DE10314142A1 - Schalterantriebseinrichtung für ein elektrisches Schaltgerät - Google Patents

Abstract

Eine Schalterantriebseinrichtung (1) für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leistungsschalter (2), weist eine Welle (4) auf. Ein Energiespeicher stellt die zur Erzeugung einer Bewegung notwendige Energie bereit. An die Welle (4) ist ein ausschließlich als Schwungmasse dienender Körper (11) angekoppelt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalterantriebseinrichtung für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leistungsschalter, mit einer Welle zur Übertragung einer Antriebsbewegung.
• Eine derartige Schalterantriebseinrichtung ist beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 0 320 614 A1 beschrieben. Die bekannte Schalterantriebseinrichtung ist ein Federspeicherantrieb, welcher mehrere Wellen zur Übertragung einer Antriebsbewegung aufweist. Zur Speicherung von Energie für eine Schaltbewegung eines Leistungsschalters ist eine Speicherfeder vorgesehen. In einem gespannten Zustand der Speicherfeder wird die zur Bewegung der Kontaktstücke eines Leistungsschalters nötige Energie von der Speicherfeder bereitgestellt.
• Bei einer Freigabe der gespannten Speicherfeder erfolgt die Abgabe der gespeicherten Energie. Je nach Grad der Spannung der Speicherfeder geschieht dies ungleichmäßig. Bei einer großen Federspannung, d. h. zum Beginn einer Bewegung, wird innerhalb eines kurzen Zeitintervalls ein sehr hoher Energiebetrag abgegeben. Mit dem Erreichen des entspannten Zustandes der Speicherfeder wird der während des Zeitintervalls abgegebene Energiebetrag immer geringer, bis er schließlich bei Entspannung der Feder den Betrag 0 annimmt. Entsprechend ungleichmäßig erfolgt der Antrieb der Kontaktstücke des Leistungsschalters.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalterantriebseinrichtung zu schaffen, welche die an der Welle angreifenden Kräfte während eines Bewegungsvorganges gleichmäßiger wirken lässt.
• Die Aufgabe wird bei einer Schalterantriebseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an die Welle ein ausschließlich als Schwungmasse wirkender Körper angekoppelt ist.
• Der als Schwungmasse wirkende Körper nimmt zum Beginn einer Bewegung der Welle Energie auf. Durch den Körper wird die Trägheit der Welle vergrößert. Zum Ende der Bewegung der Welle gibt der Körper die gespeicherte Energie über die Welle an die bewegten Teile der Schalterantriebseinrichtung zurück. Somit ist eine kontinuierlichere Bewegung der Welle ermöglicht. Schlagartig auf die Welle einwirkende Antriebskräfte werden durch das Vorhandensein des Körpers gedämpft. Der Körper selbst ist dabei nicht in die kinematische Kette der Schalterantriebseinrichtung eingebunden. Eine Entfernung oder Veränderung des Körpers hat hinsichtlich der Kinematik der Schalterantriebseinrichtung keine Auswirkungen. Durch den Körper wird die Dynamik der Schalterantriebseinrichtung beeinflusst.
• Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Körper starr an die Welle angekoppelt ist.
• Die starre Koppelung stellt sicher, dass unabhängig von der Art der Bewegung der Welle sowie von der Drehrichtung der Welle das von dem Körper ausgehende Trägheitsmoment immer auf die Welle einwirkt. Eine starre Verbindung ist darüber hinaus kostengünstig herstellbar.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Körper über ein Getriebe an die Welle angekoppelt ist.
• Mittels eines Getriebes kann eine Übersetzung der Bewegungen der Welle und des Körpers erfolgen. Somit ist es möglich, bei geeigneter Übersetzung den Körper mit einer vergrößerten Winkelgeschwindigkeit zu bewegen und so bei einer verringerten Masse des Körpers einen vergrößerten Effekt auf die Welle zu bewirken.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Körper in Abhängigkeit der Bewegung der Welle über das Getriebe abkoppelbar ist.
