DE102015218443A1

DE102015218443A1 - Drive and method for driving a circuit breaker

Info

Publication number: DE102015218443A1
Application number: DE102015218443.9A
Authority: DE
Inventors: Hassim Al-Dairani; Prosper Hartig; Maurice Lesser; Ronald Puls; Jörg Teichmann; Dirk Weissenberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-03-30
Also published as: WO2017050561A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb (1) und ein Verfahren zum Antreiben eines Leistungsschalters, mit einem Element (2) zum Übertragen von Bewegungsenergie über eine kinematische Kette auf wenigstens ein bewegliches Kontaktstück des Leistungsschalters beim Schalten, und mit wenigstens einem Motor (3) zum Bereitstellen der Bewegungsenergie zum Schalten. Der wenigstens eine Motor (3) ist ein Linearmotor mit einem Stator (4) und mit einem Läufer (5).The invention relates to a drive (1) and a method for driving a circuit breaker, comprising an element (2) for transmitting kinetic energy via a kinematic chain to at least one movable contact piece of the circuit breaker during switching, and having at least one motor (3) for providing the kinetic energy for switching. The at least one motor (3) is a linear motor with a stator (4) and with a rotor (5).

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb und ein Verfahren zum Antreiben eines Leistungsschalters, mit einem Element zum Übertragen von Bewegungsenergie über eine kinematische Kette auf wenigstens ein bewegliches Kontaktstück des Leistungsschalters beim Schalten, und mit wenigstens einem Motor zum Bereitstellen der Bewegungsenergie zum Schalten. The invention relates to a drive and a method for driving a circuit breaker, comprising a device for transmitting kinetic energy via a kinematic chain to at least one movable contact piece of the circuit breaker when switching, and having at least one motor for providing the kinetic energy for switching.

Leistungsschalter werden zum Schalten hoher Spannungen und Ströme verwendet, insbesondere im Bereich von bis zu einigen 10.000 V und von bis zu einigen 1.000 A. Dazu sind Kontakte, z. B. ein Nennstrom- und ein Lichtbogenkontakt vorgesehen, mit jeweils wenigstens einem beweglichen Kontaktstück. Ein erstes Kontaktstück des Kontakts kann räumlich fest und ein zweites Kontaktstück des gleichen Kontakts kann beweglich im Leistungsschalter angeordnet sein. Es können auch beide Kontaktstücke zum elektrischen Ein- und Ausschalten beweglich angeordnet sein. Wesentlich für den Schaltvorgang, d. h. das elektrische Trennen oder Verbinden des Kontakts, ist die relative Bewegung der zwei Kontaktstücke eines Kontakts aufeinander zu oder voneinander weg. Circuit breakers are used to switch high voltages and currents, in particular in the range of up to a few 10,000 V and up to a few 1,000 A. For this purpose, contacts, eg. As a Nennstrom- and an arc contact, each with at least one movable contact piece. A first contact piece of the contact may be spatially fixed and a second contact piece of the same contact may be arranged movably in the circuit breaker. It can also be movably arranged both contacts for electrical switching on and off. Essential for the switching process, d. H. the electrical separation or connection of the contact is the relative movement of the two contacts of a contact towards or away from each other.

Die Bewegungsenergie für die Bewegung eines Kontaktstücks wird von einem Antrieb bereitgestellt und über eine kinematische Kette an das Kontaktstück übertragen. Die Bewegungsenergie kann direkt oder indirekt, z. B. über ein Getriebe und/oder Gestänge, von dem Antrieb auf eine Antriebsstange des Leistungsschalters übertragen werden. Ein oder mehr bewegliche Kontaktstücke sind mechanisch über die Antriebsstange bewegbar, wobei das Kontaktstück jeweils direkt oder z. B. über ein Getriebe und/oder Gestänge an der Antriebsstange befestigt ist. The kinetic energy for the movement of a contact piece is provided by a drive and transmitted via a kinematic chain to the contact piece. The kinetic energy can directly or indirectly, z. B. transmitted via a gear and / or linkage, from the drive to a drive rod of the circuit breaker. One or more movable contact pieces are mechanically movable via the drive rod, wherein the contact piece in each case directly or z. B. is attached via a gear and / or linkage to the drive rod.

Dämpfungselemente können im Antrieb, der kinematischen Kette und/oder am beweglichen Kontaktstück jeweils vorgesehen sein, um Bewegungen zu dämpfen und Schwingungen zu unterdrücken. Bei einem schnellen Schalten, insbesondere im Bereich kleiner einer Sekunde treten hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten auf, welche zu Beschädigungen von Komponenten des Leistungsschalters und/oder Antriebs führen können. Insbesondere am Ende einer Schaltbewegung kann eine ungedämpfte Bewegung zu einer Beschädigung von z. B. Kontaktstücken führen, wenn diese ungebremst aufeinander treffen oder gegen andere Komponenten bewegt werden. Eine Beschädigung bis hin zu einer irreversiblen Zerstörung der Kontaktstücke und/oder anderer Komponenten kann die Folge sein. Damping elements may be provided in the drive, the kinematic chain and / or on the movable contact piece in each case to dampen movements and to suppress vibrations. In a fast switching, especially in the range of less than one second occur high accelerations and speeds, which can lead to damage of components of the circuit breaker and / or drive. In particular, at the end of a switching movement can be an undamped movement to damage of z. B. contact pieces, if they hit each other without brakes or moved against other components. Damage even to irreversible destruction of the contact pieces and / or other components may be the result.

Aus der DE 295 12 174 U1 ist ein Antrieb für einen Leistungsschalter bekannt. Der Antrieb ist als Federspeicherantrieb mit einem rotatorischen Elektromotor, d. h. einem elektrischen Motor mit Stator und Rotor, zum Vorspannen einer Feder ausgelegt. Die Feder ist als Schraubenfeder ausgelegt und zwischen einer Platte und dem Boden eines hülsenförmigen Gehäuses eingespannt. An der Platte befestigt ist, entlang der Mittelachse der Feder, ein Pleuel bzw. eine Pleuelstange angeordnet. Die Bewegungsenergie wird vom Motor als Rotationsbewegung erzeugt und über wenigstens eine Welle auf das Pleuel übertragen, welches mit einer translatorischen Bewegung über die Platte die Feder spannt. Ein Verklinkungsmechanismus mit einem Auslöser ist vorgesehen, um die Feder in dem vorgespannten Zustand zu halten. From the DE 295 12 174 U1 is known a drive for a circuit breaker. The drive is designed as a spring-loaded drive with a rotary electric motor, ie an electric motor with stator and rotor, for biasing a spring. The spring is designed as a helical spring and clamped between a plate and the bottom of a sleeve-shaped housing. Attached to the plate is arranged along the central axis of the spring, a connecting rod or a connecting rod. The kinetic energy is generated by the motor as a rotational movement and transmitted via at least one shaft on the connecting rod, which biases the spring with a translational movement over the plate. A latching mechanism with a trigger is provided to hold the spring in the biased state.

Zum Schalten wird der Verklinkungsmechanismus über den Auslöser gelöst und die Feder entspannt sich. Dabei wird die Platte vom Boden des hülsenförmigen Gehäuses weggedrückt und eine translatorische Bewegung des mit der Platte verbundenen Pleuels erzeugt. Die translatorische Bewegung wird über ein Getriebe auf die Antriebsstange eines einpoligen Leistungsschalters übertragen, wobei im Getriebe Rotationsbewegungen zum Umsetzen und Übertragen der Bewegung erfolgen. Die translatorische Bewegung wird über die Antriebsstange auf wenigstens eins, insbesondere ein bewegliches Nennstrom- und ein bewegliches Lichtbogenkontaktstück übertragen und zum Einschalten des Leistungsschalters verwendet. To switch the latch mechanism is released via the trigger and the spring relaxes. In this case, the plate is pushed away from the bottom of the sleeve-shaped housing and generates a translational movement of the connecting rod with the connecting rod. The translational movement is transmitted via a gearbox to the drive rod of a single-pole circuit breaker, wherein in the gearbox rotational movements for converting and transmitting the movement take place. The translational movement is transmitted via the drive rod to at least one, in particular a movable rated current and a movable arcing contact piece and used to turn on the circuit breaker.

Zum Ausschalten des Leistungsschalters ist eine zweite Feder, eine Ausschaltfeder vorgesehen. Die Ausschaltfeder wird beim Einschalten durch die Einschaltbewegung vorgespannt. Analog der Einschaltfeder beim Einschalten gibt die Ausschaltfeder die gespeicherte Bewegungsenergie nach Entriegelung ab, und diese wird auf die Antriebsstange und auf wenigstens eins, insbesondere das bewegliche Nennstrom- und das bewegliche Lichtbogenkontaktstück übertragen und zum Ausschalten des Leistungsschalters verwendet. Die Bewegungsrichtung ist dabei entgegengesetzt der Bewegungsrichtung der Antriebsstange bei der Einschaltbewegung. To turn off the circuit breaker, a second spring, a Ausschaltfeder is provided. The switch-off spring is pre-tensioned by the switch-on movement when it is switched on. Analogous to the switch-on spring at switch-on, the switch-off spring releases the stored kinetic energy after unlocking, and this is transmitted to the drive rod and at least one, in particular the movable rated current and the movable arcing contact, and used to switch off the circuit breaker. The direction of movement is opposite to the direction of movement of the drive rod during the switch-on movement.

