Die
Erfindung betrifft ein Antriebselement für eine kinematische Kette zum
Antrieb eines bewegbaren Kontaktstückes eines elektrischen Schaltgerätes.The
The invention relates to a drive element for a kinematic chain for
Drive a movable contact piece of an electrical switching device.
Ein
derartiges Antriebselement ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 050 341 bekannt. Dort
ist ein elektrisches Schaltgerät in
Form eines druckgasisolierten Leistungsschalters beschrieben, welches
zwei Schaltstellen mit bewegbaren Kontaktstücken aufweist. Die bewegbaren Kontaktstücke werden
von einer kinematischen Kette angetrieben. Zur Übertragung einer entfernt von elektrisch
aktiven Teilen des elektrischen Schaltgerätes liegenden Antriebseinrichtung
ist ein elektrisch isolierendes Antriebselement vorgesehen. Über das Antriebselement
wird eine Bewegung von der Antriebseinrichtung zu den Kontaktstücken der
Unterbrechereinheit übertragen.
Die Unterbrechereinheit ist mittels eines elektrisch isolierenden
hohlen Stützisolators
elektrisch isoliert gehalten. Das Antriebselement durchsetzt den
hohlen Stützisolator.
Längs des Antriebselementes
baut sich eine elektrische Spannung ab. An dem der Unterbrechereinheit
zugewandten Endes des Antriebselementes ist eine verhältnismäßig hohe
elektrische Feldstärke
zu verzeichnen. An dem von der Unterbrechereinheit abgewandten Ende
des Antriebselementes ist eine geringe elektrische Feldstärke vorhanden.
Aufgrund dieser Potentialunterschiede tritt längs des Antriebselementes ein Spannungsfall
ein. Durch die Potentialdifferenz wird das Antriebselement dielektrisch
belastet. Aufgrund der dielektrischen Belastung kann es zu einer
Schädigung
der Materialstruktur des Antriebselements kommen. Um gegen solche
Schädigungen
unempfindlich zu sein, ist das Antriebselement ent sprechend massiv
auszugestalten. Für
die Übertragung von
Antriebskräften
innerhalb der kinematischen Kette wäre eine derartige Überdimensionierung
nicht nötig.
Aufgrund der Überdimensionierung
nimmt auch die Masse des Antriebselementes zu. Dadurch werden die
zu erzeugenden Antriebskräfte
unnötigerweise
erhöht.Such a drive element is for example from the European patent application EP 0 050 341 known. There, an electrical switching device in the form of a compressed gas-insulated circuit breaker is described, which has two switching points with movable contact pieces. The movable contact pieces are driven by a kinematic chain. For transmitting a remote from electrically active parts of the electrical switching device drive means an electrically insulating drive element is provided. Via the drive element, a movement is transmitted from the drive device to the contact pieces of the interrupter unit. The interrupter unit is kept electrically insulated by means of an electrically insulating hollow post insulator. The drive element passes through the hollow post insulator. An electrical voltage builds up along the drive element. At the end of the drive element facing the interrupter unit, a relatively high electric field strength is recorded. At the end remote from the interrupter unit end of the drive element, a low electric field strength is present. Due to these potential differences, a voltage drop occurs along the drive element. Due to the potential difference, the drive element is dielectrically stressed. Due to the dielectric load, damage to the material structure of the drive element may occur. To be insensitive to such damage, the drive element is accordingly massive design. For the transmission of driving forces within the kinematic chain, such oversizing would not be necessary. Due to the oversizing also increases the mass of the drive element. As a result, the driving forces to be generated are increased unnecessarily.
Somit
ist es Aufgabe der Erfindung ein Antriebselement für eine kinematische
Kette zum Antreiben eines bewegbaren Kontaktstückes eines elektrischen Schaltgerätes anzugeben,
welches eine hohe Widerstandsfähigkeit
gegenüber
elektrischen Feldern aufweist und dabei über eine geringe Masse und
hohe mechanische Festigkeit verfügt.Consequently
It is an object of the invention, a drive element for a kinematic
Indicate chain for driving a movable contact piece of an electrical switching device,
which has a high resistance
across from
having electrical fields and thereby a low mass and
high mechanical strength.
Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe bei einem Antriebselement der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass an dem Antriebselement zumindest ein Impedanzelement angeordnet
ist.According to the invention
Task in a drive element of the type mentioned by
solved,
that arranged on the drive element at least one impedance element
is.
Innerhalb
eines elektrischen Feldes können Impedanzelemente
die Verteilung des elektrischen Feldes beeinflussen. So kann durch
das gezielte Einbringen von Impedanzelementen, wie Spulen oder ohmsche
Widerstände,
beispielsweise gezielt ein Leckstrom zugelassen werden. Durch diesen
Leckstrom erfolgt eine Beeinflussung der Potentialverteilung. Im
Regelfall ist es erwünscht,
dass das Antriebselement von dem elektrischen Feld möglichst gleichmäßig belastet
ist. Dadurch wird das Auftreten von punktuellen Überhöhungen elektrischer Felder vermieden.
