DE19918077C1 - Lastschalter - Google Patents
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- H01H33/02—Details
- H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
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Abstract
Die Erfindung stellt einen Lastschalter (1) bereit, der Hauptkontakte (32, 42) und eine im Nebenschluß hierzu vorliegende, im Gehäuse (35) angeordnete Vakuum-Schaltkammer (34) aufweist, deren Schaltkontakte über eine Schaltmechanik (36, 33, 43) geschlossen oder geöffnet werden. Erfindungsgemäß schließt die Schaltmechanik die Schaltkontakte der Vakuum-Schaltkammer (34) im Zuge des Einschaltvorgangs, wenn die Hauptkontakte (32, 42) des Lastschalters (1) noch eine solche Distanz voneinander aufweisen, welche einen Vorüberschlag bei der gegebenen Netzspannung ausschließt. Dadurch wird erreicht, daß die Vakuum-Schaltkammer (34) einerseits möglichst kurzzeitig beansprucht wird und andererseits ein Außenüberschlag an den Hauptkontakten (32, 42) oder der gekapselten Vakuum-Schaltkammer (34) wirksam verhindert werden. Eventuell beim Einschaltvorgang entstehende Funken- bzw. Lichtbögen werden daher zuverlässig innerhalb der Vakuum-Schaltkammer gelöscht.
Description
Die Erfindung betrifft einen Lastschalter für Spannungen oberhalb 1 kV, mit
Hauptkontakten und einer zu den Hauptkontakten im Nebenschluß vorliegenden Va
kuum-Schaltkammer, deren Kontakte mittels einer Schaltmechanik geschlossen oder
geöffnet werden, wobei die Vakuum-Schaltkammer ein die im Vakuum liegenden
Schaltkontakte umschließendes Gehäuse mit metallischen Stirnplatten und einem zylin
derförmigen Gehäusemittelteil aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist, das
von einer Schicht aus dielektrischen Material umgeben ist, welche die Ränder der bei
den Stirnplatten hintergreift.
Derartige Lastschalter sind zum Beispiel als Lasttrennschalter im Bahnbetrieb be
kannt. Dabei liegt die Vakuum-Schaltkammer in der Einschaltstellung elektrisch im
Nebenschluß zu der für den vollen Gerätenennstrom ausgelegten Hauptstrombahn. Beim
Ausschalten öffnen zuerst die Hauptkontakte stromlos und kommutieren dabei den
Strom auf die im Nebenschluß liegende Reihenschaltung von Vakuum-Schaltkammer
und Hilfsschaltstelle. Sobald sich die Hauptkontakte weit genug voneinander entfernt
haben, wird die Vakuum-Schaltkammer über eine Kippmechanik betätigt und der im
Schaltkammerinneren auftretende Ausschaltlichtbogen im ersten Strom-Nulldurchgang
ohne äußere Erscheinung sicher gelöscht.
Beim Einschaltvorgang eines derartigen Lastschalters wird der Stromkreis aus
schließlich über die Hauptkontakte hergestellt, ohne daß die hierzu im Nebenschluß
vorliegende Vakuum-Schaltkammer vor dem Schließen der Hauptkontakte betätigt, d. h.
geschlossen wird. Derartige Vakuum-Schaltkammern sind dabei nicht darauf ausgelegt,
dauerhaft Ströme zu führen. Zwar gibt es in der Praxis Vakuum-Schaltröhren mit hoher
Leistungsfähigkeit; diese weisen jedoch große Abmessungen auf und sind mit hohen
Herstellungskosten verbunden, weshalb ihr Einsatz vermieden wird. Daher werden seit
einiger Zeit auch Vakuum-Schaltkammern einer niedrigeren Spannungsreihe, als der für
die der Schalter konzipiert ist, eingesetzt. Auf diese Weise können sowohl die Abmes
sungen als auch die Herstellungskosten reduziert werden, wobei der Aktivteil in der
Vakuum-Schaltkammer einen derartigen Einsatz für den Ausschaltvorgang in der Regel
erlaubt. Mit dieser Verringerung der Baugröße verringert sich aber auch der Abstand der
metallischen Stirnplatten des Gehäuses der Vakuum-Schaltkammer. Daher ergibt sich
ein erhöhtes Risiko eines Außenüberschlags bei anliegender Spannung.
Hinsichtlich des Einschaltvorganges wird jedoch im Rahmen einer Normprüfung
eine unmittelbar aufeinanderfolgende Ein-/Ausschaltung unter Kurzschlußstrom gefor
dert. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß beim Ausschaltvorgang die vorbestimmte und
somit bekannte Betriebsspannung am Lastschalter anliegt. Dagegen zeigt sich die tat
sächlich anliegende Spannung beim Einschaltvorgang erst während des Vorgangs bzw.
sobald der Schalter geschlossen ist. Es läßt sich vorab am Lastschalter nicht feststellen,
ob nicht aufgrund eines technischen Defekts anstelle der Betriebsspannung ein Kurz
schluß anliegt, auf den dann der Lastschalter voll aufgeschalten wird. Die Anforderun
gen an die Schaltelemente beim Einschaltvorgang sind daher wesentlich höher als beim
Ausschaltvorgang, was zu den oben genannten verschärften Normprüfungsvorschriften
geführt hat.
