DE1064598B - Einschaltvorrichtung mit Federkraftspeicher fuer elektrische Leistungsschalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Elektrische Leistungsschalter besitzen im allgemeinen — soweit sie nicht gespeicherte Druckluft als Lösch- und zugleich als Antriebsmittel benutzen
einen Federkraftspeicher für den Ausschaltvorgang, damit ihre sofortige Auslösung beim Auftreten von Fehlerströmen mit Hilfe entsprechender Überwachungsorgane jederzeit sichergestellt ist. Aber auch für den Einschaltvorgang werden neben unmittelbaren Motor- oder Druckluftantrieben Antriebsvorrichtungen mit Federkraftspeicher benutzt. Dies geschient insbesondere im Hinblick auf die Forderung, daß Leistungsschalter auch in der Lage sein müssen, kurzgeschlossene Stromkreise einzuschalten. In einem solchen Fall entstehen bekanntlich durch den bei der Kontaktberührung einsetzenden Kurzschlußstrom zusätzliche, der Einschaltung entgegenwirkende Kräfte, zu deren Überwindung eine beträchtliche Arbeitsleistung erforderlich werden kann.

Wird nun die Antriebsvorrichtung so ausgelegt, daß ihre Arbeitsleistung für den beim Nenneinschaltstrom des Schalters bestehenden Bedarf mit Sicherheit ausreicht, dann besitzt sie im Falle des Leerschaltens oder üblicher Einschaltungen, bei denen höchstens der Nennstrom des Schalters fließt, einen erheblichen Energieüberschuß. Die Umwandlung dieser Überschußenergie stellt ein grundsätzliches Problem der Antriebstechnik von elektrischen Leistungsschaltern dar, zu dessen Lösung Vorrichtungen verschiedenster Art bereits vorgeschlagen und angewendet worden sind.

Besonders schwierig wird diese Aufgabe dadurch, daß für die Zurückführung der Geschwindigkeit der bewegten Schalterteile von einem sehr hohen Wert, der im Augenblick der Kontaktberührung erwünscht ist, auf den Betrag Null nur eine verhältnismäßig kleine Wegstrecke zur Verfügung steht. Bei einer bekannten Ausführung wird daher z. B. eine Schwungmasse verwendet, die mit den bewegten Schalterteilen nicht starr, sondern über eine Rutschkupplung verbunden ist. Wenn der Schalter seine Einschaltstellung erreicht hat und die Bewegung der beweglichen Schalterteile durch Anschläge aufgehalten wird,- kann sich die Schwungmasse noch so lange weiterdrehen, bis sich die in ihr gespeicherte Überschußenergie in der Rutschkupplung in Reibungswärme umgesetzt hat. Die Verzögerung am Ende der Einschaltbewegung wird auf diese Weise wirksam gedämpft. Dagegen würde sich ohne eine solche Maßnahme die Überschußenergie vorwiegend in Formänderungen der bewegten Schalterteile und der Anschlagvorrichtung auswirken, in diesen hohe mechanische Beanspruchungen hervorrufen und zu unliebsamen Prellerscheinungen führen. Gegenüber Flüssigkeitsbremsen, die am Ende der Einschaltbewegung wirksam werden, hat Einschaltvorrichtung
mit Federkraftspeicher
für elektrische Leistungsschalter

Anmelder:
Fabrik elektrischer Apparate
Sprecher & Schuh A. G.,
Aarau (Schweiz)

Vertreter:

Dr. Leutner und Dr. Seyfarth₁ Rechtsanwälte,
Eßlingen/Neckar, Wehrneckarstr. 2

Hans Wegmann, Aarau, und Max Kuhn,
Buchs (Schweiz),
sind als Erfinder genannt worden

die beschriebene Anordnung den großen Vorteil, daß sie tatsächlich nur den für die Einschaltung nicht benötigten Energierest des Kraftspeichers umwandelt, sich also selbsttätig den unterschiedlichen Betriebsbedingungen anpaßt.

