DE10013233A1 - Elektrischer Leistungsschalter - Google Patents

Abstract

Ein elektrischer Leistungsschalter weist einander gegenüberliegend angeordnete Lichtbogenkontaktstücke (1, 2) auf, die entgegengesetzt zueinander bewegbar sind. Ein Ausschaltvorgang ist durch drei aufeinander folgende Bewegungsphasen gekennzeichnet, wobei in der ersten und der dritten Bewegungsphase beide Lichtbogenkontaktstücke (1, 2) bewegt sind und während der zweiten Bewegungsphase eines der Lichtbogenkontaktstücke (2) in seiner Lage verharrt. DOLLAR A Zum Antrieb eines der Lichtbogenkontaktstücke (2) ist ein Getriebe vorgesehen, welches ein zweiarmigen Hebel (9) aufweist, an dessen ersten Hebelarm zwei v-förmig angeordnete gabelförmige Enden (13, 14) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Leistungs­ schalter mit einem ersten Lichtbogenkontaktstück und einem zweiten, dem ersten Lichtbogenkontaktstück axial gegenüber angeordneten Lichtbogenkontaktstück, wobei das erste und das zweite Lichtbogenkontaktstück entgegengesetzt zueinander be­ wegbar sind.

Ein derartiger elektrischer Leistungsschalter ist beispiels­ weise aus der deutschen Patentschrift DE 197 27 850 C1 be­ kannt. Der Patentschrift ist ein Leistungsschalter mit zwei entgegengesetzt antreibbaren Lichtbogenkontaktstücken ent­ nehmbar. Das erste Lichtbogenkontaktstück ist koaxial von ei­ ner Isolierstoffdüse umgeben. Das zweite Lichtbogenkontakt­ stück ist dem ersten Lichtbogenkontaktstück axial gegenüber­ liegend angeordnet. Das zweite Lichtbogenkontaktstück ist mittels eines an der bewegbaren Isolierstoffdüse angeordneten Transmissionselements und eines zweiarmigen Hebels antreib­ bar. Der zweiarmige Hebel weist einen ersten gabelförmigen Hebelarm auf, der mit einem an dem Transmissionselement ange­ ordneten Antriebsbolzen in Eingriff bringbar ist. Der zweite Arm des Hebels ist an das zweite Lichtbogenkontaktstück ange­ koppelt.

Bei einer Bewegung des ersten Lichtbogenkontaktstückes und der daran angeordneten Isolierstoffdüse erfolgt eine Bewegung des Transmissionselementes. Der am Transmissionselement ange­ ordnete Antriebsbolzen gelangt mit dem gabelförmigen Ende des Hebels in Eingriff. Der Hebel dient der Umlenkung und Über­ tragung der Ausschaltbewegung des ersten Lichtbogenkontaktstückes auf das zweite Lichtbogenkontaktstück. Die Bewegung des zweiten Lichtbogenkontaktstückes erfolgt vom Eingriff des Antriebsbolzens in das gabelförmige Ende des zweiarmigen He­ bels bis zum Herauslaufen des Antriebsbolzens aus dem gabel­ förmigen Ende stetig fortschreitend. Während des gesamten Be­ wegungsvorganges des zweiten Lichtbogenkontaktstückes steht der Antriebsbolzen des Übertragungselementes mit dem Hebel in Wirkverbindung. Das zweite Lichtbogenkontaktstück wird dabei mit einem bestimmten Geschwindigkeitsprofil bewegt.

Um einen Stromkreis sicher zu unterbrechen, wird bei dem Leistungsschalter der bekannten Bauart die Schaltstrecke wäh­ rend des Ausschaltvorganges mit einem Löschgas beblasen. Wäh­ rend eines Ausschaltvorganges des Leistungsschalters ist zum Erzeugen einer unter erhöhtem Druck stehenden Löschgasmenge das Brennen eines Ausschaltlichtbogens für ein bestimmtes Zeitintervall erforderlich. Während dieses Zeitintervalls ist es notwendig, dass das zweite Lichtbogenkontaktstück die Aus­ strömöffnung der Isolierstoffdüse verdämmt, um ein vorzeiti­ ges Abströmen der Löschgase zu verhindern.

Um ein günstiges Schaltverhalten mit einer hohen Kontakt­ trenngeschwindigkeit zu erreichen, sind die beiden Lichtbo­ genkontaktstücke entgegengesetzt antreibbar. Bedingt durch die hohe Kontakttrenngeschwindigkeit ist das Zeitintervall zur Erzeugung der notwendigen Löschgasmenge sehr klein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass während eines Ausschaltvorganges ein ausreichend langes Zeitintervall zur Erzeugung einer unter erhöhten Druck ste­ henden Löschgasmenge zur Verfügung steht.

