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Die
Erfindung betrifft ein Schaltgerät
mit einer Vakuumschaltkammer nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Lasttrennschalter
dienen dazu, Schaltkreise unter einer Last einzuschalten bzw. auszuschalten; solche
Lastschalter sind zunächst
geeignet, Kurzschluß-
oder Überströme einzuschalten,
jedoch nicht auszuschalten; hierfür benötigt man geeignete Leistungsschalter,
bei denen im Mittelspannungsnetz meist Vakuumschaltkammern oder
SF6-Schaltkammern
verwendet werden können.
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Im
allgemeinen befindet sich am Lasttrennschalter eine eigene Erdungsschalteinrichtung,
damit die Schaltanlage nach Ausschalten des Lasttrenners geerdet
werden kann.
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Eine
Einrichtung mit den oberbegrifflichen Merkmalen ist aus der
DE 34 12 399 C2 bekannt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Schaltgerät der eingangs genannten Art
zu schaffen, bei dem sowohl eine Trenn- als auch eine Erdungsfunktion (Dreistellungsschalter)
ohne wesentliche Änderungen
erzeugt und das für
eine Überstrom-
und Kurzschlußausschaltung
ausgeführt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß besitzt
das Schaltgerät der
eingangs genannten Art bei welcher am feststehenden Erdungskontaktstück und am
Einschaltkontaktstück
ist je eine Kurvenbahn vorgesehen ist, auf die der bewegliche Kontaktstengel
beim Einschwenken in die Einschalt- bzw. Erdungsstellung aufläuft und
so den beweglichen Kontaktstengel mit dem beweglichen Kontaktstück gegen
das zweite Kontaktstück
der Vakuumschaltkammer andrückt.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann dahin gehen,
daß auch
der zweite Kontaktstengel mit dem zweiten Kontaktstück beweglich
ausgebildet ist und mit einer zweiten Kurvenbahn zum Schließen bzw. Öffnen zusammenwirkt.
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Dadurch
kann erreicht werden, daß beim Ein-
und Ausschalten bzw. beim Weiterschalten in die Erdungsstellung
alle beiden Kontaktstücke
in Ausschalt- bzw. Einschaltbewegung versetzt werden können, wodurch
optimale Schaltbedingungen erzielbar sind.
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Besonders
vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung ist
den Unteransprüchen
2 bis 8 zu entnehmen.
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Aufgrund
seiner Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Schaltgerät auch für einen Überstrom-
und Kurzschlußstromschutz
ausgerüstet
werden. Dieses erfolgt mit den Merkmalen des Anspruches 9. Danach
ist an dem Gleitschuh an dem Bereich der Schwenkachse ein radial
vorspringender Zapfen angebracht, der mit einem Klinkenhebel zusammenwirkt,
dergestalt, daß der
Gleitschuh von diesem in einer ersten Stellung auf Abstand von der Kurvenbahn
im Bereich der Schwenkbahn gehalten und in einer zweiten Stellung
freigegeben ist, so daß der
Gleitschuh plötzlich
auf die Kurvenbahn unter der Kraft der Ausschaltfeder auftrifft
und der Klinkenhebel dauernd von einer Feder in Richtung der zweiten Stellung
beaufschlagt ist.
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Dadurch,
daß der
Gleitschuh mit seinem Zapfen von dem Klinkenhebel plötzlich freikommt,
ist die Geschwindigkeit, mit der die beweglichen Kontaktstücke voneinander
getrennt werden, ausreichend groß, um eine Leistungsschaltung,
d. h. einen Kurzschluß oder
einen Überstrom
abzuschalten.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Klinkenhebel
von einem Auslösehebel
in der ersten Stellung festgehalten; der Auslösehebel kommt bei Auftreten
eines Überstromes
oder Kurzschlußstromes
vom Klinkenhebel frei, so daß dieser
von der Feder in die zweite Stellung verschwenkt wird und die den
Zapfen und damit den Gleitschuh freigibt, so daß eine Kontakttrennung erfolgt
zur Kurzschlußunterbrechung.
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Weitere
Ausgestaltungen dieser Anordnung sind den Unteransprüchen 11
bis 14 zu entnehmen.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Vakuumschaltkammer
in einem Isolierkörper
eingegossen sein, an dem eine Antriebswelle zum Verschwenken der
Vakuumschaltkammer formschlüssig
angeschlossen ist.
