zwischen der Scheibe 16 und der an den Schaltknebel 20 angekoppelten Stange 56 zu unterbrechen. Diese mechanische Verbindung wird durch einen an eine Achse 60 der Scheibe 16 angelenkten Verklinkungshebel 58 gebildet.
Die Schwenkachse 42 des bewegbaren Kontaktarms 12 durchragt eine in der Scheibe 16 ausgebildete längliche Öffnung 62 und stützt sich in Lagern ab, die in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses 46 ausgebildet sind. Die in jedem Teil 16a, 16% der Scheibe 16 ausgebildete Öffnung 62 ist in Bezug zum Drehzapfen 14 und zur Gelenkachse 48 versetzt angeordnet, wobei der Drehzapfen 14 zwischen der Schwenkachse 42 des Kontaktarms 12 und dem bewegbaren Kontakt 36 ausgebildet ist.
Eine erste 64 Feder zur Beaufschlagung der Scheibe 16 in Richtung der Ausschaltstellung umfaßt eine um den Drehzapfen 14 geführte Drehfeder. Eines der Schenkelenden der Feder 64 stützt sich an der Scheibe 16 ab, während das gegenüberliegende Ende an einem am Gehäuse 46 ausgebildeten ortsfesten Anschlag anliegt. Eine zweite Feder 66 zur Erzeugung des Kontaktdrucks ist auf einem Ansatz 68 des Stützhebels 11 montiert und um die Schwenkachse 42 geführt. Diese Feder 66 erlaubt eine relative Schwenkbewegung zwischen der Scheibe 16 und dem Stützhebel 11 und beaufschlagt diesen in Richtung der Einschaltstellung, um einen bestimmten Kontaktdruck auf den feststehenden Kontakt 34 zu gewährleisten.
An der Scheibe 16 ist ein Mitnehmeranschlag 70 ausgebildet, der dazu dient, gegen eine Anlagefläche 72 des Stützhebels 11 geführt zu werden, um diesen in Richtung der Ausschaltstellung zu verschieben. Der Abstand R1 zwischen der Achse 42 des Kontaktarms 12 und dem Mitnehmeranschlag 70 ist kleiner als der Abstand R2 zwischen dem Drehzapfen 14 der Scheibe 16 und dem genannten Anschlag 70.
Die Trennung der Kontakte 34, 36 erfolgt nach Verschiebung der Scheibe 16 in Richtung der Ausschaltstellung und kann von Hand durch Betätigung des Schaltknebels 20 oder automatisch in Folge einer Auslösung nach Erfassung eines Fehlers herbeigeführt werden. In beiden Fällen wird der Mitnehmeranschlag 70 gegen die Anlagefläche 72 des Stützhebels geführt und verschiebt diesen im Gegenuhrzeigersinn bis in die Ausschaltstellung der Kontakte 34, 36 (siehe 7).
Die Längendifferenz zwischen den Abständen R1 und R2 hat einen weiteren Öffnungswinkel β des Kontaktarms 12 zur Folge, während die Scheibe 16 eine normale Schwenkbewegung mit einer Verschiebung gemäß 3 ausführt. Durch den verstärkten Ausschalthub des Kontaktarms 12 läßt sich eine größere Trennstrecke erzeugen, während der Drehwinkel der Scheibe 16 an die Kinematik der Übertragungsmittel 22, 24 im Bereich des Schaltknebels 26 und des Auslösehebels 18 angepaßt bleibt.
Aus 8 geht hervor, daß bei einem Ausschaltversuch durch Betätigung des Schaltknebels 20 die Führung der Achse 42 durch die längliche Öffnung 62 der Scheibe 16 eine den bewegbaren Kontaktarm 12 beaufschlagende Hebelwirkung zur Folge hat, die ein Abreißen der Kontakte 34, 36 nach deren Verschweißen im Punkt S ermöglicht. Die Schwenkachse 42 wird normalerweise durch die Feder 66 in Richtung des rechten Endes der länglichen Öffnung 62 gedrückt. Bei Verschweißung der Kontakte 34, 36 bewirkt die Betätigung des Schaltknebels 20 in Richtung der Ausschaltstellung ein leichtes Anheben des Kontaktarms 12 und eine Verschiebung der Achse 42 innerhalb der Öffnung 62 nach links, von der Ausgangsstellung 0 in eine erste Stellung 1.
