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Die Erfindung betrifft einen Schaltwagen mit einem Leistungsschalter für die Installierung in einem Schaltvorrichtungsgehäuse sowie ein Kondensatorentladungssystem für einen solchen Schaltwagen mit einem Leistungsschalter.
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Die
DE 89 12 542 U1 beschreibt eine trennerlose Schaltanlage, bei der auf einen Trennschalter verzichtet werden kann, indem das Schaltgerät auf einem Schaltwagen montiert, der beispielsweise auf Führungsschienen geführt wird. Die Trennfunktion wird durch die Bewegung des vorher ausgeschalteten Schaltgeräts mit damit verbundener Trennung von ortsfesten Gegenkontakten der Schaltanlage übernommen. Es wird weiter insbesondere die Versetzung der Führungsschienen aus dem spannungsführenden Teil des Schaltgeräts heraus beschrieben, was die Isolation und den Aufbau der Führungsschiene vereinfacht.
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Die
US 6 295 191 B1 beschreibt eine Schaltvorrichtung mit einer stationären Elektrode und einer beweglichen Elektrode, die zur stationären Elektrode hin oder von ihr weg bewegt werden kann. Die stationäre Elektrode und die bewegliche Elektrode weisen jeweils eine Spule auf. Durch entsprechenden Stromfluss durch die Spulen ziehen sich diese und die damit verbundenen Elektroden an oder sie stoßen sich ab, womit der Schalter geöffnet oder geschlossen werden kann.
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Magnetisch oder elektrisch betätigte Leistungsschalter haben gewöhnlich einen oder mehrere Kondensatoren, die elektrische Energie in Form eines elektrischen Feldes speichern. Die elektrische Energie wird dazu verwendet, die Spulen eines Betätigungsmechanismus zu erregen, der den Kontakt des Leistungsschalters öffnet und schließt. Das elektrische Feld in dem Kondensator eines Leistungsschalters kann eine Größe von einem Farad oder mehr haben. Elektrische Felder dieser Größe können ernsthafte Verletzungen oder den Tod von Personen herbeiführen, die dem elektrischen Feld ausgesetzt werden. Beispielsweise kann das Wartungspersonal, das einen Leistungsschalter oder einen Schaltwagen mit einem Leistungsschalter aus einem Gehäuse zur Wartung oder für einen Austausch entfernt, leicht dem elektrischen Feld ausgesetzt werden, das in den Kondensatoren des Leistungsschalters gespeichert ist, wenn geeignete Sicherheitsmaßnahmen nicht beachtet werden. Deshalb fordern die Behörden häufig eine Sicherung gegenüber einer solchen Exponierung. So fordert beispielsweise C37.20.2 des American National Standards Institute (ANSI), dass magnetisch und elektrisch betätigte Leistungsschalter einen Mechanismus aufweisen, der die gespeicherte Energie der Kondensatoren des Leistungsschalters automatisch entlädt, bevor oder während der Leistungsschalter oder der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter aus seinem Gehäuse entfernt wird.
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Leistungsschalter und Schaltwagen mit Leistungsschalter für mittlere Spannungen sind häufig in relativ kompakten Schaltvorrichtungsgehäusen untergebracht. Jede auf die Sicherheit bezogene Maßnahme, die an einem solchen Leistungsschalter vorgenommen wird, darf nicht dazu führen, dass die Abmessungen des Leistungsschalters diejenigen seines Gehäuses überschreiten. Eine Minimierung der Kosten und der Komplexität einer speziellen Sicherheitsmaßnahme unterstützt ihre Beachtung und ist deshalb besonders erwünscht.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen in einem Schaltvorrichtungsgehäuse installierbaren Schaltwagen mit einem Leistungsschalter bereitzustellen, der ein einfaches, kompaktes und nicht aufwändiges System zum automatischen Entladen seines Kondensators bzw. seiner Kondensatoren beim Entfernen des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter aus dem Gehäuse oder der Ummantelung aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Schaltwagen mit einem Leistungsschalter gelöst, wie er in den Ansprüchen 1, 23 und 26 beschrieben ist, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen 2 bis 22 sowie 24 und 25 beschrieben sind. Die Aufgabe wird auch durch ein System zur automatischen Entladung eines Kondensators eines Schaltwagens mit einem Leistungsschalter nach Anspruch 27 sowie durch ein Verfahren zum Entfernen eines Schaltwagens mit einem Leistungsschalter aus einem Schaltvorrichtungsgehäuse nach Anspruch 28 gelöst.
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Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
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1 zeigt perspektivisch von oben und vorne einen Schaltwagen mit einem Leistungsschalter nach der Erfindung mit einem Kondensatorentladungssystem.
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2 zeigt perspektivisch von oben und hinten einen Ziehmechanismus und einen Schaltwagen des in 1 gezeigten Schaltwagens mit einem Leistungsschalter.
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3 ist der Schnitt A-A von 1.
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4 zeigt in einer Vergrößerung des Bereichs B von 2 einen Arretierarm des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter in einer ”Arretierungs”-Stellung.
