DE102017204303A1 - Circuit breaker with several breaker units - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter (1) mit mehreren Unterbrechereinheiten (5 bis 8), die jeweils wenigstens ein bewegbares Schaltelement (13) zum Öffnen und Schließen eines Strompfades der Unterbrechereinheit (5 bis 8) aufweisen, wobei die Strompfade aller Unterbrechereinheiten (5 bis 8) elektrisch in Reihe geschaltet sind. Der Leistungsschalter (1) weist einen Antrieb (21) auf, an den jedes bewegbare Schaltelement (13) über eine kinematische Kette zum Bewegen des Schaltelements (13) gekoppelt ist, wobei die kinematischen Ketten wenigstens annähernd gleich lang sind.The invention relates to a circuit breaker (1) having a plurality of interrupter units (5 to 8), each having at least one movable switching element (13) for opening and closing a current path of the interrupter unit (5 to 8), the current paths of all interrupter units (5 to 8 ) are electrically connected in series. The circuit breaker (1) has a drive (21) to which each movable switching element (13) via a kinematic chain for moving the switching element (13) is coupled, wherein the kinematic chains are at least approximately the same length.
Description
Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit mehreren Unterbrechereinheiten.The invention relates to a circuit breaker with a plurality of breaker units.
Leistungsschalter sind elektrische Schalter, die für hohe elektrische Ströme und Spannungen ausgelegt sind, um insbesondere hohe Überlastströme und Kurzschlussströme sicher abschalten zu können. Dazu weisen Leistungsschalter eine Unterbrechereinheit mit wenigstens einem bewegbaren Schaltelement zum Öffnen und Schließen eines Strompfads auf.Circuit-breakers are electrical switches that are designed for high electrical currents and voltages, in order to be able to reliably switch off especially high overload currents and short-circuit currents. For this purpose, power switches have an interrupter unit with at least one movable switching element for opening and closing a current path.
Insbesondere Leistungsschalter für hohe Spannungen können mehrere Unterbrechereinheiten aufweisen, deren Strompfade elektrisch in Reihe geschaltet sind, um eine an dem Leistungsschalter anliegende Spannung auf die Strompfade der einzelnen Unterbrechereinheiten aufzuteilen. Um die einzelnen Unterbrechereinheiten bei einem Schaltvorgang gleichmäßig zu belasten, muss ein Gleichlauf der Schaltbewegungen in den einzelnen Unterbrechereinheiten erreicht werden, das heißt, die Strompfade der Unterbrechereinheiten müssen bei dem Schaltvorgang wenigstens annähernd gleichzeitig geöffnet bzw. geschlossen werden. Dazu können beispielsweise mehrere Antriebe eingesetzt werden, die Schaltelemente unterschiedlicher Unterbrechereinheiten antreiben und miteinander synchronisiert werden.In particular, high voltage power switches may include a plurality of breaker units whose current paths are electrically connected in series to divide a voltage applied to the power switch to the current paths of the individual breaker units. In order to uniformly load the individual interrupter units in a switching operation, a synchronization of the switching movements in the individual interrupter units must be achieved, that is, the current paths of the interrupter units must be opened or closed at least approximately simultaneously in the switching operation. For this purpose, for example, a plurality of drives can be used which drive switching elements of different interrupter units and are synchronized with each other.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsschalter mit mehreren Unterbrechereinheiten anzugeben, der insbesondere hinsichtlich des Gleichlaufs der Schaltbewegungen in den einzelnen Unterbrechereinheiten verbessert ist.The invention has for its object to provide a circuit breaker with multiple interrupter units, which is improved in particular in terms of the synchronization of the switching movements in the individual interrupter units.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßer Leistungsschalter weist mehrere Unterbrechereinheiten auf, die jeweils wenigstens ein bewegbares Schaltelement zum Öffnen und Schließen eines Strompfades der Unterbrechereinheit aufweisen, wobei die Strompfade aller Unterbrechereinheiten elektrisch in Reihe geschaltet sind. Der Leistungsschalter weist einen Antrieb auf, an den jedes bewegbare Schaltelement über eine kinematische Kette zum Bewegen des Schaltelements gekoppelt ist, wobei die kinematischen Ketten wenigstens annähernd gleich lang sind.An inventive circuit breaker has a plurality of interrupter units, each having at least one movable switching element for opening and closing a current path of the interrupter unit, wherein the current paths of all interrupter units are electrically connected in series. The circuit breaker has a drive to which each movable switching element is coupled via a kinematic chain for moving the switching element, wherein the kinematic chains are at least approximately the same length.