Derartige Kurzschluß-Schaltvorgänge innerhalb kürzester Zeit und unter derart
hohen Strömen stellen dabei eine große Anforderung an die Vakuum-Schaltkammer
bzw. deren äußerer Isolation dar. Wird zum Beispiel Isolieröl als Schutzmedium gegen
Außenüberschläge von den beiden metallischen Stirnplatten der Vakuum-Schaltkammer
verwendet, so kann es bei derart wiederholten Schaltvorgängen zu einem nicht unerheb
lichen Druckanstieg im Isolieröl kommen, was zu einer Verminderung der Isoliereigen
schaft und im Extremfall gar zu einer Beschädigung der Anordnung führen kann.
Derzeit wird der Einschaltvorgang daher ausschließlich über die Hauptkontakte
bewerkstelligt. Diese sind entsprechend konstruktiv gestaltet und ausreichend dimensio
niert, um auch einen Einschaltvorgang unter Kurzschlußsituation durchführen zu kön
nen. Um einen fortschreitenden Abbrand der Hauptkontakte in gewissem Rahmen ver
meiden zu können, weisen diese zudem sogenannte Vorzündfunkenhörner auf, über
welche der Funkenüberschlag beim Schließen des Lastschalters aufgenommen wird,
noch bevor die Hauptkontakte in Eingriff gelangen. Diese Vorzündfunkenhörner sind
daher so ausgebildet, daß sie beim Einschaltvorgang früher in Überlappung gelangen,
wie die Hauptkontakte, das heißt in Richtung aufeinander zu über die Hauptkontakte
hinausstehen. Um ein Verschweißen dieser Vorzündfunkenhörner aufgrund des Funken
schlags vermeiden zu können, sind diese jedoch so angeordnet, daß sie nicht direkt auf
einander abgleiten, sondern ein Spalt zwischen ihnen verbleibt. Die Hauptkontakte ge
langen dagegen unmittelbar miteinander in Eingriff.
Auf einer derartigen Bauweise basiert zum Beispiel der Gegenstand der WO-
98/09310 A1 vom gleichen Anmelder, wobei auf dieses Dokument hiermit vollinhaltlich
Bezug genommen wird. Diese derzeit übliche Bauweise eines Lastschalters hat somit
weiterhin den Nachteil, daß beim Einschaltvorgang ein Funkenüberschlag im äußeren
Umfeld des Lastschalters auftritt. Insbesondere wenn am Lastschalter ein Kurzschluß
anliegt, kann sich hier ein nicht unerheblicher Lichtbogen ausbilden. Nun werden je
doch derartige Lastschalter nicht nur auf Bahnanlagen im Freien verwendet, sondern
zunehmend auch an U-Bahnen eingesetzt. Da hier die Tunnelgröße begrenzt ist, kann es
zu Einwirkungen eines derartigen Lichtbogens zum Beispiel im Bereich der Tunnel
decke kommen. Ferner ist die Gefährdung für Personen in einem Tunnelbereich we
sentlich größer, als im Freien.
Aus der DE 38 32 493 A1 sind eine Vakuumschaltröhre, ein Lasttrennschalter, der
eine derartige Vakuumschaltröhre enthält, und ein Verfahren zum Betrieb eines
derartigen Lasttrennschalters bekannt. Die hier offenbarte Vakuumschaltröhre ist
speziell auf die Funktion "Ausschalten des Laststromes" zugeschnitten. Hierzu wird der
Kontakt der Vakuumschaltröhre erst unmittelbar vor dem Öffnen eines parallel
angeordneten Schaltkontaktes geschlossen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lastschalter bereitzustel
len, der auch beim Einschaltvorgang einen Funkenüberschlag wirksam vermeiden kann.
Diese Aufgabe wird durch Weiterbildung eines Lastschalters gemäß dem Ober
begriff des Anspruches 1 mit den Merkmalen gelöst, daß die Schaltmechanik die
Schaltkontakte der Vakuum-Schaltkammer im Zuge des Einschaltvorgangs schließt,
wenn die Hauptkontakte des Lastschalters noch eine solche Distanz voneinander auf
weisen, welche einen Vorüberschlag bei einer gegebenen Netzspannung ausschließt.
Hierbei hat sich überraschend gezeigt, daß bei entsprechend konstruktiver Ge
staltung der Schaltmechanik zur Herstellung eines vorbestimmten Einschaltzeitpunkts
eine herkömmliche Vakuum-Schaltkammer auch zur wiederholten Aufnahme der ent
sprechenden Last geeignet ist, wie sie zum Beispiel in der Normprüfung verlangt wird.
So kann durch geschickte Wahl des Schaltzeitpunkts zum einen zuverlässig ein derarti
ger Vorüberschlag insbesondere zwischen den metallischen Stirnplatten vermieden
werden und andererseits jedoch auch erreicht werden, daß die Vakuum-Schaltkammer
möglichst kurzzeitig die gesamte Spannung führen muß. Hierzu hat sich eine Vakuum-
Schaltkammer als vorteilhaft erwiesen, bei der das Gehäuse von einer Schicht aus
dielektrischen Material umgeben ist, welche die Ränder der beiden Stirnplatten hinter
greift. Dadurch kann die Vakuum-Schaltkammer im Kapselgehäuse so angeordnet und
konditioniert werden, daß sie der anliegenden Spannung standhalten kann, auch wenn
sie aufgrund ihrer Abmessungen an sich nicht als für derartige Spannungen ausgelegt
erscheint.
Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei die Ausgestaltung eines Lastschalters
bzw. einer Kapselung für die Vakuum-Schaltkammer in der Art erwiesen, wie sie in der
WO-98/09310 A1 erläutert ist. Bei den dort für die dielektrische Materialschicht vorgese
henen Elastomermaterial mit hoher dielektrischer Festigkeit ergibt sich zudem der Vor
teil, daß kein Druckaufbau bei wiederholten Schaltvorgängen auftritt.
Der erfindungsgemäße Lastschalter zeigt daher den wesentlichen Vorteil, daß die
Funkenbildung an den Hauptkontakten auch beim Einschaltvorgang wirksam unterbun
den werden kann. Erfindungsgemäß wird der Stromkreis dabei zuerst in der Vakuum-
Schaltkammer geschlossen, bevor die Hauptkontakte miteinander in Eingriff gelangen
bzw. ein Funkenüberschlag an diesen auftritt. Damit kann eine Gefährdung für Personen
oder umliegende Einrichtungen durch einen Lichtbogen etc. wirksam vermieden wer
den.
Als ein weiterer Vorteil ergibt sich hieraus, daß die konstruktiven Anforderungen
an die Hauptkontakte wesentlich geringer sind, als im Stand der Technik. Da diese so
mit im wesentlichen keinen Funkenüberschlägen beim Einschaltvorgang ausgesetzt
sind, können sie mit geringeren Abmessungen realisiert werden.
Dabei erlaubt der erfindungsgemäße Lastschalter zudem auch einen Verzicht auf
die Vorzündfunkenhörner, wodurch sich die Bauweise des Lastschalters weiter verein
facht.
Erfindungsgemäß verringert sich somit insgesamt der konstruktive Aufwand für
den Lastschalter, da die Vakuum-Schaltkammer üblicherweise bereits für die Nutzung
beim Ausschaltvorgang vorhanden ist und lediglich die erfindungsgemäße Anpassung
der Schaltmechanik und insbesondere des Einschaltvorgangs erforderlich ist, wobei
keine wesentlichen zusätzlichen Auf- oder Anbauten benötigt werden.
Vorteilhaft ist ferner, daß damit Abnützungserscheinungen nach wiederholten
Schaltvorgängen wie zum Beispiel Abbrand der Hauptkontakte etc. im wesentlichen
wirksam vermieden werden können, so daß sich der Lastschalter hinsichtlich seiner
Langlebigkeit und Zuverlässigkeit verbessert.
Daher ist der erfindungsgemäße Lastschalter auch in der Lage, höhere Einschalt
leistungen und -ströme als der Stand der Technik zu bewerkstelligen. Bei den bekannten
Bauweisen hat sich zum Beispiel bei Strömen von mehr als 10 000 A gezeigt, daß die
Hauptkontakte regelmäßig abgebrannt sind, wobei die Vorzündfunkenhörner insbeson
dere bei Kurzschlußstrom kaum in der Lage waren, eine Beschädigung der Hauptkon
takte zu vermeiden. Mit dem erfindungsgemäßen Lastschalter werden erstmals auch
Schaltvorgänge bei 16 000 A und insbesondere sogar bei 25 000 A möglich.
Die herkömmlichen Vorzündfunkenhörner mußten daher häufig kontrolliert wer
den, wobei gegebenenfalls ein Austausch erforderlich war. Da hierzu jedoch die ge
samte Leitung abgeschaltet werden mußte, stellte sich dies als wesentliche Beeinträchti
gung des Bahnbetriebs etc. dar.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü
chen.
Von weiterem Vorteil ist es, wenn die Schaltmechanik in Reihenschaltung zur
Vakuum-Schaltkammer eine Betätigungsgabel und einen damit zusammenwirkenden
Kontakt, insbesondere einen Rollenkontakt, aufweist, welche im Zuge des Einschalt
vorgangs zunehmend miteinander in Eingriff gelangen und dabei eine derartige
Schwenkbewegung der Betätigungsgabel bewirken, daß die Schaltkontakte der Va
kuum-Schaltkammer geschlossen werden, wenn die Hauptkontakte des Lastschalters die
vorbestimmte Distanz voneinander aufweisen. Hierbei kann mit an sich bekannten Bau
elementen durch geschickte konstruktive Ausgestaltung mit entsprechender Vorbe
stimmung des Schaltzeitpunkts eine einfache und zuverlässige Bauweise erzielt werden.
Der erfindungsgemäße Lastschalter ist daher kostengünstig herstellbar und störungs
unempfindlich.
Dadurch, daß die Betätigungsgabel über eine Langlocheinrichtung mit einem be
weglichen Schaltkontakt der Vakuum-Schaltkammer zusammenwirkt, wobei der be
wegliche Schaltkontakt federnd vorgespannt ist, und wobei die Langlocheinrichtung den
beweglichen Schaltkontakt beim Erreichen einer vorbestimmten Stellung der Betäti
gungsgabel auslöst, läßt sich die Bauweise des Lastschalters weiter vereinfachen. Da
durch kann eine noch höhere Lebensdauer und größere Zuverlässigkeit erzielt werden.
