DE102012008200B4

DE102012008200B4 - Drive unit for a switching device

Info

Publication number: DE102012008200B4
Application number: DE102012008200.2A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Breisch; Dr.-Ing. Lohrberg Henrik; Franz-Josef Körber
Original assignee: Hitachi Energy Switzerland AG
Current assignee: Hitachi Energy Ltd Ch
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: CN102903547A; DE102012008200A1; CN102903547B; WO2013013774A3; WO2013013774A2

Abstract

Modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit für die Betätigung von Schaltgeräten in Schaltanlagen, welche aus einem ersten Modul (1) und einem austauschbaren zweiten Modul (2) aufgebaut ist, wobeidie Module (1, 2) jeweils als separate Einheiten ausgeführt sind,das erste Modul (1) einen Antrieb (10, 13, 14), verbunden mit einer auf einer Antriebswelle (11) angeordneten Spindel, eine elektromechanische Arretiervorrichtung für Hand- oder Motorbedienung (15), einen mechanischen Anschluss für eine Handbedienung (19), Befestigungs-, Träger- und Gehäuseteile (16, 17, 20) umfasst unddas zweite Modul entsprechend der vorgesehenen Funktion der Antriebseinheit eine Verriegelungsvorrichtung (22), die dazu eingerichtet ist, ein Schaltgerät nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen oder Teilumdrehungen der Antriebswelle (11) zu verriegeln, ein in die Trägerteile (17) eingebautes Schneckenrad (23) eines Schneckenradgetriebes mit einer Lagerungsvorrichtung für das Schneckenradgetriebe und/oder einen bistabilen Antriebsmechanismus (24) für einen bistabilen Federmechanismus umfasst.Modular electromechanical drive unit for actuating switching devices in switchgear, which is made up of a first module (1) and an exchangeable second module (2), the modules (1, 2) each being designed as separate units, the first module (1 ) a drive (10, 13, 14) connected to a spindle arranged on a drive shaft (11), an electromechanical locking device for manual or motor operation (15), a mechanical connection for a manual operation (19), fastening, carrier and housing parts (16, 17, 20) and the second module, depending on the intended function of the drive unit, has a locking device (22) which is set up to lock a switching device after a specified number of revolutions or partial revolutions of the drive shaft (11), an in the carrier parts (17) built-in worm wheel (23) of a worm gear with a storage device for the worm gear and nd/or a bistable drive mechanism (24) for a bistable spring mechanism.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit für einen Antrieb eines Schaltgerätes einer, vorzugsweise gasisolierten, Schaltanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit kann beispielsweise zum Betätigen von elektrischen Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern oder kombinierten Trenn- und Erdungsschaltern in Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlagen verwendet werden und ist auch in luft- oder vakuumisolierten Schaltanlagen einsetzbar.The invention relates to a modular electromechanical drive unit for driving a switching device of a preferably gas-insulated switchgear according to the preamble of claim 1. The drive unit according to the invention can be used, for example, to actuate electrical circuit breakers, disconnectors, grounding switches or combined disconnecting and grounding switches in Nieder -, medium or high voltage switchgear can be used and can also be used in air or vacuum insulated switchgear.

Üblicherweise werden elektromechanische Antriebseinheiten verwendet, um Kontaktsysteme von elektrischen Stromkreisunterbrechern und Schaltgeräten zu betätigen. Solche Antriebseinheiten werden im Niederspannungs-, Mittelspannungs- und Hochspannungsbereich eingesetzt.Electromechanical drive units are commonly used to actuate contact systems of electrical circuit breakers and switchgear. Such drive units are used in the low-voltage, medium-voltage and high-voltage areas.

Gegenwärtig eingesetzte Antriebseinheiten werden entsprechend den technischen Anforderungen an das jeweilige Schaltgerät entwickelt und unterscheiden sich in ihrer konstruktiven Ausgestaltung. Die bisher bekannten Antriebseinheiten weisen demzufolge eine Vielzahl von Bauteilen auf, welche an die hohen Anforderungen angepasst werden müssen. Die einzelnen Komponenten dieser Antriebseinheiten sind zumeist in das jeweilige Gerät integriert und bilden keine separate Antriebseinheit.The drive units currently used are developed according to the technical requirements of the respective switching device and differ in their structural design. The previously known drive units therefore have a large number of components which have to be adapted to the high requirements. The individual components of these drive units are usually integrated into the respective device and do not form a separate drive unit.