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5 zeigt in einer Vergrößerung des Bereichs C von 2 einen Arretierarm des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter, der an einem einen großen Durchmesser aufweisenden Teil eines Griffblockierelements angreift.
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6 zeigt in einer Vergrößerung des Bereichs D von 2 einen Kontaktschalter eines Kondensatorentladungssystems des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter in einer ”geschlossenen” Stellung.
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7 ist eine Seitenansicht eines Widerstands und einer Druckknopfsteuerplatte des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter von 1 bis 6.
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8 ist ein Schaltplan der verschiedenen elektrischen und elektronischen Bauteile des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter von 1 bis 7.
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9A und 9B sind Pläne einer Kondensatorentladungsschaltung des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter der 1–8.
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10 ist ein Ablaufdiagramm, das Funktionsfolgen des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter von 1 bis 9 zeigt.
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In 1 bis 7 ist ein Koordinatensystem eingezeichnet, dessen Koordinatenachsen mit x, y und z bezeichnet sind, die ausgehend vom Ursprung mit dem Vorzeichen + bzw. – versehen sind. Die im folgenden verwendeten Bezeichnungen, wie oben, unten, nach oben und nach unten beziehen sich auf die Darstellungen der 1 bis 3.
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In den Figuren ist ein Schaltwagen mit einem magnetisch betätigten Leistungsschalter 10 mit einer Ausführungsform eines Kondensatorentladungssystems gezeigt, das auch zusammen mit anderen Bautypen von magnetisch oder elektrisch betätigten Leistungsschaltern eingesetzt werden kann. Der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter ist für eine Installierung in einem nicht gezeigten Schaltvorrichtungsgehäuse für Verteilersysteme von elektrischer Leistung vorgesehen.
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Der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 hat einen Rahmen 14 und einen Schaltwagen 63, wie in 1 und 2 gezeigt ist, und der ein sich in Längsrichtung erstreckendes Element 63a aufweist, das mit sich seitlich erstreckenden Elementen fest verbunden ist, an denen Räder 17 drehbar angebracht sind, wodurch der Schaltwagen 63 bezüglich des Schaltvorrichtungsgehäuses verschiebbar ist. Der Rahmen 14 ist auf dem Schaltwagen 63 montiert.
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Der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 hat ein elektronisches Steuersystem 15 gemäß 1 und 8 mit einem Mikroprozessor 15a, einer Speichervorrichtung 15b, die mit dem Mikroprozessor 15a elektrisch gekoppelt ist und einen Satz von rechnerausführbaren Instruktionen 15c, die in der Speichervorrichtung 15b gespeichert sind.
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Der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 hat ferner einen Kontaktmechanismus 16, der ein Gehäuse 18, das fest mit dem Rahmen 14 verbunden ist, einen Vakuumunterbrecher 19, einen elektrisch leitenden oberen Kontakt 20 und einen elektrisch leitenden unteren Kontakt 26 aufweist, die jeweils in dem Gehäuse 18 angeordnet sind. Der obere Kontakt 20 ist fest mit dem Gehäuse 18 verbunden und hat einen Endabschnitt 20a, der in dem Vakuumunterbrecher 19 angeordnet ist. Der untere Kontakt 26 ist vertikal, d. h. in der Richtung y zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verschiebbar. Der untere Kontakt 26 steht mit dem oberen Kontakt 20 in Berührung, wenn der untere Kontakt 26 sich in der Schließstellung befindet, was den elektrischen Stromfluss durch die Kontakte 20, 26 erleichtert. Der untere Kontakt 26 hat einen Abstand von dem oberen Kontakt 20, wenn sieh der untere Kontakt 26 in der Offenstellung befindet, wodurch der elektrische Stromfluss durch die Kontakte 20, 26 unterbrochen ist. Der untere Kontakt 26 ist fest mit einer isolierten Schubstange 32 verbunden und hat einen Abschnitt 26a, der in dem Vakuumunterbrecher 19 angeordnet ist. Eine Feder 34 spannt den unteren Kontakt 26 nach unten vor, d. h. in die Richtung –y.
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Der Kontaktmechanismus 16 hat ferner einen oberen primären Anschluss 22 und einen unteren primären Anschluss 28. Der obere primäre Anschluss 22 ist fest mit einem oberen Teil des Gehäuses 18 und elektrisch mit dem oberen Kontakt 20 verbunden. Der untere primäre Anschluss 28 ist fest mit einem unteren Teil des Gehäuses 18 und elektrisch mit dem unteren Kontakt 26 über ein flexibles Anschlussstück 30 verbunden. Der obere und der untere primäre Anschluss 22, 28 sind mit einer elektrischen Schaltung mittlerer Spannung eines Verteilungssystems für elektrische Leistung elektrisch verbindbar. Der obere und untere primäre Anschluss 22, 28 ist jeweils mit einer nicht gezeigten Schelle in Eingriff bringbar, die fest mit einer Innenfläche des Schaltvorrichtungsgehäuses verbunden ist, in dem der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 montiert ist. Der Kontakt zwischen den primären Anschlüssen 22, 28 und den Schellen stellt einen elektrischen Kontakt zwischen dem Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 und der elektrischen Schaltung her.