Sonst bestünde
die Gefahr des Entstehens so genannter Hot-Spots, in denen aufgrund
der erhöhten
elektrischen Feldstärken
Teilentladungen oder Glimmentladungen entstehen können, welche das
Material des Antriebselementes schädigen bzw. verfrüht altern
lassen. Als Material sind insbesondere elektrisch isolierende Kunststoffe
einsetzbar. Je nach Bedarf kann es jedoch auch vorgesehen sein,
dass in be stimmten Bereichen gezielt erhöhte Feldstärken zugelassen werden können. Dies
kann beispielsweise in unkritischen Bereichen vorgesehen sein.Within
of an electric field can be impedance elements
affect the distribution of the electric field. So can through
the targeted introduction of impedance elements, such as coils or ohmic
resistors,
For example, a targeted leakage current are allowed. Through this
Leakage occurs influencing the potential distribution. in the
As a rule, it is desirable
the drive element is loaded as evenly as possible by the electric field
is. This avoids the occurrence of punctiform elevations of electric fields.
Otherwise would exist
the risk of the emergence of so-called hot spots in which due
the heightened
electric field strengths
Partial discharges or glow discharges can arise, which the
Damage the material of the drive element or premature aging
to let. As the material are in particular electrically insulating plastics
used. However, depending on requirements, it may also be provided
that in certain areas specifically increased field strengths can be allowed. This
can be provided for example in non-critical areas.
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Impedanzelement
in das Antriebselement eingebettet ist.A
Further advantageous embodiment may provide that the impedance element
embedded in the drive element.
Ein
Einbetten von Impedanzelementen in das Antriebselement ermöglicht es,
die mechanische Festigkeit des Antriebselementes selbst zu nutzen, um
die Impedanzelemente zu positionieren. Besonders vorteilhaft ist
es dabei, wenn das Antriebselement als Chassis für die Impedanzelemente dient und
bei einer Bewegung des Antriebselementes die Impedanzelemente entsprechend
mitbewegt werden. Durch das Einbetten wird eine innige Verbindung
von Antriebselement und Impedanzelementen erzielt. Dadurch entsteht
eine kompakte Anordnung, welche mechanisch widerstandsfähig ist.One
Embedding impedance elements in the drive element makes it possible to
to use the mechanical strength of the drive element itself to
to position the impedance elements. Is particularly advantageous
it thereby, if the drive element serves as a chassis for the impedance elements and
upon a movement of the drive element, the impedance elements accordingly
be moved. By embedding is an intimate connection
achieved by drive element and impedance elements. This creates
a compact arrangement which is mechanically resistant.
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann beispielsweise vorsehen,
dass das Antriebselement eine Schaltstange ist.A
further advantageous embodiment may for example provide
that the drive element is a shift rod.
Schaltstangen
lassen sich kostengünstig
fertigen und weisen bei einer kompakten Außenabmessung eine hohe Längs- sowie
Querstabilität
auf. Schaltstangen werden dabei zur Übertragung von mechanischen
Bewegungen längs
ihrer Stangenachse bewegt oder rotieren um die Stangenachse. Das Antriebselement
sollte vorteilhaft als elektrisch isolierendes Element ausgebildet
sein. Durch das elektrische Isolationsvermögen ist es möglich, elektrische Potentiale
zu überbrücken, ohne
einen Kurzschluss herzustellen. Vorteilhaft können Schaltstangen beispielsweise
aus einem faserverstärktem
Kunststoff gefertigt sein, welcher mittels Fassungsarmaturen gefasst
ist.shift rods
can be inexpensively
manufacture and have a high longitudinal and with a compact outer dimension
lateral stability
on. Shift rods are used for the transmission of mechanical
Movements along
their rod axis moves or rotate around the rod axis. The drive element
should be advantageously designed as an electrically insulating element
be. Due to the electrical insulation capacity, it is possible electrical potentials
to bridge without
to make a short circuit. Advantageously, shift rails, for example
made of a fiber-reinforced
Made of plastic, which taken by means of socket fittings
is.
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Impedanzelement
eine Kondensatoranordnung umfasst.A
Further advantageous embodiment may provide that the impedance element
a capacitor arrangement comprises.
Kondensatoranordnungen
sind besonders geeignet, um elektrische Felder in ihrer Verteilung
zu beeinflussen. Durch die Kondensatoren werden gezielt Verschiebeströme gegen
Erde initiiert, wodurch sich die Feldverteilung entsprechend ändert.capacitor arrangements
are particularly suitable to electrical fields in their distribution
to influence. The capacitors specifically target displacement currents
Earth initiated, whereby the field distribution changes accordingly.
Es
kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Kondensatoranordnung
eine Reihenschaltung von mehreren Kondensatoren aufweist. Durch Reihenschaltung
kann die Kapazität
der Kondensatoranordnung verringert werden. Es kann jedoch auch
vorgesehen sein, dass neben dem Einsatz von Reihenschaltungen Parallelschaltungen
Anwendung finden.It
can be further advantageously provided that the capacitor arrangement
comprising a series connection of a plurality of capacitors. By series connection
can the capacity
the capacitor arrangement can be reduced. It can, however
be provided that in addition to the use of series connections parallel circuits
Find application.
