<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine elektrische Anlage für den Mittelspannungsbereich mit zumindest einem elektrischen Funktionsmodul, wobei das Funktionsmodul einen Mittelspannungsschalter aufweist, wobei der Mittelspannungsschalter zumindest zwei zueinander komplementäre und miteinander verbindbare Kontaktpaare aufweist, wobei die Kontakte des ersten Kontaktpaares ortsfest in dem Funktionsmodul befestigt sind und wobei die Kontakte des zweiten Kontaktpaares auf einem gegenüber dem ersten Kontaktpaar verfahrbaren Einfahreinsatz angebracht sind, wobei der Einfahreinsatz zwischen einer Ausstellung, optional einer Prüfstellung, und einer Betriebsstellung verfahrbar ist, wobei der Einfahreinsatz mittels eines Kurbelantriebes, aufweisend i) eine um eine Drehachse umlaufende Kurbelscheibe, ii) ein Pleuelelement, dessen erstes Ende ausserhalb der Drehachse an der Kurbelscheibe angelenkt ist,
und iii) eine um die Drehachse umlaufende Antriebsfläche, verfahrbar ist, wobei die Antriebsfläche auf einer Kreisbahn um die Drehachse umläuft und wobei die Drehachse an dem Einfahreinsatz fixiert und das zweite Ende des Pleuelelements ortsfest angelenkt ist, oder wobei die Drehachse ortsfest und das zweite Ende des Pleuelelements an dem Einfahreinsatz angelenkt ist.
Elektrische Anlagen im Sinne der Erfindung dienen im weitesten Sinne der elektrischen Energieverteilung, umfassen also neben Schaltanlagen beispielsweise auch Umspannanlagen.
Erfindungsgemässe elektrische Anlagen können im Nieder- und im Mittelspannungsbereich betrieben werden. Als Mittelspannungsbereich ist bezeichnet eine Betriebsspannung von mehr als 1 kV bis ca. 40 kV, wobei die Obergrenze auch höher liegen kann. Der Niederspannungsbereich erstreckt sich von 110 V bis 1 kV. Üblicherweise wird mit Luft als Isolationsmittel gearbeitet. Elektrische Funktionselemente einer elektrischen Anlage für den Mittelspannungsbereich können beispielsweise Sammelschienen, Leistungsschalter, Transformatoren, Kabelanschlusselemente u.ä. sein. Dabei sind die Funktionsmodule in der Regel über die Sammelschienen elektrisch miteinander verbunden. Elektrische Funktionsmodule sind funktionell voneinander unabhängige (bis auf die Energiezuführung über Sammelschienen) bauliche Einheiten, aus welchen durch Aneinanderreihung die elektrische Anlage gebildet wird.
Mittelspannungsschalter können Trennschalter, Lasttrennschalter, Leistungsschalter oder Schütze sein.
Eine elektrische Anlage des eingangs genannten Aufbaus ist aus der Literaturstelle DE 296 01 101 U1 bekannt. Hierbei wird die Antriebskraft über eine Spindelmutter sowie einen Führungszapfen auf einen Schwenkhebel übertragen. Hierzu greift ein Führungszapfen in ein Langloch ein mit der Folge, dass eine optimale Kraftübertragung nur in einer einzigen Position, nämlich bei tangentialer Position des Führungszapfens, erfolgt. Die tangentiale Position wird jedoch lediglich im Mittelbereich der Vorschubbewegung durchlaufen mit der Folge, dass gerade im Endbereich, in welchem die kraftaufwändige Kontaktierung/Lösung erfolgt, die Kraftverhältnisse suboptimal sind mit der Folge einer notwendigerweise relativ leistungsstarken Auslegung des Antriebsmotors.
Die DE 298 11 057 umfasst einen Antrieb für den Einfahreinsatz eines elektrischen Schaltschrankes, bei dem die Kraftübertragung mittels einer nockengesteuerten Kurbelstange 44 erfolgt. Dies resultiert in sehr ungünstigen Kräfteverhältnissen gerade in der Endposition des Antriebes.
Die DE 197 49 850 A1 umfasst eine Schwenkantriebseinheit aus einer Schubstange 4 mit einem am gekröpften Ende angesetzten Kuppelbolzen 13, der in einem Kuppelschlitz 25 geführt ist, einen federbelasteten Rasthebel 9 und andere bewegliche Antriebselemente. Insgesamt ist diese Antriebseinheit äusserst aufwändig im Aufbau und in den Kräfteverhältnissen gerade in den Endpositionen des Antriebes.
