DE10003357C1 - Hochspannungs-Leistungsschalter - Google Patents

Abstract

Ein Hochspannungs-Leistungsschalter weist ein erstes bewegbares Kontaktstück (1) sowie ein zweites bewegbares Kontaktstück (2) und ein Getriebe zum Antrieb eines der Kontaktstücke (2) auf. DOLLAR A Damit ein ausreichend hoher Kompressionsdruck in einem Kompressionsraum (3) für ein lichtbogenlöschendes Gas aufgebaut wird, bewegt sich das zweite Kontaktstück (2) zunächst mit einer Folgebewegung in Richtung des ersten Kontaktstückes (1). Während des Verlaufes des Ausschaltvorganges erfolgt eine Umkehr der Bewegungsrichtung des durch das Getriebe angetriebenen Kontaktstückes (2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Leistungs­ schalter mit einem ersten bewegbaren Kontaktstück, einem zweiten bewegbaren Kontaktstück sowie einem die beiden Kon­ taktstücke mechanisch verbindenden Getriebe, das das zweite Kontaktstück im Verlauf der Ausschaltbewegung zunächst gleichsinnig mit dem ersten Kontaktstück und danach in entge­ gengesetzter Richtung steuert.

Ein derartiger Hochspannungs-Leistungsschalter ist beispiels­ weise aus der DE 31 32 305 C2 bekannt. Der bekannte Hochspan­ nungs-Leistungsschalter weist ein erstes und ein zweites be­ wegbares Kontaktstück auf, welche einen elektrischen Kontakt bilden. Das erste Kontaktstück ist dabei an die Antriebsvor­ richtung des Hochspannungs-Leistungsschalter angekoppelt. Zur Löschung eines Ausschaltlichtbogens ist eine Beblasung der Schaltstrecke des elektrischen Kontaktes mit einem gasförmi­ gen Löschmittel vorgesehen. Das gasförmige Löschmittel befin­ det sich dazu in einem Kompressionsraum, der partiell von ei­ nem durch die Antriebsvorrichtung bewegbaren druckerzeugenden Teil begrenzt ist.

Damit die Kontakttrennung der beiden Kontaktstücke zu einem Zeitpunkt stattfindet, zu dem sich ein ausreichend hoher Kom­ pressionsdruck für das gasförmige Löschmittel aufgebaut hat, wird während eines Ausschaltvorganges zunächst das zweite Kontaktstück gleichsinnig mit dem ersten Kontaktstück mitbe­ wegt. Um diese Bewegung des zweiten Kontaktstückes zu ermög­ lichen, ist das zweite Kontaktstück mechanisch mit dem ersten Kontaktstück mittels eines Getriebes, welches ein Gesperre aufweist, verbunden.

Während der gleichsinnigen Bewegung des zweiten Kontaktstücks mit dem ersten wird durch das zweite Kontaktstück eine als Hilfsantrieb dienende Anordnung zweier parallel geschalteter Druckfedern gespannt. Nach dem Erreichen eines ausreichenden Kompressionsdruckes im Kompressionsraum wird das Gesperre ge­ löst, so dass sich die Kontaktstücke trennen und das zunächst gleichsinnig mit dem ersten Kontaktstück bewegte zweite Kon­ taktstück in entgegengesetzter Richtung unter Entspannung der Druckfedern in seine Ausgangslage bewegt wird. Dadurch wird die Auslassöffnung des Kompressionsraumes freigegeben und der bei der Trennung der Kontaktstücke entstehende Ausschalt­ lichtbogen durch das komprimierte Löschmittel beblasen.

Bei der bekannten Lösung ist der Bewegungsablauf des zweiten Kontaktstückes von der Auslegung der antreibenden Federn ab­ hängig. Nach dem Entklinken des Gesperres ist der Bewegungs­ ablauf des zweiten Kontaktstückes allein durch die Auslegung der Federn bestimmt und nicht mehr beeinflussbar. Häufige Schaltspiele und das damit verbundene Spannen und Entspannen der Federn können zu einer Ermüdung des Federmaterials und damit zu einer Änderung der Federcharakteristik führen. Ein präziser, in hoher Anzahl reproduzierbarer Bewegungsablauf, wie er bei im Hochspannungsbereich eingesetzten Leistungs­ schaltern gefordert ist, kann mit diesem Antriebsmechanismus nicht gewährleistet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungs­ schalter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die Bewegungsabläufe präzisiert werden und damit das Schaltvermö­ gen des Leistungsschalters verbessert wird.