Der zuvor beschriebene Aufbau des Antriebs eins Leistungsschalters ist kompliziert, erfordert eine Vielzahl von Einzelelementen bzw. Teilen und erzeugt hohe Kosten. Verluste bei der Umwandlung von Rotations- in Translationbewegung und umgekehrt erfordern eine hohe Ausgangsleistung, und eine Dämpfung der Bewegung kann nur mit zusätzlichen Dämpfungselementen erfolgen. Eine genaue Steuerung der Bewegung ist schwierig und die Zuverlässigkeit auf Grund der häufigen Umwandlung der Bewegung und großen Zahl ineinandergreifender Teile eingeschränkt. The above-described construction of the drive one circuit breaker is complicated, requires a large number of individual elements or parts and generates high costs. Losses in converting from rotational to translational and vice versa require high output power, and damping of motion can only be achieved with additional attenuators. Accurate control of movement is difficult and reliability is limited due to the frequent conversion of movement and large number of intermeshing parts.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung bzw. Reduzierung der zuvor beschriebenen Probleme. Insbesondere ist es Aufgabe einen Antrieb und ein Verfahren zum Antreiben eines Leistungsschalters anzugeben, welche weniger Bauteile bzw. Elemente aufweisen als Antriebe, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, geringere Kosten verursachen, eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen, eine einfache, verlustarme Erzeugung der Bewegung ermöglichen, mit wenig Richtungsänderungen bzw. Umwandlungen der Bewegung sowie eine einfache Möglichkeit der Bewegungsdämpfung ergeben. The object of the present invention is the avoidance or reduction of the problems described above. In particular, it is a task To provide drive and a method for driving a circuit breaker, which have fewer components or elements than drives, which are known from the prior art, cause lower costs, have a higher reliability, allow easy, low-loss generation of movement, with little changes in direction or transformations of the movement as well as a simple possibility of motion damping result.

Die angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Antrieb für einen Leistungsschalter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zum Antreiben eines Leistungsschalters, insbesondere unter Verwendung des zuvor beschriebenen Antriebs, gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Antriebs für einen Leistungsschalter und/oder des Verfahrens zum Antreiben eines Leistungsschalters sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unteransprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar. The stated object is achieved by a drive for a circuit breaker with the features according to claim 1 and / or by a method for driving a circuit breaker, in particular using the drive described above, according to claim 12. Advantageous embodiments of the drive according to the invention for a circuit breaker and / or the method for driving a circuit breaker are specified in the subclaims. In this case, objects of the main claims with each other and with features of subclaims and features of the dependent claims can be combined with each other.

Ein erfindungsgemäßer Antrieb für einen Leistungsschalter umfasst ein Element zum Übertragen von Bewegungsenergie über eine kinematische Kette auf wenigstens ein bewegliches Kontaktstück des Leistungsschalters beim Schalten. Weiterhin wird wenigstens ein Motor zum Bereitstellen der Bewegungsenergie zum Schalten umfasst, wobei der wenigstens eine Motor ein Linearmotor mit einem linearen Stator und mit einem Läufer ist. An inventive drive for a circuit breaker comprises an element for transmitting kinetic energy via a kinematic chain to at least one movable contact piece of the circuit breaker when switching. Furthermore, at least one motor is provided for providing the kinetic energy for switching, wherein the at least one motor is a linear motor with a linear stator and with a rotor.

Durch die Verwendung eines linearen Stators mit einem linear bewegbaren Läufer statt einem Rotor, d. h. eines elektrischen Linearmotors statt eines rotierenden Elektromotors, kann zumindest eine Umwandlung der Bewegung von einer Rotation in eine Translation eingespart werden. Damit sind die für die Umwandlung notwendigen Bauteile nicht notwendig, was Kosten und Bauteile einspart. Die Komplexität des Aufbaus des Antriebs wird vereinfacht. Eine geringere Zahl an Bauteilen, welche ineinander greifen bzw. miteinander wechselwirken, führt zu einer höheren Zuverlässigkeit. Energie kann eingespart werden, da weniger Verluste durch Umwandlungen von Bewegungen, insbesondere Rotation in Translation und umgekehrt, entstehen. By using a linear stator with a linearly movable rotor instead of a rotor, i. H. an electric linear motor instead of a rotating electric motor, at least a conversion of the movement from a rotation into a translation can be saved. Thus, the necessary components for the conversion are not necessary, which saves costs and components. The complexity of the structure of the drive is simplified. A smaller number of components, which interlock or interact with each other, leads to a higher reliability. Energy can be saved as less losses are caused by transformations of motion, in particular rotation in translation and vice versa.

Der wenigstens eine Motor kann mit einer Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie mechanisch verbunden sein, insbesondere zum Speichern der vom Motor bereitgestellten Bewegungsenergie zum Schalten. Die Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie kann eine Feder, z.B. eine Schraubenfeder sein und/oder umfassen. Die Feder kann durch den wenigstens einen Motor vorspannbar und/oder vorgespannt sein. Insbesondere kann die Feder für die Ausschaltung des Leistungsschalters vorgesehen sein. Ein Federspeicherantrieb in Verbindung mit einem elektrischen Linearmotor zum Spannen der Feder, insbesondere ohne zusätzliche Bauelemente bzw. Teile wie z. B. Getriebe, Wellen und Zahnräder, weist die zuvor beschriebenen Vorteile auf. The at least one motor may be mechanically connected to a means for storing kinetic energy, in particular for storing the kinetic energy provided by the motor for switching. The means for storing kinetic energy may include a spring, e.g. be a coil spring and / or include. The spring may be biased and / or biased by the at least one motor. In particular, the spring may be provided for the elimination of the circuit breaker. A spring drive in conjunction with a linear electric motor for tensioning the spring, in particular without additional components or parts such. As gears, shafts and gears, has the advantages described above.

Die Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie kann mechanisch mit dem Element zum Übertragen von Bewegungsenergie verbunden sein, insbesondere in direkter Wirkverbindung, zum Übertragen von gespeicherter Bewegungsenergie von der Einrichtung über eine kinematische Kette auf das wenigstens eine bewegliche Kontaktstück. Dadurch kann die Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie zum Schalten verwendet werden, d. h. zum Bewegen des, oder bei mehr als einem, der beweglichen Kontaktstücke. The means for storing kinetic energy may be mechanically connected to the element for transmitting kinetic energy, in particular in direct operative connection, for transmitting stored kinetic energy from the device via a kinematic chain to the at least one movable contact piece. Thereby, the means for storing kinetic energy can be used for switching, i. H. for moving, or more than one, the movable contact pieces.

Die Längsrichtung des Stators des Motors, welche der Bewegungsrichtung des Läufers des Motors entspricht, kann parallel, insbesondere axial der Längsrichtung des Elements zum Übertragen von Bewegungsenergie und/oder der Längsrichtung der Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie angeordnet sein. Dabei können Bauteile wie Stator, Läufer, Element zum Übertragen von Bewegungsenergie, d. h. z. B. eine Pleuel- oder Antriebsstange, und/oder die Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie parallel oder auf einer Achse angeordnet sein. Eine Umsetzung von Bewegungsrichtungen im Antrieb wird dadurch eingespart, da die Bewegungsrichtung immer gleich bleiben kann. Dadurch werden Energieverluste minimiert und die Zuverlässigkeit erhöht, da die Gefahr von Verkanten oder Verklemmen reduziert wird. The longitudinal direction of the stator of the motor, which corresponds to the direction of movement of the rotor of the motor, may be parallel, in particular axially the longitudinal direction of the element for transmitting kinetic energy and / or the longitudinal direction of the device for storing kinetic energy. In this case, components such as stator, rotor, element for transmitting kinetic energy, d. H. z. As a connecting rod or drive rod, and / or the means for storing kinetic energy to be arranged in parallel or on an axis. A conversion of directions of movement in the drive is thereby saved, since the direction of movement can always remain the same. This minimizes energy losses and increases reliability by reducing the risk of jamming or jamming.