Zudem kann auf diese Weise mit einfachen konstruktiven Mitteln ein sehr exakter
Schaltvorgang erreicht werden, der zudem mit hoher Geschwindigkeit realisierbar ist.
Von weiterem Vorteil ist es, wenn die vorbestimmte Distanz der Hauptkontakte
beim Einschaltvorgang kleiner als eine vorbestimmte Distanz der Hauptkontakte beim
Ausschaltvorgang ist. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Spannung möglichst kurz
zeitig über die im Nebenschluß liegende Vakuum-Schaltkammer geführt werden soll.
Beim Einschaltvorgang wird die Verbindung erst hergestellt und daher tritt der Zeit
punkt eines Funkenüberschlags später auf als beim Ausschaltvorgang, wenn ein bereits
bestehendes elektrisches Feld getrennt werden muß. Erfindungsgemäß wird somit die
Beaufschlagung der Vakuum-Schaltkammer mit Spannung auf ein Mindestmaß redu
ziert. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Lastschalters weiter.
Indem die vorbestimmte Distanz der Hauptkontakte beim Einschaltvorgang bzw.
beim Ausschaltvorgang entsprechend der Betriebsspannung gewählt ist, kann die Bela
stungsdauer der Vakuum-Schaltkammer noch genauer auf ein Minimum reduziert wer
den. Die Lebensdauer erhöht sich dadurch weiter.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 einen Einschaltvorgang des erfindungsgemäßen Lastschalters;
Fig. 4 bis 6 einen Ausschaltvorgang des erfindungsgemäßen Lastschalters;
Fig. 7 einen Schnitt durch die Kapselung der Vakuum-Schaltkammer;
Fig. 8 einen Schnitt durch die Kapselung der Vakuum-Schaltkammer, der senk
recht zur Darstellung in Fig. 7 verläuft; und
Fig. 9 und 10 schematisierte Darstellungen der Elemente der Schalteinrichtung in der
Ein- bzw. Aus-Stellung.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 1 bis 6 ist für jede Phase eines Laststromkrei
ses ein Lastschalter 1 auf einer Konsole 2 angeordnet, und weist ein feststehendes
Schaltelement 3 und ein bewegliches Schaltelement 4 auf. Jedes Schaltelement 3 bzw. 4
ist über einen Isolator 31 bzw. 41 gegenüber der Konsole 2 elektrisch isoliert. Ferner
weist jedes Schaltelement 3 bzw. 4 einen Hauptkontakt 32 bzw. 42 auf, welche zur Her
stellung der Hauptschlußverbindung dienen. Der Hauptkontakt 32 des feststehenden
Schaltelements 3 ist mit einem beweglichen Kontaktkopf 321 versehen, in welchen der
feststehende Hauptkontakt 42 des beweglichen Schaltelements 4 eingreift.
Jedes Schaltelement 3 bzw. 4 weist ferner im Nebenschluß zu den Hauptkontakten
32 bzw. 42 eine Schaltmechanik mit einer Betätigungsgabel 33 am feststehenden
Schaltelement 3 und einem Rollenkontakt 43 am beweglichen Schaltelement 4 auf.
Diese Schaltmechanik ist in Reihe zu einer Vakuum-Schaltkammer 34 angeordnet, wel
che in einem Gehäuse 35 gekapselt angeordnet ist. Der Rollenkontakt 43 ist in einem
vorbestimmten Betätigungswinkel α am beweglichen Schaltelement 4 angeordnet. Die
Betätigungsgabel 33 am feststehenden Schaltelement 3 ist schwenkbar am Gehäuse 35
gelagert. Eine Schwenkbewegung der Betätigungsgabel 33 bewirkt dabei eine Betäti
gung des beweglichen Schaltkontakts in der Vakuum-Schaltkammer 34, was nachfol
gend noch im näheren Detail erläutert wird.
Zunächst wird nun anhand der Fig. 1 bis 3 der Schließvorgang des Lastschalters 1
erläutert.
In Fig. 1 liegt der Lastschalter 1 in seiner geöffneten Stellung vor, das heißt er ist
ausgeschaltet. Zum Betätigen des Lastschalters 1 wird nun ein hier nicht dargestellter
Antrieb, zum Beispiel eine Handkurbeleinrichtung oder eine motorische Einrichtung,
betätigt, wodurch sich das bewegliche Schaltelement 4 in einer Schwenkbewegung um
einen Drehpunkt 21 an der Konsole 2 auf das feststehende Schaltelement 3 zubewegt. In
dieser Ausgangsstellung sind auch die Schaltkontakte der Vakuum-Schaltkammer 34
offen.
Im Zuge der Schwenkbewegung des beweglichen Schaltelements 4 gelangt der
Rollenkontakt 43 in Eingriff mit der Betätigungsgabel 33. Dabei bewirkt die Einwir
kung des in seiner Lagezuordnung zum beweglichen Schaltelement 4 feststehenden
Rollenkontakts 43 auf die Betätigungsgabel 33 eine Verschwenkung letzterer. Dieser
Schwenkvorgang der Betätigungsgabel 33 führt letztendlich zu einem Schließen der
Schaltkontakte in der Vakuum-Schaltkammer 34. Der Zeitpunkt, an dem diese Schalt
elemente der Vakuum-Schaltkammer 34 schließen, ist dabei durch die Schaltmechanik
derart vorgegeben, daß sich dieser Nebenschlußkreis mit dem Rollenkontakt 43, der
Betätigungsgabel 33 und der Vakuum-Schaltkammer 34 erst schließt, wenn sich die
Hauptkontakte 32 bzw. 42 bis auf eine vorbestimmte Einschaltdistanz a angenähert ha
ben.