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Der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 hat weiterhin eine in 3 gezeigte magnetische Betätigungseinrichtung 38 mit einem Kern 40, einem Anker 42, einer oberen oder ”Offen”-Wicklung 44, einer unteren oder ”Schließ”-Wicklung 46 und einem Permanentmagneten 48. Der Kern 40 ist fest mit dem Rahmen 14 verbunden und hat einen oberen Schenkel 40a, einen unteren Schenkel 40b sowie zwei Zwischenschenkel 40c, die sich jeweils im Wesentlichen in der Richtung z erstrecken. Der Kern 40 hat ferner ein erstes Joch 40d und ein zweites Joch 40e, die fest mit dem oberen Schenkel 40a, dem unteren Schenkel 40b und den Zwischenschenkeln 40c verbunden sind. Die beiden Joche 40d und 40e erstrecken sich im Wesentlichen in der Richtung y.
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Der Anker 42 ist zwischen dem oberen Schenkel 40a und dem unteren Schenkel 40b angeordnet und zwischen einer unteren oder ”Schließ”-Stellung und einer oberen oder ”Offen”-Stellung vertikal verschiebbar. Der Anker 42 wird von einem oberen Zapfen 50, der fest mit einem oberen Abschnitt des Ankers 42 verbunden ist und sich durch den oberen Schenkel 40a erstreckt, und von einem unteren Zapfen 52 gehalten und geführt, der fest mit einem unteren Abschnitt des Ankers 42 verbunden ist und sich durch den unteren Schenkel 40b erstreckt. Mit einem Ende des unteren Zapfens 52 ist eine Stellverbindung 53 über Gewindeeingriff gekoppelt.
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Die Stellverbindung 53 ist drehbar mit einem Ende eines Schwenkarms 54 verbunden. Das gegenüberliegende Ende des Schwenkarms 54 ist drehbar mit einem Ende 32a der Schubstange 32 verbunden. Der Schwenkarm 53 ist mit dem Rahmen 14 durch eine Achse 56 schwenkbar verbunden. Die Stellverbindung 53 erleichtert die Einstellung des Spalts, der zwischen dem oberen Kontakt 20 und dem unteren Kontakt 26 vorhanden ist, wenn sich der untere Kontakt 26 in der Offenstellung befindet.
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Die obere Wicklung 44 ist fest mit dem Kern 40 zwischen dem oberen Schenkel 40a und den Zwischenschenkeln 40c verbunden. Die obere Wicklung 44 umschließt einen oberen Abschnitt des Ankers 42. Die untere Wicklung 46 ist fest mit dem Kern 40 zwischen dem unteren Schenkel 40b und den Zwischenschenkeln 40c verbunden. Die untere Wicklung 46 umschließt einen unteren Abschnitt des Ankers 42. Der Permanentmagnet 48 ist an den Enden der Zwischenschenkeln 40c, wie in 3 gezeigt, festgelegt und ist somit zwischen den Zwischenschenkeln 40e und dem Anker 42 positioniert.
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Der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 hat weiterhin einen Kondensator 60, der elektrisch mit der oberen Wicklung 44 und der unteren Wicklung 46 über das elektronische Steuersystem 15 (siehe 1 und 8) verbunden ist. Der Kondensator 60 kann elektrische Energie speichern und dient zur Erregung der oberen Wicklung 44 und der unteren Wicklung 46. Der Kondensator 60 hat eine Kapazität von etwa 100 K μ-Farad und wird durch das elektronische Steuersystem 15 mit einer Spannung von etwa 80 V versorgt, wobei diese Werte nur als Beispiele angegeben sind.
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Der Kontaktmechanismus 16 und die magnetische Betätigungseinrichtung 38 wirken zum Öffnen und Schließen des oberen Kontakts 20 und des unteren Kontakts 26 ansprechend auf ein Signal aus dem elektronischen Steuersystem 15 zusammen. Das elektronische Steuersystem 15 kann die obere Wicklung 44 und die untere Wicklung 46 selektiv erregen, wofür die elektrische Energie verwendet wird, die in dem Kondensator 60 gespeichert ist. Eine Erregung der unteren Wicklung 46 veranlasst den Endabschnitt 26a des unteren Kontakts 26 dazu, an dem Endabschnitt 20a des oberen Kontakts 20 anzuliegen (Kontakt), wodurch die Kontakte 20, 26 geschlossen werden, so dass ein elektrischer Strom zwischen dem oberen primären Anschluss 22 und dem unteren primären Anschluss 28 fließen kann. Eine Erregung der oberen Wicklung 44 veranlasst den Endabschnitt 26a des unteren Kontakts 26, sich von dem Endabschnitt 20a des oberen Kontakts 20 weg zu bewegen, wodurch der elektrische Stromfluss zwischen dem oberen primären Anschluss 22 und dem unteren primären Anschluss 28 unterbrochen wird.