Wenigstens zwei, insbesondere drei Linearmotoren können vom Antrieb umfasst sein. Die Linearmotoren können jeweils einen Stator und einen Läufer aufweisen und synchron taktbar sein. D. h. die Bewegung der Läufer der Linearmotoren verläuft parallel und gleich zu jedem Zeitpunkt. Die Längsrichtung des Stators, welche der Bewegungsrichtung des Läufers entspricht, kann jeweils parallel der Längsrichtung des Elements zum Übertragen von Bewegungsenergie und/oder der Längsrichtung der Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie angeordnet sein. Die Vorteile sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen, wobei die Linearmotoren aus Platzgründen nicht hintereinander, sondern nebeneinander angeordnet sind und bei gleicher Größe eine höhere Leistung bzw. Kraft ausüben können. Die Bewegungsrichtung bleibt jedoch gleich, womit die Energieverluste minimiert sind und die Zuverlässigkeit erhöht ist, da die Gefahr von Verkanten oder Verklemmen reduziert ist. At least two, in particular three linear motors may be included in the drive. The linear motors may each have a stator and a rotor and be clocked synchronously. Ie. the movement of the linear motors' rotors is parallel and equal at any time. The longitudinal direction of the stator, which corresponds to the direction of movement of the rotor, may each be arranged parallel to the longitudinal direction of the element for transmitting kinetic energy and / or the longitudinal direction of the device for storing kinetic energy. The advantages are analogous to the advantages described above, wherein the linear motors are not arranged one behind the other for reasons of space, but next to each other and can exert a higher power or force at the same size. However, the direction of movement remains the same, which minimizes energy losses and increases reliability, since the risk of jamming or jamming is reduced.

Ein stabiler Aufbau und eine gute Kraftübertragung ohne Verkanten und Verklemmen kann insbesondere bei einem Aufbau des Antriebs erreicht werden, mit drei parallel zu einer bzw. um eine Feder angeordneten Linearmotoren. Die Feder kann in einem Mittelpunkt angeordnet sein und entlang der Längsachse der Feder ist ein Element zum Übertragen von Bewegungsenergie, insbesondere eine Antriebsstange oder Pleuelstange angeordnet. Die Linearmotoren sind mit den jeweiligen Statoren parallel zueinander und zu dem Element zum Übertragen von Bewegungsenergie angeordnet, entlang einem Kreisumfang mit der Längsachse des Elements zum Übertragen von Bewegungsenergie als Mittelpunkt. Bei diesem Aufbau verteilen sich Kräfte symmetrisch auf die drei Linearmotoren, ein Verkanten wird vermieden und die Kraft zum Spannen der Feder kann auf drei Motoren aufgeteilt werden. Dies ist insbesondere Vorteilhaft bei Verwendung von Federn mit sehr hoher Federkonstante, wie sie häufig in Leistungsschalter-Federantrieben eingesetzt werden. A stable structure and a good power transmission without jamming and jamming can be achieved in particular in a structure of the drive, with three parallel to one or about a spring arranged linear motors. The spring can be arranged in a center and along the longitudinal axis of the spring is arranged a member for transmitting kinetic energy, in particular a drive rod or connecting rod. The linear motors are arranged with the respective stators parallel to each other and to the element for transmitting kinetic energy, along a circumference with the longitudinal axis of the element for transmitting kinetic energy as the center. In this structure, forces are distributed symmetrically on the three linear motors, tilting is avoided and the force for tensioning the spring can be divided into three motors. This is particularly advantageous when using springs with very high spring constant, as they are often used in circuit breaker spring drives.

Der wenigstens eine Motor kann ausgebildet sein, zum Spannen einer Feder als Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie, und/oder zum Halten der Feder in einem vorgespanntem Zustand, insbesondere im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters, und/oder zum Lösen der Feder im vorgespannten Zustand, insbesondere zum Auslösen der Ausschaltbewegung des Leistungsschalters, und/oder zum Abbremsen der Feder bei einer Schaltbewegung, und/oder zum Fixieren der Feder in einem Zustand nach einem Ausschaltvorgang des Leistungsschalters. Somit können eine Reihe von Funktionen durch den Linearmotor ausgeführt werden, wofür in Antrieben nach dem Stand der Technik unterschiedliche Elemente notwendig sind. Bauteile können somit eingespart werden und der Aufbau des Antriebs wird vereinfacht. Die Antriebsbewegung kann besser gesteuert oder geregelt werden, durch Steuerung oder Regelung des Motors und durch Verwendung des Motors als Dämpfer, insbesondere am Ender der Antriebsbewegung. Eine Beschädigung von Bauteilen wird vermieden durch eine gedämpfte Bewegung und zusätzliche Dämpfungselemente werden eingespart. Dies spart Kosten und reduziert die Komplexität des Aufbaus. Der Platzbedarf für den Antrieb bzw. dessen Größe wird reduziert, womit insbesondere Kosten eingespart werden können durch die Verwendung eines verkleinerten Gehäuses. The at least one motor can be designed for tensioning a spring as a device for storing kinetic energy, and / or for holding the spring in a prestressed state, in particular in the switched-on state of the circuit breaker, and / or for releasing the spring in the prestressed state, in particular for triggering the switch-off movement of the circuit breaker, and / or for braking the spring during a switching movement, and / or for fixing the spring in a state after a switch-off operation of the circuit breaker. Thus, a number of functions can be performed by the linear motor, which in the drives of the prior art, different elements are necessary. Components can thus be saved and the structure of the drive is simplified. The drive movement can be better controlled or regulated by controlling the motor and by using the motor as a damper, especially at the end of the drive movement. Damage to components is avoided by a damped movement and additional damping elements are saved. This saves costs and reduces the complexity of the structure. The space required for the drive or its size is reduced, which in particular costs can be saved by the use of a smaller housing.

Der wenigstens eine Motor kann ausgebildet sein zum Spannen einer ersten Feder als Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie für eine Einschaltbewegung des Leistungsschalters und zum Spannen einer zweiten Feder als Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie für eine Ausschaltbewegung des Leistungsschalters. Bei Verwendung getrennter Linearmotoren für das Spannen der Feder für die Einschaltbewegung und für das Spannen der Feder für die Ausschaltbewegung können die Motoren gleichzeitig eine unterschiedliche Dämpfung bewirken beim Auslösen der Federn bzw. der Bewegung. Eine Verwendung von nur einem Motor zum Spannen beider Federn spart hingegen Kosten, Bauteile und Platz. The at least one motor may be configured to tension a first spring as means for storing kinetic energy for a closing movement of the circuit breaker and for clamping a second spring as means for storing kinetic energy for a turn-off of the circuit breaker. When using separate linear motors for tensioning the spring for the switch-on movement and for tensioning the spring for the switch-off movement, the motors can at the same time cause a different damping when triggering the springs or the movement. However, using only one motor to tension both springs saves costs, components, and space.

Der wenigstens eine Motor kann ausgebildet sein Schaltbewegungen, insbesondere die Ein- und Ausschaltbewegung des Leistungsschalters anzutreiben, insbesondere direkt anzutreiben und/oder über ein Getriebe anzutreiben. Eine Feder wie in Federspeicherantrieben kann somit eingespart werden und eine Bewegung kann über die Motorleistung präzise geregelt oder gesteuert werden. Der wenigstens eine Motor kann auch ausgebildet sein zum Abbremsen einer Schaltbewegung des Leistungsschalters, d. h. als Dämpfungselement mit den zuvor beschriebenen Vorteilen. Der wenigstens eine Motor kann ausgebildet sein zum Fixieren des Elements zum Übertragen von Bewegungsenergie in einem Ein- oder Ausschaltzustand des Leistungsschalters. Ein Verklinkungsmechanismus kann dadurch eingespart werden und eine zuverlässige, zeitlich über den Motor gesteuerte Auslösung der Bewegung kann erreicht werden. Der Zustand des elektrischen Kontaktes des Leistungsschalters kann zuverlässig fixiert werden, bis ein Schaltvorgang ausgelöst werden soll. The at least one motor can be designed to drive switching movements, in particular the switching on and off movement of the circuit breaker, in particular to drive directly and / or to drive via a transmission. A spring as in spring accumulator drives can thus be saved and a movement can be precisely controlled or controlled by the engine power. The at least one motor may also be designed to brake a switching movement of the circuit breaker, d. H. as a damping element with the advantages described above. The at least one motor may be configured to fix the element for transmitting kinetic energy in an on or off state of the circuit breaker. A Verklinkungsmechanismus can be saved and a reliable, controlled by the motor over time control of the movement can be achieved. The state of the electrical contact of the circuit breaker can be reliably fixed until a switching operation is to be triggered.