Vorteilhaft
kann dabei vorgesehen sein, dass die Kondensatoranordnung an Fassungsarmaturen des
Antriebselementes kontaktiert sind.Advantageous
can be provided that the capacitor arrangement of socket fittings of
Drive element are contacted.
Um
das Antriebselement an weitere Elemente der kinematischen Kette
ankoppeln zu können,
ist es vorteilhaft, das Antriebselement mit entsprechenden Fassungsarmaturen
zu versehen. Fassungsarmaturen können
beispielsweise an den Stirnseiten einer Schaltstange winkelsteif
an die Schaltstange angekoppelt sein. Fassungsarmaturen können beispielsweise
aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt sein und aufgrund
ihrer Formgebung auch als Feldsteuerelektrode wirken. Vorteilhaft
ist es dann, die Kondensatoranordnung mit zumindest einer der Fassungsarmaturen
zu kontaktieren. Dadurch kann in einfacher Weise das Potential der
Fassungsarmatur auf die Kondensatoranordnung übertragen werden.Around
the drive element to other elements of the kinematic chain
to be able to connect
it is advantageous, the drive element with corresponding socket fittings
to provide. Socket fittings can
for example, on the front sides of a shift rod angle stiff
be coupled to the shift rod. Socket fittings, for example
be made of an electrically conductive material and due
their shape also act as a field control electrode. Advantageous
it is then the capacitor arrangement with at least one of the socket fittings
to contact. This can easily the potential of
Socket fitting are transferred to the capacitor assembly.
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Antriebselement
zumindest teilweise aus einem mehrere La gen aufweisenden Laminat
gebildet ist, wobei das Impedanzelement zumindest von einem Teil
des Laminats umgeben ist.A
Further advantageous embodiment may provide that the drive element
at least partially from a multi-La gene having laminate
is formed, wherein the impedance element of at least a part
surrounded by the laminate.
Durch
ein Laminieren können
verschiedene Formen von Antriebselementen in einfacher Weise hergestellt
werden. Dabei sind mehrere Schichten von mechanisch verstärkenden
Materialien, wie beispielsweise Glasfasern, von einem elektrisch
isolierenden Harz durchtränkt.
Vorteilhaft ist es dabei, das Impedanzelement bereits während des
Laminierens also während
des Herstellungsprozesses des Antriebselementes in das Laminat mit
einzubringen und das Impedanzelement zumindest zum Teil von dem Laminat
zu umschließen.
Beispielsweise kann eine Schaltstange, die rohrförmig ausgebildet ist, in einer Wickeltechnik
hergestellt werden. Die Impedanzelemente können dann während des Wickelns in die sich
zwischen den einzelnen Wickellagen ergebenden Bereiche eingelegt
werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine Schaltstange
in Form eines Rohres ausgebildet ist und das Impedanzelement in
dem Rohrkanal angeordnet wird, so dass das Impedanzelement von der
Wandung des rohrförmigen
Antriebselementes umschlossen ist.By
a lamination can
various forms of drive elements made in a simple manner
become. There are several layers of mechanically reinforcing
Materials, such as glass fibers, from an electrical
soaked in insulating resin.
It is advantageous in this case, the impedance element already during the
So laminating while
the manufacturing process of the drive element in the laminate with
introduce and the impedance element at least partially from the laminate
to enclose.
For example, a shift rod, which is tubular, in a winding technique
getting produced. The impedance elements may then be in the during winding in the
inserted between the individual winding layers resulting areas
become. However, it can also be provided that a shift rod
is formed in the form of a tube and the impedance element in
the tube channel is arranged so that the impedance element of the
Wall of the tubular
Enclosed drive element.
Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung schematisch in Figuren gezeigt und anschließend näher beschrieben.
Dabei zeigt diein the
Below is an embodiment of the
Invention shown schematically in figures and described in more detail below.
It shows the
1 einen
Schnitt durch ein elektrisches Schaltgerät mit einem Antriebselement,
die 1 a section through an electrical switching device with a drive element, the
2 einen
Schnitt durch ein Antriebselement in einer ersten Ausgestaltungsvariante,
die 2 a section through a drive element in a first embodiment variant, the
3 einen
Schnitt durch ein Antriebselement in einer zweiten Ausgestaltungsvariante
und die 3 a section through a drive element in a second embodiment variant and the
4 eine
Kondensatoranordnung. 4 a capacitor arrangement.
Die 1 zeigt
einen Schnitt durch ein elektrisches Schaltgerät 1. Das Schaltgerät 1 ist
schematisiert dargestellt. Das elektrische Schaltgerät 1 weist eine
erste Unterbrechereinheit 2a und eine zweite Unterbrechereinheit 2b auf.
Die zweite Unterbrechereinheit 2b ist im Schnitt dargestellt.
Zu erkennen ist ein bewegbares Kontaktstück 3a sowie ein feststehendes
Kontaktstück 3b.