Die Antriebseinheiten müssen insbesondere eine hohe Zuverlässigkeit, eine hohe Robustheit gegen Schläge und Überlastung, eine Stabilität über einen weiten Temperaturbereich, eine hohe Betriebssicherheit sowohl in einem manuellen als auch in einem automatischen Modus, zuverlässige Zustandsanzeigen und ein rasches mechanisches Ansprechverhalten zeigen.In particular, the drive units must exhibit high reliability, high robustness against impact and overload, stability over a wide temperature range, high operational safety both in a manual and in an automatic mode, reliable status displays and rapid mechanical response.

Bei der Anpassung der bekannten Antriebseinheiten an diese Anforderungen muss eine Vielzahl von Bauteilen individuell angepasst werden. Typischerweise ist hierfür ein komplexer, hochqualitativer und damit teurer Aufbau notwendig, der im Wesentlichen auf elektromechanischen untergeordneten Subsystemen basiert.When adapting the known drive units to these requirements, a large number of components have to be individually adapted. Typically, this requires a complex, high-quality and therefore expensive structure that is essentially based on electromechanical subsystems.

Insbesondere bei der Verwendung der Antriebseinheiten auf dem Gebiet der Hochspannungsschaltanlagen können mit der Anpassung der Bauteile hohe Kosten einhergehen. Als besonders kostenintensiv zeigen sich dabei die Herstellung und der Zusammenbau der Einzelkomponenten der Antriebseinheit sowie der Test der zusammengebauten Einheit.In particular when using the drive units in the field of high-voltage switchgear, high costs can be associated with the adaptation of the components. The manufacture and assembly of the individual components of the drive unit and the testing of the assembled unit have proven to be particularly cost-intensive.

Sobald die Antriebseinheiten im Hinblick auf geringe Kosten konzipiert werden, müssen derzeit Kompromisse bezüglich der Qualität und der Leistung eingegangen werden.Currently, when drive units are designed for low cost, quality and performance compromises must be made.

EP 2 346 055 A1 beschreibt eine Schalterbetätigungsvorrichtung mit einem Elektromotor, der sowohl in positiver als auch in negativer Richtung gedreht werden kann, eine Antriebswelle, die durch den Elektromotor gedreht wird, und ein antriebsseitiges intermittierendes Zahnrad, das von der Antriebswelle gedreht wird. EP 2 346 055 A1 describes a switch operating device having an electric motor that can be rotated in both positive and negative directions, a drive shaft rotated by the electric motor, and a drive-side intermittent gear rotated by the drive shaft.

DE 10 2008 026 798 B3 beschreibt in modular ausgebildetes kostengünstiges Antriebssystem für elektrische Schaltgeräte von Mittelspannungsanlagen, 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. DE 10 2008 026 798 B3 describes a modularly designed, cost-effective drive system for electrical switching devices in medium-voltage systems, which can be used both as a three-position disconnector with snap-action or stored-energy mechanism function and as a two-position circuit breaker that can be expanded to include an auto-reclosure function by adding or omitting individual components.

WO 2008/052 550 A1 beschreibt einen Motorantrieb für eine Schaltanlage für Netzstromverteilungssysteme, wobei die Schaltanlage einen geschlossenen Schrank mit einer daraus hervorstehenden Betätigungswelle umfasst. WO 2008/052 550 A1 describes a motor drive for switchgear for mains power distribution systems, the switchgear comprising a closed cabinet with an operating shaft protruding therefrom.

Ein standardisierter kostengünstiger Antrieb, aufgebaut aus gleichen Komponenten, der sich sowohl Trennschalter, Erdungsschalter und für kombinierte Trenn- und Erdungsschalter einsetzbar ist und der zur Anzeige der verschiedenen Schaltstellungen Freigabe“, „Schalter geschlossen bzw. verriegelt“ oder „Schalter geöffnet“ vorgesehen ist, existiert gegenwärtig nicht.A standardized, low-cost drive, made up of the same components, which can be used for disconnectors, earthing switches and for combined disconnectors and earthing switches and which is intended to display the various switching positions: release", "switch closed or locked" or "switch open". currently does not exist.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher eine Vielzahl von Schaltgeräten problemlos betätigbar ist, die Antriebseinheit aus möglichst wenig Bauteilen aufgebaut ist und an verschiedene Anforderungsprofile kostengünstig anpassbar ist.The invention is therefore based on the object of specifying a modular electromechanical drive unit of the type mentioned above, with which a large number of switching devices can be actuated without any problems, the drive unit is made up of as few components as possible and can be inexpensively adapted to different requirement profiles.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.This object is achieved according to the invention by the features of the independent claim.