Die Aufgabe wird bei einem Leistungsschalter der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß gelöst durch einen Ausschaltvor­ gang mit drei aufeinanderfolgenden Bewegungsphasen, in dessen erster und dritter Bewegungsphase beide Lichtbogenkontaktstü­ cke bewegt sind, und in dessen zweiter Bewegungsphase das erste Lichtbogenkontaktstück bewegt ist und das zweite Licht­ bogenkontaktstück ortsfest in seiner Lage verharrt.

Durch eine Unterteilung des Ausschaltvorganges in drei auf­ einanderfolgende Bewegungsphasen wird erreicht, dass der ge­ samte Ausschaltvorgang optimiert wird. Während der ersten und der dritten Bewegungsphase, in welchem beide Lichtbogenkon­ taktstücke bewegt sind, ist eine hohe Kontakttrenngeschwin­ digkeit gewährleistet. Während in der ersten und der dritten Bewegungsphase eine hohe Kontakttrenngeschwindigkeit zum Ein­ leiten des Ausschaltlichtbogens bzw. zum Löschen des Aus­ schaltlichtbogens notwendig ist, muss während der zweiten Be­ wegungsphase ein ausreichend langes Intervall zum Aufheizen von Löschgasen gewährleistet sein. Durch das ortsfeste Ver­ harren des zweiten Lichtbogenkontaktstückes wird während der zweiten Bewegungsphase die Kontakttrenngeschwindigkeit aus­ reichend vermindert.

Des Weiteren kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein zum Antrieb des zweiten Lichtbogenkontaktstückes genutztes Getriebe einen zweiarmigen Hebel aufweist, dessen erster He­ belarm zwei v-förmig angeordnete gabelförmige Enden aufweist.

Wird zum Antrieb des zweiten Lichtbogenkontaktstückes ein Ge­ triebe genutzt, so kann für den entgegengesetzten Antrieb der beiden Lichtbogenkontaktstücke ein und derselbe Antrieb ver­ wendet werden. Die Verwendung eines zweiarmigen Hebels, des­ sen erster Hebelarm zwei v-förmig angeordnete gabelförmige Enden aufweist, gewährleistet eine mechanisch einfache Umset­ zung der Aufteilung des Ausschaltvorganges in drei aufeinan­ derfolgende Bewegungsphasen. Ein derartiger Hebel lässt sich in der erforderlichen Qualität kostengünstig herstellen.

Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, dass jedes der gabelförmigen Enden nacheinander mit einem Antriebsbolzen aufweisenden Transmissionselement in Eingriff gelangt.

Gelangen die Antriebsbolzen des Transmissionselements nach­ einander mit den gabelförmigen Enden in Eingriff, so ist eine eindeutige Trennung der einzelnen Bewegungsphasen voneinander möglich. Die Kombination von Antriebsbolzen und gabelförmigen Enden stellt eine robuste Konstruktion dar.

Weiterhin kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Transmissionselement eine Gleitfläche zum Begrenzen des Schwenkbereiches des zweiarmigen Hebels aufweist.

Durch die Ausbildung des Transmissionselements mit einer Gleitfläche zum Begrenzen des Schwenkbereichs des zweiarmigen Hebels ist auf eine einfache Weise eine stabile Lagerung des zweiten Lichtbogenkontaktstückes in den Endlagen, sowie wäh­ rend der zweiten Bewegungsphase gewährleistet. Es kann auf zusätzliche Gesperre verzichtet werden, wodurch die Störan­ fälligkeit des Getriebes weiter reduziert ist.

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

Dabei zeigt die

Fig. 1 schematisch einen Lichtbogenkontakt und ein Getriebe im eingeschalteten Zustand,

Fig. 2 schematisch einen Lichtbogenkontakt und ein Getriebe während der zweiten Bewegungsphase und

Fig. 3 schematisch einen Lichtbogenkontakt und ein Getriebe zum Ende der dritten Bewegungsphase.