Im weiteren Zuge der Schwenkbewegung des beweglichen Schaltelements 4 ge
langt der Hauptkontakt 42 des Schaltelements 4 in Eingriff mit dem Hauptkontakt 32
des feststehenden Schaltelements 3, wodurch der Hauptkreis geschlossen wird. Auf
grund der Widerstandsverhältnisse zwischen Haupt- und Nebenstromkreis fließt der
Strom dann im wesentlichen vollständig über die Hauptkontakte 32 bzw. 42. Dieser
vollständig eingeschaltete Zustand des Lastschalters 1 ist in Fig. 3 dargestellt.
Anhand der Fig. 4 bis 6 wird nun der Ausschaltvorgang des Lastschalters 1 erläu
tert. Dieser liegt in der Darstellung gemäß Fig. 4 im eingeschalteten Zustand vor. Fig. 4
entspricht insofern in seiner Darstellung Fig. 3.
Zum Ausschalten des Lastschalters 1 wird das bewegliche Schaltelement 4 derart
betätigt, daß es vom feststehenden Schaltelement 3 weg schwenkt. Hierbei öffnet sich
zuerst der Kontakt zwischen den Hauptkontakten 32 und 42 wie in Fig. 5 ersichtlich ist.
Im Nebenschluß bilden der Rollenkontakt 43, die Betätigungsgabel 33 und die Vakuum-
Schaltkammer 34 jedoch weiterhin eine elektrische Verbindung, bis eine vorbestimmte
Ausschaltdistanz b zwischen den Enden der Hauptkontakte 32 und 42 erreicht ist. Erst
dann wird der bewegliche Schaltkontakt der Vakuum-Schaltkammer 34 zum Öffnen der
Verbindung innerhalb der Vakuum-Schaltkammer 34 derart betätigt, daß er sich vom
feststehenden Schaltkontakt in der Vakuum-Schaltkammer 34 weg bewegt. Ein hierbei
eventuell entstehender Lichtbogen wird in der Vakuum-Schaltkammer 34 gelöscht.
Zu bemerken ist hierbei, daß die Einschaltdistanz a kleiner als die Ausschaltdi
stanz b ist. Dies dient dazu, um einerseits die Vakuum-Schaltkammer 34 möglichst
kurzzeitig zu belasten, und andererseits jedoch einen Spannungs- bzw. Funkenüber
schlag zwischen den Hauptkontakten 32 und 42 zuverlässig zu vermeiden. Die Aus
schaltdistanz b ist dabei deswegen größer als die Einschaltdistanz a, weil beim Aus
schalten ein bestehendes elektrisches Feld zu trennen ist, wodurch Funkenüberschläge
auch bei größeren Abständen zwischen den Hauptkontakten 32 und 42 auftreten können,
als beim Einschaltvorgang.
Im Zuge des weiteren Verschwenkens des beweglichen Schaltelements 4 weg
vom feststehenden Schaltelement 3 geraten schließlich auch der Rollenkontakt 43 und
die Betätigungsgabel 33 außer Eingriff miteinander. Dieser Zustand ist in Fig. 6 darge
stellt.
In den Fig. 7 und 8 sind Schnitte durch das als Kapselung für die Vakuum-Schalt
kammer 34 dienende Gehäuse 35 gezeigt. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, weist
die Vakuum-Schaltkammer 34 einen feststehenden Schaltkontakt 341 und einen
beweglichen Schaltkontakt 342 auf. Der bewegliche Schaltkontakt 342 ist mittels einer
Federeinrichtung 343 in Richtung zur Offenstellung vorgespannt. Er wirkt dabei mit
einer Schalteinrichtung 36 zusammen, welche von der Betätigungsgabel 33 angesteuert
wird.
Die Betätigungsgabel 33 weist hierzu eine Schaltwelle 331 auf, die im Gehäuse 35
drehend gelagert ist. Mit der Schaltwelle 331 ist ein Schaltelement 361 der Schaltein
richtung 36 derart fest verbunden, daß das Schaltelement 361 jede Drehbewegung der
Schaltwelle 331 ebenfalls vollzieht. Das Schaltelement 361 weist einen sich in Axial
richtung der Schaltwelle 331 erstreckenden Schaltanschlag 362 auf, der mit einem
Koppelelement 363 zusammenwirkt. Der Schaltanschlag 362 greift hierzu in eine
Aussparung 364 des Koppelelements 363 ein, welche in ihrer wirksamen Breite größer
als die Breite des Schaltanschlags 362 ausgebildet ist. Das Koppelelement 363 ist
hierbei drehbar auf der Schaltwelle 331 gelagert.
Ferner ist das Koppelelement 363 mittels einer Federeinrichtung 365 derart gegen
einen zentralen Punkt auf der Längsachse des Gehäuses 35 vorgespannt, daß es in die
beiden Endstellungen für den Ein- bzw. Ausschalt-Zustand gedrückt wird. Die Federein
richtung 365 ist hierzu drehbar im Gehäuse 35 gelagert und folgt einer Drehbewegung
des Koppelelements 363 bei der Überführung von einem Schaltzustand zum anderen,
wobei sie dieser Drehbewegung entgegen wirkt.