Erfindungsgemäß wird eine modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit zur Verwendung in Schaltgeräten zum Betätigen von elektrischen Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern und kombinierten Trenn- und Erdungsschaltern von Schaltanlagen vorgeschlagen, welche aus einem ersten Modul und einem austauschbaren zweiten Modul aufgebaut ist, wobei die Module jeweils als separate Einheiten ausgeführt sind.According to the invention, a modular electromechanical drive unit is proposed for use in switching devices for actuating electrical circuit breakers, disconnectors, grounding switches and combined disconnecting and grounding switches of switchgear, which is composed of a first module and an exchangeable second module, the modules each being separate units are executed.

Das erste Modul umfasst einen Antrieb verbunden mit einer Antriebswelle, eine elektromechanische Arretiervorrichtung für Hand- oder Motorbedienung, einen mechanischer Anschluss für eine Handbedienung der Antriebseinheit, Befestigungs-, Träger- und Gehäuseteile.The first module includes a drive connected to a drive shaft, an electromechanical locking device for manual or motor operation, a mechanical connection for manual operation of the drive unit, fastening, support and housing parts.

Die wesentliche Energie zur Überführung der Antriebseinheit von einem Schaltzustand in einen anderen kann auf zwei verschiedene Weisen zur Verfügung gestellt werden.The essential energy for transferring the drive unit from one switching state to another can be made available in two different ways.

Bei der ersten Weise wird eine Motoreinheit, insbesondere ein Rotationsmotor, verwendet, welcher eine auf der Antriebswelle gelagerte Spindel über ein Schneckengetriebe dreht. Bei der zweiten Weise wird eine Handbedienvorrichtung mit einer Kurbel verwendet, um eine Drehung durchzuführen. Für die Handkurbel ist eine mechanische Anschlussstelle vorgesehen.In the first way, a motor unit, in particular a rotary motor, is used, which rotates a spindle mounted on the drive shaft via a worm gear. In the second way, a manual control device with a crank is used to perform a rotation. A mechanical connection point is provided for the hand crank.

Mittels der vorgesehenen Arretiervorrichtung ist gewährleistet, dass beide Weisen derart unterbrochen werden können, dass nur die jeweils andere durchgeführt werden kann. Es ist somit ein Einkuppeln nur einer der vorab genannten Antriebsarten, also entweder der Rotationsmotor oder der Handbedienvorrichtung sichergestellt.The locking device provided ensures that both ways can be interrupted in such a way that only the other one can be carried out. It is thus ensured that only one of the drive types mentioned above is engaged, ie either the rotary motor or the manual control device.

Optional ist das erste Modul mit einem Heizelement und/oder einer Belüftungseinheit ausgestattet, wodurch die erfindungsgemäße Antriebseinheit freilufttauglich ist.The first module is optionally equipped with a heating element and/or a ventilation unit, as a result of which the drive unit according to the invention is suitable for outdoor use.

Das zweite Modul umfasst je nach Verwendung der Antriebseinheit eine Verriegelungsvorrichtung, ein in die Trägerteile eingebautes Schneckenrad eines Schneckenradgetriebes mit einer Lagerungsvorrichtung für das Schneckenradgetriebe und/oder einen bistabilen Antriebsmechanismus für einen bistabilen Federmechanismus.Depending on the use of the drive unit, the second module comprises a locking device, a worm wheel of a worm gear built into the carrier parts with a bearing device for the worm gear and/or a bistable drive mechanism for a bistable spring mechanism.

Der mechanische Anschluss ist beispielsweise für den Anschluss einer Handbedienungsvorrichtung mittels einer Handkurbel oder für den Anschluss eines mechanischen Schaltgerätes vorgesehen, welches zuverlässig von einem ersten definierten Zustand in einen zweiten definierten Zustand verbringbar ist.The mechanical connection is provided, for example, for connecting a hand-held operating device by means of a hand crank or for connecting a mechanical switching device, which can be brought reliably from a first defined state into a second defined state.

