DE102008026798B3

DE102008026798B3 - Antriebssystem für elektrische Schaltgeräte

Info

Publication number: DE102008026798B3
Application number: DE102008026798A
Authority: DE
Inventors: Martin Böttcher; Marcus Dr. Kampf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-06-03
Also published as: US8481880B2; CN102047362B; CN102047362A; MX2010013063A; ES2554514T3; US20110073453A1; EP2283500A1; WO2009147032A1; EP2283500B1

Abstract

Es wird ein modular ausgebildetes kostengünstiges Antriebssystem für elektrische Schaltgeräte von Mittelspannungsanlagen angegeben, das durch Hinzufügen oder Weglassen einzelner Komponenten sowohl als Dreistellungstrennschalter mit Sprung- oder Speicherantriebsfunktion als auch als Zweistellungsleistungsschalter, der noch um eine Kurzunterbrechungsfunktion erweiterbar ist, eingesetzt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für elektrische Schaltgeräte von Mittelspannungsschaltanlagen mit unterschiedlicher Funktion, das über Betätigungswellen gespannte, auf eine mit dem Schaltelement eines Schaltgerätes verbundene Abgangswelle wirkende Antriebsfedern aufweist.
In Mittelspannungsschaltanlagen werden Schaltgeräte mit unterschiedlichen Funktion, zum Beispiel Leistungsschalter, Lasttrennschalter, Trennschalter oder Erder, eingesetzt, die als Dreistellungs- und Zweistellungsschalter mit den Funktionen EIN, AUS und ERDE bzw. AUS und EIN und gegebenenfalls einer Kurzunterbrechungsfunktion AUS-EIN-AUS ausgebildet sind und entsprechend ihrer Funktion und den jeweiligen Anforderungen mit jeweils individuell ausgeführten, unterschiedlichen Antrieben ausgerüstet sind. Der Herstellungs- und Kostenaufwand für die entsprechend dem jeweiligen Schaltertyp unterschiedlich ausgeführten Antriebe ist dementsprechend hoch. Die DE 3239839 C1 beschreibt beispielsweise einen Antrieb für einen elektrischen Dreistellungsschalter, der sowohl eine Baugruppe Sprungantrieb als auch eine Baugruppe Speicherantrieb umfasst. Beim Sprungantrieb ist eine Biegefeder so spannbar, dass diese sich plötzlich entspannen kann und eine Schaltachse samt einem Kurbelhebel von einer Mittelstellung AUS in eine Richtung nach EIN und in die andere Richtung nach ERDE und umgekehrt drehen kann. Die Baugruppe Speicherantrieb, die neben dem Kurbelhebel eine Vielzahl weiterer Bauteile aufweist, ist mit der Baugruppe Sprungantrieb so kombiniert, dass beim Ansprechen einer Sicherung oder dem Signal eines Arbeitsstromauslösers eine Schaltung von EIN nach AUS über die Baugruppe Speicherantrieb erfolgt, während bei direkter Antriebsbetätigung nur die Baugruppe Sprungantrieb arbeitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen modular ausgebildeten Antrieb für elektrische Schaltgeräte von Mittelspannungsanlagen anzugeben, der mit geringen baulichen Veränderungen und damit geringem Herstellungs- und Kostenaufwand für Schaltgeräte mit unterschiedlichen Aufgaben eingesetzt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 modular erweiterbaren Antriebssystem gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines modular ausgebildeten Antriebssystem, das durch Hinzufügen einzelner zusätzlicher Komponenten oder Weglassen einzelner Komponenten, das heißt mit geringem baulichen und Kostenaufwand, so verändert werden kann, dass es sowohl für Dreistellungstrennschalter mit Sprungantriebs- oder Speicherantriebsfunktion als auch bei Zweistellungsleistungsschaltern mit oder ohne Kurzunterbrechungsfähigkeit (AUS-EIN-AUS) verwendbar ist.
Gegenüber der mit Sperrklinken zum Auslösen über Kurvenscheiben einer ersten Antriebsfeder ausgebildeten ersten Antriebsvariante mit Sprungantriebsfunktion für einen Dreistellungsschalter weist eine zweite Antriebsvariante mit Speicherantriebsfunktion für den Wechsel zwischen Ein und AUS eine zweite Antriebsfeder sowie zusätzliche erste und zweite, manuell über Auslöse-Halbwellen auslösbare Speicherantriebssperrklinken auf, die mit den ersten und zweiten Antriebsfedern korrespondieren. Das Antriebssystem weist als Basis für alle Abwandlungen eine erste Betätigungswelle, die mit einer ersten Antriebsfeder verbunden ist und über eine Abgangswelle an ein Schaltelement des Schaltgerätes angeschlossen ist, sowie eine mit der ersten Betätigungswelle über Zahnräder kämmend verbundene zweite Betätigungswelle auf.