Der wenigstens eine Motor kann wenigstens einen Permanentmagneten als Stator oder als Läufer umfassen, insbesondere einen Permanentmagneten mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung und/oder mit Gleitschlittenfunktion. Bekannte Aufbauten von Linearmotoren mit den damit verbundenen Vorteilen können für den Leistungsschalter angepasst verwendet werden. Permanentmagneten im Läufer mit elektrischen Spulen im Stator haben den Vorteil, dass elektrische Energie nicht über Schleifkontakte übertragen werden muss, welche mit der Zeit verschleißen können. Permanentmagneten mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung im Stator mit einem Läufer, welcher eine elektrische Spule umfasst, haben den Vorteil, dass eine hohe magnetische Kraft auf den Läufer abhängig vom Stromfluss durch die Spule erzeugt werden kann, bei geringem Gewicht des Läufers verglichen mit Läufern, welche ausschließlich aus Permanentmagneten aufgebaut sind. Ein Läufer beweglich auf dem Stator analog einem Gleitschlitten, insbesondere geführt z. B. analog der Verwendung von Schienen, ermöglicht eine zuverlässig geführte Bewegung ohne die Gefahr des Verkantens des Läufers auf dem Stator oder des Abfallens des Läufers von der Führung des Stators. The at least one motor may comprise at least one permanent magnet as a stator or as a rotor, in particular a permanent magnet with alternating magnetization direction and / or with Gleitschlittenfunktion. Known structures of linear motors with the associated advantages can be used adapted for the circuit breaker. Permanent magnets in the rotor with electric coils in the stator have the advantage that electrical energy does not have to be transmitted via sliding contacts, which can wear out over time. Permanent magnets with alternating magnetization direction in the stator with a rotor, which comprises an electric coil, have the advantage that a high magnetic force can be generated on the rotor depending on the current flow through the coil, with low weight of the rotor compared with runners, which exclusively from Permanent magnets are constructed. A runner movable on the stator analogous to a sliding carriage, in particular guided z. B. analogous to the use of rails, allows a reliably guided movement without the risk of tilting of the rotor on the stator or the fall of the rotor of the leadership of the stator.

Eine Regelung oder Steuerung für den wenigstens einen Motor kann umfasst sein, zum Einstellen einer Halterkraft und/oder zum Einstellen einer Dämpfung einer Bewegung und/oder zur Einstellung der Schaltbewegung insbesondere abhängig einer Schaltanforderung an den Leistungsschalter und/oder abhängig einem Ein- und/oder Ausschalten sowie insbesondere dem Zeitpunkt des Auslösens der Bewegung. Ein zuverlässiges Halten von Bauteilen zeitlich zwischen Schaltbewegungen kann somit erreicht werden, Beschädigungen von Bauteilen insbesondere durch ungedämpfte Bewegungen können vermieden werden, und ein zeitlich genaues Auslösen des Schaltens sowie eine Schaltbewegung mit vorbestimmtem Bewegungsprofil können erzeugt werden. Es können je nach Anforderung, z. B. abhängig einer Fehlerart in einem an den Leistungsschalter angeschlossenen Stromnetz oder der zu schaltenden Leistung, unterschiedliche Bewegungsprofile und zeitliche Verläufe des Schaltens durch eine Regelung oder Steuerung des oder der Linearmotoren erzeugt werden. A control for the at least one motor may be included for adjusting a holding force and / or for adjusting a damping of a movement and / or for Setting the switching movement in particular depending on a switching request to the circuit breaker and / or depending on a switching on and / or off and in particular the time of triggering the movement. A reliable holding of components in time between switching movements can thus be achieved, damage to components in particular by undamped movements can be avoided, and a timely triggering of the switching and a switching movement with a predetermined movement profile can be generated. It can, depending on the requirement, for. B. depending on a type of error in a connected to the circuit breaker power grid or the power to be switched, different motion profiles and timing of switching by a control or control of the linear motors or are generated.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Antreiben eines Leistungsschalters, insbesondere mit einem zuvor beschriebenen Antrieb, umfasst, dass ein Motor Bewegungsenergie bereitstellt für ein Element, welches beim Schalten des Leistungsschalters die Bewegungsenergie über eine kinematische Kette, insbesondere eine direkt mit dem Element mechanisch verbundene kinematische Kette, auf wenigstens ein bewegliches Kontaktstück des Leistungsschalters überträgt. Die Bewegungsenergie wird in Form einer linearen Bewegung eines Läufers in Wirkverbindung mit einem linearen Stator bereitgestellt, wobei der Läufer und der Stator einen Linearmotor ausbilden. A method according to the invention for driving a circuit breaker, in particular with a previously described drive, comprises providing a motor with kinetic energy for an element which, when the circuit breaker is switched, has kinetic energy via a kinematic chain, in particular a kinematic chain mechanically connected directly to the element transmits at least one movable contact piece of the circuit breaker. The kinetic energy is provided in the form of a linear movement of a rotor in operative connection with a linear stator, wherein the rotor and the stator form a linear motor.

Die Bewegungsenergie kann von einem Linearmotor oder von wenigstens zwei Linearmotoren, insbesondere von synchron getakteten Linearmotoren bereitgestellt werden. Der wenigstens eine Linearmotor kann die Bewegungsenergie an eine Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie übertragen, insbesondere auf eine Feder, welche vorspannt wird. Die Einrichtung kann bei einem Schalten, insbesondere bei einem Ausschalten des Leistungsschalters, die Bewegungsenergie über das Element auf eine kinematische Kette und auf wenigstens ein bewegliches Kontaktstück des Leistungsschalters übertragen. The kinetic energy can be provided by a linear motor or by at least two linear motors, in particular synchronously clocked linear motors. The at least one linear motor can transmit the kinetic energy to a device for storing kinetic energy, in particular a spring, which is prestressed. The device can transmit the kinetic energy via the element to a kinematic chain and at least one movable contact piece of the circuit breaker in a switching, in particular when turning off the circuit breaker.

Die Bewegungsenergie kann von einem Linearmotor oder von wenigstens zwei Linearmotoren, insbesondere synchron getakteten Linearmotoren bereitgestellt werden, wobei der wenigstens eine Linearmotor bei einem Schalten, insbesondere bei einem Ausschalten, bei einem Aus- und Einschalten und/oder bei einem Aus-, Ein- und einem Ausschalten des Leistungsschalters die Bewegungsenergie auf das Element insbesondere direkt überträgt, und das Element die Bewegungsenergie auf eine kinematische Kette und auf wenigstens ein bewegliches Kontaktstück des Leistungsschalters überträgt. Somit sind durch das Antreiben des Leistungsschalters insbesondere direkt durch den Linearmotor Schaltfolgen in schneller Reihenfolge möglich, ohne z.B. zwischenzeitlich eine Feder vorspannen zu müssen. Insbesondere bei häufig auftretenden Fehlern im angeschlossenen Stromnetz, und somit häufig notwendigem Schalten, sowie bei undefinierten Fehlern, welche Zeit zur Analyse des Fehlers benötigen und gegebenenfalls ein schnelles Ein-, Aus- und wieder Einschalten benötigen, kann das direkte Antreiben des Schaltvorgangs durch Linearmotoren von Vorteil sein oder zwingend notwendig sein, d. h. bestimmte Schaltzeiten und Schaltfolgen mit geringem Aufwand werden erst möglich. The kinetic energy can be provided by a linear motor or by at least two linear motors, in particular synchronously clocked linear motors, wherein the at least one linear motor at a switching, in particular at a power-off, on and off and / or on an off, on and in particular, when the circuit breaker is switched off, the kinetic energy is transmitted directly to the element, and the element transmits the kinetic energy to a kinematic chain and to at least one movable contact piece of the circuit breaker. Thus, by driving the circuit breaker, in particular directly by the linear motor, switching sequences in rapid order are possible without e.g. in the meantime to have to bias a spring. In particular, with frequent errors in the connected power grid, and thus often necessary switching, as well as undefined errors, which need time to analyze the error and possibly require a quick on, off and on again, the direct driving of the switching operation by linear motors Be an advantage or mandatory, d. H. certain switching times and switching sequences with little effort become possible.

Der Linearmotor kann geregelt oder gesteuert eine Halterkraft für das Element zum Übertragen von Bewegungsenergie einstellen. Der Linearmotor kann eine Schaltbewegung insbesondere abhängig einer Schaltanforderung an den Leistungsschalter regeln oder steuern, insbesondere abhängig einem Ein- und/oder Ausschalten des Leistungsschalters. Der Linearmotor kann bei einer Bewegung des Elements zum Übertragen von Bewegungsenergie eine Dämpfung der Bewegung regeln oder steuern, insbesondere die Bewegung zeitlich abhängig gedämpft regeln oder steuern. The linear motor may be controlled or controlled to set a holding force for the momentum transmitting element. The linear motor can regulate or control a switching movement, in particular depending on a switching request to the circuit breaker, in particular depending on a switching on and / or off of the circuit breaker. The linear motor can regulate or control a damping of the movement during a movement of the element for transmitting kinetic energy, in particular to regulate or control the movement in a time-dependent damped manner.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Antreiben eines Leistungsschalters nach Anspruch 12 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen des Antriebs für einen Leistungsschalter nach Anspruch 1 und umgekehrt. The advantages of the method according to the invention for driving a circuit breaker according to claim 12 are analogous to the previously described advantages of the drive for a circuit breaker according to claim 1 and vice versa.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in den 1 bis 4 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. In the following, embodiments of the invention are schematically illustrated in FIGS 1 to 4 shown and described in more detail below.