Obwohl Antriebseinrichtungen dieser Art einwandfrei sind und sich im praktischen Gebrauch bewähren, stellen sie keine optimale Lösung dar. Bei der Beurteilung spricht der Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit (die in Wärme umgewandelte Überschußenergie geht nutzlos verloren), der bei derartigen Überlegungen manchmal angeführt wird, eine untergeordnete Rolle, da es sich selbst bei Antrieben großer Schalter um Energiebeträge handelt, die sich auf die Betriebskosten nur unwesentlich auswirken. Entscheidend ist vielmehr, daß Abbremseinrichtungen dieser Art stets einem gewissen Verschleiß unterworfen sind und deshalb nach einer bestimmten Anzahl von Schaltspielen überholt werden müssen. Sie müssen ferner, um unabhängig von Temperaturschwankungen und fortschreitender Abnutzung stets gleichmäßig wirksam zu sein, sehr sorgfältig durchgebildet und ausgeführt sein und stellen aus diesem Grunde kein billiges Bauelement dar. Ein Antriebssystem mit Federkraftspeicher, das die Überschußenergie des Kraftspeichers von den bewegten Schalterteilen fernhält, ohne eine Abbremseinrichtung der bechriebenen Art zu benötigen, würde daher einen bedeutenden Fortschritt gegenüber den bekannten Anordnungen auf diesem Gebiet darstellen.

909 610/299

Claims (2)

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich infolgedessen auf eine Einschaltvorrichtung für elektrische Leistungsschalter, bei der das vorstehend angedeutete Problem in der Weise gelöst ist, daß der für den Einschaltvorgang nicht verbrauchte Energieanteil der Einschaltfeder in einer Schwungmasse in Form kinetischer Energie vorübergehend gespeichert und nach vollzogener Einschaltung an die Einschaltfeder zurückgeliefert wird. Die letztere erhält somit bereits eine gewisse Vorspannung, und bei der weiteren Aufladung des Federkraftspeichers mittels Hand- oder Motoraufzug braucht nur der Energiebetrag, der tatsächlich während des Einschaltens verbraucht worden ist, nachgeliefert zu werden. Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, die Überschußarbeit der Einschaltfeder einem Federkraftspeicher zuzuführen, der für die Ausschaltung des Eeistungsschalters vorgesehen ist, wobei unter Umständen eine einzige Feder sowohl für die Einschaltung als auch für die Ausschaltung verwendet werden kann. Derartige Anordnungen sind jedoch mit der Antriebsvorrichtung nach der Erfindung nicht vergleichbar, da sie voraussetzen, daß die zur vollen Aufladung des Ausschaltkraftspeichers erforderliche Differenzarbeit diesem erst noch zugeführt werden muß, ehe eine Ausschaltung vollzogen werden kann. Mit derartigen Antriebssystemen ausgerüstete Schalter sind daher nicht in der Lage, unmittelbar nach er folgter Einschaltung wieder auszulösen, wie es bei Leistungsschaltern in der Regel verlangt wird. Im Gegensatz hierzu wird bei der erfindnngsgemäßeii Einschaltvorrichtung bei jedem Einschaltvorgang die Ausschaltfeder sofort und vollständig gespannt. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch in perspektivischer Ansicht dargestellt, und zwar in Fig. 1 in der Ausschaltstellung und in Fig. 2 in der Einschaltstellung des Leistungsschalters. Die Einschaltfeder 2 der Einschaltvorrichtung ist in der Ausschaltstellung des Leistungsschalters 1 vollständig gespannt. Beim Einschalten wird die Kurvenscheibenwelle 3 entklinkt und dreht sich unter dem Einfluß der gespannten Einschaltfeder 2 um etwa eine halbe Umdrehung im Gegenuhrzeigersiim. Dabei dreht die Kurvenscheibe 4 den Rollenhebel 5 in die in Fig. 2 dargestellte Lage, in welcher die Rollenhebelwelle 6 verklinkt. Die letztere bringt den Leistungsschalter 1 in die Einschaltstellung und spannt gleichzeitig die Ausschaltfeder 7. Während der Einschaltbewegung wird z. B. über Zahnräder 8, 9 eine Schwungmasse 10 mitgenommen, die einen Ausgleich des Antriebsdrehmomentes und die gleichzeitige Speicherung eines gewissen Energieüberschusses für ein sicheres Einschalten gewährleistet. Nach dem Verklinken der Rollenhebelwelle 6, d. h. bei vollständig eingeschaltetem Leistungsschalter 1, gelangt die noch vorhandene Schwungmasse 10 über einen über die Totpunktlage schwingenden, auf der Kurvenscheibenwelle 3 sitzenden Hebel 11 und ein Getriebe, beispielsweise ein Kurbelgetriebe 12, 13, in die Einschaltfeder 2 zur Speicherung. In Fig. 2 ist der Antrieb in dieser Stellung gezeichnet. An der Schwungmasse 10 ist eine Absperrvorrichtung vorgesehen, welche die rückläufige Bewegung der Kurvenscheibenwelle 3 und der Federwelle 14 verhindert. Die Lenkrolle des Rollenhebels 5 liegt stets auf der Kurvenscheibe 4 auf und folgt somit den Bewegungen der letzteren. Diese ist so ausgebildet, daß das Einschalten ohne Schlagwirkung geschieht und daß am Kurveneude keine oder fast keine Rollenhebelbewegung mehr stattfindet. Die gesamte überschüssige Einschaltenergie ist infolgedessen im Zeitpunkt des Durchlaufens der Totpunktlage in der Schwungmasse 10 aufgespeichert. Darnach gibt diese ihre Energie an die Einschaltfeder 2 ab. Die überschüssige Energie geht also nicht verloren, sondern sie wird selbsttätig zum Spannen der Einschaltfeder verwendet. Eine Dämpfungseinrichtung an der Schalterwelle ist somit entbehrlich. Das vollständige Spannen der Einschaltfeder 2 geschieht entweder mittels einer Handkurbel 15 oder mittels eines Elektromotors. Bei vollständig gespannter Einschaltfeder 2 verklinkt die Kurvenscheibenwelle 3, und der Antrieb ist nach erfolgter Ausschaltung sofort einschaltbereit. Patentansprüche:

1. Einschaltvorrichtung mit Federkraftspeicher für elektrische Leistungsschalter, bei der die zum Einschalten des Schalters erforderliche Energie einer gespannten Feder entnommen und über eine Kurvenscheibe auf einen mit der Schalterwelle gekuppelten Rollenhebel übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einschaltfeder (2) und der Kurvenscheibe (4) ein Getriebe, beispielsweise ein Kurbelgetriebe (12,13), angeordnet ist, das im ersten Abschnitt des Bewegungsablaufs die Lieferung von Energie aus der Einschaltfeder (2) zu der Kurvenscheibe (4) sowie zu einer mit dieser gekoppelten Schwungmasse (10) bewirkt, und zwar so lange, bis der Leistungsschalter (1) die Einschaltstellung erreicht sowie in dieser verklinkt hat, und das im zweiten Abschnitt des Bewegungsablaufs, jedoch nach Duixhlaufen einer Totpunktlage, z. B. eines auf der Kurvenscheibcnwelle (3) sitzenden Hebels (11), die in der Schwungmasse (10) gespeicherte Überschußenergie an die Einschaltfeder (2) zurückliefert.

2. Einschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkrolle des Rollenhebels (5) stets auf der Kurvenscheibe (4) aufliegt und somit deren Bewegungen so folgt, daß die überschüssige Einschaltenergie im Zeitpunkt des Durchlaufens der Totpunktlage in der Schwungmasse (10) aufgespeichert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 649 403.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 909 610/299 8.59