In der Fig. 1 ist ein Lichtbogenkontakt eines Hochspannungs- Leistungsschalters dargestellt. Der Lichtbogenkontakt weist ein erstes Lichtbogenkontaktstück 1, sowie ein zweites Licht­ bogenkontaktstück 2 auf. Am ersten Lichtbogenkontaktstück 1 ist ein Heizvolumen 3 angeordnet. An dem ersten Lichtbogen­ kontaktstück 1 ist weiterhin eine Isolierstoffdüse 4 angeord­ net. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 ist von einem ersten Nennstromkontaktstück 5 umgeben. Das zweite Lichtbogenkon­ taktstück 2 ist von einem zweiten Nennstromkontaktstück 6 um­ geben. Das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 und das zweite Nennstromkontaktstück 6 sind durch einen nicht dargestellten Gleitkontakt miteinander elektrisch leitend verbunden. Das erste Lichtbogenkontaktstück 1 ist mittels eines nicht darge­ stellten Antriebs in eine erste Richtung 7 bewegbar. Das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 ist mittels eines Getriebes antreibbar. Das Getriebe weist ein erstes Transmissionsele­ ment 8, welches an die Isolierstoffdüse 4 angekoppelt ist, auf. Des Weiteren ist ein zweiarmiger Hebel 9 vorgesehen, welcher an seinem ersten Hebelarm ein erstes gabelförmiges Ende 13 und ein zweites gabelförmiges Ende 14 aufweist. Das erste und das zweite gabelförmige Ende 13, 14 sind v-förmig zueinander angeordnet. Der zweiarmige Hebel 9 ist ortsfest am zweiten Nennstromkontaktstück 6 gelagert. Der zweite Hebelarm des zweiarmigen Hebels 9 ist mittels eines in einer Führungs­ bahn gleitenden Bolzens an das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 angekoppelt. Das Transmissionselement 8 weist einen ersten und einen zweiten Antriebsbolzen 10, 11 auf. Weiterhin weist das Transmissionselement 8 eine Gleitfläche 12 auf. Die Gleitfläche 12 dient zum Begrenzen des Schwenkbereiches des zweiarmigen Hebels 9. Somit ist während der zweiten Bewe­ gungsphase und in den Endlagen eine stabile Positionierung des zweiten Lichtbogenstückes 2 gewährleistet. Diese Gleit­ fläche 12 ist im Bereich des ersten und zweiten Antriebsbol­ zens 10, 11 mit einer ersten Ausnehmung 15 und einer zweiten Ausnehmung 16, welche dem Eintauchen des ersten und zweiten gabelförmigen Endes 13, 14 des zweiarmigen Hebels 9 während der Ausschaltbewegung dienen, versehen.

Die Fig. 1 zeigt die Lage der Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 zu Beginn der ersten Phase der Ausschaltbewegung. Erstes und zweites Lichtbogenkontaktstück 1, 2 stehen in elektrisch lei­ tenden Kontakt. Erster und zweiter Nennstromkontakt 5, 6 sind ebenfalls elektrisch leitend kontaktiert. Das erste Lichtbo­ genkontaktstück 1 mit dem zugehörigen ersten Nennstromkon­ taktstück 5 wird in die erste Richtung 7 bewegt. Durch die Anordnung der Isolierdüse 4 am ersten Lichtbogenkontaktstück 1 wird diese ebenfalls in die erste Richtung 7 bewegt. Wei­ terhin wird das Transmissionselement 8 in die erste Richtung 7 bewegt. Der erste Antriebsbolzen 10 des Transmissionsele­ ments 8 gelangt mit dem ersten gabelförmigen Ende 13 des zweiarmigen Hebels 9 in Eingriff. Im weiteren Verlauf der Be­ wegung wird der zweiarmige Hebel 9 im Uhrzeigersinn bewegt. Durch die Ankopplung des zweiarmigen Hebels 9 an das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 wird nunmehr das zweite Lichtbogen­ kontaktstück 2 in eine zweite, der ersten Richtung 7 entge­ gengesetzte Richtung bewegt. Das zweite Lichtbogenkontakt­ stück 2 wird solange in die zweite Richtung bewegt, bis der erste Antriebsbolzen 10 aus dem ersten gabelförmigen Ende 13 des zweiarmigen Hebels 9 herausläuft. Kurz bevor die erste Bewegungsphase der Ausschaltbewegung abgeschlossen ist, er­ folgt die Trennung der beiden Lichtbogenkontaktstücke 1, 2 und es wird der Ausschaltlichtbogen gezündet. Der zwischen erstem Lichtbogenkontaktstück 1 und zweitem Lichtbogenkon­ taktstück 2 brennende Ausschaltlichtbogen heizt nunmehr in das Heizvolumen und erhöht das Löschgas in seinem Druck. Da­ bei ist die Ausströmöffnung der Isolierstoffdüse 4 durch das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 verdämmt. Mit dem Herauslau­ fen des ersten Antriebsbolzens 10 aus dem ersten gabelförmi­ gen Ende 13 des zweiarmigen Hebels 9 ist die erste Bewegungs­ phase des Ausschaltvorganges beendet. Nunmehr befindet sich das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 relativ zu dem zweiten Nennstromkontaktstück 6 in Ruhe. Das erste Lichtbogenkontakt­ stück 1 sowie das erste Nennstromkontaktstück 6 und die Iso­ lierstoffdüse 4 werden weiterhin in die erste Richtung 7 be­ wegt. Das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 befindet sich nun­ mehr in einer stabilen Lage, da eine weitere Drehbewegung des zweiarmigen Hebels 9 durch die am Transmissionselement 8 an­ geordnete Gleitfläche 12 verhindert wird.

