DE102015218443A1 - Drive and method for driving a circuit breaker - Google Patents
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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
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
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
Dabei zeigen die The show
In
Das Gehäuse
Die Bewegungsrichtung des Läufers
In
Bei der Schaltbewegung kann der Linearmotor
Der Linearmotor
In den
Alternativ zu zwei Linearmotoren
Die Feder
In
Dazu kann die kinematische Kette verbunden werden und die Schaltbewegung in Richtung
Auf zwei gegenüberliegenden Seiten bzw. Enden der Platte
Analog dem Ausführungsbeispiel in
In
Der Linearmotor
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
Jeweils ein Läufer
Der Antrieb
Bei Aufbauten des Antriebs
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] DE 29512174 U1 [0005]
Claims (15)
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29512174U1 (en) | 1995-03-01 | 1995-09-14 | Siemens AG, 80333 München | Single pole high voltage circuit breaker |
DE19837009A1 (en) | 1998-08-14 | 2000-02-17 | Abb Patent Gmbh | Actuator device for movable contact piece of high-voltage power switch |
WO2014118875A1 (en) | 2013-01-29 | 2014-08-07 | 株式会社日立製作所 | Switch device |
US20150091677A1 (en) | 2012-04-06 | 2015-04-02 | Hitachi, Ltd. | Gas Circuit Breaker |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD126231A1 (en) * | 1976-06-16 | 1977-07-06 | ||
US5354960A (en) * | 1993-06-04 | 1994-10-11 | Boltswitch, Inc. | Linear motor powered shunt trip operator |
IT1296880B1 (en) * | 1997-12-17 | 1999-08-02 | Abb Adda S P A | HIGH VOLTAGE CURRENT SWITCH |
DE19815538A1 (en) * | 1998-03-31 | 1999-10-07 | Siemens Ag | Drive devices for interrupter units of switching devices for energy supply and distribution |
FR2865572B1 (en) * | 2004-01-23 | 2006-05-26 | Alstom T & D Sa | DEVICE FOR CONTROLLING A DEVICE FOR CUTTING ELECTRIC ENERGY |
CN101266893A (en) * | 2008-04-30 | 2008-09-17 | 沈阳工业大学 | Operation mechanism with motive contactor of line inductance electromotor driving high-voltage breaker |
CN101458261A (en) * | 2008-12-26 | 2009-06-17 | 沈阳工业大学 | Speed characteristic detection device for breaker permanent magnet linear electric motor operation mechanism |
JP6272324B2 (en) * | 2013-06-12 | 2018-01-31 | 株式会社日立製作所 | Gas circuit breaker |
JP6053173B2 (en) * | 2013-11-01 | 2016-12-27 | 株式会社日立製作所 | Switchgear |
-
2015
- 2015-09-25 DE DE102015218443.9A patent/DE102015218443A1/en not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-09-06 WO PCT/EP2016/070940 patent/WO2017050561A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29512174U1 (en) | 1995-03-01 | 1995-09-14 | Siemens AG, 80333 München | Single pole high voltage circuit breaker |
DE19837009A1 (en) | 1998-08-14 | 2000-02-17 | Abb Patent Gmbh | Actuator device for movable contact piece of high-voltage power switch |
US20150091677A1 (en) | 2012-04-06 | 2015-04-02 | Hitachi, Ltd. | Gas Circuit Breaker |
WO2014118875A1 (en) | 2013-01-29 | 2014-08-07 | 株式会社日立製作所 | Switch device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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