<Desc/Clms Page number 2>
Aus dem Dokument DE 1 590 206 A ist ein Antrieb für einen Einfahreinsatz bekannt, bei welchem eine Kraftübertragung mittels einer ein Parallelogramm bildenden Doppelstange erfolgt. Dies resultiert in sehr ungünstigen Kraftverhältnissen gerade in den Endpositionen des Antriebs.
Beim Gegenstand der US 5 304 755 umfasst das Betätigungselement 7 einen um einen Schaft 9 drehbaren Hebelarm 11mit einem Stift 21 am freien Ende, der in einen Rückhalter 27 eingreift, welcher die Verbindung zwischen dem Betätigungselement 7 und einer Kanalanordnung 61 herstellt. Hier ist kein scheibenartiges Kurbelelement vorhanden.
Eine klassisch aufgebaute elektrische Anlage ist aus der Praxis bekannt. Dabei wird der Einfahreinsatz über ein einfaches Spindelgetriebe linear angetrieben. Hierbei ergibt sich die folgende Problematik. Über den gesamten Fahrweg herrschen keine konstanten Widerstände für das Verfahren des Einfahreinsatzes. Vielmehr sind solche Widerstände im Bereich der Ausstellung (= alle Kontakte offen) und beim Verfahren in Richtung der Betriebsstellung (= Kontakte geschlossen), ggf. durch die Prüfstellung (= Kontakte offen, Hilfskontakte geschlossen), zunächst relativ klein. Sobald jedoch die Kontaktpaare einander berühren und die zueinander komplementären Kontakte ineinandergeschoben werden, steigen die Widerstandskräfte stark an aufgrund der nunmehr neben den Fahrkräften zusätzlich auftretenden Kontaktierkräfte. Entsprechendes gilt beim Lösen der Kontakte.
Gerade beim Kontaktieren ist zudem ein sicherer Antrieb des Einfahreinsatzes erforderlich. Dies bedeutet, dass Antriebe des Einfahreinsatzes nach Massgabe dieser hohen Widerstandskräfte zu dimensionieren sind und hohe maximale Antriebskräfte aufbringen müssen. Bei manueller Betätigung sind entsprechend untersetzte Getriebe einzurichten mit der Folge, dass die Betätigung langwierig wird. All dies stört aus Gründen des Aufwandes.
Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine elektrische Anlage anzugeben, deren Einfahreinsatz mit reduzierten Antriebskräften sicher in die Betriebsposition und aus der Betriebsposition in die Prüfposition fahrbar ist.
Zur Lösung dieses Problems lehrt die Erfindung eine elektrische Anlage, insbesondere für den Mittelspannungsbereich, mit zumindest einem elektrischen Funktionsmodul, wobei das Funktionsmodul einen Mittelspannungsschalter aufweist, wobei der Mittelspannungsschalter zumindest zwei zueinander komplementäre und miteinander verbindbare Kontaktpaare aufweist, wobei die Kontakte des ersten Kontaktpaares ortsfest in dem Funktionsmodul befestigt sind und wobei die Kontakte des zweiten Kontaktpaares auf einem gegenüber dem ersten Kontaktpaar verfahrbaren Einfahreinsatz angebracht sind, wobei der Einfahreinsatz zwischen einer Ausstellung, optional einer Prüfstellung, und einer Betriebsstellung verfahrbar ist, wobei der Einfahreinsatz mittels eines Kurbelantriebes, aufweisend i) eine um eine Drehachse umlaufende Kurbelscheibe, ii) ein Pleuelelement,
dessen erstes Ende ausserhalb der Drehachse an der Kurbelscheibe angelenkt ist, und iii) eine um die Drehachse umlaufenden Antriebsfläche verfahrbar ist, wobei die Antriebsfläche auf einer Kreisbahn um die Drehachse umläuft, und wobei die Drehachse an dem Einfahreinsatz fixiert und das zweite Ende des Pleuelelements ortsfest angelenkt ist, oder wobei die Drehachse ortsfest und das zweite Ende des Pleuelelements an dem Einfahreinsatz angelenkt ist. Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass in der Betriebsposition die beiden Enden des Pleuelelements und die Drehachse im wesentlichen miteinander fluchten.