In der Fig. 2 ist die Lage des Getriebes während der zweiten Bewegungsphase dargestellt. In der zweiten Bewegungsphase ist die Kontakttrenngeschwindigkeit von dem ersten und dem zwei­ ten Lichtbogenkontaktstück 1, 2 vermindert. Durch eine geeig­ nete Auswahl der Anordnung der Antriebsbolzen 10, 11 an dem Transmissionselement 8 ist die Dauer der zweiten Bewegungs­ phase beeinflussbar. Während der zweiten Bewegungsphase brennt zwischen erstem und zweitem Lichtbogenkontaktstück 1, 2 der Ausschaltlichtbogen und heizt in das Heizvolumen 3. Mit dem weiteren Fortschreiten der Bewegung von erstem Lichtbo­ genkontaktstück 1 und Isolierstoffdüse 4 in die erste Rich­ tung 7 gelangt der zweite Antriebsbolzen 11 des Transmissi­ onselements 8 mit dem zweiten gabelförmigen Ende 14 des zwei­ armigen Hebels 9 in Eingriff. Dadurch wird der zweiarmige He­ bel 9 im Uhrzeigersinn weiterbewegt. Damit setzt das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 die zum ersten Lichtbogenkontakt­ stück 1 entgegengesetzt gerichtete Bewegung fort.

Mit dem Freigeben der Ausströmöffnung der Isolierstoffdüse 4 durch das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 wird ein Ausströmen der in ihrem Druck erhöhten Löschgase aus dem Heizvolumen 3 ermöglicht. Der immer noch brennende Ausschaltlichtbogen wird von den Löschgasen beströmt und die Schaltstrecke nach seinem Erlöschen von Plasma beräumt. Mit dem Herauslaufen des zwei­ ten Antriebsbolzens 11 aus dem zweiten gabelförmigen Ende 14 des zweiarmigen Hebels 9 ist die Bewegung des zweiten Licht­ bogenkontaktstückes 2 abgeschlossen. Durch das Anschlagen des zweiten gabelförmigen Endes 14 an die Gleitfläche 12 ist das zweite Lichtbogenkontaktstück 2 vor unbeabsichtigter Bewegung gesichert. Die nach einer Ausschaltbewegung eingenommene End­ lage des zweiten Lichtbogenkontaktstückes 2 ist in der Fig. 3 dargestellt.

Claims (4)

1. Elektrischer Leistungsschalter mit einem ersten Lichtbo­ genkontaktstück (1) und einem zweiten, dem ersten Lichtbogen­ kontaktstück (1) axial gegenüber angeordneten Lichtbogenkon­ taktstück (2), wobei das erste und das zweite Lichtbogenkon­ taktstück (1, 2) entgegengesetzt zueinander bewegbar sind, gekennzeichnet durch einen Ausschaltvorgang mit drei aufeinander folgenden Bewe­ gungsphasen, in dessen erster und dritter Bewegungsphase bei­ de Lichtbogenkontaktstücke (1, 2) bewegt sind und in dessen zweiter Bewegungsphase das erste Lichtbogenkontaktstück (1) bewegt ist und das zweite Lichtbogenkontaktstück (2) ortsfest in seiner Lage verharrt.

2. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Antrieb des zweiten Lichtbogenkontaktstückes (2) genutztes Getriebe einen zweiarmigen Hebel (9) aufweist, des­ sen erster Hebelarm zwei v-förmig angeordnete gabelförmige Enden (13, 14) aufweist.

3. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der gabelförmigen Enden (13, 14) nacheinander mit einem Antriebsbolzen (10, 11) aufweisenden Transmissionsele­ ment (8) in Eingriff gelangt.

4. Elektrischer Leistungsschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Transmissionselement (8) eine Gleitfläche (12) zum Begrenzen des Schwenkbereiches des zweiarmigen Hebels (9) aufweist.