Dabei zeigen die The show

1 schematisch in Schnittdarstellung einen erfindungsgemäßen Antrieb 1 für einen Leistungsschalter nach Art eines Federspeicherantriebs, mit einem Linearmotor 3 entlang einer Mittelachse einer Feder 6 angeordnet, und 1 schematically a sectional view of a drive according to the invention 1 for a circuit breaker in the manner of a spring-loaded drive, with a linear motor 3 along a central axis of a spring 6 arranged, and

2 schematisch in Schnittdarstellung den Antrieb 1 der 1 in Stellung Aus des Leistungsschalters, mit Linearmotoren 3 parallel zur Mittelachse der Feder 6 angeordnet, und 2 schematically in section the drive 1 of the 1 in position off the circuit breaker, with linear motors 3 parallel to the central axis of the spring 6 arranged, and

3 schematisch in Schnittdarstellung den Antrieb 1 der 2 in Stellung Ein des Leistungsschalters, und 3 schematically in section the drive 1 of the 2 in the on position of the circuit breaker, and

4 schematisch in Schnittdarstellung einen erfindungsgemäßen Antrieb 1 für einen Leistungsschalter mit einem Linearmotor 3 zum direkten Antreiben des Leistungsschalters, insbesondere mit Bewegungsdämpfung und ohne Federspeicher. 4 schematically a sectional view of a drive according to the invention 1 for a circuit breaker with a linear motor 3 for direct driving of the circuit breaker, in particular with motion damping and without spring accumulator.

In 1 ist schematisch in Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßer Antrieb 1 für einen Leistungsschalter dargestellt. Der gezeigte Antrieb 1 nach Art eines Federspeicherantriebs umfasst einen Linearmotor 3, welcher entlang der Mittelachse der Feder 6 angeordnet ist. Die Feder 6 ist als eine Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie in Form einer Schraubenfeder ausgebildet und zwischen einer Platte 10 und einem Boden eines Gehäuses 8 angeordnet. In 1 is a schematic sectional view of an inventive drive 1 for a circuit breaker. The drive shown 1 in the manner of a spring-loaded drive comprises a linear motor 3 which is along the central axis of the spring 6 is arranged. The feather 6 is formed as a means for storing kinetic energy in the form of a coil spring and between a plate 10 and a bottom of a housing 8th arranged.

Das Gehäuse 8 umfasst die Feder 6 und den Linearmotor 3, welcher einen Läufer 5 und einen Stator 4 aufweist. Der Läufer ist mechanisch mit einem Element 2 zum Übertragen von Bewegungsenergie verbunden, insbesondere einer Stange oder einem Element in Pleuelform. Auf der entgegengesetzten Seite des Elements 2 zur der Seite, an welcher das Element 2 mit dem Läufer 5 verbunden ist, ist eine Gegenplatte 11 an dem Element 2 mechanisch stabil fixiert. Die Gegenplatte 11 ist parallel zur Platte 10 und in mechanischem Kontakt zur Platte 10 angeordnet. An der Platte 10 ist, auf der Gegenüberliegenden Seite der Platte 10 zur Seite der angeordneten Platte 11, ein Element der kinematischen Kette 9 angeordnet, insbesondere ein stabförmiges Element. Das stabförmige Element 9 ist entlang der Mittelachse der Feder 6 in der Feder 6 angeordnet und auf der Seite der Feder 6, welche der Seite mit der Platte 10 gengenüber liegt, durch die Wandung der Deckfläche 7 des Gehäuses 8 beweglich geführt. The housing 8th includes the spring 6 and the linear motor 3 who is a runner 5 and a stator 4 having. The runner is mechanical with an element 2 connected to transmit kinetic energy, in particular a rod or an element in a connecting rod. On the opposite side of the element 2 to the side on which the element 2 with the runner 5 is connected, is a counter-plate 11 on the element 2 fixed mechanically stable. The counter plate 11 is parallel to the plate 10 and in mechanical contact with the plate 10 arranged. At the plate 10 is on the opposite side of the plate 10 to the side of the arranged plate 11 , an element of the kinematic chain 9 arranged, in particular a rod-shaped element. The rod-shaped element 9 is along the central axis of the spring 6 in the spring 6 arranged and on the side of the spring 6 which the side with the plate 10 lies across, through the wall of the top surface 7 of the housing 8th movably guided.

Die Bewegungsrichtung des Läufers 5 auf dem Stator 4 des Linearmotors 3, die Längsachse des daran befestigten Elements 2 zum Übertragen von Bewegungsenergie und die Längsachse des stabförmigen Elements 9 der kinematischen Kette sind auf einer gemeinsamen Achse angeordnet, welche identisch der verlängerten Mittelachse der Feder 6 ist. Bei Bewegung des Läufers 5 auf dem Stator 4 in Richtung 12 wird das Element 2 in dieselbe Richtung 12 entlang seiner Längsachse bewegt, und drückt die Gegenplatte 11 zur Platte 10 in Richtung 12. Beide Platten 10, 11 sind senkrecht zur Richtung 12 und somit zur Längsachse des Elements 2 angeordnet. Mit der Gegenplatte 11 wird die Platte 10, welche in direktem mechanischem Kontakt mit der Gegenplatte 11 steht, in die Richtung 12 entlang der Längsachse des Elements 9 der kinematischen Kette bewegt bzw. gedrückt. Die Feder 6 wird in diese Richtung 12 komprimiert, da die Bewegung der Feder 6 auf der entgegengesetzten Seite, der Seite der Deckfläche 7 des Gehäuses 8, nicht möglich ist. Die Feder 6 wird somit zwischen Deckfläche 7 des Gehäuses 8 und Platte 10 gespannt. The direction of movement of the runner 5 on the stator 4 of the linear motor 3 , the longitudinal axis of the attached element 2 for transmitting kinetic energy and the longitudinal axis of the rod-shaped element 9 the kinematic chain are arranged on a common axis which is identical to the extended center axis of the spring 6 is. During movement of the runner 5 on the stator 4 in the direction 12 becomes the element 2 in the same direction 12 moves along its longitudinal axis, and pushes the counter-plate 11 to the plate 10 in the direction 12 , Both plates 10 . 11 are perpendicular to the direction 12 and thus to the longitudinal axis of the element 2 arranged. With the counter plate 11 becomes the plate 10 , which in direct mechanical contact with the counter-plate 11 stands, in the direction 12 along the longitudinal axis of the element 9 the kinematic chain moves or pressed. The feather 6 gets in that direction 12 compressed as the movement of the spring 6 on the opposite side, the side of the top surface 7 of the housing 8th , not possible. The feather 6 thus becomes between deck area 7 of the housing 8th and plate 10 curious; excited.

In 1 ist die Feder 6 in einem entspannten Zustand dargestellt, insbesondere nach einer Ausschaltbewegung des beweglichen Kontaktstücks des Leistungsschalters. Der Leistungsschalter mit Kontaktstücken ist der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt. Nach der Ausschaltbewegung kann die Feder 6 mit Hilfe des Linearmotors 3 wieder gespannt werden, wobei eine Einschaltbewegung stattfinden kann. Alternativ kann das bewegliche Kontaktstück z. B. über ein Getriebe in der kinematischen Kette von der Spannbewegung entkoppelt sein. Zum Einschalten des Leistungsschalters kann z. B. eine weitere Feder vorgesehen sein, für eine Einschaltbewegung. Die Feder für die Einschaltbewegung kann ebenfalls mit einem zusätzlichen Linearmotor 3 gespannt werden, oder gleichzeitig mit dem Spannen der Feder 6 zum Ausschalten, oder durch die Ausschaltbewegung. In 1 is the spring 6 shown in a relaxed state, in particular after a turn-off movement of the movable contact piece of the circuit breaker. The circuit breaker with contact pieces is not shown in the figures for the sake of simplicity. After the switch-off, the spring can 6 with the help of the linear motor 3 be stretched again, with a switch-on can take place. Alternatively, the movable contact piece z. B. be decoupled via a gear in the kinematic chain of the clamping movement. To turn on the circuit breaker z. B. another spring may be provided for a switch-on. The spring for the switch-on movement can also be equipped with an additional linear motor 3 be stretched, or simultaneously with the tensioning of the spring 6 to turn off, or by the switch-off.

Bei der Schaltbewegung kann der Linearmotor 3 verwendet werden, um die Bewegung zu dämpfen. Insbesondere am Ende der Bewegung kann durch eine Kraft, welche mit Hilfe des Linearmotors 3 erzeugt wird, die Bewegung gebremst bzw. gedämpft werden. Eine Steuerung oder Regelung kann durch Steuerung oder Regelung des Linearmotors 3 erfolgen, z. B. über den Strom bzw. die Leistungsaufnahme des Linearmotors 3 abhängig von der Zeit. Dadurch kann verhindert werden, dass durch eine un- gebremste Bewegung der Leistungsschalter, oder Teile des Antriebs 1, oder der Teile der kinematischen Kette 9 beschädigt und/oder irreversibel zerstört werden. In the switching movement, the linear motor 3 used to dampen the movement. In particular, at the end of the movement can by a force, which by means of the linear motor 3 is generated, the movement is braked or damped. A control or regulation can be done by controlling or regulating the linear motor 3 done, z. B. on the current or the power consumption of the linear motor 3 depending on the time. This can be prevented by an unbraked movement of the circuit breaker, or parts of the drive 1 , or parts of the kinematic chain 9 damaged and / or irreversibly destroyed.