Das Koppelelement 363 weist ferner eine Schaltöffnung 366 auf, in welche ein
Schaltstift 367 eingreift, der auf einem Schalthebel 368 gehalten ist. Der Schalthebel
368 ist derart mit einem Exzenterabschnitt 369 versehen, daß er den beweglichen
Schaltkontakt 342 in der in Fig. 8 gezeigten Stellung in Schließstellung hält.
Das Zusammenwirken der Komponenten der Schalteinrichtung 36 wird nachfol
gend anhand der Fig. 9 und 10 näher erläutert.
Gemäß der Darstellungen in Fig. 9 liegt der Schalthebel 368 in der Aus-Stellung
vor, d. h. der bewegliche Schaltkontakt 342 der Vakuum-Schaltkammer 34 ist in der
Offenstellung. Ferner ist das Koppelelement 363 durch die Federeinrichtung 365 in
diese Endlage vorgespannt. Das mit der Schaltwelle 331 bzw. der Betätigungsgabel 33
zusammenwirkende Schaltelement 361 liegt ebenfalls in einer Endstellung vor, wobei
der Schaltanschlag 362 um ein vorbestimmtes Maß X von der damit
zusammenwirkenden Wandung der Aussparung 364 beabstandet vorliegt.
Bei einer Betätigung der Schaltwelle 331 zum Schließen des Lastschalters 1 wird
das Schaltelement 361 mit bewegt. Nachdem der Leerhub X überwunden ist, veranlaßt
das Schaltelement 361 das Koppelelement 363 dazu, die Drehbewegung ebenfalls aus
zuführen. Ein Pfeil R in Fig. 9 beschreibt die Drehrichtung beim Einschaltvorgang. Da
der Schaltstift 367 auf der in Drehrichtung abgewandten Seite der Schaltöffnung 366
vorliegt, folgt der Schalthebel 368 dieser Drehbewegung erst, wenn ein vom Schaltstift
367 in der Schaltöffnung 366 definierter Betätigungsweg Z durchlaufen ist. Schließlich
kippt der Schalthebel 368 um die Schaltwelle 331 in die Ein-Stellung, wobei der Exzen
terabschnitt 369 des Schalthebels 368 derart auf den beweglichen Schaltkontakt 342
einwirkt, daß dieser geschlossen wird. Dieser Schließvorgang wird dabei durch die
Kraft der Federeinrichtung 365 unterstützt, welche das Koppelelement 363 in schneller
Weise in seine neue Endstellung drückt, sobald der hier mit der Hauptachse des
Gehäuses 35 zusammenfallende Totpunkt der Bewegung des Koppelelements 363
überwunden ist. Die Schalteinrichtung 36 liegt somit in der in Fig. 10 gezeigten
Stellung vor.
Beim Ausschaltvorgang dreht sich die Schaltwelle 331 in die entgegengesetzte
Richtung und die andere Seitenwand des Schaltanschlags 362 durchläuft einen Leerhub
Y des Ausschaltvorgangs, welcher größer als der Leerhub X beim Einschaltvorgang ist.
Nachdem der Schaltanschlag 362 am Koppelelement 363 angreift, wird dieses wie
derum rotatorisch mitgenommen, wobei diese Drehbewegung erst dann auf den Schalt
hebel 368 übertragen wird, wenn wiederum der durch den Schaltstift 367 im Zusam
menwirken mit der Schaltöffnung 366 definierte Betätigungsweg Z, diesmal in entge
gengesetzter Richtung, durchlaufen ist. Sobald der Schaltstift 367 von der Wandung der
Schaltöffnung 366 mitgenommen wird, schwenkt der Schalthebel 368 von seiner Ein-
Stellung in die Aus-Stellung, wobei dies wiederum von der Federeinrichtung 365
unterstützt wird, sobald der Totpunkt in dieser Richtung durchlaufen ist. Die Schaltein
richtung 36 liegt dann wieder in der in Fig. 9 gezeigten Stellung vor.
Wie insbesondere aus Fig. 10 erkennbar ist, ist der Leerhub X beim Einschaltvor
gang kleiner als der Leerhub Y beim Ausschaltvorgang. Aus dem Winkelmaß des Leer
hubs X plus dem Betätigungsweg Z ergibt sich schließlich die Distanz a der
Hauptkontakte 32 und 42 beim Einschaltvorgang. Die Distanz b der Hauptkontakte
beim Ausschaltvorgang ergibt sich aus einer Addition des Leerhubs Y beim
Ausschaltvorgang und dem Betätigungsweg Z. Die Distanz a der Hauptkontakte 32 und
42 beim Einschaltvorgang ist daher kleiner als die Distanz b beim Ausschaltvorgang.
Wie insbesondere aus den Fig. 9 und 10 erkennbar ist, lassen sich die Abstände
der Hauptkontakte zum Zeitpunkt des Einschaltens bzw. Ausschaltens der Schaltkon
takte 341 bzw. 342 der Vakuum-Schaltkammer 34 auf einfache konstruktive Weise be
stimmen und gezielt einstellen.