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Anhand
der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargstellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und
beschrieben werden.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Schaltgerätes
gemäß der Erfindung
in drei unterschiedlichen Schaltstellungen,
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2 eine
Aufsicht eines Teiles des Schaltgerätes in Pfeilrichtung II der 1,
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3 eine
teilweise Schnittansicht der Vakuumkammer in ausgeschaltetem Zustand,
und
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4 eine
Seitenansicht einer Auslöseeinrichtung
für das
Schaltgerät
gemäß den 1 bis 3.
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Die 1 zeigt
eine Seitenansicht eines Schaltgerätes 10, wobei die
Stellung A die Einschaltstellung, die Stellung B die Ausschaltstellung,
welche die Trennerbedingungen erfüllt, und die Stellung C die
Erdungsstellung ist. Das Schaltgerät ist in der 3 näher beschrieben.
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Die 2 zeigt
eine Aufsicht in Pfeilrichtung II. Das obere Ende des Schaltgerätes wirkt
mit einem feststehenden Einschaltkontaktstück 11 mit Gleitschuh
zusammen, wobei das in der 2 gezeigte obere
Ende eine Aussparung 12 aufweist, in der sich der Gleitschuh
in eingeschaltetem Zustand befindet; das feste Einschaltkontaktstück 11 besitzt
einen Anschluß 13 zur
Stromabführung.
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In
der Erdungsstellung C wirkt das Schaltgerät 10 mit einem Erdungskontaktstück 14 zusammen, an
dem ein Erdungsanschluß als
Stromabführung 15 zur
Erdung 16 befestigt ist. In der 2 ist der
Erdungsanschluß nicht
zu sehen.
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Es
sei zunächst
Bezug genommen auf die 3.
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Das
dort dargestellte Schaltgerät 10 besitzt eine
Vakuumkamer 30 mit einem Isolierkörper 31 aus Keramik,
an dem sich ein oberer Deckel 32 und ein unterer Deckel 33 zum
vakuumdichten Verschließen der
Vakuumkammer 30 anschließen. Der Begriff "oben" und "unten" entspricht der Darstellung
gemäß 3.
Am oberen Deckel 32 ist auf der Innenseite ein oberer Faltenbalg 34 und
am unteren Deckel ebenfalls auf dessen Innenseite ein unterer Faltenbalg 35 angeschlossen;
das jeweils innere Ende der Faltenbälge 34 und 35 ist
mit einem ersten Kontaktstengel 36 und einem zweiten Kon taktstengel 37 vakuumdicht
verbunden, welche je ein erstes Kontaktstück 38 und ein zweites
Kontaktstück 39 tragen.
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Der
Kontaktstengel 36 ist aus der Vakuumkammer herausgeführt und
besitzt einen Absatz 40, an dem sich ein eine Begrenzungsplatte
durchgreifender Schraubenbolzen 41 anschließt. Zwischen der
Begrenzungsplatte 42 und dem Absatz 40 befindet
sich ein zylindrischer, axial vorspringender Kragen 43 einer
Trägerplatte 44;
mittels einer Mutter 45 ist der Kragen 43 zwischen
der Arretierungsplatte 42 oder Begrenzungsplatte 42 und
der Stufung 40 fixiert.
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Die
Trägerplatte 44 besitzt
an ihrem Außenraum
eine Verdickung 46, in der eine Nut 47 mit Gleitkontakten
eingebracht ist; diese Verdickung mit den Gleitkontakten in der
Nut 47 gleitet innerhalb einer Metallhülse 48.
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Dem
Kontaktstengel 36 zugeordnet ist ein Gleitschuh 50,
der einen Flanschrand 51 aufweist, an dem eine Fingeranordnung 52 angebracht
ist; diese Fingeranordnung 52 besitzt radial nach innen
verlaufende Finger 53, die hinter die Begrenzungsplatte 42 greifen,
so daß hier
eine Überlappung
an den Fingern 53 und der Begrenzungsplatte 42 erzielt
ist. Zwischen dem Gleitschuh 55 und der Begrenzungsplatte 42 befindet
sich eine Kontaktdruckfeder 54 und zwischen dem Gleitschuh
bzw. dem Flanschrand 51 des Gleitschuhs und einer auf dem
Deckel 32 angebrachten Abstützungsanordnung 55 ist
eine Ausschaltfeder 56 angeordnet, die dem Gleitschuh 50 und über die
Fingeranordnung 53 und die Begrenzungsplatte 42 auch
den beweglichen Kontaktstengel 36 in Pfeilrichtung P1 nach oben zu drücken sucht.