Das bewegbare Kontaktstück 3a und
das feststehende Kontaktstück 3b der zweiten
Unterbrechereinheit 2b sind im Einschaltzustand dargestellt.
Die erste Unterbrechereinheit 2a weist prinzipiell einen
gleichartigen Aufbau auf. Die beiden Unterbrechereinheiten 2a, 2b sind
miteinander elektrisch in Reihe verschaltet, so dass ein elektrisches
Schaltgerät 1 gegeben
ist, welches der Unterbrechung eines Strompfades dient, wobei zur
Unterbrechung zwei Schaltstellen in der ersten und der zweiten Unterbrechereinheit 2a, 2b vorgesehen
sind. Zur elektrischen Kontaktierung der beiden Unterbrechereinheiten 2a, 2b ist
ein Getriebegehäuse 4 vorgesehen.
Die bewegbaren Kontaktstücke
der ersten bzw. der zweiten Unterbrechereinheit 2a, 2b sind über Gleitkontakte
mit dem Getriebegehäuse 4 elektrisch
leitend verbunden. Die feststehenden Kontaktstücke der ersten bzw. der zweiten
Unterbrechereinheit 2a, 2b sind jeweils an dem
von dem Getriebegehäuse 4 abgewandten
Ende der Unterbrechereinheiten 2a, 2b angeordnet. Über Kontaktbolzen 5a, 5b ist das
elektrische Schaltgerät
beispielsweise in ein Elektroenergieübertragungsnetz im Hochspannungsbereich
anschließbar.The 1 shows a section through an electrical switching device 1 , The switching device 1 is shown schematically. The electrical switching device 1 has a first interrupter unit 2a and a second interrupter unit 2 B on. The second interrupter unit 2 B is shown in section. To recognize is a movable contact piece 3a and a fixed contact piece 3b , The movable contact piece 3a and the fixed contact piece 3b the second interrupter unit 2 B are shown in the on state. The first interrupter unit 2a basically has a similar structure. The two breaker units 2a . 2 B are electrically interconnected in series, so that an electrical switching device 1 is given, which is the interruption of a current path, wherein the interruption two switching points in the first and the second interrupter unit 2a . 2 B are provided. For electrical contacting of the two interrupter units 2a . 2 B is a gearbox 4 intended. The movable contact pieces of the first and the second interrupter unit 2a . 2 B are via sliding contacts with the gearbox 4 electrically connected. The fixed contact pieces of the first and the second interrupter unit 2a . 2 B are each at that of the transmission housing 4 remote end of the breaker units 2a . 2 B arranged. About contact bolts 5a . 5b the electrical switching device can be connected for example in an electric power transmission network in the high voltage range.
Die
Unterbrechereinheiten 2a, 2b sind im Innern eines
gasdichten Kapselungsgehäuses
angeordnet. Das gasdichte Kapselungsgehäuse ist aus mehreren Gehäusebausteinen
zusammengefügt. Die
Gehäusebausteine
sind jeweils gasdicht miteinander verbunden, so dass das Innere
des Schaltgerätes 1 gasdicht
von dem das elektrische Schaltgerät 1 umgebenden Medium
abgeschottet ist. Die erste und die zweite Unterbrechereinheit 2a, 2b sind
jeweils von Isolierstoffgehäusen 6a, 6b umgeben.
Die Isolierstoffgehäuse 6a, 6b sind
an einen Getriebekopf 7 angeflanscht. Die beiden Isolierstoffgehäuse 6a, 6b sind
dabei koaxial zueinander beabstandet angeordnet. Der die Isolierstoffgehäuse 6a, 6b tragende
Getriebekopf 7 ist auf einem Stützisolator 8 befestigt.
Der Stützisolator 8 dient
der elektrisch isolierenden Beabstandung der elektrisch aktiven
Teile des elektrischen Schaltgerätes 1 gegenüber Erdpotential.
Die Isolierstoffgehäuse 6a, 6b sowie
der Stützisolator 8 können beispielsweise
aus einer Keramik oder aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein.
Die Kontaktbolzen 5a, 5b sind gasdicht durch die
jeweils zugeordneten Isolierstoffgehäuse 6a, 6b geführt. Die Kontaktbolzen 5a, 5b tragen
einen Teil der Unterbrechereinheiten 2a, 2b. Das
Getriebegehäuse 4 ist
im Innern eines Getriebekopfes 7 angeordnet und wird von
einem Hohlisolator 9 gegenüber dem Getriebekopf 7 elektrisch
isoliert gehalten. Durch diese Anordnung ist es möglich, den
Getriebekopf 7 aus einem mechanisch stabilen elektrisch
leitenden Material zu fertigen. Über
den Hohlisolator 9 ist das Getriebegehäuse 4 gestützt. Die
Unterbrechereinheiten 2a, 2b sind wiederum zum
Teil von dem Getriebegehäuse 4 gestützt. Neben
der gezeigten „Live
Tank" Bauweise kann
das Schaltgerät
auch in „Dead
Tank" Bauweise ausgeführt sein.