Ist die Verwendung der modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit zur Betätigung eines Schaltgerätes, für einen schnellen Erdungsschalter einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage vorgesehen, umfasst das mit dem ersten Modul verbindbare zweite Modul lediglich den bistabilen Antriebsmechanismus für den bistabilen Federmechanismus, welcher als positionsabhängiger Energiespeicher arbeitet und das Schaltgerät des schnellen Erdungsschalters zuverlässig von einem ersten definierten Zustand, Position bzw. Stufe in einen zweiten definierten Zustand Position bzw. Stufe verbringt.If the modular electromechanical drive unit is to be used to actuate a switching device for a high-speed earthing switch in a low, medium or high-voltage switchgear, the second module, which can be connected to the first module, only includes the bistable drive mechanism for the bistable spring mechanism, which works as a position-dependent energy store and the switching device of the high-speed earthing switch reliably moves from a first defined state, position or stage to a second defined state, position or stage.

Der Energiespeicher ist als verschwenkbare Federeinrichtung mit mindestens einer spannbaren Feder ausgestaltet. Es können jedoch auch in Abhängigkeit von den aufzuwendenden Kräften mehrere Federn verwendet werden.The energy store is designed as a pivotable spring device with at least one tensionable spring. However, depending on the forces to be applied, several springs can also be used.

Der Energiespeicher wirkt mit einer durch den Energiespeicher beweglichen Hebeleinheit zusammen. Die Hebeleinheit ist mit einem Freilauf verbunden, welcher einen ersten Antriebsabschnitt mit einem zweiten Antriebsabschnitt kraftübertragend verbindet und die Antriebsabschnitte voneinander entkoppelt. Dem ersten Antriebsabschnitt ist eine Spindel zugeordnet, durch welche Energie in den Energiespeicher eingebracht werden kann. Der erste Antriebsabschnitt weist einen beweglichen Mitnehmer auf, welcher mit der Hebeleinheit zusammenwirkt.The energy store interacts with a lever unit that can be moved by the energy store. The lever unit is connected to a freewheel, which connects a first drive section to a second drive section in a force-transmitting manner and decouples the drive sections from one another. A spindle, through which energy can be introduced into the energy store, is assigned to the first drive section. The first drive section has a movable driver which interacts with the lever unit.

Der bistabile Antriebsmechanismus ist mittels des im ersten Modul angeordneten Antriebs motorisch oder manuell aufladbar.The bistable drive mechanism can be charged by motor or manually by means of the drive arranged in the first module.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das zweite Modul, vorgesehen zur Betätigung eines Schaltgerätes eines schnellen Erdungsschalters eine Dämpfungseinrichtung, wodurch eine verbesserte Dynamik der Antriebseinheit und der mit dieser betriebenen Mechanismen bewirkt wird und Schlagbelastungen an Endpositionen verringert werden.In an advantageous embodiment, the second module, provided for actuating a switching device of a high-speed earthing switch, includes a damping device, as a result of which improved dynamics of the drive unit and the mechanisms operated with it are brought about and impact loads at end positions are reduced.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kontaktieren die Dämpfungseinrichtungen die Hebel der Hebeleinheit, welche als Hebelsegmente des Freilaufs ausgebildet sein können, und/oder die Verbindung mit der Federeinrichtung.In a preferred exemplary embodiment, the damping devices make contact with the levers of the lever unit, which can be designed as lever segments of the freewheel, and/or the connection with the spring device.

Für die Ausführung der Verriegelungsvorrichtung sind zwei Optionen vorgesehen, wobei eine drehbar gelagerte Spindel eines mit einem beweglichen Schaltstück des Schaltgerätes antriebsmäßig gekuppelt ist, so dass das bewegliche Schaltstück bei Verdrehen der Spindel betätigt wird. Die Spindel ist dabei dafür vorgesehen, nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen das Schaltgerät in eine vorgegebene Position oder Stufe zu bringen.Two options are provided for the design of the locking device, with a rotatably mounted spindle being drivingly coupled to a movable contact piece of the switching device, so that the movable contact piece is actuated when the spindle is rotated. The spindle is designed to move the switching device to a specified position or stage after a specified number of revolutions.