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An
der Metallhülse 48,
die als Führung
für die Trägerplatte 44 dient,
ist ein bewegbares Anschlußkontaktstück 57 angeschlossen,
das mit einer Kontaktdruckfeder 58 gegen das feststehende
Einschaltkontaktstück 11 seitlich
von außen
angedrückt
wird.
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Der
Kontaktstengel 37 ist ebenfalls beweglich ausgebildet und
die Ausgestaltung ist dort ähnlich
wie eben beschrieben. Der Kontaktstengel 37 durchgreift
den Deckel 33 im Bereich einer Verstärkung 33a, der Kontaktstengel 37 besitzt
außerhalb des
Deckels 33 eine Stufung 60, an der sich ein Schraubenbolzen 61 anschließt. Mittels
einer der Mutter 45 entsprechenden Mutter 62 wird
mittels einer Begrenzungsplatte 63 der axiale Kragen 64 einer Trägerplatte 65 an
der Stufung 60 befestigt bzw. festgedrückt, welche wie die Trägerplatte 44 eine
Verdickung 66 aufweist, deren Außenumfangskante eine Nut 67 mit
darin eingesetzten Gleitkontakten trägt.
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In
Abstand zu der Mutter 62 bzw. dem Bolzen 61 befindet
sich ein unterer Gleitschuh 68, an dem eine Fingeranordnung 69 befestigt
ist, die die Begrenzungsplatte 63 mit Fingern 70 übergreift;
zwischen der Begrenzungsplatte 63 und dem Gleitschuh 68 befindet
sich eine Kontaktdruckfeder 71 und zwischen einer an der
Verstärkung 33a des
Deckels 33 angeordneten Halteeinrichtung bzw. Stützeinrichtung 69 bzw.
Fingeranordnung 72 und dem Gleitschuh 68 ist eine
Ausschaltfeder 72 vorgesehen.
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Die
Verdickung 66 ist, wie die Verdickung 46, in einer
Metallhülse 73 axial
geführt,
an der ein Kontaktstück 74 anschließt, das
mittels einer Kontaktdruckfeder 75 gegen ein feststehendes
Bauteil 76 angedrückt,
das einerseits eine Stromleitungsfunktion und andererseits eine
Führungsfunktion
für den Gleitschuh 68 bzw.
für einen
als eigentlichen Gleitschuh 68a dient.
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Das
Bauteil 76 besitzt zwei Kammern 77 und 78,
die von einer Zwischenwand 79 getrennt sind, auf der eine
Gleitkurvenbahn 80 ausgeformt ist, auf der der Gleitschuh 68a gleitet.
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Innerhalb
des Teilraumes 78 befindet sich ein quer zur Längsachse
der Schaltkammer bzw. des Schaltgerätes verlaufender Lagerzapfen 81,
auf dem ein Auslösehebel 82 aufgelagert
ist.
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Es
sei nun Bezug genommen auf die 4.
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Die 4 zeigt
eine Seitenansicht der Zwischenwand 79, auf der die Gleitkurve 80 angeformt ist.
Man erkennt weiterhin den Lagerzapfen 81, auf dem der Auslösehebel 82 gelagert
ist. Der Auslösehebel 82 ist
L-förmig
ausgebildet und besitzt in seinem L-Knick eine Bohrung 83,
durch die der Lagerzapfen 81 hindurchgreift. Der eine Arm 84 des Auslösehebels 82 besitzt
eine Anschlagfläche 85, gegen
die eine Nase 86 eines Klinkenhebels 87 in der
in der 4 gezeigten Stellung anliegt. Dabei ist in der 4 zur
Vereinfachung der Klinkenhebel 87 in seinen zwei Ansichten
gezeichnet; er besitzt eine Nut 88, durch die die Nase 86 gebildet
wird.
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Der
andere Arm 89 des Auselösehebels 82 trägt eine
Stufung 90 an seinem freien Ende, gegen die ein Zapfen 91 (siehe
weiter unten) anliegt.