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Die zum Öffnen und Schließen der Kontakte 20 und 26 erforderliche Kraft wird hauptsächlich durch die magnetische Betätigungseinrichtung 38 bereitgestellt. So wird das Schließen der Kontakte 20, 26 durch Erregen der unteren Wicklung 46 bewirkt. Die erregte Wicklung 46 erzeugt in Verbindung mit dem Permanentmagnet 48 einen Magnetfluss. Der Magnetfluss wird durch den Kern 40 geleitet und erzeugt über dem Kern 40 ein magnetisches Potential, das den Anker 42 nach unten, d. h. in die Richtung –y treibt.
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Die Abwärtsbewegung des Ankers 42 verursacht eine entsprechende Abwärtsbewegung am unteren Zapfen 52. Die Abwärtsbewegung des unteren Zapfens 52 führt dazu, dass sich der Schwenkarm 54 in 3 im Uhrzeigersinn um die Achse 56 dreht. Die Drehung des Schwenkarms 54 im Uhrzeigersinn gibt der Schubstange 32 eine Aufwärtsbewegung. Die Aufwärtsbewegung der Schubstange 32 führt den unteren Kontakt 26 zwangsweise in eine Berührung mit dem oberen Kontakt 20, wodurch der elektrische Kontakt zwischen dem oberen primären Anschluss 22 und dem unteren primären Anschluss 28 hergestellt ist.
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Die Kontakte 20, 26 werden durch Erregen der oberen Wicklung 44 geöffnet. Die erregte Wicklung 44 und der Permanentmagnet 48 erzeugen über dem Kern 40 einen Magnetfluss, der den Anker 42 nach oben treibt. Die Aufwärtsbewegung des Ankers 42 führt zu einer entsprechenden Aufwärtsbewegung des unteren Zapfens 52, der seinerseits den Schwenkarm 54 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 56 schwenken lässt. Die Verschwenkung des Schwenkarms 54 im Gegenuhrzeigersinn führt zu einer Abwärtsbewegung der Schubstange 32 und des unteren Kontakts 26, wodurch der elektrische Kontakt zwischen dem oberen primären Anschluss 22 und dem unteren primären Anschluss 28 unterbrochen wird. In 3 sind die Kontakte 20 und 26 in der Offenstellung gezeigt.
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Das elektronische Steuersystem 15 sorgt für die Erregung der oberen Wicklung 44 bzw. der unteren Wicklung 46 ansprechend auf eine Benutzereingabe, die das Schließen oder Öffnen der Kontakte 20, 26 befiehlt. Eine solche Eingabe wird beispielsweise über eine Druckknopfsteuertafel 98 erzeugt, die an dem Schaltwagen mit Leistungsschalter 10, wie in 1 gezeigt, angebracht ist.
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Der Unterbrecher 10 hat ferner einen Ziehmechanismus 61, wie aus 1 und 2 zu sehen ist. Der Ziehmechanismus 61 dient dazu, den Rahmen 14, den Kontaktmechanismus 16, die magnetische Betätigungseinrichtung 38 und das elektronische Steuersystem 15 in dem Schaltvorrichtungsgehäuse zu bewegen. Der Ziehmechanismus 61 ist so ausgelegt, dass er die erwähnten Bauteile zwischen einer Verbindungsstellung, einer Prüfstellung und einer Trennstellung bewegt oder ”zieht”.
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Die primären Anschlüsse 22, 28 greifen an den Schellen des Schaltvorrichtungsgehäuses über primäre Unterbrecher (nicht gezeigt) an, wenn der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter sich in der Verbindungsstellung befindet, so dass Strom durch die Kontakte 20, 26 fließen kann, wenn sie sich in der Schließstellung befinden. Die primären Anschlüsse 22, 28 greifen an den Schellen nicht an, wenn der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter in die Prüf- oder Trennstellung gesetzt ist, so dass ein Stromfluss durch die Kontakte 20, 26 unabhängig von ihrer Stellung unterbunden wird.
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Der Ziehmechanismus 61 hat ein Kanalelement 62. Wie in 5 gezeigt ist, ist an dem Kanalelement 62 eine Kupplung 78 angebracht. Der Ziehmechanismus 61 hat eine Leitspindel 76, die mit dem Kanalelement 62 über die Kupplung 78 verbunden ist. Die Kupplung 78 beschränkt die Bewegung der Leitspindel 76 auf linear, d. h. in die Richtungen x, y und z, während sie sich bezüglich des Kanalelements 62 drehen kann. Die Kupplung 78 ist für den Eingriff mit einem Drehwerkzeug ausgebildet, beispielsweise einem elektrischen Bohrer, einem Steckschlüssel oder einem Drehschlagschrauber. Die Verwendung des Drehwerkzeugs erleichtert die Drehung der Leitspindel 76.