Ein erfindungsgemäßer Leistungsschalter weist also mehrere Unterbrechereinheiten auf, deren bewegbare Schaltelemente alle von nur einem gemeinsamen Antrieb, beispielsweise einem Federspeicherantrieb oder einem Motorantrieb, angetrieben werden. Der Gleichlauf der Schaltbewegungen in den einzelnen Unterbrechereinheiten wird dabei dadurch erreicht, dass die bewegbaren Schaltelemente der unterschiedlichen Unterbrechereinheiten über wenigstens annähernd gleich lange kinematische Ketten an den Antrieb gekoppelt sind. Daraus resultiert eine erhebliche Reduzierung von Kosten und Material beispielsweise gegenüber einer Ausführung des Leistungsschalters mit mehreren miteinander synchronisierten Antrieben für Schaltelemente verschiedener Unterbrechereinheiten.An inventive circuit breaker thus has a plurality of interrupter units whose movable switching elements are all driven by only one common drive, such as a spring drive or a motor drive. The synchronization of the switching movements in the individual interrupter units is achieved in that the movable switching elements of the different interrupter units are coupled via at least approximately the same length kinematic chains to the drive. This results in a significant reduction of costs and material, for example, compared to an embodiment of the circuit breaker with multiple synchronized drives for switching elements of different interrupter units.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine von dem Antrieb direkt angetriebene Antriebsstange vor, die ein Getriebeglied aller kinematischen Ketten ist. Dies ermöglicht vorteilhaft eine gleichzeitige Aktivierung aller kinematischen Ketten durch eine ihnen gemeinsame Antriebsstange.An embodiment of the invention provides a directly driven by the drive drive rod, which is a transmission element of all kinematic chains. This advantageously enables a simultaneous activation of all kinematic chains by means of a common drive rod.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede kinematische Kette wenigstens eine über einen Antriebshebel an die Antriebsstange gekoppelte Koppelstange aufweist, wobei die Koppelstangen gleich lang sind. Dies bewirkt vorteilhaft eine gleiche Länge der von den Koppelstangen gebildeten Glieder der kinematischen Ketten.A further embodiment of the invention provides that each kinematic chain has at least one coupled via a drive lever to the drive rod coupling rod, wherein the coupling rods are the same length. This advantageously causes an equal length of the links formed by the coupling rods of the kinematic chains.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede Koppelstange in ihrem mittleren Bereich durch einen Führungshebel geführt wird. Dadurch kann vorteilhaft ein Ausknicken der Koppelstangen bei hohen Druckbelastungen vermieden oder zumindest reduziert werden, das eine Kraftübertragung durch die Koppelstangen reduziert.A further embodiment of the invention provides that each coupling rod is guided in its central region by a guide lever. This can advantageously be avoided buckling of the coupling rods at high pressure loads or at least reduced, which reduces a power transmission through the coupling rods.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwei Koppelstangen voneinander verschiedener kinematischer Ketten über den Antriebshebel in einander entgegengesetzte Richtungen bewegt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die Koppelstangen verschiedener kinematischer Ketten bei einem Schaltvorgang gleichzeitig druck- oder zugbelastet werden. Dies ist vorteilhaft, da eine Druckbelastung der Koppelstange einer kinematischen Kette bei einer gleichzeitigen Zugbelastung der Koppelstange einer anderen kinematischen Kette eine ungleichmäßige Kraftübertragung durch diese Koppelstangen bewirken kann, die den Gleichlauf der mit diesen kinematischen Ketten verbundenen Schaltelemente beeinträchtigen kann.A further embodiment of the invention provides that two coupling rods are moved from each other different kinematic chains via the drive lever in opposite directions. As a result, it can be achieved that the coupling rods of various kinematic chains are subjected to pressure or tension simultaneously during a switching operation. This is advantageous because a compressive load of the coupling rod of a kinematic chain with a simultaneous tensile load of the coupling rod of another kinematic chain can cause uneven force transmission through these coupling rods, which can affect the synchronization of the associated with these kinematic switching elements.