Der Einfahreinsatz lässt sich nur in einer Raumdimension bewegen, typischerweise in horizontaler Richtung. Die Drehachse der Kurbelscheibe ist zweckmässigerweise orthogonal zur Bewegungsrichtung des Einfahreinsatzes.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass mittels eines Kurbelantriebes sich eine nichtlineare Antriebskraft bzw. Ausgangskraft zwischen dem zweiten Ende des Pleuelelements und der Drehachse bei gleichförmiger Antriebskraft bzw. Eingangskraft an der Antriebsfläche einrichten lässt. Die Ausgangskraft ist am höchsten, wenn die beiden Enden des Pleuelelements und die Drehachse miteinander fluchten. Es wird ein Kniehebeleffekt erreicht. Die Ausgangskraft ist am
<Desc/Clms Page number 3>
niedrigsten, wenn die Verbindungslinien einerseits zwischen den beiden Endes des Pleuelelements und andererseits zwischen dem ersten Ende des Pleuelelements und der Drehachse orthogonal zueinander stehen.
Die Dimensionierung der Abstände Drehachse/erstes Ende und erstes Ende/zweites Ende kann nach den Regeln der Hebelgesetze unschwer dem konkreten Bedarf, insbesondere der Kontaktierungskräfte, angepasst werden. Im Ergebnis ist zum Antrieb der Antriebsfläche lediglich ein Antrieb mit vergleichsweise geringer Leistung erforderlich. Im Falle eines manuellen Antriebs kann mit vergleichsweise geringer Untersetzung gearbeitet werden. Hinzu kommt in vorteilhafter Weise, dass bei konstanter Antriebsgeschwindigkeit im Bereich der Antriebsfläche die Bewegungsgeschwindigkeit des Einfahreinsatzes beim Verfahren zwischen den Endpositionen hoch, jedoch insbesondere beim Kontaktieren gering ist.
Die Antriebsfläche kann beispielsweise als Schneckenradverzahnung ausgebildet sein, welche mit einer Schnecke kämmt. Andere formschlüssige oder kraftschlüssige Antriebsverbindungen sind selbstverständlich ebenfalls möglich. Die Antriebsfläche kann mittels eines elektromotorischen Antriebes antreibbar sein. Im Falle des Einsatzes einer Schnecke wird diese dann, ggf. über ein Untersetzungsgetriebe, mittels des elektromotorischen Antriebes rotierend angetrieben. In diesen Zusammenhängen können auch Positionskontakte vorgesehen sein, welche durch geeignete Betätigungselemente am Einfahreinsatz oder einem umgebenden Gehäuse einen Kontrollkontakt schliessen oder öffnen bei Erreichen einer definierten Position. Dann kann der Antrieb vollautomatisch gestaltet werden.
Selbstverständlich ist auch ein manueller Antrieb, beispielsweise mittels einer Betätigungskurbel alternativ oder als Zusatznotfunktionalität einrichtbar. Im Falle einer Schnecke kann dann die Betätigungskurbel direkt oder über ein Untersetzungs- und/oder Umlenkgetriebe betätigbar sein.
Wenn der Mittelspannungsschalter ein Leistungsschalter ist, wird in der Regel ein erster Kontakt des ersten Kontaktpaares mit einer Sammelschiene elektrisch verbunden und ein zweiter Kontakt des ersten Kontaktpaares mit einer Abgangseinheit elektrisch verbunden sein. Die beiden Kontakte des zweiten Kontaktpaares sind dann miteinander elektrisch verbunden.
Der zweite Kontakt des ersten Kontaktpaares kann mit der Abgangseinheit zusammen zu einer baulichen Einheit vergossen sein.
In folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen Fig.1: einen schematischen Querschnitt durch ein Funktionsmodul in einer Ebene orthogonal zur Bewegungsrichtung eines Einfahreinsatzes, Fig.2 : einen schematischen Querschnitt in Richtung orthogonal zur Darstellung der Fig. 1 und Fig.3: eine Ansicht eines Einfahreinsatzes im Bereich des Kurbelantriebes.