In einer ersten Option verriegelt die Verriegelungsvorrichtung automatisch nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen oder Teilumdrehungen der mit einem Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindel das Schaltgerät. Damit wird beispielsweise das Schaltgerät in eine von zwei vorgegebene Position „Position 1“ oder „Position 2“, die beispielsweise den Schalterstellungen „Schalter geöffnet“ oder „Schalter geschlossen“ oder umgekehrt entsprechen können, gebracht. Die Schaltstellungen sind mittels dem vorgesehenen Stellungsanzeigemodul anzeigbar, wobei die Anzahl der Teilumdrehungen für die Verriegelung des Schaltgerätes entweder größer oder kleiner als eine vollständige Umdrehung der Antriebswelle ist und falls die definierte Anzahl von Umdrehungen nicht erreicht ist, keine Anzeige der Position bzw. Schaltstellung am Stellungsanzeigemodul erfolgt. Diese Option ist insbesondere zur Betätigung des Schaltgerätes eines Spannungswandlers einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage vorgesehen.In a first option, the locking device automatically locks the switching device after a specified number of revolutions or partial revolutions of the drive shaft of the spindle, which is connected to a gear train. In this way, for example, the switching device is placed in one of two predefined positions "position 1" or "position 2", which, for example, are the switch positions "Switch open" or "Switch closed" or vice versa. The switch positions can be displayed using the position indicator module provided, whereby the number of partial revolutions for locking the switching device is either greater or less than a complete revolution of the drive shaft and if the defined number of revolutions is not reached, the position or switch position is not displayed on the position indicator module he follows. This option is intended in particular for actuating the switching device of a voltage converter in a low, medium or high-voltage switchgear.

In einer zweiten Option, auch Dreistellungsantrieb genannt, verriegelt die Verriegelungsvorrichtung ebenfalls automatisch nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen oder Teilumdrehungen der mit einem Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindel das Schaltgerät. Jedoch ist vorgesehen, dass neben einer ersten und zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes auch eine dritte Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul anzeigbar ist. Diese Option ist insbesondere zur Betätigung des Schaltgerätes für einen kombinierten Trenn- und Erdungsschalter einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage vorgesehen.In a second option, also known as a three-position drive, the locking device also automatically locks the switching device after a specified number of revolutions or partial revolutions of the drive shaft of the spindle, which is connected to a gear train. However, it is provided that, in addition to a first and second switching position of the switching device, a third switching position of the switching device can also be displayed on the position indicator module. This option is intended in particular for actuating the switching device for a combined disconnector and earthing switch in a low, medium or high-voltage switchgear.

Das Stellungsanzeigemodul zur zuverlässigen Stellungsanzeige des Schaltgerätes ist über vorgesehene Schaltstangen mit der Verriegelungsvorrichtung verbunden.The position indicator module for reliable position indication of the switching device is connected to the locking device via switch rods provided.

Durch den Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebseinheit aus einem gleich aufgebauten und somit standardisierten ersten Modul und einem austauschbaren den jeweiligen Anforderungen angepassten zweiten Module kann die Antriebseinheit vorab vollständig aus Standardbauteilen gefertigt werden und die einzelnen Module unabhängig von den weiteren Komponenten der Schaltanlage kostengünstig getestet, transportiert und unter geringen Zeitaufwand installiert werden. Dies reduziert die Kosten der Schaltanlage beträchtlich.Due to the construction of the drive unit according to the invention from an identically constructed and thus standardized first module and an exchangeable second module adapted to the respective requirements, the drive unit can be manufactured in advance completely from standard components and the individual modules can be tested, transported and tested inexpensively independently of the other components of the switchgear be installed in a short amount of time. This reduces the cost of the switchgear considerably.

Weiterhin ergibt sich eine Erleichterung bezüglich der Service- und Wartungsarbeiten an der Schaltanlage, da die Module der Antriebseinheit für die Wartung in einfacher Weise vollständig aus der Schaltanlage demontierbar ist.Furthermore, the service and maintenance work on the switchgear is made easier, since the modules of the drive unit can be completely removed from the switchgear in a simple manner for maintenance.

Anhand der in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die erfindungsgemäße Antriebseinheit für einen Spindelantrieb sowie vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Antriebseinheit näher erläutert und beschrieben werden.The drive unit according to the invention for a spindle drive as well as advantageous refinements and improvements of the drive unit are to be explained and described in more detail on the basis of the exemplary embodiments illustrated in the following figures.

Es zeigen:

1 eine beispielhafte Ausführungsform eines ersten Moduls der erfindungsgemäßen Antriebseinheit, und
2 beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebseinheit vor ihrem Zusammenbau.