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede kinematische Kette zwei über den Antriebshebel an die Antriebsstange gekoppelte Koppelstangen aufweist, die über den Antriebshebel in einander entgegengesetzte Richtungen bewegt werden. Dies bewirkt, dass bei jedem Schaltvorgang eine Koppelstange jeder kinematischen Kette zugbelastet wird und die andere Koppelstange druckbelastet wird. Dadurch entfällt vorteilhaft der Nachteil einer Reduzierung der Kraftübertragung durch eine Druckbelastung der Koppelstange im Falle einer Ausführung einer kinematischen Kette mit nur einer Koppelstange. Ferner kann auf die Verwendung von Führungshebeln zur Reduzierung eines Ausknickens der Koppelstangen bei Druckbelastung verzichtet werden, da bei jedem Schaltvorgang immer eine der Koppelstangen zugbelastet wird, die die Kraftübertragung vornehmlich übernehmen kann.A further embodiment of the invention provides that each kinematic chain has two coupled via the drive lever to the drive rod coupling rods, which are moved via the drive lever in opposite directions. This has the effect that a coupling rod of each kinematic chain is tensioned with each switching operation and the other coupling rod pressure is loaded. This advantageously eliminates the disadvantage of reducing the power transmission by a pressure load of the coupling rod in the case of execution of a kinematic chain with only one coupling rod. Furthermore, can be dispensed with the use of guide levers to reduce buckling of the coupling rods under pressure, since each switching operation is always one of the coupling rods train loaded, which can take over the power transmission mainly.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Traggestell vor, das einen als ein Hohlkörper ausgebildeten Träger aufweist, innerhalb dessen die Koppelstangen und der Antriebshebel angeordnet sind und an dem der Antrieb angeordnet ist. Dabei sind der Antriebshebel und der Antrieb in einem mittleren Bereich des Trägers angeordnet und jede Koppelstange verläuft von dem mittleren Bereich des Trägers zu einem Endbereich des Trägers. Dadurch wird ein Traggestell des Leistungsschalters vorteilhaft zur Anordnung der Koppelstangen, des Antriebshebels und des Antriebs genutzt, wobei die mittige Anordnung des Antriebshebels und des Antriebs die Ausführung gleich langer kinematischer Ketten unterstützt.A further embodiment of the invention provides a support frame, which has a carrier formed as a hollow body, within which the coupling rods and the drive lever are arranged and on which the drive is arranged. In this case, the drive lever and the drive are arranged in a central region of the carrier and each coupling rod extends from the central region of the carrier to an end region of the carrier. As a result, a support frame of the circuit breaker is advantageously used for the arrangement of the coupling rods, the drive lever and the drive, wherein the central arrangement of the drive lever and the drive supports the execution of the same length kinematic chains.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede kinematische Kette eine Schaltstange aufweist, die in einer Isolatorsäule verläuft, an der wenigstens eine Unterbrechereinheit angeordnet ist, wobei die Schaltstangen wenigstens annähernd gleich lang sind. Dies bewirkt vorteilhaft einerseits eine gleiche Länge der von den Schaltstangen gebildeten Glieder der kinematischen Ketten und andererseits eine elektrisch isolierende Anordnung der Unterbrechereinheiten an Isolatorsäulen.A further embodiment of the invention provides that each kinematic chain has a switching rod, which runs in an insulator column, on which at least one interrupter unit is arranged, wherein the shift rods are at least approximately the same length. This causes advantageous on the one hand an equal length of the links formed by the shift rods of the kinematic chains and on the other hand an electrically insulating arrangement of the interrupter units on insulator columns.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede Koppelstange einer kinematischen Kette über ein Umlenkgetriebe an die Schaltstange der kinematischen Kette gekoppelt ist. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Kraftübertragung von den Koppelstangen auf die Unterbrechereinheiten durch die Schaltstangen.A further embodiment of the invention provides that each coupling rod of a kinematic chain is coupled via a deflection gear to the shift rod of the kinematic chain. This advantageously allows power transmission from the coupling rods to the breaker units through the shift rails.