In diesem Falle ist das Kapselungsgehäuse des Schaltgerätes vollständig aus
elektrisch leitendem Material gefertigt. Im vorliegenden Falle müssten lediglich
die Isolierstoffgehäuse 6a, 6b durch
elektrisch leitende Konstruktionen ersetzt werden, wobei die Kontaktbolzen 5a, 5b elektrisch
isoliert durch die elektrisch leitenden Konstruktionen hindurchgeführt sind.
Da sämtliche
metallischen Gehäusebaugruppen
dann geerdet sein würden,
kann auf den Einsatz eines Stützisolators 8 verzichtet
werden.The breaker units 2a . 2 B are arranged inside a gas-tight encapsulating housing. The gas-tight encapsulating housing is assembled from several housing blocks. The housing blocks are connected to each other gas-tight, so that the interior of the switching device 1 gastight from which the electrical switching device 1 surrounding medium is sealed off. The first and the second interrupter unit 2a . 2 B are ever because of insulating housings 6a . 6b surround. The insulating material housing 6a . 6b are to a gearhead 7 flanged. The two insulating material 6a . 6b are arranged coaxially spaced from each other. The insulating material housing 6a . 6b bearing gear head 7 is on a post insulator 8th attached. The support insulator 8th serves the electrically insulating spacing of the electrically active parts of the electrical switching device 1 towards earth potential. The insulating material housing 6a . 6b as well as the post insulator 8th can be made for example of a ceramic or of a plastic material. The contact pins 5a . 5b are gas-tight by the respective associated insulating housing 6a . 6b guided. The contact pins 5a . 5b carry a part of the breaker units 2a . 2 B , The gearbox 4 is inside a gearhead 7 arranged and used by a hollow insulator 9 opposite the gear head 7 kept electrically isolated. By this arrangement, it is possible to the gear head 7 to manufacture from a mechanically stable electrically conductive material. About the hollow insulator 9 is the gearbox 4 supported. The breaker units 2a . 2 B are in turn part of the gearbox 4 supported. In addition to the "live tank" design shown, the switching device can also be designed in "dead tank" construction. In this case, the encapsulating the switching device is made entirely of electrically conductive material. In the present case, only the insulating material would have 6a . 6b be replaced by electrically conductive structures, wherein the contact pins 5a . 5b electrically isolated are passed through the electrically conductive structures. Since all metal housing assemblies would then be grounded, the use of a post insulator 8th be waived.
Auf
Erdpotential ist eine Antriebswelle 10 einer Antriebseinrichtung
abgedichtet drehbeweglich durch den Stützisolator 8 hindurchgeführt. Es
kann an dem Stützisolator 8 auch
ein Armaturkörper
angeordnet sein, welcher aus elektrisch leitendem Material gefertigt
ist. Solche Armaturkörper
werden auch als Getriebegehäuse
bezeichnet, welche als Lager für
die Antriebswelle dienen. Im Innern des Stützisolators 8 ist
an der Antriebswelle 10 ein Umlenkhebel angebracht. Bei
einer Drehung der Antriebswelle 10 mittels der außerhalb
des Innenraumes des elektrischen Schaltgerätes 1 angeordneten
Antriebseinrichtung wird eine Bewegung des Hebels initiiert und es
kann ein Hub erzeugt werden. Zur Übertragung des Hubes ist ein
Antriebselement 11 vorgesehen. Das Antriebselement 11 ist
Teil einer kinematischen Kette, die zur Übertragung einer Bewegung auf
die bewegbaren Kontaktstücke
der beiden Unterbrechereinheiten 2a, 2b dient.
Das Antriebselement ist in Form eines elektrisch isolierenden Rohres
ausgebildet. Das Antriebselement 11 verbindet den auf der Antriebswelle 10 sitzenden
Hebel mit einem im Getriebegehäuse 4 befindlichen
Getriebe. Somit ist das Antriebselement 11 dafür zuständig, eine
Antriebskraft in das Getriebe einzubringen. Als Abtriebselemente
dienen an dem Getriebe die bewegbaren Kontaktstücke der beiden Unterbrechereinheiten 2a, 2b. Das
Antriebselement 11 ist durch den Hohlisolator 9 hindurchgeführt und
wird zur Erzeugung einer Antriebsbewegung in Richtung der Längsachse
des Antriebselementes 11 bewegt. Das als Isolierrohr ausgeführte Antriebselement
ist an seinen Enden jeweils mit einer Fassungsarmatur 12a, 12b versehen.
Die Fassungsarmaturen 12a, 12b sind beispielsweise durch
eine Klebeverbindung, eine Pressverbindung oder eine Schraubverbindung
auf das aus elektrisch isolierendem Material gebildeten Antriebselement 11 aufgesetzt.
Im in der 1 dargestellten eingeschalteten
Zustand ragt die Fassungsarmatur 12b, welche an dem Ende
des Antriebselementes 11 angeordnet ist, welches dem Getriebegehäuse 4 zugewandt
ist, in das Getriebegehäuse 4 hinein.