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Der Ziehmechanismus 61 hat ferner einen Spindelblock 80. Der Spindelblock 80 ist mit dem Schaltwagen 63 fest und mit der Leitspindel 76 drehbar verbunden. Die Gewindegänge der Leitspindel 76 greifen in entsprechende Gewindegänge im Spindelblock 80. Das der Drehung der Leitspindel 76 zugeordnete Drehmoment wird auf den Spindelblock 80 über den Gewindeeingriff übertragen, so dass der Spindelblock 80 eine lineare Zwangsbewegung in der Richtung z ausführt. Diese Bewegung wird auf den Schaltwagen 63 übertragen, der auf seinen Rädern 17 in der Richtung z rollt. Die Verschiebung des Schaltwagens 63 führt zu einer entsprechenden Bewegung des Kontaktmechanismus 16 zu den Schellen des Schaltvorrichtungsgehäuses hin oder davon weg. Die Gewindegange der Leitspindel 76 und des Spindelblocks 80 sind nicht gezeigt.
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Der Ziehmechanismus 61 hat ferner einen ersten Traggriff 65, einen zweiten Traggriff 67, einen ersten Arretierarm 70 und einen zweiten Arretierarm 72. Der erste Traggriff 67 ist fest mit dem ersten Arretierarm 70 verbunden, der zweite Traggriff 67 ist fest mit dem zweiten Arretierarm 72 verbunden. Der erste Arretierarm 70 und der zweite Arretierarm 72 sind in dem Kanalelement 62 gleitend verschiebbar, d. h. in der Richtung x angeordnet. Der erste Traggriff 65 und der zweite Traggriff 67 stehen durch in dem Kanalelement 62 ausgebildete Schlitze 74 vor. Die Schlitze 74 sind in der Richtung x langgestreckt und erleichtern so die Bewegung der Traggriffe 65, 67 in der Richtung x. Die Traggriffe 65, 67 sind zwischen einer äußeren oder ”Arretier”-Stellung, wie es in den 1, 2, 4 und 5 gezeigt ist, und einer inneren oder ”entriegelten” Stellung verschiebbar.
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Eine Arretierlasche 77 ist fest mit einem Ende des ersten Arretierarms 70 verbunden, während eine Arretierlasche 83 fest mit einem Ende des zweiten Arretierarms 72 (4) verbunden ist. Die Arretierlaschen 77, 83 stehen jeweils durch einen in den gegenüberliegenden Enden des Kanalelements 62 ausgebildeten Schlitz 79 vor, wenn sieh die Traggriffe 65, 67 in der Arretierstellung befinden. Die Laschen 77, 83 sind in das Kanalelement 62 zurückgezogen, wenn sich die Traggriffe 65, 67 in der entriegelten Stellung befinden.
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Gemäß 5 ist ein Schlitz 81 in dem Arretierarm 70 ausgebildet, der sich von dem einen Ende des Arretierarms 70 aus einwärts erstreckt. In gleicher Weise hat der Arretierarm 72 einen Schlitz 82, der sich von dem einen Ende des Arretierarms 72 aus einwärts erstreckt. Der Schlitz 82 hat einen gekrümmten vorderen Abschnitt 82a und einen im Wesentlichen hinteren Abschnitt 82b.
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Die Arretierarme 70, 72 sind nach außen durch Federn 89 vorgespannt, die in 1 und 4 teilweise gezeigt sind. D. h., dass der Arretierarm 70 in die Richtung +x federvorgespannt ist, während der Arretierarm 72 in die Richtung –x vorgespannt ist. Somit sind die Traggriffe 65, 67 nach außen, d. h. in die Arretierstellung vorgespannt.
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Der Ziehmechanismus 61 hat schließlich noch ein Griffblockierelement 84, das in 2 und gezeigt ist und einen zylindrischen ersten Abschnitt 84a mit großem Durchmesser und einen zylindrischen Abschnitt 84b mit kleinem Durchmesser aufweist, der von dem Teil 84a mit großem Durchmesser längs der Mittellinie ”C1” des Griffblockierelements 84 vorsteht. Der Abschnitt 84a mit großem Durchmesser passt in den vorderen Abschnitt 82a des Schlitzes 82 mit minimalem Spiel, Der Abschnitt 84b mit kleinem Durchmesser passt in den Schlitz 81 des Arretierarms 70 mit minimalem Spiel. Der Abschnitt 84b mit kleinem Durchmesser passt auch in den hinteren Abschnitt 82b des Schlitzes 82 mit minimalem Spiel.
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Das Griffblockierelement 84 ist beweglich mit dem Kanalelement 82 verbunden und wird von einem Halteelement 86 abgestützt, das fest mit dem Kanalelement 62 verbunden ist. Das Halteelement 86 beschränkt die Bewegung des Griffblockierelements 84 in die Richtungen x und y. Das Halteelement 86 erlaubt dem Griffblockierelement 84 eine Verschiebung in der Richtung z. Das Griffblockierelement 84 ist in die Richtung +z federvorgespannt.