• Mittels des Getriebes kann beispielsweise bewirkt werden, dass der Körper nur in einer Drehrichtung der Welle mitbewegt wird und in der anderen Drehrichtung der Welle ein Freilauf ein Antrieb des Körpers verhindert. Somit kann gezielt die Wirkung des Körpers nur bei bestimmten Bewegungsvorgängen ausgenutzt werden. Weiterhin kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass in das Getriebe sogenannte Totzeitglieder integriert sind und eine Bewegung des Körpers nur während bestimmter Bewegungsabschnitte der Welle erfolgt. Ein derartiges Totzeitglied kann beispielsweise durch eine Klauenkupplung mit einem begrenzten Freilauf erzeugt werden. Dies ist dann von Interesse, wenn zu Beginn der Bewegung der Welle zunächst ein Losreißmoment zu überwinden ist und die Wirkung des Körpers erst nach einem Einsetzen der Bewegung der Welle erwünscht ist.
• Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Schalterantriebseinrichtung eine Speicherfeder aufweist.
• Wie oben stehend erläutert, weisen Speicherfedern die Charakteristik auf, mit zunehmender Abnahme der Federspannung sich verringernde Energiebeträge zur Verfügung zu stellen. Durch die Kombination einer Speicherfeder mit einem als Schwungmasse dienenden Körper kann die Abgabe der in der Feder gespeicherten Energie vergleichmäßigt werden.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass die Welle eine Spannwelle für die Speicherfeder ist.
• Durch die Anordnung des Körpers an einer Spannwelle ist die Wirkung des Körpers unmittelbar an dem Element der Schalterantriebseinrichtung eingebracht, an welchem die Speicherfeder angreift. Dadurch ist es möglich, die in Energieflussrichtung hinter der Spannwelle liegenden Elemente in bekannter Art und Weise auszuführen. Die Trägheit des Körpers kann unmittelbar am Ursprung der Bewegung ansetzen und über die Spannwelle direkt auf die Speicherfeder zurückwirken. Unnötige Übertragungselemente sind so vermieden.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen können vorsehen, dass die Schwungmasse des Körpers im Wesentlichen ringförmig angeordnet ist oder dass der Körper scheibenförmig ist.
• Ringförmige bzw. scheibenförmige Körper sind gut dazu geeignet, an einer drehbaren Welle befestigt zu werden. Derartige Körper bringen keine zusätzlichen Unwuchten in die Schalterantriebseinrichtung ein und vereinen auf einem kompakten Raum eine hohe Masse, um die gewünschten Trägheitsmomente über die Welle in die Schalterantriebseinrichtung einzukoppeln.
• Weiterhin kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer Schalterantriebseinrichtung, die eine Welle zur Übertragung einer Antriebsbewegung aufweist, mit einem an die Welle ausschließlich als Schwungmasse wirkenden Körper ausgerüstet ist.
• Durch die Zuordnung eines als Schwungmasse wirkenden Körpers werden die an Hochspannungs-Leistungsschaltern oftmals schlagartig auftretenden hohen Schaltkräfte gedämpft. Die während einer Antriebsbewegung auf den Körper übertragene Rotationsenergie kann zum Ende der Schaltbewegung weiter genutzt werden, um beispielsweise Kontaktandruckfedern für das Kontaktsystem des Leistungsschalters zu spannen oder eine weitere Speicherfeder, beispielsweise eine Ausschaltfeder, zu spannen.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
• Dabei zeigt die
• 1 eine Schalterantriebseinrichtung mit einem Körper in einer ersten Ausgestaltungsvariante und die
• 2 eine Schalterantriebseinrichtung mit einem Körper in einer zweiten Ausgestaltungsvariante.