Das Getriebegehäuse 4 schirmt
in diesem Zustand die Fassungs armatur 12b. Bei einer Ausschaltbewegung
wird die Fassungsarmatur 12b jedoch aus dem Abschirmbereich
des Getriebegehäuses 4 herausbewegt
und taucht zumindest zu einem Teil in den Hohlisolator 9 ein.
Dazu ist es vorteilhaft, die Fassungsarmatur 12b mit einer
dielektrisch günstigen
Form zu versetzen, so dass eine positive Beeinflussung des elektrischen Feldes
im Übergangsbereich
zwischen dem Getriebegehäuse 4 und
dem Hohlisolator 9 gegeben ist. Ebenso kann vorgesehen
sein, dass die Fassungsarmatur 12a, welche an dem Ende
des Antriebselementes 11 angeordnet ist, welches der Antriebswelle 10 zugewandt
ist, ebenfalls mit einer dielektrisch günstigen Formgebung zu versehen.
Diese Form kann sich jedoch je nach Bedarf von der Formgebung der
anderen Fassungsarmatur 12b unterscheiden.At ground potential is a drive shaft 10 a drive means rotatably sealed by the support insulator 8th passed. It can be attached to the post insulator 8th also be arranged a fitting body, which is made of electrically conductive material. Such valve bodies are also referred to as gear housing, which serve as a bearing for the drive shaft. Inside the post insulator 8th is on the drive shaft 10 mounted a bellcrank. Upon rotation of the drive shaft 10 by means of the outside of the interior of the electrical switching device 1 arranged drive means, a movement of the lever is initiated and it can be generated a stroke. To transfer the stroke is a drive element 11 intended. The drive element 11 is part of a kinematic chain used to transmit motion to the movable contacts of the two interrupter units 2a . 2 B serves. The drive element is designed in the form of an electrically insulating tube. The drive element 11 connects it to the drive shaft 10 seated lever with one in the gearbox 4 located transmission. Thus, the drive element 11 responsible for introducing a driving force into the transmission. As output elements are used on the transmission, the movable contact pieces of the two interrupter units 2a . 2 B , The drive element 11 is through the hollow insulator 9 passed through and is used to generate a drive movement in the direction of the longitudinal axis of the drive element 11 emotional. The running as insulating drive element is at its ends in each case with a socket fitting 12a . 12b Mistake. The socket fittings 12a . 12b are for example by an adhesive connection, a press connection or a screw connection to the drive element formed of electrically insulating material 11 placed. I'm in the 1 shown switched state protrudes the socket fitting 12b , which at the end of the drive element 11 is arranged, which the transmission housing 4 facing, into the transmission housing 4 into it. The gearbox 4 shields the socket fitting in this condition 12b , When a switch-off is the socket fitting 12b However, from the shielding of the gear housing 4 moved out and immersed at least in part in the hollow insulator 9 one. For this it is advantageous, the socket fitting 12b to offset with a dielectrically favorable shape, so that a positive influence of the electric field in the transition region between the transmission housing 4 and the hollow insulator 9 given is. Likewise, it can be provided that the socket fitting 12a , which at the end of the drive element 11 is arranged, which is the drive shaft 10 is facing, also to provide a dielectrically favorable shape. However, this shape may vary depending on the shape of the other socket fitting 12b differ.
Das
Getriebegehäuse 4 ist
als Teil der zu unterbrechenden Strombahn von einem Strom durchflossen
und mit einem elektrischen Potential beaufschlagt. Bei einem Einsatz
des elektrischen Schaltgerätes 1 im
Hochspannungsbereich ist das elektrische Potential beispielsweise
mehrere 100 kV groß. Gegenüber dem
Abstützpunkt
des Stützisolators 8 auf
Erdpotential ergibt sich so eine Potentialdifferenz zwischen dem
Getriebegehäuse 4 und
dem Erdpunkt von mehreren 100 kV. Diese Potentialdifferenz ist entsprechend
abzubauen. Längs
des Weges des Potentialabbaues erstreckt sich nunmehr das Antriebselement 11.
Das Antriebselement 11 ist entsprechenden Potentialdifferenzen
ausgesetzt, so dass einzelne Abschnitte des Antriebselementes 11 bei
einer ungleichmäßigen Verteilung
des Spannungsabbaus mit erhöhten
Feldstärken
beaufschlagt sein könnten.