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Die Arretierarme 70, 72 und das Kanalelement 62 beschränken die Bewegung des Schaltwagens 63 und des Leistungsschalters 10 bezüglich des Schaltvorrichtungsgehäuses. Die Arretierlaschen 77, 83 greifen in komplementäre Schlitze an dem Schaltvorrichtungsgehäuse ein, wenn sich die Traggriffe 65, 67 in der arretierten Stellung befinden. Der Eingriff der Arretierlaschen 77, 83 mit den komplementären Schlitzen verhindert, dass sich die Arretierarme 70, 72 und somit das Kanalelement 62 in der Richtung z bezogen auf das Schaltvorrichtungsgehäuse verschieben. Somit ist eine Verschiebung des Schaltwagens 63 und des Leistungsschalters 10 bezüglich des Schaltvorrichtungsgehäuses nicht möglich, wenn die Traggriffe 65, 67 sich in der arretierten Position befinden und die Leitspindel 76 nicht betätigt wird.
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Die Traggriffe 65, 67 können nur dann in die entriegelte Stellung bewegt werden, wenn sich der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 in der Trennstellung befindet. Somit kann der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 nicht aus dem Schaltvorrichtungsgehäuse entfernt werden, wenn sich der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 in der Verbindungs- oder Prüfstellung, zwischen der Verbindungs- und der Prüfstellung oder zwischen der Prüf- und der Trennstellung befindet. Dies resultiert aus der Ausgestaltung der Arretierarme 70, 72 und des Griffblockierelements 84. Insbesondere ist der vordere Abschnitt 82a des Schlitzes 82 im Wesentlichen fluchtend zu dem Griffblockierelement 84 ausgerichtet, wenn sich die Traggriffe 65, 67 in der Arretierstellung befinden, wie es in 5 gezeigt ist. Die Federvorspannung des Griffblockierelements 84 sorgt dafür, dass der Abschnitt 84a mit großem Durchmesser innerhalb des vorderen Abschnitts 82a sitzt, wenn der vordere Abschnitt 82a im Wesentlichen fluchtend zu dem Griffblockierelement 84 ausgerichtet ist.
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Der Abschnitt 84a mit großem Durchmesser füllt im Wesentlichen den ganzen vorderen Abschnitt 82a aus, wie es in 5 gezeigt ist. Eine versuchte Bewegung des Traggriffs 67 führt zu einem Eingriff zwischen dem Abschnitt 84a mit großem Durchmesser und dem Arretierarm 72. Eine versuchte Bewegung des Traggriffs 67 führt zu einem Eingriff zwischen dem Abschnitt 84b mit großem Durchmesser am Ende des Arretierarms 70, weil der Abschnitt 84b mit großem Durchmesser nicht in den Schlitz 81 passt. Dieser Eingriff verhindert die Bewegung der Arretierarme 70, 72 und der Traggriffe 65, 67 bezüglich des Kanalelements 62. Somit können die Arretierlaschen 77, 83 nicht aus den komplementären Schlitzen an dem Schaltvorrichtungsgehäuse entfernt werden, wenn sich der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 in einer anderen Stellung als der Trennstellung befindet.
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Eine Bewegung des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter 10 in die Trennstellung gibt die Arretierarme 70, 72 frei und erleichtert dadurch das Entfernen des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter 10 aus dem Schaltvorrichtungsgehäuse. Die Bewegung des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter 10 von der Prüfstellung zu der Trennstellung hin führt dazu, dass das sich in Längsrichtung erstreckende Element 63a des Schaltwagens 63 in Berührung mit dem Abschnitt 84b mit kleinem Durchmesser des Griffblockierelements 84 kommt. Eine fortgesetzte Bewegung des Schaltwagens mit dem Leistungsschalter 10 zu der Trennstellung hin führt dazu, dass das Element 63a das Griffblockierelement 84 in die Richtung –z entgegen seiner Vorspannung drückt. Eine fortgesetzte Bewegung des Griffblockierelements 84 in die Richtung –z drückt schließlich den Abschnitt 84a mit großem Durchmesser aus dem Schlitz 82 heraus.
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Eine Bewegung der Traggriffe 65, 67 aus der Arretierstellung in die entriegelte Stellung ist möglich, wenn sich der Abschnitt 84a mit großem Durchmesser aus dem Schlitz 82 herausbewegt hat. Die vorstehend erwähnte Bewegung des Griffblockierelements 84 in die Richtung –z bewegt schließlich den Abschnitt 84b mit kleinem Durchmesser in den Schlitz 82. Der Abschnitt 84b mit kleinem Durchmesser ist wesentlich kleiner als der vordere Abschnitt 82a des Schlitzes 82. Außerdem passt der Abschnitt 84b mit kleinem Durchmesser in den Schlitz 81 und in den hinteren Abschnitt 82b des Schlitzes 82, wie vorstehend erwähnt. Somit beeinträchtigt das Griffblockierelement 84 die Bewegung der Arretierarme 70, 72 nicht, wenn die Traggriffe 65, 67 aus der Arretier- in die entriegelte Stellung bei diesen gegebenen Bedingungen bewegt werden.