• Die 1 zeigt eine Schalterantriebseinrichtung 1 für einen elektrischen Leistungsschalter 2, wie er beispielsweise im Hochspannungsbereich Verwendung findet. Mittels der Schalterantriebseinrichtung 1 werden bewegbare Kontaktstücke des Leistungsschalters 2 bewegt und so ein Ein- bzw. Ausschaltvorgang des Leistungsschalters 2 bewirkt. Die Schalterantriebseinrichtung 1 weist ein Traggehäuse 3 auf. An dem Traggehäuse 3 ist eine Spannwelle 4 drehbar gelagert. Über eine weitere Welle 5 sowie eine entsprechende Zahnradkette 6 ist die Spannwelle 4 antreibbar. Der Antrieb der Zahnradkette 6 erfolgt beispielsweise mittels eines Elektromotors 7. Alternativ kann der Antrieb der Zahnradkette 6 auch über ein stirnseitig auf die weitere Welle 5 aufsteckbares Werkzeug erfolgen. Die Spannwelle 4 weist eine Kröpfung 8 auf. Zwischen der Kröpfung 8 und dem Traggehäuse 3 ist eine Speicherfeder 9 eingehängt. Durch eine Drehung der Spannwelle 4 und damit einer Bewegung der Kröpfung 8 erfolgt eine Spannung der Speicherfeder 9. An der Spannwelle 4 ist weiterhin ein Antriebshebel 10 angeordnet. Der Antriebshebel 10 dient der Übertragung der Antriebsbewegung auf die bewegbaren Kontaktstücke des Leistungsschalters 2. Der Antriebshebel 10 ist in den Figuren nur schematisch dargestellt und schwenkt aus der Zeichenebene heraus. Zur Steuerung der Schaltbewegung sind gegebenenfalls weitere Elemente wie Verklinkungen, Kurvenscheiben, Freiläufer usw., wie aus der EP 0 320 614 A1 bekannt, zu verwenden. Auf der Spannwelle 4 ist außerdem ein Körper 11 angeordnet. Der Körper 11 ist scheibenförmig ausgestaltet und koaxial zur Längsachse der Spannwelle 4 angeordnet und starr mit dieser verbunden. Der Körper 11 ist scheibenförmig ausgestaltet und dient als Schwungmasse. Aufgrund der starren Koppelung von der Spannwelle 4 und dem Körper 11 wirkt der Körper 11 sowohl bei einem Spannen der Speicherfeder 9 als auch bei einem Entspannen der Speicherfeder 9 mit einem Trägheitsmoment auf die Spannwelle 4 ein.
• Die 2 zeigt eine Schalterantriebseinrichtung 1, die im Wesentlichen der in der 1 dargestellten Schalteran triebseinrichtung 1 entspricht. Lediglich die Ankoppelung des Körpers 11 an die Spannwelle 4 und der Körper 11 sind alternativ ausgestaltet. Der in der 2 dargestellte Körper 11 ist über ein Getriebe 12 an die Spannwelle 4 angekoppelt. Das Getriebe 11 übersetzt die Drehbewegung des Körpers 11, um ein vergleichsweise großes Trägheitsmoment auf die Spannwelle 4 zu übertragen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in das Getriebe 12 ein Freilauf integriert ist, so dass der Körper 11 bei einer Einschaltbewegung der Kontaktstücke des Leistungsschalters 2 mitgenommen wird und bei einem Zurückschwingen der Spannwelle 4 oder einer gezielt eingeleiteten Zurückbewegung der Spannwelle 4 die Trägheit des Körpers 11 nicht auf die Spannwelle 4 übertragen wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Getriebe 12 derart gestaltet ist, dass der Körper 11 nur während bestimmter Abschnitte einer Drehbewegung der Spannwelle 4 in Drehung versetzt wird. Der in der 2 dargestellte Körper 11 weist die zur Erzeugung eines großen Trägheitsmomentes notwendige Schwungmasse im Wesentlichen ringförmig an seinem Umfang verteilt auf.

Claims (9)

1. Schalterantriebseinrichtung (1) für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Leistungsschalter (2), mit einer Welle (4) zur Übertragung einer Antriebsbewegung, dadurch gekennzeichnet, dass an die Welle (4) ein ausschließlich als Schwungmasse wirkender Körper (11) angekoppelt ist.
2. Schalterantriebseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) starr an die Welle (5) angekoppelt ist.
3. Schalterantriebseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) über ein Getriebe (12) an die Welle (5) angekoppelt ist.
4. Schalterantriebseinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) in Abhängigkeit der Bewegung der Welle (4) über das Getriebe (12) abkoppelbar ist.
5. Schalterantriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalterantriebseinrichtung (1) eine Speicherfeder (9) aufweist.
6. Schalterantriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) eine Spannwelle für die Speicherfeder (9) ist.
7. Schalterantriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse des Körpers (11) im wesentlichen ringförmig angeordnet ist.
8. Schalterantriebseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (11) scheibenförmig ist.
9. Hochspannungs-Leistungsschalter (2) mit einer Schalterantriebseinrichtung (1), die eine Welle (4) zur Übertragung einer Antriebsbewegung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an die Welle (4) ein ausschließlich als Schwungmasse wirkender Körper (11) angekoppelt ist.