Diese erhöhten
Feldstärken
hätten
beispielsweise Teilentladungen, Glimmentladungen an dem Antriebselementes 11 zur
Folge. Durch derartige Erscheinungen wird die Antriebsstange geschwächt und
altert vorzeitig. Im vorliegenden Falle ist jedoch längs des
Antriebselementes 11 zwischen den beiden Fassungsarmaturen 12a, 12b eine
Anordnung mit mehreren Impedanzelementen vorgesehen. Die Impedanzelemente
sind als Kondensatoren 13 ausgebildet. Mehrere Kondensatoren
sind dabei elektrisch in Reihe geschaltet. Dadurch entsteht eine Kondensatorenkette,
die an ihren Endpunkten jeweils mit den Fassungsarmaturen 12a, 12b kontaktiert
ist. Durch die Kondensatoren wird eine Vergleichsmäßigung der
Potentialverteilung längs
des Antriebselementes 11 erreicht. Es kann jedoch auch vorgesehen
sein, neben den Kondensatoren 13 oder alternativ zu diesen
beispielsweise elektrische Spulen oder Wirkwiderstände als
Impedanzelemente zu nutzen. Je nach Bedarf können so verschiedenartigste
Beeinflussungen der elektrischen Feldverteilung längs des
Antriebselementes 11 vorgenommen werden.The gearbox 4 is traversed by a current as part of the current path to be interrupted and acted upon by an electrical potential. When using the electrical switching device 1 in the high voltage range, the electrical potential is for example several 100 kV. Opposite the support point of the post insulator 8th At ground potential, this results in a potential difference between the gear housing 4 and the earth point of several 100 kV. This potential difference must be correspondingly reduced. Along the path of the potential degradation now extends the drive element 11 , The drive element 11 is exposed to corresponding potential differences, so that individual sections of the drive element 11 could be acted upon with an uneven distribution of the voltage reduction with increased field strengths. These increased field strengths would have, for example, partial discharges, glow discharges on the drive element 11 result. By such phenomena, the drive rod is weakened and aging prematurely. In the present case but is along the drive element 11 between the two socket fittings 12a . 12b an arrangement provided with a plurality of impedance elements. The impedance elements are called capacitors 13 educated. Several capacitors are electrically connected in series. This creates a capacitor chain, which at their end points in each case with the socket fittings 12a . 12b is contacted. By the capacitors is a Vergleichalsigung the potential distribution along the drive element 11 reached. However, it can also be provided next to the capacitors 13 or alternatively to these, for example, electrical coils or resistors to use as impedance elements. Depending on requirements, the widest variety of influences on the electric field distribution along the drive element 11 be made.
Die 2 und 3 zeigen
jeweils Ausschnitte von Antriebselementen mit verschiedenen Ausführungsvarianten
der Anordnung von Kondensatoren. Die in der 2 gezeigte
erste Ausgestaltungsvariante eines Antriebselementes 11a weist mehrere
Kondensatoren 13a auf, welche die Wandung eines als hohles
Rohr ausgebildeten Antriebselementes 11a integriert sind.
Die erste Ausführungsvariante
eins Antriebselementes 11a ist in einer so genannten Wickeltechnik
hergestellt. Mehrere Lagen von Fasern sind koaxial zueinander um
die Rohrlängsachse
angeordnet und von einem Harz durchtränkt. Während der Fertigung wird in
die Lagenzwischenräume
jeweils ein Kondensator gewünschter Dimension
eingelegt und so ein Kondensator gebildet. Dabei kann vorgesehen
sein, dass die Kondensatoren nach Art einer Spiralfeder gewickelt
sind und mehrere Lagen von Kondensatorfolien einander überlappen.
Die elektrische Kontaktierung der einzelnen Kondensatoren miteinander
kann ebenfalls im Innern der Wandung des Rohres erfolgen. Es kann beispielsweise
vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Kondensatorfolien beispielsweise
auf die zur Verstärkung
vorgesehenen Gewebefasern aufgedruckt werden und während des
Wickelns in die Isolierstange eingebracht werden. Dadurch sind zusätzliche
Arbeitsschritte zur Herstellung der Kondensatoren nicht erforderlich.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die Kondensatoren in das Antriebselement eingebettet. Die Einbettung
kann jedoch auch derart erfolgen, dass nur Teile der Kondensatoranordnung
in das Antriebselement hineinragen.The 2 and 3 each show sections of drive elements with different embodiments of the arrangement of capacitors. The in the 2 shown first embodiment variant of a drive element 11a has several capacitors 13a on which the wall of a trained as a hollow tube drive element 11a are integrated. The first embodiment of a drive element 11a is manufactured in a so-called winding technique. Several layers of fibers are arranged coaxially with each other about the tube longitudinal axis and impregnated by a resin. During production, a condenser of the desired dimension is inserted into the interstices, thereby forming a capacitor. It can be provided that the capacitors are wound in the manner of a coil spring and a plurality of layers of capacitor films overlap each other. The electrical contacting of the individual capacitors with each other can also be done inside the wall of the tube. It can be advantageously provided, for example, that the capacitor films are printed, for example, on the fabric fibers provided for reinforcement and introduced into the insulating rod during winding. As a result, additional steps for the production of the capacitors are not required. In this embodiment, the capacitors are embedded in the drive element. However, the embedding can also take place such that only parts of the capacitor arrangement protrude into the drive element.