Show it:

1 an exemplary embodiment of a first module of the drive unit according to the invention, and
2 exemplary embodiments of the drive unit according to the invention before assembly.

In der 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines ersten Moduls 1 der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gezeigt. Das erste Modul 1 umfasst einen als Rotationsmotor ausgeführten Motoreinheit 10, die mit einer Antriebswelle 11 verbunden ist, eine elektromechanische Arretiervorrichtung für Hand- oder Motorbedienung 15, einen mechanischer Anschluss 19 für die Handbedienung mittels einer Handkurbel, ein Stellungsanzeigemodul und Endschalter.In the 1 an exemplary embodiment of a first module 1 of the drive unit according to the invention is shown. The first module 1 comprises a motor unit 10 designed as a rotary motor, which is connected to a drive shaft 11, an electromechanical locking device for manual or motor operation 15, a mechanical connection 19 for manual operation using a hand crank, a position indicator module and limit switches.

Die Antriebswelle 11 ist zwischen zwei Gehäuseteilen 20 drehbar gelagert. An die Gehäuseteile 20 sind zwei Trägerteile 17 so angebracht, dass zwischen ihnen eine auf der Antriebswelle gelagerte Spindel hineinragt. Die Trägerteile 17 sind mit einer Anformung ausgestattet, in deren etwa mittigen Bereich eine Öffnung oder Flanschstelle 18 angeordnet ist. Die Flanschstelle 18 ist vorzugsweise als Welle oder Nabe ausgebildet. Durch eine Ankopplung an die Welle oder Nabe kann darüber ein externes Schaltgerät betätigt werden.The drive shaft 11 is rotatably mounted between two housing parts 20 . Two carrier parts 17 are attached to the housing parts 20 in such a way that a spindle mounted on the drive shaft protrudes between them. The carrier parts 17 are equipped with an integral part, in the approximately central area of which an opening or flange point 18 is arranged. The flange point 18 is preferably designed as a shaft or hub. An external switching device can be actuated by coupling it to the shaft or hub.

Die wesentliche Energie zur Überführung der Antriebseinheit von einem Schaltzustand in einen anderen wird entweder elektrisch vom Rotationsmotor 10 oder mittels einer Handbedienvorrichtung 19 bereitgestellt. Dabei wird die auf der Antriebswelle 11 gelagerte Spindel über ein Schneckengetriebe bewegt. Ist die Handbedienvorrichtung 19 in Betrieb, wird eine damit verbundenen Kurbel verwendet, um eine Drehung der Antriebswelle 11 auszuführen. Für den Anschluss der Handkurbel an die Handbedienvorrichtung ist die mechanische Anschlussstelle 19 vorgesehen.The essential energy for transferring the drive unit from one switching state to another is provided either electrically by the rotary motor 10 or by means of a manual control device 19 . The spindle mounted on the drive shaft 11 is moved via a worm gear. When the manual control device 19 is in operation, a crank connected thereto is used to cause the drive shaft 11 to rotate. The mechanical connection point 19 is provided for connecting the hand crank to the manual control device.

Mittels der vorgesehenen Arretiervorrichtung 15 ist gewährleistet, dass beide Bedienarten der Antriebseinheiten derart unterbrochen werden können, dass nur die jeweils andere durchgeführt werden kann. Es ist somit ein Einkuppeln nur einer der vorab genannten Antriebsarten, also entweder der Rotationsmotor 10 oder der Handbedienvorrichtung 19 sichergestellt.The locking device 15 provided ensures that both types of operation of the drive units can be interrupted in such a way that only the other one can be carried out. It is thus ensured that only one of the drive types mentioned above is engaged, ie either the rotary motor 10 or the manual control device 19 .

Die auf der Antriebswelle gelagerte Spindel wird durch den Rotationsmotor 10 oder die Handbedienvorrichtung 15 mittels eines ersten Zahnrads 13, welches im Eingriff mit einem zweiten Zahnrad 14 steht, betätigt.The spindle mounted on the drive shaft is actuated by the rotary motor 10 or the manual control device 15 by means of a first gear wheel 13 which is in engagement with a second gear wheel 14 .

An der erfindungsgemäßen Antriebseinheit ist ein Befestigungsteil 16 ausgebildet, welches erlaubt, die Antriebseinheit als eigenständige Vorrichtung an ein System anzubringen.A fastening part 16 is formed on the drive unit according to the invention, which allows the drive unit to be attached to a system as an independent device.