Der Linearmotor 3 kann ebenfalls verwendet werden, um den Zustand Ein oder Aus des Leistungsschalters zu halten. Dadurch kann ein Verklinkungsmechanismus eingespart werden, welcher z. B. die Feder 6 in einem gespannten Zustand hält bis zum Auslösen der Schaltbewegung, insbesondere der Ausschaltbewegung. Der Linearmotor 3 kann insbesondere gesteuert oder geregelt eine Kraft auf die Gegenplatte 11 ausüben, welche die Kraft der Feder 6 auf die Platte 10 im gespannten Zustand kompensiert. Um eine Schaltbewegung, insbesondere eine Ausschaltbewegung auszulösen, kann der Motor 3 abgeschaltet werden, oder zumindest die Kraft des Motors 3 auf die Platte 11 kann reduziert werden, z. B. durch Verringerung des Stroms oder der Spannung am Motor 3. Die Differenz der Kraft zwischen der Kraft des Motors 3 und der Federkraft der Feder 6 bewirkt die Schaltbewegung, welche über das Element 9 der kinematischen Kette auf das oder die beweglichen Kontaktstücke des Leistungsschalters übertragen wird. The linear motor 3 can also be used to keep the state on or off the circuit breaker. As a result, a Verklinkungsmechanismus be saved, which z. B. the spring 6 in a tensioned state holds until the triggering of the switching movement, in particular the switch-off. The linear motor 3 In particular, it can control or regulate a force on the counterplate 11 exercise the force of the spring 6 on the plate 10 compensated in the tensioned state. In order to trigger a switching movement, in particular a switch-off, the engine can 3 be switched off, or at least the power of the engine 3 on the plate 11 can be reduced, for. B. by reducing the current or the voltage on the engine 3 , The difference of force between the power of the engine 3 and the spring force of the spring 6 causes the switching movement, which over the element 9 the kinematic chain is transmitted to the or the movable contacts of the circuit breaker.

In den 2 und 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebs 1 schematisch in Schnittdarstellung gezeigt. Statt eines entlang der Mittelachse der Feder 6 angeordneten Linearmotors 3, wie in 1 gezeigt, sind in den 2 und 3 zwei Linearmotoren 3 parallel zur Mittelachse der Feder 6 angeordnet. Analog dem zuvor beschriebenen Spannen der Feder 6 ist in 2 der Antrieb 1 in Stellung Aus des Leistungsschalters, mit entspannter Feder 6 gezeigt, und in 3 ist der Antrieb 1 in Stellung Ein des Leistungsschalters, mit gespannter Feder 6 vor einer Ausschaltbewegung gezeigt. In the 2 and 3 is another embodiment of the drive according to the invention 1 shown schematically in section. Instead of one along the central axis of the spring 6 arranged linear motor 3 , as in 1 are shown in the 2 and 3 two linear motors 3 parallel to the central axis of the spring 6 arranged. Analogous to the previously described tensioning of the spring 6 is in 2 of the drive 1 in off position of the circuit breaker, with a relaxed spring 6 shown, and in 3 is the drive 1 in the on position of the circuit breaker, with the spring cocked 6 shown before a switch-off.

Alternativ zu zwei Linearmotoren 3, wie in den 2 und 3 gezeigt, können auch drei Linearmotoren 3 und mehr verwendet werden. In den 2 und 3 sind der Einfachheit halber nur zwei Linearmotoren 3 gezeigt. Die zwei Linearmotoren 3 sind einander gegenüberliegend angeordnet, wobei die Feder 6 im Gehäuse 8 räumlich zwischen den zwei Linearmotoren 3 angeordnet ist. Die Feder 6 ist zwischen der Platte 10 und einer Deckfläche 7 des Gehäuses 8 angeordnet. Die Grundfläche des Gehäuses 8 kann geschlossen sein oder offen. Eine offene Grundfläche des Gehäuses ermöglicht eine ungestörte Bewegung ohne oder mit geringer Dämpfung durch Fluid, d. h. Luft oder Gas wie SF₆ im Gehäuse 8. Mit Grundfläche würde das Fluid durch eine Bewegung der Platte 10 komprimiert und die Bewegung dämpft. In der Deckfläche 7 und/oder in der Mantelfläche des Gehäuses können zusätzliche Öffnungen vorhanden sein, um eine Dämpfung durch Fluidkompression zu reduzieren bzw. zu verhindern. Die Öffnungen können auch derart gestaltet sein, dass eine gezielte Dämpfung erreicht wird. Alternative to two linear motors 3 as in the 2 and 3 can also be shown three linear motors 3 and more can be used. In the 2 and 3 For the sake of simplicity, only two linear motors are used 3 shown. The two linear motors 3 are arranged opposite each other, wherein the spring 6 in the case 8th spatially between the two linear motors 3 is arranged. The feather 6 is between the plate 10 and a top surface 7 of the housing 8th arranged. The base of the case 8th can be closed or open. An open base of the housing allows undisturbed movement with little or no damping by fluid, ie air or gas such as SF ₆ in the housing 8th , With footprint, the fluid would be moved by a movement of the plate 10 compresses and dampens the movement. In the deck area 7 and / or in the lateral surface of the housing additional openings may be provided to reduce or prevent damping by fluid compression. The openings may also be designed such that a targeted damping is achieved.

Die Feder 6 wird durch Bewegung der Platte 10 gespannt bzw. vorgespannt. Das Gehäuse 8 kann in Form eines Zylinders mit kreisrunder Grundfläche ausgebildet sein. Die Platte 10 ist kreisrund mit geringerem Durchmesser als der Innendurchmesser des Zylinders 8 ausgebildet. Im Mittelpunkt der Platte 10 ist Lotrecht, d. h. senkrecht zur Plattenfläche das Element 9 der kinematischen Kette, z. B. eine Schaltstange oder die Antriebsstange des Leistungsschalters, insbesondere starr befestigt. Eine Befestigung kann z. B. durch Schweißen, Löten, Schrauben oder Kleben erfolgen. Das Element 9 überträgt über die kinematische Kette eine Schaltbewegung auf wenigstens ein bewegliches Kontaktstück des Leistungsschalters. The feather 6 is due to movement of the plate 10 tensioned or pretensioned. The housing 8th can be designed in the form of a cylinder with a circular base. The plate 10 is circular with a smaller diameter than the inner diameter of the cylinder 8th educated. At the heart of the plate 10 is perpendicular, ie perpendicular to the plate surface the element 9 the kinematic chain, z. As a shift rod or the drive rod of the circuit breaker, in particular rigidly attached. An attachment can z. B. by welding, soldering, screwing or gluing done. The element 9 transmits via the kinematic chain a switching movement to at least one movable contact piece of the circuit breaker.

In 2 ist mit Richtung 12 die Richtung einer Einschaltbewegung gezeigt, bzw. die Richtung beim Spannen der Feder 6. Über ein Getriebe, welches der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt ist, kann z.B. beim Spannen der Feder 6 die kinematische Kette unterbrochen sein, um ein Spannen ohne Schaltbewegung eines Kontakts des Leistungsschalters zu ermöglichen. In 3 ist eine vorgespannte Feder 6 dargestellt, welche eine Schaltbewegung in Richtung 13 ermöglicht. In 2 is with direction 12 The direction of a switch-on shown, or the direction when tensioning the spring 6 , About a transmission, which is not shown in the figures for the sake of simplicity, can eg when tensioning the spring 6 the kinematic chain be interrupted to allow a clamping without switching movement of a contact of the circuit breaker. In 3 is a preloaded spring 6 shown which a switching movement in the direction 13 allows.

Dazu kann die kinematische Kette verbunden werden und die Schaltbewegung in Richtung 13, angetrieben durch die Feder 6, über das Element 9 der kinematischen Kette an das oder die beweglichen Kontaktstücke des Leistungsschalters übertragen werden. Durch Trennen der kinematischen Kette beim Spannen der Feder 6, z. B. über ein Getriebe, ist es möglich den dargestellten Antrieb 1 nur für eine Schaltbewegungsrichtung, insbesondere eine Ausschaltbewegung zu verwenden. Ein zweiter Antrieb kann für eine entgegengesetzte Schaltbewegung, insbesondere eine Einschaltbewegung verwendet werden. For this purpose, the kinematic chain can be connected and the switching movement in the direction 13 , driven by the spring 6 , about the element 9 the kinematic chain are transmitted to the or the movable contacts of the circuit breaker. By separating the kinematic chain when tensioning the spring 6 , z. B. via a transmission, it is possible the illustrated drive 1 only for a switching movement direction, in particular to use a switch-off. A second drive can be used for an opposite switching movement, in particular a switch-on.