Die Aufgabe wird bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Getriebe einen ersten zweiarmigen, die Gegenbewegung des zweiten Kontaktstückes erzwingenden Hebel aufweist und mit einem zur Steuerung der Folgebewegung vorgesehenen zwei­ ten zweiarmigen Hebel versehen ist, welcher mittels eines Pleuels und eines dritten zweiarmigen Hebels mit dem zweiten Kontaktstück verbunden ist.

Durch den Einsatz von mehreren zweiarmigen Hebeln sowie eines Pleuels wird erreicht, dass sowohl die im Verlauf einer Aus­ schaltbewegung zunächst gleichsinnig mit dem ersten Kontakt­ stück und danach in entgegengesetzter Richtung verlaufende Bewegung des zweiten Kontaktstückes zwangsgeführt erfolgt. Es wird erreicht, dass selbst nach einer Vielzahl von Schalt­ spielen die konstruktiv vorgesehenen Bewegungsabläufe mit ho­ her Genauigkeit reproduzierbar sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der erste und der zweite zweiarmige Hebel an ihren freien Enden offene Schlitze aufweisen, die zum Eingriff mit zumindest ei­ ner als Übertragungselement wirkenden Transmissionsstange be­ stimmt sind.

Die Ausbildung der freien Enden des ersten und des zweiten zweiarmigen Hebels sowie die Nutzung einer Transmissionsstan­ ge stellen mechanisch einfache und kostengünstig herstellbare konstruktive Elemente dar. Um den Eingriff der offenen Schlitze von dem erstem und von dem zweiten zweiarmigen Hebel mit der Transmissionsstange zu ermöglichen, kann die Trans­ missionsstange beispielsweise Zapfen aufweisen.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, dass der erste und der dritte zweiarmige Hebel an einem mit dem zweiten Kon­ taktstück verbundenen Betätigungselement drehbar gelagert sind.

Die vorteilhafte Verbindung des Betätigungselementes mit dem zweiten Kontaktstück und die drehbare Lagerung des ersten und des dritten zweiarmigen Hebels an dem Betätigungselement er­ gibt eine raumsparende kompakte Anordnung zur Betätigung des zweiten Kontaktstückes.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung ge­ zeigt und nachfolgend näher beschrieben.

Dabei zeigt die

Fig. 1 den schematischen Aufbau des Getriebes und dessen Lage im eingeschalteten Zustand,

Fig. 2 den schematischen Aufbau des Getriebes und dessen Lage im Moment der Richtungsumkehr,

Fig. 3 den schematischen Aufbau des Getriebes und dessen Lage nach dem Ende der Ausschaltbewegung.

Die Fig. 1 zeigt den ein erstes Kontaktstück 1 und ein zwei­ tes Kontaktstück 2 aufweisenden Lichtbogenkontakt eines Hochspannungs-Leistungsschalters. Radial um das erste Kon­ taktstück 1 ist ein Kompressionsraum 3 angeordnet. In diesem Kompressionsraum 3 kann während des Ausschaltvorganges eine bestimmte Gasmenge komprimiert werden. Diese Gasmenge ist zur Beblasung des Ausschaltlichtbogens zu einem späteren Zeit­ punkt des Ausschaltvorganges vorgesehen. Die Kompression wird durch relativ zueinander bewegbare Kolben 4 und Zylinder her­ vorgerufen. Der Kolben 4 ist im vorliegenden Fall stationär ausgebildet.

Das erste Kontaktstück 1 ist axial von einem ersten Dauer­ stromkontaktstück 5 umgeben, welches mit einem zweiten nicht dargestellten Dauerstromkontaktstück in elektrischen Kontakt treten kann. An dem ersten Dauerstromkontaktstück 5 ist eine Isolierdüse 6 angeordnet.

Die Isolierdüse 6 dient zur Führung des Löschgases. Die Iso­ lierdüse 6 weist eine axiale Öffnung auf, welche während des Ausschaltvorganges zeitweise durch das zweite Kontaktstück 2 zumindest teilweise verschlossen wird.