In der Ausführungsform als Dreistellungstrenner mit Sprungfunktion ist der ersten Antriebsfeder eine erste Sperrklinke zum Schalten der AUS- und GEERDET-Stellung und eine zweite Sperrklinke zum Schalten der EIN- und AUS-Stellung zugeordnet.
Um die EIN- und AUS-Position des Schaltelements über einen Speicherantrieb zu erzielen, kann der zweiten Betätigungswelle eine zweite Antriebsfeder und eine mit dieser korrespondierende zweite Speichersperrklinke in Kombination mit einer zweiten Auslöse-Halbwelle und der ersten Antriebsfeder eine erste Speichersperrklinke in Kombination mit einer ersten Auslöse-Halbwelle zugeordnet sein. Bei einem Dreistellungstrenner erfolgt in diesem Fall das Schalten zwischen der AUS- und der GEERDET-Position weiterhin als Sprungantrieb über die erste Antriebsfeder und die erste Sperrklinke. Bei einer Anwendung als Zweistellungsleistungsschalter sind in diesem Fall die ersten und zweiten Sperrklinken weggelassen.
Der Zweistellungsleistungsschalter kann zusätzlich über eine AUS-EIN-AUS-Kurzunterbrechungsfunktion verfügen, indem zwischen der Abgangswelle und dem Schaltgerät eine Kupplung angeordnet ist. Die Kupplung umfasst über eine Speichersperrklinke verbundene erste und zweite Kupplungsscheiben. Die an der zweiten Auslöse-Halbwelle temporär über die Speichersperrklinke gehaltene erste Kupplungsscheibe ist mit einer Zusatzantriebsfeder zur Erzielung der AUS-Position verbunden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen jeweils als Vorder- und als Rückansicht in perspektivischer Darstellung:
1a und 1b eine erste Antriebsvariante für einen Dreistellungstrennschalter mit einer Sprungantriebsfunktion zwischen den Stellungen EIN, AUS und GEERDET;
2a und 2b eine zweite Antriebsvariante für einen Dreistellungstrennschalter mit einer Speicherantriebsfunktion zwischen den Stellungen EIN und AUS und einer Sprungantriebsfunktion für den Wechsel zwischen AUS und GEERDET gemäß der Antriebsvariante nach 1;
3 eine dritte Antriebsvariante für einen Zweistellungsleistungsschalter mit einer Speicherantriebsfunktion gemäß der Antriebsvariante nach 2 für den Wechsel zwischen AUS und EIN; und
4a, 4b und 4c eine vierte Antriebsvariante, bei der der Antrieb für den Zweistellungsleistungsschalter nach 3 um eine Kurzunterbrechungsfunktion AUS-EIN-AUS erweitert ist.
Der für vier Schaltvarianten modular ausgeführte Antrieb ist jeweils zwischen zwei Tragblechen 1 und 2 montiert.
Die erste Antriebsvariante gemäß 1 ist für einen Dreistellungstrennschalter mit den Schaltstellungen AUS, EIN und GEERDET vorgesehen. Der Wechsel zwischen den drei Schaltstellungen erfolgt über eine Sprungantriebsfunktion, wobei eine hier als Drehfeder ausgebildete erste Antriebsfeder 6 über eine erste oder zweite Betätigungswelle 4, 5 manuell mit Hilfe eines Bedienhebels oder auch mit Motorkraft gespannt wird und durch Freigeben an einer ersten oder zweiten, über Kurvenscheiben 21 ausgelösten Sperrklinke 8, 9 wieder entspannt wird, um das Schaltelement des Schaltgerätes über eine von der ersten Antriebsfeder 6 angetriebene Abgangswelle 18 und einen mit dieser verbundenen Abgangshebel 3 in die jeweilige Schalterstellung zu bewegen. Die erste Betätigungswelle 4 und die zweite Betätigungswelle 5 sind über Zahnräder 19, 20 miteinander verbunden. Die zweite Betätigungswelle 5 wird für die Trennerfunktion verwendet. Durch eine Drehbewegung der zweiten Betätigungswelle 5 nach rechts wird die erste Antriebsfeder 6 zum Erzielen der Schaltstellung EIN und durch eine Drehbewegung nach links zum Erzielen der Schaltstellung AUS gespannt. Die durch die Drehbewegung in der ersten Antriebsfeder 6 erzeugte Energie wird durch die zweite Sperrklinke 9 freigegeben und wirkt dann auf die Abgangswelle 18 und letztlich auf den an ein Schaltelement angeschlossenen Abgangshebel 3. Die erste Betätigungswelle 4 ist für die Erder-Funktion des Schaltelements vorgesehen, indem die erste Antriebsfeder 6 durch Drehen der ersten Betätigungswelle 4 nach rechts zum Erzielen der Schaltstellung GEERDET gespannt wird und durch Drehen der ersten Betätigungswelle 4 nach links zum Erzielen der Schaltstellung AUS gespannt wird. Die Freigabe der Federspannung für das Schalten von AUS nach GEERDET und zurück erfolgt durch Freigeben der ersten Sperrklinke 8.