Auf zwei gegenüberliegenden Seiten bzw. Enden der Platte 10 entlang der Plattenebene der Platte 10 betrachtet, ist jeweils ein Läufer 5 angeordnet. Der Läufer 5 kann z. B. durch Schrauben, Löten, Kleben oder Schweißen an der Platte 10 räumlich fixiert befestigt sein. Gegenüberliegend dem Läufer 5 ist jeweils ein Stator 4 angeordnet. Die zwei Läufer 5 können analog von Kufen eines Schlittens jeweils auf einem schienenförmigen Stator 4 beweglich angeordnet sein. Bei zwei synchronisierten Linearmotoren 3 wird über die Bewegung der Läufer 5 auf den Statoren 4 die Platte 10 senkrecht zur Plattenebene bewegt, ohne Verkanten im Gehäuse 8. Das Gehäuse 8 kann zu einer Seite hin offen sein, z. B. aus der Zeichenebene in den Figuren, oder entlang des Wegs der Läufer 5 geschlitzt sein. On two opposite sides or ends of the plate 10 along the plate plane of the plate 10 considered, is each a runner 5 arranged. The runner 5 can z. B. by screws, soldering, gluing or welding to the plate 10 be fixed fixed in space. Opposite the runner 5 is each a stator 4 arranged. The two runners 5 can be analogous to runners of a carriage each on a rail-shaped stator 4 be arranged movably. For two synchronized linear motors 3 is about the movement of the runners 5 on the stators 4 the plate 10 moved perpendicular to the plate plane, without tilting in the housing 8th , The housing 8th may be open to one side, e.g. B. from the drawing plane in the figures, or along the path of the runners 5 slotted.

Analog dem Ausführungsbeispiel in 1 können die Linearmotoren 3 wie zuvor beschrieben zum Dämpfen der Schaltbewegung, zum Halten des Ein- oder Auszustands des Leistungsschalters und/oder der Feder 6 im gespannten oder entspannten Zustand, zum Auslösen der Schaltbewegung sowie zum Erzeugen eines zeitlich veränderlichen Bewegungsprofils, insbesondere Abhängig von den Schaltbedingung im angeschlossenen Stromnetz, verwendet werden. Analogous to the exemplary embodiment in FIG 1 can the linear motors 3 as previously described for damping the switching movement, for holding the on or off state of the circuit breaker and / or the spring 6 in the tensioned or relaxed state, for triggering the switching movement and for generating a time-varying motion profile, in particular Depending on the switching condition in the connected power grid, are used.

In 4 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebs 1 gezeigt, ohne Feder 6. Der Linearmotor 3 ist ausgebildet, den Leistungsschalter bzw. das oder die beweglichen Kontaktstücke direkt über die kinematische Kette anzutreiben. Dadurch ist es möglich genau einen Linearmotor 3 sowohl für die Einschaltbewegung als auch für die Ausschaltbewegung zu verwenden. Der Linearmotor 3, welcher einen Läufer 5 und einen linearen Stator 4 z. B. in Form einer Schiene umfasst, ist in einem Gehäuse 8 angeordnet. An dem Läufer 5 ist direkt das Element 9 der kinematischen Kette, welches in diesem Ausführungsbeispiel dem Element 2 zum Übertragen von Bewegungsenergie entspricht, befestigt. Durch die lineare Bewegung des Läufers 5 entlang des Stators 4 wird eine lineare Bewegung des Elements 2 erzeugt, welches das oder die beweglichen Kontaktstücke des Leistungsschalters antreibt. In 4 is an embodiment of the drive according to the invention 1 shown without spring 6 , The linear motor 3 is designed to drive the circuit breaker or the movable contact pieces or directly via the kinematic chain. This makes it possible exactly a linear motor 3 to use both for the switch-on and for the switch-off. The linear motor 3 who is a runner 5 and a linear stator 4 z. B. in the form of a rail is in a housing 8th arranged. At the runner 5 is directly the element 9 the kinematic chain, which in this embodiment the element 2 corresponds to transmitting kinetic energy, attached. By the linear movement of the runner 5 along the stator 4 becomes a linear motion of the element 2 generated, which drives the movable contact piece or contacts of the circuit breaker.

Der Linearmotor 3 kann das oder die beweglichen Kontaktstücke des Leistungsschalters direkt über das Element 2 oder über weitere Elemente der kinematischen Kette antreiben. Bei einer Bewegung in Richtung 13 des Läufers 5 und damit des Elements 2 wird eine Ausschaltbewegung erzeugt, der Leistungsschalter wird von einem Ein in einen Aus Zustand geschaltet. Bei einer Bewegung in Richtung 12 des Läufers 5 und damit des Elements 2 wird eine Einschaltbewegung erzeugt, der Leistungsschalter wird von einem Aus in einen Ein Zustand geschaltet. Der Linearmotor 3 kann neben dem reinen Erzeugen der Schaltbewegung wie zuvor beschrieben zum Dämpfen der Schaltbewegung, zum Halten des Ein- oder Auszustands des Leistungsschalters, zum Auslösen der Schaltbewegung sowie zum Erzeugen eines zeitlich veränderlichen Bewegungsprofils, insbesondere Abhängig von den Schaltbedingung im angeschlossenen Stromnetz, verwendet werden. The linear motor 3 The circuit breaker (s) may be directly across the element 2 or about more elements of the driving kinematic chain. When moving in the direction 13 of the runner 5 and with it the element 2 If a switch-off movement is generated, the circuit breaker is switched from an on to an off state. When moving in the direction 12 of the runner 5 and with it the element 2 If a switch-on movement is generated, the circuit breaker is switched from an off to an on state. The linear motor 3 can be used in addition to the mere generation of the switching movement as described above for damping the switching movement, for holding the on or Auszustands of the circuit breaker, for triggering the switching movement and for generating a temporally variable motion profile, in particular Depending on the switching condition in the connected power grid.

Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So können z. B. verschiedene Arten von Linearmotoren verwendet werden. Der Linearmotor 3 kann einen Permanentmagneten als Stator 4 oder als Läufer 5 umfassen, insbesondere einen Permanentmagneten mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung. Permanentmagneten im Läufer 5 mit elektrischen Spulen im Stator haben, wie zuvor beschrieben den Vorteil, dass elektrische Energie nicht über Schleifkontakte übertragen werden muss, welche mit der Zeit verschleißen können. Permanentmagneten mit abwechselnder Magnetisierungsrichtung im Stator 4 mit einem Läufer 5, welcher eine elektrische Spule umfasst, haben den Vorteil, dass eine hohe magnetische Kraft auf den Läufer 5 abhängig vom Stromfluss durch die Spule erzeugt werden kann, bei geringem Gewicht des Läufers 5 verglichen mit Läufern, welche ausschließlich aus Permanentmagneten aufgebaut sind. Zum Verstärken der Magnetkraft kann ein Spulenkern, insbesondere ein geschlitzter Spulenkern verwendet werden. The embodiments described above can be combined with each other and / or can be combined with the prior art. So z. B. different types of linear motors can be used. The linear motor 3 can be a permanent magnet as a stator 4 or as a runner 5 comprise, in particular a permanent magnet with alternating magnetization direction. Permanent magnets in the rotor 5 with electric coils in the stator, as described above have the advantage that electrical energy does not have to be transmitted via sliding contacts, which can wear over time. Permanent magnet with alternating magnetization direction in the stator 4 with a runner 5 , which comprises an electric coil, have the advantage that a high magnetic force on the rotor 5 can be generated depending on the current flow through the coil, with low weight of the rotor 5 compared to runners, which are built exclusively from permanent magnets. To amplify the magnetic force, a coil core, in particular a slotted coil core can be used.

Jeweils ein Läufer 5 kann beweglich jeweils auf einem Stator 4 angeordnet sein, mit zwei Läufern 5 auf zwei Statoren 4 analog einem Gleitschlitten mit zwei Kufen. Der Läufer 5 kann U-förmig ausgebildet sein mit seitlichen Verankerungen. Ein Läufer kann wie bei einer Magnetschwebebahn auf einem Stator 4 geführt werden. Um hohe Kräfte zu erzeugen können statt normalen Spulen supraleitende Spulen verwendet werden zur Erzeugung von Magnetfeldern. Eine Kühlung bzw. Lagerung in z. B. flüssigem Stickstoff kann im Gehäuse 8 erfolgen. One runner each 5 can be movable on a stator 4 be arranged with two runners 5 on two stators 4 analogous to a sliding carriage with two skids. The runner 5 may be U-shaped with side anchors. A runner can act like a maglev on a stator 4 be guided. To generate high forces, superconducting coils can be used instead of normal coils to generate magnetic fields. A cooling or storage in z. B. liquid nitrogen can in the housing 8th respectively.