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Der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 hat ferner eine mechanische Sperre 12 und eine elektrische Sperre 90, die jeweils verhindern, dass die Kontakte 20, 26 schließen, wenn sich der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter weder in der Verbindungs-, noch in der Prüf-, noch in der Trennstellung befindet.
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Das Kondensatorentladungssystem hat einen langgestreckten Schalthebel 102, einen Entladeschalter 104, eine Kondensatorentladeschaltung 105 und einen Entladewiderstand 106, beispielsweise mit 10-Ohm. Die Kondensatorentladeschaltung 105 ist elektrisch mit der elektronischen Steuerschaltung 15 verbunden.
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Der Schalthebel 102 ist fest mit dem Arretierarm 72 verbunden und erstreckt sich von diesem aus im Wesentlichen in der Richtung +z, wie in 2 und 6 gezeigt ist. Der Schalthebel 102 ist so ausgelegt, dass er sich durch das sich in Längsrichtung erstreckende Element 63a des Schaltwagens 63 über einen darin ausgebildeten Schlitz 88 erstrecken kann. Der Schalthebel 102 erstreckt sich durch den Schlitz 88, wenn der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 sich in der Trennstellung befindet, was in 6 gezeigt ist.
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Der Schlitz 88 ist in der Richtung x langgestreckt und erleichtert so eine begrenzte Relativbewegung zwischen dem Schalthebel 102 und dem Schaltwagen 63 in der Richtung x. Der Schalthebel 102 befindet sich in einer ersten oder „Nicht-Kontakt”-Stellung nahe am ersten Ende 88a des Schlitzes 88, wenn sich der zweite Traggriff 67 in der Arretierstellung befindet. Der Schalthebel 102 befindet sich in einer zweiten oder „Kontakt”-Stellung nahe am zweiten Ende 88b des Schlitzes 88, wenn sich der zweite Traggriff 87 in der entriegelten Stellung befindet, wie es in 6 gezeigt ist.
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Der Entladeschalter 104 ist elektrisch mit der elektronischen Steuerschaltung 15 verbunden und wirkt wie ein Kontaktschalter (siehe 6 und 8), d. h., dass ein Teil des Entladeschalters 104 zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegt wird, wobei der Entladeschalter 104 zur Offenstellung hin vorgespannt ist. Zwischen dem elektrischen Eingang und dem elektrischen Ausgang des Entladeschalters 104 besteht ein Durchgang, wenn sich der Entladeschalter 104 in der Schließstellung befindet. Ein solcher Durchgang zwischen dem elektrischen Eingang und Ausgang des Entladeschalters 104 fehlt, wenn sich der Entladeschalter 104 in seiner Offenstellung befindet. Der Entladeschalter 104 liefert somit ein elektrisches Eingangssignal oder „Schließsignal” an die Kondensatorentladeschaltung 105, wenn sich der Entladeschalter 104 in der Schließstellung befindet.
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Der Entladeschalter 104 ist mit dem sich in Längsrichtung erstreckenden Element 63a des Schaltwagens 63 nahe am Schlitz 88 verbunden. Der Entladeschalter 104 ist so positioniert, dass ein Ende 102a des Schalthebels 102 den Entladeschalter 104 kontaktiert, wenn sich der zweite Traggriff 67 in der entriegelten Stellung befindet, wie sie in 6 gezeigt ist. Dieser Kontakt drückt den Entladeschalter 104 in die Schließstellung. Dadurch liefert der Entladeschalter 104 ein Schließsignal an die Kondensatorentladeschaltung 105, wenn sich der zweite Traggriff 67 in der entriegelten Stellung befindet.
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Das Ende 102a des Schalthebels 102 steht mit dem Entladeschalter 104 dann nicht in Kontakt, wenn sich der zweite Traggriff 67 in der Arretierstellung befindet. Somit befindet sich der Entladeschalter 104 in der Offenstellung und die Kondensatorentladeschaltung 105 enthält kein „Schließsignal”, wenn sich der zweite Traggriff 67 in der Arretierstellung befindet.
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Die Kondensatorentladeschaltung 105 kann den Kondensator 60 entladen, wenn der Traggriff 67 in die entriegelte Stellung bewegt wird. Die Kondensatorentladeschaltung 105 hat ein Relais 108, das ansprechend auf ein „Schließsignal” von dem Entladeschalter 104 aktiviert wird (8). Die Aktivierung des Relais 108 stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem Kondensator 60 und dem Entladewiderstand 106 her.
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Die Kondensatorentladeschaltung 105 aktiviert auch eine Leuchtdiode 110, im folgenden LED, an der Steuertafel 98 ansprechend auf ein „Schließsignal” von dem Entladeschalter 104 (siehe 7). Die Helligkeit der LED 110 ist proportional zur momentanen Ladung des Kondensators 60. Somit bildet die LED 110 eine visuelle Anzeige, dass sich der Kondensator 60 entlädt.