Gemäß der in 2 dargestellten zweiten Antriebsvariante für einen Dreistellungstrennschalter (EIN, AUS, GEERDET) erfolgt der Wechsel zwischen der AUS- und der GEERDET- Schaltstellung – wie bei der ersten Antriebsvariante – weiterhin als Sprungantrieb durch Spannen der ersten Antriebsfeder 6 mittels der ersten Betätigungswelle 4 und deren Freigabe durch Lösen der ersten Sperrklinke 8. Der Wechsel zwischen der EIN- und der AUS-Stellung wird hier jedoch durch eine Speicherauslösung der ersten Antriebsfeder 6 und einer zusätzlichen zweiten Antriebsfeder 7 realisiert. Der zweiten Betätigungswelle 5 ist eine zweite Antriebsfeder 7, die als Speicherantriebsfeder zum Schalten nach AUS fungiert, zugeordnet. Die erste Antriebsfeder 6 steht mit einer ersten Speicherantriebssperrklinke 10, die an eine erste Auslöse-Halbwelle 13 gekoppelt ist, in Wirkverbindung, und die zweite Antriebsfeder 7 steht mit einer zweiten Speicherantriebssperrklinke 11, die an eine zweite Auslöse-Halbwelle 14 gekoppelt ist, in Wirkverbindung. Zum Schalten nach EIN wird die Auslöse-Halbwelle 13 durch Tastendruck gedreht, so dass die erste Speicherantriebssperrklinke 10 und damit die in der gespannten ersten Antriebsfeder 6 gespeicherte Energie freigegeben wird und zum Einschalten auf die Abgangswelle 18 wirken kann. Zum Schalten nach AUS wird durch Drehen der zweiten Halbwelle 14 die zweite Speicherantriebssperrklinke 11 und damit die Energie der gespannten zweiten Antriebsfeder 7 freigegeben, um über die Abgangswelle 18 und den Abgangshebel 3 das Schaltelement in die AUS-Stellung zu bewegen.
Die in 3 gezeigte dritte Antriebsvariante ist mit gegenüber der zweiten Ausführungsvariante geringfügigen Abwandlungen, und zwar durch Weglassen der Kurvenscheibe mit den ersten und zweiten Sperrklinken 8 und 9, nur für einen Zweistellungsleistungsschalter konzipiert. Der Wechsel zwischen der EIN- und der AUS-Stellung und umgekehrt erfolgt wie anhand der 2 beschrieben. Die Funktion „Spannen" der ersten Antriebsfeder 6 zum Schalten nach GEERDET und zurück wird nicht benötigt und die dafür benötigten Teile sind in dieser Antriebsvariante nicht vorgesehen.
Die in den 4a bis 4c gezeigte vierte Antriebsvariante ist für einen Zweistellungsleistungsschalter gemäß 3 vorgesehen, der jedoch zusätzlich für die Speicherung einer Schaltfolge AUS-EIN-AUS für eine Kurzunterbrechung durch erneutes Spannen der ersten Antriebsfeder 6 nach dem Einschalten (EIN) zusätzlich mit einer ersten und einer zweiten Kupplungsscheibe 15, 16 sowie einer Zusatzantriebsfeder 17 ausgebildet ist. Die erste, innere Kupplungsscheibe 15 ist mit der Abgangswelle 18 und mit der zum Einschalten vorgesehenen ersten Antriebsfeder 6 verbunden und die zweite, äußere Kupplungsscheibe 16 ist an den an das Schaltgerät angeschlossenen Abgangshebel 3 gekoppelt. Durch Drehen der ersten Auslöse-Halbwelle 13 wird die erste Speicherantriebsklinke 10 und damit die gespannte erste Antriebsfeder 6 freigegeben. Die freie Energie wird zu einem Teil über die erste, innere Kupplungsscheibe 15 auf die Abgangswelle 18 und somit auf das Schaltgerät für den Schaltvorgang nach EIN übertragen und gleichzeitig zu einem weiteren Teil zum Spannen der Zusatzantriebsfeder 17 verwendet. Am Ende des Schaltvorgangs nach EIN wird die zum Schalten nach AUS vorgesehene Zusatzantriebsfeder 17 durch eine sich mitdrehende dritte Speichersperrklinke 12 in der Speicherposition für das Schalten nach AUS gehalten. Durch Drehen der zweiten Auslöse-Halbwelle 14 kann nun die dritte Speichersperrklinke 12 und damit die Zusatzantriebsfeder 17 freigegeben werden, um das Schalten nach AUS zu bewirken, oder die erste Antriebsfeder 6 kann erneut gespannt und mit der ersten Speichersperrklinke 10 gesperrt und in der Speicherlage gehalten werden. Das Ausschalten erfolgt mit der sich mitdrehenden dritten Speichersperrklinke 12, die die innere und die äußere Kupplungsscheibe 15, 16 zueinander fixiert. Indem die Zusatzantriebsfeder 17 auf die äußere, zweite Kupplungsscheibe 16 wirkt, kann nach AUS geschaltet werden, ohne dass die erste Antriebsfeder 6 beeinflusst wird. Nach dem Spannen der ersten Antriebsfeder 6 im Zustand EIN des Schaltgerätes ist somit die für eine Kurzunterbrechung benötigte Schaltfolge AUS-EIN-AUS ohne erneute Energiezuführung von außen möglich.