Der Antrieb 1 kann ein externes Gehäuse 8 umfassen, am Leistungsschalter außen befestigt, insbesondere zum Antreiben von mehr als einem Leistungsschalterpol. Der Antrieb kann alternativ im Isoliergehäuse des Leistungsschalters mit eigenem oder ohne Gehäuse 8 angeordnet sein. Der Linearmotor 3 kann direkt an einem beweglichen Kontaktstück oder einer Antriebsstange des Leistungsschalters befestigt sein. Bei Antrieben 1 nach Art eines Federspeicherantriebs kann die Platte 10 zum Spannen der Feder identisch der Gegenplatte 11 am Element 2 sein, d. h. nur eine Platte verwendet werden. Als Feder 6 kann eine Schraubenfeder, insbesondere aus Stahl, oder andere Arten von Federn, insbesondere Blattfedern verwendet werden. The drive 1 can be an external case 8th comprise externally mounted on the power switch, in particular for driving more than one circuit breaker pole. The drive can alternatively be in the isolator housing of the circuit breaker with its own or without housing 8th be arranged. The linear motor 3 Can be directly attached to a movable contact piece or a drive rod of the circuit breaker. For drives 1 in the manner of a spring-loaded drive, the plate 10 for tensioning the spring identical to the counter plate 11 at the element 2 ie, only one plate can be used. As a spring 6 a helical spring, in particular of steel, or other types of springs, in particular leaf springs can be used.

Bei Aufbauten des Antriebs 1 analog den in den 2 und 3 gezeigten Aufbauten, mit z.B. drei oder mehr Linearmotoren 3, können die Linearmotoren 3 in regelmäßigen Abständen entlang eines Kreisumfangs angeordnet sein, wobei insbesondere im Mittelpunkt des Kreisumfangs das Element 9 angeordnet ist. Ein synchrones Takten der Linearmotoren 3 ermöglicht eine lineare Bewegung des Elements 9 entlang seiner Längsachse ohne Verkippen oder Verkanten. Der Aufbau mit mehreren Linearmotoren 3, insbesondere analog dem gezeigten Aufbau in den 2 und 3, kann in einem Ausführungsbeispiel analog 4, ohne Feder 6 verwendet werden. For superstructures of the drive 1 analogous to those in the 2 and 3 shown constructions, with eg three or more linear motors 3 , the linear motors can 3 be arranged at regular intervals along a circumference, wherein in particular in the center of the circumference of the element 9 is arranged. A synchronous clocking of the linear motors 3 allows a linear movement of the element 9 along its longitudinal axis without tilting or tilting. The structure with several linear motors 3 , in particular analogous to the structure shown in the 2 and 3 , in an embodiment analog 4 , without feather 6 be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Antrieb für einen Leistungsschalter Drive for a circuit breaker
2 2: Element zum Übertragen von BewegungsenergieElement for transmitting kinetic energy
3 3: Linearmotor linear motor
4 4: Stator stator
5 5: Läufer runner
6 6: Einrichtung zum Speichern von Bewegungsenergie Device for storing kinetic energy
7 7: Deckfläche cover surface
8 8th: Gehäuse casing
9 9: kinematische Kette kinematic chain
10 10: Platte plate
11 11: Gegenplatte counterplate
12 12: Richtung der Läuferbewegung beim Einschalten/Spannen der FederDirection of the rotor movement when switching on / tensioning the spring
13 13: Richtung der Ausschaltbewegung Direction of the switch-off movement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 29512174 U1 [0005]

Claims

Drive ( 1 ) for a circuit breaker, with an element ( 2 ) for transmitting kinetic energy via a kinematic chain to at least one movable contact piece of the circuit breaker when switching, and with at least one motor ( 3 ) for providing the kinetic energy for switching, characterized in that the at least one motor ( 3 ) a linear motor with a linear stator ( 4 ) and with a runner ( 5 ).

Drive ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the at least one motor ( 3 ) with a device ( 6 ) for storing kinetic energy is mechanically connected, in particular for storing the engine ( 3 ) provided kinetic energy for switching.

Drive ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the device ( 6 ) for storing kinetic energy comprises a spring, in particular one by the at least one motor ( 3 ) prestressable spring and / or in particular a spring for the elimination of the circuit breaker.

Drive ( 1 ) according to one of claims 2 or 3, characterized in that the device ( 6 ) for storing kinetic energy mechanically with the element ( 2 ), in particular in direct operative connection, for transmitting stored kinetic energy from the device ( 6 ) via a kinematic chain on the at least one movable contact piece.

Drive ( 1 ) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the longitudinal direction of the stator ( 4 ) of the motor ( 3 ), which of the direction of movement of the runner ( 6 ) of the motor ( 3 ), parallel, in particular axially of the longitudinal direction of the element ( 2 ) for transmitting kinetic energy and / or the longitudinal direction of the device ( 6 ) for storing kinetic energy.

Drive ( 1 ) according to one of claims 2 to 5, characterized in that at least two, in particular three linear motors ( 3 ), in particular synchronously clockable, each having a stator ( 4 ) and a runner ( 5 ), wherein the longitudinal direction of the stator ( 4 ), which of the direction of movement of the runner ( 5 ), in each case parallel to the longitudinal direction of the element ( 2 ) for transmitting kinetic energy and / or the longitudinal direction of the device ( 6 ) for storing kinetic energy.

Drive ( 1 ) according to one of claims 2 to 6, characterized in that the at least one motor ( 3 ) is designed for tensioning a spring as a device ( 6 ) for storing kinetic energy, and / or for holding the spring in a prestressed state, in particular in the on state of the circuit breaker, and / or for releasing the spring in the prestressed state, in particular for triggering the opening movement of the circuit breaker, and / or for braking the Spring in a switching movement, and / or for fixing the spring in a state after a turn-off of the circuit breaker.

Drive ( 1 ) according to one of claims 2 to 7, characterized in that the at least one motor ( 3 ) is designed for tensioning a first spring as a device ( 6 ) for storing kinetic energy for a switch-on movement of the circuit breaker and for clamping a second spring as a device ( 6 ) for storing kinetic energy for a turn-off movement of the circuit breaker.

Drive ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the at least one motor ( 3 ) is designed to drive switching movements, in particular the switching on and off movement of the circuit breaker, in particular to drive directly and / or to drive via a transmission, and / or that the at least one motor ( 3 ) is configured for braking a switching movement of the circuit breaker, and / or that the at least one motor ( 3 ) is adapted for fixing the element ( 2 ) for transmitting kinetic energy in an on or off state of the circuit breaker.

Drive ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the at least one motor ( 3 ) at least one permanent magnet as a stator ( 4 ) or as a runner ( 5 ), in particular a permanent magnet with alternating magnetization direction and / or with Gleitschlittenfunktion.

Drive ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that a control or regulation for the at least one engine ( 3 ), for setting a holding force and / or for setting a damping of a movement and / or for adjusting the switching movement in particular depending on a switching request to the circuit breaker and / or depending on a switching on and / or off.

Method for driving a circuit breaker, in particular with a drive ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, wherein an engine ( 3 ) Provides kinetic energy for an element ( 2 ), which transmits the kinetic energy via a kinematic chain to at least one movable contact piece of the circuit breaker when switching the circuit breaker, characterized that the kinetic energy in the form of a linear movement of a runner ( 5 ) in operative connection with a linear stator ( 4 ), the runner ( 5 ) and the stator ( 4 ) form a linear motor.

A method according to claim 12, characterized in that the kinetic energy of a linear motor ( 3 ) or at least two linear motors ( 3 ), in particular synchronously clocked linear motors ( 3 ), wherein the at least one linear motor ( 3 ) the kinetic energy to a device ( 6 ) for storing kinetic energy, in particular a biasing spring, and the device ( 6 ) at a switching, in particular when switching off the circuit breaker, the kinetic energy over the element ( 2 ) transmits to a kinematic chain and at least one movable contact piece of the circuit breaker.

A method according to claim 12, characterized in that the kinetic energy of a linear motor ( 3 ) or at least two linear motors ( 3 ), in particular synchronously clocked linear motors ( 3 ), wherein the at least one linear motor ( 3 ) at a switching, in particular at a switch-off, when switching on and off and / or when switching off, on and off the circuit breaker, the kinetic energy to the element ( 2 ), in particular directly transmits, and the element ( 2 ) transmits the kinetic energy to a kinematic chain and at least one movable contact piece of the circuit breaker.

Method according to one of claims 12 to 14, characterized in that the linear motor regulated or controlled a holding force for the element ( 2 ) adjusts and / or controls a switching movement, in particular depending on a switching request to the circuit breaker or controls, in particular depending on a switching on and / or off of the circuit breaker, and / or during a movement of the element ( 2 ) regulates or controls an attenuation of the movement, in particular regulates or controls the movement damped in terms of time.