An der Isolierdüse 6 ist eine erste Transmissionsstange 7 mit einem ersten Zapfen 8 sowie eine zweite Transmissionsstange 9 mit einem zweiten Zapfen 10 befestigt. Das zweite Kontakt­ stück 2 ist mittels eines ersten zweiarmigen Hebels 11 und eines zweiten zweiarmigen Hebels 12 unter Nutzung eines Pleu­ els 13 und eines dritten zweiarmigen Hebels 14 nacheinander an die Zapfen 8, 10 aufweisenden Transmissionsstangen 7, 9 ankoppelbar. Der ersten und der zweite zweiarmige Hebel 11, 12 weisen an ihren freien Enden offene Schlitze auf. An dem zweiten Kontaktstück 2 ist ein Betätigungselement 15 angeord­ net. Der erste, zweite und dritte zweiarmige Hebel 11, 12, 14 sind ortsfest an der dem ersten Dauerstromkontaktstück 5 ge­ genüberliegenden Seite der Unterbrechereinheit drehbar gela­ gert. Das dem den offenen Schlitz aufweisenden freien Ende gegenüberliegende Ende des ersten zweiarmigen Hebels 11 ist mittels eines in einer Führungsbahn gleitenden Zapfens dreh­ bar mit dem Betätigungselement 15 des zweiten Kontaktstückes 2 verbunden. An dem den offenen Schlitz aufweisenden freien gegenüberliegenden Ende des zweiten zweiarmigen Hebels 12 ist das erste Ende des Pleuels 13 drehbar gelagert. Das zweite Ende des Pleuels 13 ist drehbar mit dem ersten Ende des dritten zweiarmigen Hebels 14 verbunden. Das dem Ende mit der drehbaren Lagerung des Pleuels 13 gegenüberliegende Ende des dritten zweiarmigen Hebels 14 ist mittels eines in einer Füh­ rungsbahn gleitenden Zapfens drehbar mit dem Betätigungsele­ ment 15 des zweiten Kontaktstückes 2 verbunden.

In der Fig. 1 ist die Anordnung unmittelbar nach dem Beginn der Ausschaltbewegung dargestellt. Das erste Kontaktstück 1 sowie der zugehörige Kompressionsraum 3 und die zugeordnete Isolierdüse 6 werden in Ausschaltrichtung 16 bewegt. Ebenso werden die beiden Transmissionsstangen 7, 9 mit den beiden Zapfen 8, 10 in Richtung der Ausschaltbewegung 16 des ersten Kontaktstückes 1 bewegt. Der Schlitz des freien Endes des zweiten zweiarmigen Hebels 12 gelangt mit dem ersten Zapfen 8 der ersten Transmissionsstange 7 in Eingriff. Durch die orts­ feste Lagerung sämtlicher zweiarmiger Hebel auf der dem ers­ ten Dauerstromkontaktstück 5 gegenüberliegenden Seite der Un­ terbrechereinheit erfolgt eine Schwenkbewegung des zweiten zweiarmigen Hebels 12. Durch die Koppelung vom zweiten zwei­ armigen Hebel 12 und dem dritten zweiarmigen Hebel 14 mittels des Pleuels 13 wird diese Schwenkbewegung auch auf den drit­ ten zweiarmigen Hebel 14 übertragen. Bedingt durch die Art der Koppelung mittels des Pleuels 13 erfolgt dabei eine Um­ kehr des Richtungssinns der Schwenkbewegung. Die Schwenkbewe­ gung des dritten zweiarmigen Hebels 14 ist dabei derart ge­ richtet, dass das mit dem Betätigungselement 15 verbundene zweite Kontaktstück 2 in Ausschaltrichtung 16 des ersten Kon­ taktstückes 1 bewegt wird. Durch die Ankoppelung des ersten zweiarmigen Hebels 11 an das Betätigungselement 15 wird zeit­ gleich eine Schwenkbewegung des ersten zweiarmigen Hebels 11 hervorgerufen.

In der Fig. 2 ist die Lage der Anordnung im Moment der Um­ kehr der Bewegungsrichtung des zweiten Kontaktstückes 2 dar­ gestellt. Das erste Kontaktstück 1 bewegt sich weiterhin in Ausschaltrichtung 16. Der erste Zapfen 8 der ersten Transmis­ sionsstange 7 läuft aus dem offenen Schlitz des freien Endes des zweiten zweiarmigen Hebels 12 heraus. Danach gelangt der offene Schlitz des freien Endes des ersten zweiarmigen Hebels 11 mit dem zweiten Zapfen 10 der zweiten Transmissionsstange 9 in Eingriff. Dadurch wird der erste zweiarmige Hebel 11 der an das Betätigungselement 15 des zweiten Kontaktstückes 2 ge­ koppelt ist, derart verschwenkt, dass das zweite Kontaktstück 2 nunmehr mit umgekehrtem Richtungssinn bewegt wird. Durch die entgegengesetzt zueinander gerichteten Bewegungen des ersten Kontaktstückes 1 sowie des zweiten Kontaktstückes 2 werden die beiden Kontaktstücke 1, 2 mit erhöhter Geschwin­ digkeit getrennt. Zeitgleich mit der Umkehr der Bewegungs­ richtung des zweiten Kontaktstückes 2 werden über die Ankop­ pelung des dritten zweiarmigen Hebels 14 an das Betätigungs­ element 15 des zweiten Kontaktstückes 2 der dritte zweiarmige Hebel 14, das Pleuel 13 und der zweite zweiarmige Hebel 12 in ihre ursprünglichen Lagen zurückgeschwenkt.