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jede Isolatorsäule auf dem Träger angeordnet ist. Dadurch können in den Isolatorsäulen angeordnete Schaltstangen vorteilhaft an in dem Träger angeordnete Koppelstangen gekoppelt werden.A further embodiment of the invention provides that each insulator column is arranged on the carrier. As a result, switching rods arranged in the isolator columns can advantageously be coupled to coupling rods arranged in the carrier.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an jeder Isolatorsäule zwei Unterbrechereinheiten angeordnet sind, die an sich gegenüber liegenden Seiten von der Isolatorsäule abstehen. Dadurch wird jede Isolatorsäule vorteilhaft zur Anordnung zweier Unterbrechereinheiten genutzt.A further embodiment of the invention provides that two interrupter units are arranged on each insulator column, which protrude from the insulator column on opposite sides. As a result, each insulator column is advantageously used for the arrangement of two interrupter units.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die bewegbaren Schaltelemente der beiden an einer Isolatorsäule angeordneten Unterbrechereinheiten an eine in der Isolatorsäule verlaufende Schaltstange gekoppelt sind. Dies ermöglicht vorteilhaft die Übertragung einer Antriebskraft des Antriebs auf die Schaltelemente über die Schaltstangen.A further embodiment of the invention provides that the movable switching elements of the two interrupter units arranged on an insulator column are coupled to a switching rod extending in the insulator column. This advantageously enables the transmission of a driving force of the drive to the switching elements via the shift rails.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jedes bewegbare Schaltelement über eine Abtriebsumlenkeinheit und eine Abtriebsstange an eine Schaltstange gekoppelt ist, wobei die Abtriebsstangen wenigstens näherungsweise gleich lang sind. Dies bewirkt vorteilhaft eine gleiche Länge der von den Abtriebsstangen gebildeten Glieder der kinematischen Ketten.A further embodiment of the invention provides that each movable switching element is coupled via a Abtriebsumlenkeinheit and an output rod to a shift rod, wherein the output rods are at least approximately the same length. This advantageously causes an equal length of the links formed by the output rods of the kinematic chains.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vier Unterbrechereinheiten vor. Dies ermöglicht vorteilhaft die Aufteilung einer an dem Leistungsschalter anliegenden Spannung auf vier Unterbrechereinheiten.Another embodiment of the invention provides four interrupter units. This advantageously allows the distribution of a voltage applied to the circuit breaker voltage to four interrupter units.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Leistungsschalters, -
2 einen Ausschnitt des in1 dargestellten Leistungsschalters, -
3 einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Leistungsschalters, -
4 einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines Leistungsschalters, und -
5 einen Ausschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines Leistungsschalters.
-
1 a first embodiment of a circuit breaker, -
2 a section of the in1 illustrated circuit breaker, -
3 a detail of a second embodiment of a circuit breaker, -
4 a section of a third embodiment of a circuit breaker, and -
5 a section of a fourth embodiment of a circuit breaker.
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in the figures with the same reference numerals.
An dem oberen Ende jeder Isolatorsäule
Jede Unterbrechereinheit
Unterhalb von jeder Unterbrechereinheit
An einem Ende jeder Unterbrechereinheit
Der Leistungsschalter
Eine erste kinematische Kette wird von einer Antriebsstange 25, einer ersten Koppelstange
Eine zweite kinematische Kette wird von der Antriebsstange 25, der ersten Koppelstange
Eine dritte kinematische Kette wird von der Antriebsstange 25, einer zweiten Koppelstange
Eine vierte kinematische Kette wird von der Antriebsstange 25, der zweiten Koppelstange
Der Antriebshebel
Das erste Umlenkgetriebe
Das zweite Umlenkgetriebe
Die erste Abtriebsumlenkeinheit
Entsprechend übersetzt die zweite Abtriebsumlenkeinheit
Jede Koppelstange
Die beiden Koppelstangen
In allen in den
Jede eine Schaltstange
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (15)
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