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Der
Auslösehebel 82 ist
mittels einer Spiralfeder 92 (siehe 3), deren
eines Ende am Arm 89 und deren anderes Ende ortsfest im
Bauteil 76 angeschlossen ist, dauernd im Uhrzeigersinn
federnd beaufschlagt.
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Die
Kurvenbahn 80 besitzt drei Abschnitte 80a, 80b und 80c,
die unterschiedliche Aufgaben haben.
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Wenn
sich der Auslösehebel 82 in
der gezeichneten Stellung befindet, dann wird der Kontaktstengel über den
Gleitschuh 68a in Einschaltstellung gedrückt. Der
Auslösehebel 82 wird
dabei von dem Klinkenhebel 87 aufgrund der Nase 86 in
der gezeichneten Stellung gemäß 1 festgehalten.
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Sobald
aufgrund einer Auslösung
eine Kraft F auf den Klinkenhebel einwirkt, dann wird der Arm 84 des
L-förmigen
Auslösehebels 82 freigegeben,
so daß sich
der Auslösehebel 82 im
Uhrzeigersinn gemäß Pfeilrichtung
U verschwenken kann, wodurch der Zapfen 91 sowie der Gleitschuh 68a freigegeben und
mit seinem unteren Ende gegen den Abschnitt 80a gedrückt wird.
Die Strecke t, die zwischen dem Gleitschuh 68a und dem
Abschnitt 80a vorgesehen ist, ist der Ausschaltweg.
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Nachdem
die Kontakte der Vakuumkammer in Ausschaltstellung gegangen sind,
kann die Vakuumkammer bzw. das Schaltgerät entgegen dem Uhrzeigersinn,
also entgegen der Pfeilrichtung U aus der Stellung A (1)
in die Stellung B verschwenkt werden; dadurch läuft der Gleitschuh 68a auf
den Kurvenabschnitt 80b auf, und in der Mittel stellung
B ist dann die Ausschaltstellung eingehalten und der untere Kontakt
in Einschaltstellung gebracht. Der Radius dieses Abschnittes entspricht
dem Abstand des Lagerzapfens 81 von dem Gleitbahnabschnit 80c. Wenn
dann das Schaltgerät
weiter verschwenkt wird, entgegen dem Uhrzeigersinn, gleitet der
Gleitschuh 68a auf den Gleitbahnbereich 80c. Der
Abstand von der Achse 81 entspricht dem Radius der Kurvenbahn 80b plus
der Ausschaltstrecke t.
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In
der Schaltstellung B ist ein den beiden Kurvenbahnen bzw. festen
Kontaktstücken 11 und 14 entsprechendes
Kontaktstück
nicht vorhanden, so daß in
der Stellung B der Schalter bzw. das Schaltgerät in Ausschaltstellung bleibt.
Erst dann, wenn das Schaltgerät
die Erdungsstellung C erreicht, gleitet der Gleitschuh 50 auf
die entsprechende Gleitbahn am feststehenden Kontaktstück 40 auf,
so daß auch der
obere Kontaktstengel 36 in seine Einschaltstellung gedrückt wird.
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Wenn
das Schaltgerät
gemäß 3 ohne die
Auslöseeinrichtung
gemäß 4 ausgestattet ist,
dann wäre
der Abschnitt 80a so zu legen, daß der Gleitschuh 68 in
die Einschaltstellung gebracht wird; der Radius 80b würde dann
so gewählt,
daß in
jedem Fall die Ausschaltstellung erreicht ist. Eine solche Schalteranordnung
wäre dann
als Lasttrennschalter zu verwenden.
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Die
Vakuumkammer zusammen mit den entsprechenden zusätzlichen Komponenten ist von
einem Isolierkörper 100 umgeben,
der koaxial mit der Achse des Lagerzapfens 82 eine Profilöffnung 101 aufweist,
in die das profilierte Ende 102 einer Antriebsstange 103 eingreift,
mit der das Schaltgerät aus
der Stellung A über
die Stellung B in die Stellung C der 1 verschwenkt
werden kann.
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Im
eingeschalteten Zustand verläuft
die Strombahn über
das Kontaktstück 57,
den Metallkörper 48 hin
zum Kontaktstengel gemäß Pfeilrichtung P2 und vom Kontaktstengel 37 über die
Trägerplatte 65 zur
Metallhülse 73 und über das
Kontaktstück 74 und
das Bauteil 78 in die Antriebsstange 102.