2 zeigt beispielhaft drei verschiedenen Ausführungen der erfindungsgemäßen Antriebseinheit vor ihrem Zusammenbau mit einem ersten Modul 1 und einem austauschbaren zweiten Modul 2t, wobei die Module 1, 2 jeweils als separate Einheiten ausgeführt sind. 2 shows an example of three different versions of the drive unit according to the invention before it is assembled with a first module 1 and an exchangeable second module 2t, with the modules 1, 2 each being designed as separate units.

Das erste Modul 1 umfasst den Antrieb 10 verbunden mit der Antriebswelle 11, die elektromechanische Arretiervorrichtung für Hand- oder Motorbedienung 15, den mechanischen Anschluss für die Handbedienungsvorrichtung 19 sowie Stellungsanzeigemodul und Endschalter.The first module 1 includes the drive 10 connected to the drive shaft 11, the electromechanical locking device for manual or motor operation 15, the mechanical connection for the manual control device 19 and the position indicator module and limit switch.

Das zweite Modul umfasst je nach Verwendung der Antriebseinheit eine Verriegelungsvorrichtung 22 (siehe 2a), ein zwischen den Trägerteilen 17 angeordnetes Schneckenrad eines Schneckenradgetriebes 23 (siehe 2b) oder einen bistabilen Antriebsmechanismus 24 für einen bistabilen Federmechanismus (siehe 2c).Depending on the use of the drive unit, the second module comprises a locking device 22 (see 2a) , a worm gear of a worm gear 23 arranged between the carrier parts 17 (see 2 B) or a bistable drive mechanism 24 for a bistable spring mechanism (see 2c ).

In 2a ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gezeigt, welche zur Betätigung des Schaltgerätes eines Spannungswandlers einer Hochspannungsschaltanlage mittels einer einfachen Drehbewegung der Antriebswelle 11 vorgesehen ist.In 2a a first embodiment of the drive unit according to the invention is shown, which is provided for actuating the switching device of a voltage converter of a high-voltage switchgear by means of a simple rotary movement of the drive shaft 11 .

Das zweite Modul 2, welches an das erste Modul 1 montiert werden soll ist eine Verriegelungsvorrichtung 22, welche automatisch nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen oder Teilumdrehungen der mit einem hier nicht dargestellten Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindel das mit der Antriebseinheit verbundene Schaltgerät verriegelt. Damit wird das Schaltgerät in eine von zwei vorgegebene Position gebracht und die Schaltstellungen mittels eines vorgesehenen Stellungsanzeigemoduls angezeigt.The second module 2, which is to be mounted on the first module 1, is a locking device 22, which automatically locks the switching device connected to the drive unit after a specified number of revolutions or partial revolutions of the drive shaft of the spindle connected to a gear train, not shown here. The switching device is thus brought into one of two predetermined positions and the switching positions are displayed by means of a position display module provided.

In 2b ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gezeigt, welche zur Betätigung des Schaltgerätes für einen kombinierten Trenn- und Erdungsschalter mittels einer mehrfachen Drehbewegung der Antriebswelle 11 einer Hochspannungsschaltanlage vorgesehen ist.In 2 B a second embodiment of the drive unit according to the invention is shown, which is provided for actuating the switching device for a combined disconnector and earthing switch by means of a multiple rotational movement of the drive shaft 11 of a high-voltage switchgear.

Das zweite Modul 2, welches an das erste Modul 1 montiert werden soll ist hier ebenfalls eine Verriegelungsvorrichtung 22, die automatisch nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen oder Teilumdrehungen der mit dem Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindel das Schaltgerät so verriegelt, dass neben einer ersten und zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes auch eine dritte Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul anzeigbar ist.The second module 2, which is to be mounted on the first module 1, is also a locking device 22 here, which automatically locks the switching device after a specified number of revolutions or partial revolutions of the drive shaft of the spindle connected to the gear train in such a way that, in addition to a first and second Switching position of the switching device, a third switching position of the switching device can be displayed on the position indicator module.

In 2c ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gezeigt, welche zur Betätigung eines Schaltgerätes für einen schnellen Erdungsschalter einer Hochspannungsschaltanlage mittels einer bistabilen Drehbewegung der Antriebswelle 11 vorgesehen ist.In 2c a third embodiment of the drive unit according to the invention is shown, which is provided for actuating a switching device for a high-speed earthing switch of a high-voltage switchgear by means of a bistable rotary movement of the drive shaft 11 .