Eine
zweite Ausgestaltungsvariante eines Antriebselementes 11b ist
in der 3 freigeschnitten gezeigt. Das Antriebselement 11b ist
wiederum rohrförmig
ausgebildet. Der im Innern des Rohres befindliche Kanal ist durch
Kondensatorelemente 13b ausgefüllt. Die Kondensatorelemente 13b sind
dabei derart gestaltet, dass sie die Querschnittsfläche des Rohrkanals
aufnehmen und modulartig mehrere Kondensatorelemente 13b stirnseitig
aneinander liegend miteinander elektrisch in Kontakt tretend kontaktiert
werden. Vorteilhaft sollten dabei die Gehäuse der Kondensatoren 13b eine
zylindrische Außengestalt
haben. Im Innern der Gehäuse
können
dann beliebige Ausführungsvarianten
von Kondensatoren angeordnet sein. Hohlräume können mit einer Vergussmasse
verschlossen werden. Eine derartige Variante hat den Vorteil, dass
man handelsübliche
rohrförmige
Antriebselemente 11b nachträglich mit Kondensatoren 13b aufrüsten kann.
In die eigentliche mechanische Struktur des Antriebselementes 11b wird
so nicht eingegriffen.A second embodiment variant of a drive element 11b is in the 3 shown cut. The drive element 11b is again tubular. The inside of the tube located channel is by capacitor elements 13b filled. The capacitor elements 13b are designed such that they receive the cross-sectional area of the pipe channel and a plurality of capacitor elements in a modular manner 13b contacting each other at the end face each other electrically contacting each other. The housing of the capacitors should be advantageous 13b have a cylindrical outer shape. In the interior of the housing can then be arranged any variant of capacitors. Cavities can be closed with a potting compound. Such a variant has the advantage that one commercially available tubular drive elements 11b subsequently with capacitors 13b can upgrade. In the actual mechanical structure of the drive element 11b will not intervene.
Es
kann jedoch auch vorgesehen sein, die Gehäuse der Kondensatoren 13b als
Strunk zu nutzen und auf diesen Strunk das eigentliche Antriebselement
aufzubringen. Der Strunk stellt während des Fertigungsprozesses
einen Grundkörper
zur Verfügung,
der eine ausreichende mechanische Stabilität besitzt, um eine Formgebung
des Antriebselements 11b zu ermöglichen. Beispielsweise kann
auf dem Strunk ein Antriebselement 11b durch Aufwickeln mehrerer
Lagen von Fasermaterial, beispielsweise Glasfasern, erzeugt werden,
die mit einem aushärtenden Kunststoff,
beispielsweise einem Harz, getränkt
werden und so nach dem Aushärten
einen steifen Formkörper
abgeben. Der Strunk braucht nach Fertigstellung des Antriebselementes 11b nicht
entfernt zu werden, da in diesem die Kondensatorelemente 13b integriert
sind.However, it may also be provided, the housing of the capacitors 13b to use as a trunk and apply the actual drive element to this trunk. The shank provides during the manufacturing process, a base body which has sufficient mechanical stability to a shaping of the drive element 11b to enable. For example, on the core a drive element 11b by winding several layers of fiber material, such as glass fibers, are generated, which are impregnated with a thermosetting plastic, such as a resin, and so leave a stiff molding after curing. The stalk needs after completion of the drive element 11b not to be removed because in this the capacitor elements 13b are integrated.
Ein
Ausbilden von Kondensatoranordnungen kann weiter dadurch erfolgen,
indem elektrisch isolierende Formkörper 14a, 14b, 14c, 14d aneinander
gereiht werden und in die Fügestelle
Elemente aus elektrisch leitendem Material 15a, 15b, 15c eingelegt werden.
Durch die Elemente, beispielsweise Platten, die durch die elektrisch
isolierenden Formkörper 14a, 14b, 14c, 14d voneinander
beabstandet sind, ist eine Kondensatoranordnung gebildet. Um die
Anordnung abzuschließen,
kann diese mit einem Mantel aus elektrisch isolierendem Material
umhüllt
werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Platten denselben
Durchmesser wie das Antriebselement 11c in seiner endgültigen Querschnittsform
aufweist. Darüber
hinaus kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Elemente aus elektrisch
leitendem Material 15a, 15b, 15c über die äußere Kontur
des Antriebselementes 11c hinausragen. Neben der Verwendung von
kreisförmigen
Platten als Elemente 15a, 15b, 15c können auch
ringförmige
Strukturen vorgesehen sein. Beispielsweise können auch herkömmliche
zylinderförmige
Antriebselemente Ringe aus elektrisch leitendem Material aufgezogen
werden, die eine entsprechende Beeinflussung des elektrischen Feldes bewirken.A formation of capacitor arrangements can be carried out further by electrically insulating moldings 14a . 14b . 14c . 14d be strung together and in the joint elements of electrically conductive material 15a . 15b . 15c be inserted. By the elements, for example plates, by the electrically insulating shaped bodies 14a . 14b . 14c . 14d are spaced apart, a capacitor arrangement is formed. To complete the arrangement, it can be wrapped with a sheath of electrically insulating material. It can also be provided that the plates have the same diameter as the drive element 11c in its final cross-sectional shape. In addition, however, can also be provided that the elements of electrically conductive material 15a . 15b . 15c over the outer contour of the drive element 11c protrude. In addition to the use of circular plates as elements 15a . 15b . 15c can also be provided annular structures. For example, conventional cylindrical drive elements rings of electrically conductive material are raised, which cause a corresponding influence on the electric field.