1: Tragblech
2: Tragblech
3: Abgangshebel
4: erste Betätigungswelle
5: zweite Betätigungswelle
6: erste Antriebsfeder
7: zweite Antriebsfeder
8: erste Sperrklinke
9: zweite Sperrklinke
10: erste Speicherantriebssperrklinke
11: zweite Speicherantriebssperrklinke
12: mitdrehende Speichersperrklinke
13: erste Auslöse-Halbwelle
14: zweite Auslöse-Halbwelle
15: erste, innere Kupplungsscheibe
16: zweite, äußere Kupplungsscheibe
17: Zusatzantriebsfeder
18: Abgangswelle
19: Zahnrad
20: Zahnrad
21: Kurvenscheibe

Claims

Antriebssystem für elektrische Schaltgeräte von Mittelspannungsschaltanlagen mit unterschiedlicher Funktion, das über Betätigungswellen (4, 5) gespannte, auf eine mit dem Schaltelement eines Schaltgerätes verbundene Abgangswelle (18) wirkende Antriebsfedern (6, 7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem als modular kombinierbarer Sprung- oder Speicherantriebssystem für Dreistellungstrennschalter oder Zweistellungsleistungsschalter ausgebildet ist und als Basisantrieb eine erste Betätigungswelle (4), die mit einer ersten Antriebsfeder (6) verbunden und über die Abgangswelle (18) an das Schaltelement des Schaltgerätes angeschlossen ist und eine mit der ersten Betätigungswelle (4) kämmend verbundene zweite Betätigungswelle (5) umfasst, wobei a) der ersten Antriebsfeder (6) eine mit einer Kurvenscheibe (21) verbundene erste Sperrklinke (8) zum Schalten der AUS- und GEERDET-Stellung und eine zweite Sperrklinke (9) zum Schalten der EIN- und AUS-Stellung bei einem Dreistellungstrenner mit Sprungfunktion zugeordnet sind; oder b) der zweiten Betätigungswelle (5) eine zweite Antriebsfeder (7) und eine mit dieser korrespondierende zweite Speichersperrklinke (11) in Kombination mit einer zweiten Auslöse-Halbwelle (14) und der ersten Antriebsfeder (6) eine erste Speichersperrklinke (10) in Kombination mit einer ersten Auslöse-Halbwelle (13) zum Schalten der EIN- und AUS-Position als Speicherfunktion zugeordnet sind; wobei – bei einem Dreistellungstrenner das Schalten zwischen der AUS- und GEERDET-Position weiterhin als Sprungfunktion über die erste Antriebsfeder (6) und die erste Sperrklinke (8) erfolgt; oder – bei der Anwendung für einen Zweistellungslasttrenner die ersten und zweiten Sperrklinken (8, 9) entfernt sind; und c) bei der Anwendung als Zweistellungslasttrenner mit AUS-EIN-AUS Kurzunterbrechung zwischen der Abgangswelle (18) und dem Schaltgerät eine Kupplung, bestehend aus über eine mitdrehende, an der zweiten Auslöse-Halbwelle (14) temporär gehaltenen Speichersperrklinke (12) verbundenen ersten und zweiten Kupplungsscheiben (15, 16), und eine mit der Speichersperrklinke (12) korrespondierende Zusatzantriebsfeder (17) zur Erzielung der AUS-Stellung angeordnet sind.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kämmende Verbindung zwischen der ersten und zweiten Betätigungswelle (4, 5) über an diesen vorgesehene Zahnräder (19, 20) erfolgt.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Antriebsfeder (6, 7) jeweils als Drehfeder ausgebildet sind.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzantriebsfeder (17) als Zugfeder ausgebildet ist.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösehalbwellen (13, 14) über einen an diese angeformten Tasterhebel manuell betätigbar sind.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungswellen (4, 5) manuell oder motorisch antreibbar sind.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgangswelle (18) über einen Abgangshebel (3) mit dem Schaltelement des Schaltgerätes verbunden ist.