In einem bestimmten zeitlichen Abstand nach der Kontakttren­ nung wird die Öffnung der Isolierdüse 6 durch das zweite Kon­ taktstück 2 freigegeben. Das im Kompressionsraum 3 kompri­ mierte Löschgas entspannt sich über die Öffnung und bebläst den Ausschaltlichtbogen. Gegebenenfalls steht zur Beblasung des Lichtbogens auch das durch den Lichtbogen aufgeheizte in einem dem Kompressionsraum 3 vorgelagerten Heizraum 17 ge­ speicherte Löschgas zur Verfügung.

In der Fig. 3 ist die Endposition nach erfolgter Folgebewe­ gung und der Gegenbewegung des zweiten Kontaktstückes 2 dargestellt. Mit dem Erreichen der Ruhelage des ersten zweiarmi­ gen Hebels 11 des zweiten und dritten zweiarmigen Hebels 12, 14 sowie des Pleuels 13 und des zweiten Kontaktstückes 2 ist die Ausschaltbewegung der Unterbrechereinheit abgeschlossen. Die Endlagen von dem ersten, zweiten und dritten zweiarmigen Hebel 11, 12, 14 sowie dem Pleuel 13 sind mit der Lage der einzelnen Elemente vor Beginn des Ausschaltvorganges bezüg­ lich der ortsfesten Lagerpunkte der zweiarmigen Hebel 11, 12, 14 identisch.

Neben dem beschriebenen Ausführungsbeispiel für einen Iso­ lierdüsenschalter ist die Anwendung des Getriebes für einen Leistungsschalter nach Art eines Doppeldüsenschalters, wie z. B. aus der DE 19 66 973 A1 bekannt, vorstellbar. Ein derarti­ ger Schalter weist ein Führungsrohr und ein Kontaktrohr auf, die an ihren freien Enden düsenförmig ausgebildet sind. Diese Düsen dienen der Führung des Ausschaltlichtbogens sowie der Leitung des Löschgases. Zur Kontakttrennung ist ein Führungs­ rohr und Kontaktrohr umgebendes Schaltkontaktstück vorgese­ hen. Schaltkontaktstück und Kontaktrohr stellen ein erstes und ein zweites Kontaktstück dar. Zur Kompression einer Löschgasmenge ist ein Blaszylinder sowie ein zugehöriger Kol­ ben vorgesehen. In der DE 19 66 973 A1 ist ein Bewegungsablauf des Führungsrohres und des Kolbens in Richtung des Kontakt­ rohres offenbart, der dazu dient, eine optimale Löschstellung von Führungs- und Kontaktrohr zueinander zu erreichen. Für die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist dieser Bewegungs­ ablauf möglich, aber nicht zwangsweise notwendig.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, das Kontaktrohr an das im ersten Ausführungsbeispiel dargestellte Getriebe anzukoppeln. Die Transmissionsstangen können an den Blaszylinder angekop­ pelt werden. Die ortsfeste Lagerung der zweiarmigen Hebel kann an dem Gehäuse der Schaltkammer erfolgen. Der Bewegungs­ ablauf des Kontaktrohres bei einer Ausschaltbewegung stimmt mit dem im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Bewe­ gungsablauf des zweiten Lichtbogenkonaktstückes überein.

Claims (3)

1. Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem ersten bewegba­ ren Kontaktstück (1), einem zweiten bewegbaren Kontaktstück (2) sowie einem die beiden Kontaktstücke (1, 2) mechanisch verbindenden Getriebe, das das zweite Kontaktstück (2) im Verlauf der Ausschaltbewegung zunächst gleichsinnig mit dem ersten Kontaktstück (1) und danach in entgegengesetzter Rich­ tung steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe einen ersten zweiarmigen, die Gegenbewegung des zweiten Kontaktstückes (2) erzwingenden Hebel (11) auf­ weist und mit einem zur Steuerung der Folgebewegung vorgese­ henen zweiten zweiarmigen Hebel (12) versehen ist, welcher mittels eines Pleuels (13) und eines dritten zweiarmigen He­ bels (14) mit dem zweiten Kontaktstück (2) verbunden ist.

2. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite zweiarmige Hebel (11, 12) an ihren freien Enden offene Schlitze aufweisen, die zum Ein­ griff mit zumindest einer als Übertragungselement wirkenden Transmissionsstange (7, 9) bestimmt sind.

3. Hochspannungs-Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der dritte zweiarmige Hebel (11, 14) an ei­ nem mit dem zweiten Kontaktstück (2) verbundenen Betätigungs­ element (15) drehbar gelagert sind.