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Der Stromfluss von dem geladenen Kondensator 60 zum Entladewiderstand 106 entlädt den Kondensator 60. Somit wird das gespeicherte elektrische Potenzial des Kondensators 60 automatisch ansprechend auf eine Bewegung des Traggriffs 67 in die entriegelte Stellung entladen. Die Kondensatorentladeschaltung 105 veranlasst das Relais 108 für annähernd 20 Sekunden aktiviert zu bleiben, und zwar unabhängig davon, ob der Traggriff 67 in die Arretierstellung zurückbewegt wird. In der Praxis entlädt der Entladewiderstand 106 den Kondensator 60 relativ schnell, d. h. in etwa fünf Sekunden oder weniger.
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Die Helligkeit der LED 110 wird schwächer, wenn sich der Kondensator 60 entlädt. Die LED 110 erreicht schließlich einen abgedunkelten Zustand und bildet so eine optische Anzeige dafür, dass der Kondensator 60 im Wesentlichen entladen ist. Der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 kann dann aus dem Schaltvorrichtungsgehäuse entfernt werden, wobei nur eine geringe oder überhaupt keine Möglichkeit besteht, dass sich Personal aufgrund einer unabsichtlichen Berührung des geladenen Kondensators 60 verletzen kann.
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Die Kondensatorentladeschaltung 105 entregt das Relais 108 am Ende des 20-Sekunden Intervalls, wodurch es wieder möglich ist, den Kondensator 60 erneut zu laden, wenn sich der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 noch in dem Schaltvorrichtungsgehäuse befindet. Eine Begrenzung der Aktivierungsperiode für das Relais 108 verhindert ein gleichzeitiges Wiederladen und Entladen des Kondensators 60 während eines ausgedehnten Zeitraums, wenn der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 nicht aus dem Schaltvorrichtungsgehäuse entfernt wird, nachdem der Traggriff 67 in die entriegelte Stellung bewegt worden ist. Ein gleichzeitiges Wiederladen und Entladen des Kondensators 60 während eines ausgedehnten Zeitraums könnte den Kondensator 60, den Entladewiderstand 106 und ihre zugehörige Schaltung beschädigen.
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Die Funktionen des Kondensatorentladungssystems sind in dem Ablaufdiagramm von 10 dargestellt. 10 zeigt, dass der Traggriff 67 nicht aus der Arretierstellung in die entriegelte Stellung bewegt werden kann, wenn sich der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 in der Verbindungs- oder Prüfstellung, zwischen der Verbindungs- und der Prüfstellung oder zwischen der Prüf- und der Trennstellung befindet. Somit kann die Kondensatorentladeschaltung 105 nicht aktiviert werden und der Kondensator 60 kann nicht in den Widerstand 106 entladen werden, wenn sich der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 in der Verbindungs- oder Prüfstellung, zwischen der Verbindung- und der Prüfstellung oder zwischen der Prüf- und der Trennstellung befindet, wie es in den Blöcken 150, 152, 154, 160 und 162 angezeigt ist.
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10 zeigt auch, dass der Traggriff 67 aus der Arretierstellung in die entriegelte Stellung bewegt werden kann, wenn sich der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 in der Trennstellung befindet. Dadurch kann die Kondensatorentladeschaltung 105 aktiviert und der Kondensator 60 in den Widerstand 106 entladen werden, wenn der Schaltwagen mit dem Leistungsschalter 10 sich in der Trennstellung befindet, was durch die Blöcke 158, 164 und 166 veranschaulicht ist.
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Das Kondensatorentladungssystem bietet einen wesentlichen Schutz gegen eine Verletzung oder den Tod von Personen, die/der durch einen zufälligen Kontakt mit dem Kondensator 60 verursacht werden könnte. Das Kondensatorentladungssystem führt diese Schutzfunktion unter Verwendung einer minimalen Anzahl relativ einfacher robuster Teile aus. Die gesamte Einfachheit des Kondensatorentladungssystems beruht hauptsächlich auf der Integration des Kondensatorentladungssystems mit anderen Bauelementen des Ziehmechanismus 61. Insbesondere ist das Kondensatorentladungssystem mechanisch mit dem Ziehmechanismus 61 derart verbunden, dass es den Ziehmechanismus 61 dazu bringt, das Kondensatorentladungssystem selektiv zu aktivieren. Dadurch entfallen zusätzliche Bauteile, die man für die Aktivierungsfunktion benötigen würde, wodurch die Gesamtzahl der Teile des Kondensatorentladungssystems minimiert ist.
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Außerdem ist die kinematische Beziehung zwischen dem Ziehmechanismus 61 und dem Kondensatorentladungssystem relativ einfach. Die gesamte Einfachheit des Kondensatorentladungssystems macht es relativ billig, kompakt und sichert zuverlässig gegen eine zufällige Entladung des Kondensators 60. Außerdem wird der Sicherheitseffekt des Systems durch die LED 110 gesteigert, die eine positive optische Anzeige dafür gibt, dass der Kondensator 60 entladen wird, bzw. entladen ist.