In den Figuren 1 und 2 erkennt man ein elektrisches Funktionsmodul 1, wobei das Funktionsmodul 1 einen Mittelspannungsschalter 2 aufweist. Eine vergleichende Betrachtung der beiden Figuren lässt erkennen, dass der Mittelspannungsschalter 2 in dreifacher Anordnung jeweils zwei zueinander komplementäre und miteinander verbindbare Kontaktpaare 3,4 aufweist, wobei die Kontakte 5,6 des ersten Kontaktpaares 3 ortsfest in dem Funktionsmodul 1 befestigt sind und wobei die Kontakte 7,8 des zweiten Kontaktpaares 4 auf einem gegenüber dem ersten Kontaktpaar 3 verfahrbaren Einfahreinsatz 9 angebracht sind. Der Einfahreinsatz 9 ist zwischen einer Ausstellung, einer Prüfstellung und einer Betriebsstellung verfahrbar. Dargestellt ist die Prüfstellung.
Insbesondere der Figur 3 ist zu entnehmen, dass der Einfahreinsatz 9 mittels eines Kurbelan- triebes 10 verfahrbar ist. Dieser weist auf : eine um eine Drehachse 11 umlaufenden Kurbel- scheibe 12, ii) ein Pleuelelement 13, dessen erstes Ende 14 ausserhalb der Drehachse 11 an
<Desc/Clms Page number 4>
der Kurbelscheibe 12 angelenkt ist, und iii) eine um die Drehachse 11 umlaufenden Antriebsfläche 15. Die Drehachse 11ist an dem Einfahreinsatz 9 fixiert und das zweite Ende 16 des Pleuelelements 13 ist ortsfest angelenkt. Die Antriebsfläche 15 läuft auf einer Kreisbahn um die Drehachse 11 um. Der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, dass die Antriebsfläche 15 als Schneckenradverzahnung ausgebildet ist, welche mit einer Schnecke kämmt. Die Schnecke ist mittels eines elektromotorischen Antriebes 17 antreibbar.
Insbesondere der Figur 2 wiederum entnimmt man, dass ein erster Kontakt 5 des ersten Kontaktpaares 3 mit einer Sammelschiene elektrisch verbunden ist, dass ein zweiter Kontakt 6 des ersten Kontaktpaares 3 mit einer Abgangseinheit 18 elektrisch verbunden ist, und dass die beiden Kontakte 7,8 des zweiten Kontaktpaares 4 miteinander elektrisch verbunden sind. Der zweite Kontakt 6 des ersten Kontaktpaares 3 ist mit der Abgangseinheit 18 zusammen zu einer baulichen Einheit vergossen. Die Abgangseinheit kann beispielsweise Wandler, Kontakte, Isoliertulpen, Gegenkontakte für Erder usw. umfassen.
Patentansprüche : 1. Elektrische Anlage, insbesondere für den Mittelspannungsbereich, mit zumindest einem elektrischen Funktionsmodul (1), wobei das Funktionsmodul (1) einen Mittelspannungs- schalter (2) aufweist, wobei der Mittelspannungsschalter (2) zumindest zwei zueinander komplementäre und miteinander verbindbare Kontaktpaare (3,4) aufweist, wobei die Kon- takte (5,6) des ersten Kontaktpaares (3) ortsfest in dem Funktionsmodul (1) befestigt sind und wobei die Kontakte (7,8) des zweiten Kontaktpaares (4) auf einem gegenüber dem ersten Kontaktpaar (3) verfahrbaren Einfahreinsatz (9) angebracht sind, wobei der Einfahr- einsatz (9) zwischen einer Ausstellung, optional einer Prüfstellung, und einer Betriebsstel- lung verfahrbar ist, wobei der Einfahreinsatz (9) mittels eines Kurbelantriebes (10), aufwei- send
I. eine um eine Drehachse (11) umlaufende Kurbelscheibe (12),
II.
ein Pleuelelement (13), dessen erstes Ende (14) ausserhalb der Drehachse (11) an der
Kurbelscheibe (12) angelenkt ist, und
III. eine um die Drehachse (11) umlaufende Antriebsfläche (15) verfahrbar ist, wobei die Antriebsfläche (15) auf einer Kreisbahn um die Drehachse (11) umläuft, und wo- bei die Drehachse (11) an dem Einfahreinsatz (9) fixiert und das zweite Ende (16) des
Pleuelelementes (13) ortsfest angelenkt ist, oder wobei die Drehachse (11) ortsfest und das zweite Ende (16) des Pleuelelementes (13) an dem Einfahreinsatz (9) angelenkt ist.