Bei der in 9 gezeigten Ausführungsvariante kann durch die Neigung der Öffnung 62 neben der Hebelwirkung eine zusätzliche Scherwirkung im Bereich der Schweißstelle S durch Verschiebung der Achse 42 von der Anfangsstellung 0 in eine zweite Stellung 2 erzeugt werden. Diese Scherwirkung führt darüber hinaus zu einem Gleiten des bewegbaren Kontakts 36 über den feststehenden Kontakt 34, so daß eine Selbstreinigung der Kontakte ermöglicht wird.

Claims

– Schaltmechanismus eines elektrischen Leistungsschalters mit Isolierstoffgehäuse (46), das ein Kontaktpaar aus einem feststehenden Kontakt (34) und einem bewegbaren Kontakt (36) enthält, wobei der genannte bewegbare Kontakt von einem Kontaktarm (12) getragen wird, der zwischen der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung durch den Mechanismus (40) verschoben wird, und der genannte Mechanismus – einen Schaltknebel (20) mit einem ersten Übertragungsmittel (22) zur Übertragung einer Stellungs- und/oder Steuerinformation, – eine Mitnehmerscheibe (16) zur Mitführung eines Stützhebels (11) des Kontaktarms (12), welche Scheibe (16) zur Definition einer ersten Winkelverschiebung (a) drehbar auf einem Drehzapfen (14) gelagert ist, – eine zwischen der Scheibe (16) und einer an den Schaltknebel (20) angekoppelten Stange (56) angeordnete, unterbrechbare mechanische Verbindung, welche Verbindung von einem Auslösehebel (18) angesteuert wird, der seinerseits von einem Auslöseorgan betätigt wird, um im Fehlerfall die Unterbrechung der mechanischen Verbindung und die daraus resultierende automatische Auslösung des Mechanismus (40) zu bewirken, – sowie ein zweites am Auslösehebel (18) ausgebildetes Übertragungsmittel (24) zur Übertragung einer Energie- und/oder Steuerinformation umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (42) des Kontaktarms (12) fest mit dem Gehäuse (46) verbunden ist und eine um ein bestimmtes Maß in bezug zum Drehzapfen (14) versetzt angeordnete, in der Scheibe (16) ausgebildete Öffnung (62) durchragt, und daß an der Scheibe (16) ein Mitnehmeranschlag (70) ausgebildet ist, der in einem ersten Abstand (R1) von der Achse (42) des Kontaktarms (12) und in einem zweiten Abstand (R2) vom Drehzapfen (14) angeordnet ist, wobei die Längendifferenz zwischen den beiden Abständen (R1, R2) einen erweiterten Öffnungswinkel (β) des Kontaktarms (12) ermöglicht, der größer ist als die Winkelverschiebung (α) der Scheibe (16).
– Schaltmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Scheibe (16) ausgebildete Öffnung (62) zur Durchführung der Achse (42) eine längliche Form aufweist, so daß auf den Kontaktarm (12) eine Hebelwirkung in Richtung der Trennstellung der Kontakte (34, 36) ausgeübt wird.
– Schaltmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Scheibe (16) ausgebildete Öffnung (62) in einer bestimmten Richtung geneigt ist und so eine zusätzliche Scherwirkung ermöglicht, die eine Selbstreinigung der Kontakte erlaubt.
– Schaltmechanismus nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzapfen (14) der Scheibe (16) zwischen der Schwenkachse (42) des Kontaktarms (12) und dem bewegbaren Kontakt (36) angeordnet ist und daß die Gelenkachse (48) des Auslösehebels (18) auf der Scheibe (16) angeordnet ist.