Das mit dem ersten Modul 1 verbindbare zweite Modul 2 besteht in dieser Ausführungsform aus einem bistabilen Antriebsmechanismus 24 für den bistabilen Federmechanismus, welcher als positionsabhängiger Energiespeicher arbeitet und das Schaltgerät des schnellen Erdungsschalters zuverlässig von einer ersten definierten Position in eine zweite definierte Position verbringt.In this embodiment, the second module 2, which can be connected to the first module 1, consists of a bistable drive mechanism 24 for the bistable spring mechanism, which works as a position-dependent energy store and reliably moves the switching device of the fast earthing switch from a first defined position to a second defined position.

Der bistabile Antriebsmechanismus 24 ist mittels des im ersten Modul 1 angeordneten Rotationsmotors 10 oder der Handbedienvorrichtung 19 aufladbar.The bistable drive mechanism 24 can be charged by means of the rotary motor 10 arranged in the first module 1 or the manual operating device 19 .

BezugszeichenlisteReference List

11: erstes Modulfirst module
22: zweites Modulsecond module
1010: Motoreinheit, RotationsmotorMotor unit, rotary motor
1111: Antriebswelledrive shaft
1313: erstes Zahnradfirst gear
1414: zweites Zahnradsecond gear
1515: Arretiervorrichtunglocking device
1616: Befestigungsteilfastening part
1717: Trägerteilcarrier part
1818: Öffnung, Flanschstelleopening, flange point
1919: mechanischer Anschluss, Handbedienvorrichtungmechanical connection, manual control device
2020: Gehäuseteilhousing part
2222: Verriegelungsvorrichtunglocking device
2323: Schneckenradworm wheel
2424: bistabiler Antriebsmechanismusbistable drive mechanism

Claims

Modular electromechanical drive unit for actuating switching devices in switchgear, which is made up of a first module (1) and an exchangeable second module (2), the modules (1, 2) each being designed as separate units, the first module (1) a drive (10, 13, 14) connected to a spindle arranged on a drive shaft (11), an electromechanical locking device for manual or motor operation (15), a mechanical connection for manual operation (19), Fastening, carrier and housing parts (16, 17, 20) and the second module, depending on the intended function of the drive unit, has a locking device (22) which is set up to lock a switching device after a specified number of revolutions or partial revolutions of the drive shaft (11 ) to lock, a worm wheel (23) of a worm gear with a bearing device for the worm gear and/or a bistable drive mechanism (24) for a bistable spring mechanism built into the support parts (17).

Drive unit according to the preceding claim, wherein the drive provides the energy for transferring the drive unit from one switching state to another via a first drive type by means of a rotary motor (10) or via a second drive type by means of a manual operating device (19) in order to rotate the drive shaft ( 11) to carry out.

Drive unit according to the preceding claim, wherein the locking device (15) ensures that the rotary motor (10) or the manual control (19) can be interrupted by means of the manual control device in such a way that only one of the aforementioned types of drive is engaged, i.e. either the rotary motor (10) or the manual control device (19) can be executed.

Drive unit according to one of the preceding claims, wherein the first module (1) is equipped with a heating element and/or a ventilation unit.

Drive unit according to one of the preceding claims, wherein the second module (2) for actuating a high-speed earthing switch comprises the bistable drive mechanism (24) and a lever unit which can be moved by the drive mechanism, the bistable drive mechanism operating as a position-dependent energy store and the switching device of the high-speed earthing switch being controlled by one first defined state or spends in a second defined state.

Drive unit according to the preceding claim, wherein the bistable drive mechanism (24) can be charged by motor or manually by means of the drive arranged in the first module (1).

Drive unit according to one of the preceding claims, wherein the switching device can be brought into one of two predetermined positions and the position reached in each case can be displayed by means of the position indicator module.

Drive unit according to one of the preceding claims, wherein the switching device can be brought into a third switching position of the switching device in addition to a first and second switching position of the switching device and the respective position reached can be displayed by means of the position display module.

Use of the drive unit according to one of the preceding claims for actuating electrical circuit breakers, isolating switches, earthing switches or combined isolating and earthing switches in high or medium-voltage switchgear.