Die Vakuum-Schaltkammer 34 weist ferner ein Gehäusemittelteil 344 und zwei
metallische Stirnplatten 345 und 346 auf. Die Vakuum-Schaltkammer 34 wird dabei
von einer Manschette 37 aus einem Elastomermaterial mit hoher dielektrischer Festig
keit derart umgriffen, daß auch die metallischen Stirnplatten 345 und 346 hintergriffen
werden. Das Gehäuse 35 ist dabei komplimentär zur Gestalt der Manschette 37 ausge
bildet. Die bereits unter Vorspannung über die Vakuum-Schaltkammer 34 aufgebrachte
Manschette 37 wird durch das Gehäuse 35 zusätzlich gegen die Vakuum-Schaltkammer
34 gepreßt. Damit kann die Entstehung eines Luftspalts zwischen der Vakuum-Schalt
kammer 34 und der Manschette 37 bzw. zwischen der Manschette 37 und dem Gehäuse
35 wirksam vermieden werden. Ein Außenüberschlag der Spannung zwischen den me
tallischen Stirnplatten 345 und 346 kann daher auch bei hohen Spannungen vermieden
werden. Weitere Details einer derartigen Kapselung einer Vakuum-Schaltkammer kön
nen der bereits oben erwähnten WO-98/09310 vom selben Anmelder entnommen wer
den.
Die Erfindung läßt neben den hier aufgezeigten Ausführungsbeispielen weitere
Gestaltungsansätze zu.
So kann anstelle der beschriebenen Schalteinrichtung 36 auch jede andere Schalt
einheit treten, welche eine Betätigung der Vakuum-Schaltkammer 34 zur vorbestimm
ten und für die Einschaltung bzw. Ausschaltung unterschiedlichen Zeitpunkten ermög
licht.
Dabei können die Distanzen a und b für den Einschalt- bzw. Ausschaltvorgang
auch gleich gewählt werden.
Die Einschaltdistanz a und die Ausschaltdistanz b werden vorzugsweise in Ab
hängigkeit von der anliegenden Reihenspannung vorgegeben. Es können jedoch auch
andere Parameter bei der Dimensionierung dieser Distanzen herangezogen werden, wie
zum Beispiel der mögliche Kurzschluß-Einschaltstrom.
Anstelle des Rollenkontakts 43 kann auch ein Gleitkontakt und ähnliches treten.
Die Vakuum-Schaltkammer 34 und die zugehörige Schalteinrichtung 36 könnten
auch am beweglichen Schaltelement 4 angeordnet sein.
Der bewegliche Schaltkopf 321 des Hauptkontakts 32 könnte auch am anderen
Hauptkontakt 42 angeordnet sein.
Die Erfindung schafft somit einen Lastschalter 1 mit Hauptkontakten 32 und 42
und der zu den Hauptkontakten im Nebenschluß vorliegenden Vakuum-Schaltkammer
34, welche über eine Schaltmechanik mit einer Betätigungsgabel 33 und einem Rollen
kontakt 43 betätigt wird. Die Schaltkontakte der Vakuum-Schaltkammer 34 werden
beim Einschaltvorgang dabei erst geschlossen, wenn die Hauptkontakte 32 bzw. 42 sich
bis auf eine Einschaltdistanz a genähert haben. Dadurch wird erreicht, daß die Vakuum-
Schaltkammer 34 zum einen möglichst kurzzeitig beansprucht wird, und zum anderen
kann ein Außenüberschlag an den Hauptkontakten oder der speziell gekapselten Va
kuum-Schaltkammer 34 durch entsprechende Bemessung der Einschaltdistanz a wirk
sam verhindert werden. Beim Einschaltvorgang eventuell entstehende Funken- bzw.
Lichtbögen werden daher zuverlässig innerhalb der Vakuum-Schaltkammer 34 gelöscht.
Claims (6)
1. Lastschalter (1) für Spannungen oberhalb 1 kV, mit Hauptkontakten (32, 42) und
einer zu den Hauptkontakten im Nebenschluß vorliegenden Vakuum-Schaltkam
mer (34), deren Schaltkontakte (341, 342) mittels einer Schaltmechanik geschlos
sen oder geöffnet werden, wobei die Vakuum-Schaltkammer (34) ein die im Va
kuum liegenden Schaltkontakte (341, 342) umschließendes Gehäuse (35) mit me
tallischen Stirnplatten (345, 346) und einem zylinderförmigen Gehäusemittelteil
(344) aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist, das von einer Schicht
aus dielektrischen Material (37) umgeben ist, welche die Ränder der beiden Stirn
platten (345, 346) hintergreift,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltmechanik die Schaltkontakte (341, 342) der Vakuum-Schaltkammer
(34) im Zuge des Einschaltvorgangs schließt, wenn die Hauptkontakte (32, 42)
des Lastschalters (1) noch eine solche Distanz (a) voneinander aufweisen, welche
einen Vorüberschlag bei der gegebenen Netzspannung ausschließt.
2. Lastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmechanik
in Reihenschaltung zur Vakuum-Schaltkammer (34) eine Betätigungsgabel (33)
und einen damit zusammenwirkenden Kontakt, insbesondere einen Rollenkontakt
(43), aufweist, welche im Zuge des Einschaltvorgangs zunehmend miteinander in
Eingriff gelangen und dabei eine derartige Schwenkbewegung der Betätigungsga
bel (33) bewirken, daß die Schaltkontakte (341, 342) der Vakuum-Schaltkammer
(34) geschlossen werden, wenn die Hauptkontakte (32, 42) des Lastschalters (1)
die vorbestimmte Distanz (a) voneinander aufweisen.
3. Lastschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsgabel
(33) über eine Langlocheinrichtung mit einem beweglichen Schaltkontakt (341)
der Vakuum-Schaltkammer (34) zusammenwirkt, wobei der bewegliche Schalt
kontakt (341) federnd vorgespannt ist, und wobei die Langlocheinrichtung den
beweglichen Schaltkontakt (341) beim Erreichen einer vorbestimmten Stellung
der Betätigungsgabel (33) auslöst.
4. Lastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
vorbestimmte Distanz (a) der Hauptkontakte (32, 42) beim Einschaltvorgang
kleiner als eine vorbestimmte Distanz (b) der Hauptkontakte (32, 42) beim Aus
schaltvorgang ist.
5. Lastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
vorbestimmte Distanz (a) der Hauptkontakte (32, 42) beim Einschaltvorgang ent
sprechend der Betriebsspannung gewählt ist.
6. Lastschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbe
stimmte Distanz (b) der Hauptkontakte (32, 42) beim Ausschaltvorgang entspre
chend der Betriebsspannung gewählt ist.
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DE1999118077 DE19918077C1 (de) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | Lastschalter |
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DE1999118077 DE19918077C1 (de) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | Lastschalter |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=7905349
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---|---|
DE (1) | DE19918077C1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2817655A1 (fr) * | 2000-12-01 | 2002-06-07 | Alstom | Dispositif de securite applique a l'embrochage et au debrochage d'un fusible dans un appareillage electrique moyenne tension |
DE102004006476A1 (de) * | 2004-02-04 | 2005-08-25 | Siemens Ag | Lasttrennschalter |
WO2007096302A1 (de) * | 2006-02-22 | 2007-08-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrisches schaltgerät |
CN100350536C (zh) * | 2006-07-20 | 2007-11-21 | 丹东供电设备厂 | 开合感应电流真空开关 |
RU2574078C2 (ru) * | 2014-04-02 | 2016-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное общество "Эковакуум" (ООО "НПО "ЭКОВАКУУМ") | Разъединитель-выключатель нагрузки вакуумный трехпозиционный |
CN108054050A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-05-18 | 郑立新 | 一种负荷开关 |
EP3734630A1 (de) * | 2019-04-30 | 2020-11-04 | General Electric Technology GmbH | Universeller vakuumschalter für freiluft-trennschalter |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3832493A1 (de) * | 1988-09-22 | 1990-03-29 | Siemens Ag | Vakuumschaltroehre, eine solche schaltroehre enthaltender lasttrennschalter und verfahren zum betrieb eines solchen lasttrennschalters |
WO1998009310A1 (de) * | 1996-08-26 | 1998-03-05 | Elektrotechnische Werke Fritz Driescher & Söhne Gmbh | Lastschalter |
-
1999
- 1999-04-21 DE DE1999118077 patent/DE19918077C1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3832493A1 (de) * | 1988-09-22 | 1990-03-29 | Siemens Ag | Vakuumschaltroehre, eine solche schaltroehre enthaltender lasttrennschalter und verfahren zum betrieb eines solchen lasttrennschalters |
WO1998009310A1 (de) * | 1996-08-26 | 1998-03-05 | Elektrotechnische Werke Fritz Driescher & Söhne Gmbh | Lastschalter |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2817655A1 (fr) * | 2000-12-01 | 2002-06-07 | Alstom | Dispositif de securite applique a l'embrochage et au debrochage d'un fusible dans un appareillage electrique moyenne tension |
DE102004006476A1 (de) * | 2004-02-04 | 2005-08-25 | Siemens Ag | Lasttrennschalter |
DE102004006476B4 (de) * | 2004-02-04 | 2006-02-09 | Siemens Ag | Lasttrennschalter |
WO2007096302A1 (de) * | 2006-02-22 | 2007-08-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrisches schaltgerät |
DE102006008933B4 (de) * | 2006-02-22 | 2009-06-18 | Siemens Ag | Elektrisches Schaltgerät |
US7986061B2 (en) | 2006-02-22 | 2011-07-26 | Siemens Aktiengesekkschaft | Electrical switching device |
CN101385108B (zh) * | 2006-02-22 | 2013-10-02 | 西门子公司 | 电气开关装置 |
CN100350536C (zh) * | 2006-07-20 | 2007-11-21 | 丹东供电设备厂 | 开合感应电流真空开关 |
RU2574078C2 (ru) * | 2014-04-02 | 2016-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное общество "Эковакуум" (ООО "НПО "ЭКОВАКУУМ") | Разъединитель-выключатель нагрузки вакуумный трехпозиционный |
CN108054050A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-05-18 | 郑立新 | 一种负荷开关 |
EP3734630A1 (de) * | 2019-04-30 | 2020-11-04 | General Electric Technology GmbH | Universeller vakuumschalter für freiluft-trennschalter |
US11189446B2 (en) | 2019-04-30 | 2021-11-30 | General Electric Technology Gmbh | Universal vacuum interrupter for air disconnect switches |
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