DE202019001525U1

DE202019001525U1 - Elektrischer Schalter

Info

Publication number: DE202019001525U1
Application number: DE202019001525.6U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2029-03-30

Abstract

Elektrischer Schalter (1)
mit zwei Hauptkontakten, die bei geöffnetem Schalter (1) mechanisch voneinander getrennt sind und bei geschlossenem Schalter (1) aneinander anliegen,
mit einer Antriebswelle (3), die aus einer AUS-Stellung in eine EIN-Stellung und umgekehrt um ihre Längsachse drehbar ist, wobei bei Drehung der Antriebswelle (3) aus der EIN-Stellung in die AUS-Stellung eine Trennung der Hauptkontakte erfolgt,
mit einem ersten und einem zweiten Element (E2),
wobei das erste Element (E1) drehfest an der Antriebswelle (3) angeordnet und zusammen mit der Antriebswelle (3) um die Längsachse der Antriebswelle (3) drehbar ist,
wobei die beiden Elemente (E1,E2) so zusammenwirken, dass eines der beiden Elemente (E1,E2) in das andere Element (E2,E1) eingreift, und
wobei eine Drehung des ersten Elements (E1) mit einer Verschiebung des zweiten Elements (E2) quer zur Antriebswelle verbunden ist,
mit einem Hilfsschalter (13), dessen Betätigung durch die Verschiebung des zweiten Elements (E2) erfolgt, und
mit einem zeitlichen Verzug, um den der Hilfsschalter (13) jeweils zeitlich vor dem Schalter (1) öffnet,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Platte (6) am Schalter (1) befestigt ist, die eine Durchgangsöffnung (7)aufweist, durch welche sich die Antriebswelle (3) erstreckt, dass in der Durchgangsöffnung (7) eine Scheibe (8) drehbar gelagert ist, die auf die Antriebswelle aufschiebbar ist und quer zur Längsachse der Antriebswelle (3) ausgerichtet drehfest auf der Antriebswelle (3) sitzt, dass am Rand der Scheibe (8) das erste Element ausgebildet ist, dass das zweite Element in der Platte (6)längsverschieblich gelagert ist und dass der Hilfsschalter (13) an der Platte (6) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere einen LasttrennSchalter.
Elektrische Schalter insbesondere in Form von Lasttrennschaltern sind bekannt und weisen Hauptkontakte in Form von Kontaktstücken auf, die bei geöffnetem Schalter mechanisch voneinander getrennt sind und bei geschlossenem Schalter aneinander anliegen. Sie weisen weiter eine Antriebswelle auf, die aus einer AUS-Stellung in eine EIN-Stellung und umgekehrt um ihre Längsachse drehbar ist, wobei die Drehung der Antriebswelle aus der EIN-Stellung in die AUS-Stellung eine Trennung der Hauptkontakte und damit ein Öffnen des Schalters z.B. mittels eines Schaltschlosses mit Sprungschaltwerk bewirkt.
Es ist bekannt, Lasttrennschalter als Hauptschalter in Kombination mit Hilfsschaltern einzusetzen. Beim Betätigen (Aus- und Einschalten) des Lasttrennschalters werden die Hilfskontakte des Hilfsschalters üblicherweise voraus- bzw. nacheilend geschaltet.
Speziell beim Trennen von induktiven Lasten mit einem Lasttrennschalter entstehen hohe Ströme und abhängig vom Innenwiderstand der parallel am Laststromkreis ein- oder mehrphasig angeschlossenen (Neben-)Verbraucher große Potentialunterschiede, die ein Vielfaches der Nennspannung betragen und dadurch die Verbraucher zerstören können. Bei einer vorauseilenden Abschaltung der Verbraucher von weniger als 20 ms kann man Schäden insbesondere bei einer induktiven Last meist nicht vermeiden.
Des Weiteren ist das Schalten von Lasten nach einem Frequenzumrichter problematisch. Die Problematik liegt darin, dass man bei Reparatur- oder Wartungsarbeiten nach dem Abschalten des Frequenzumrichters ohne einen Reparatur- und Wartungsschalter hinter dem Frequenzumrichter ca. 15 Minuten warten muss, bis man mit den Arbeiten beginnen kann. Zudem ist das Absichern gegen Wiedereinschalten des Frequenzumrichters nur mit fachspezifischen Kenntnissen über Frequenzumrichter möglich. Aus diesem Grund ist in solchen Fällen ein Lasttrennschalter als Reparatur- und Wartungsschalter hinter dem Frequenzumrichter erforderlich. Die Schwierigkeit liegt insbesondere darin, dass man den jeweiligen Betriebszustand der Anlage zum Zeitpunkt des Abschaltens nicht kennt. Hier können Ausgangsfrequenzen von mehreren hundert Herz am Frequenzumrichter auftreten. Aus diesen Gründen wird ein günstiger, kompakter, variabel einsetzbarer und schnell auslösender Hilfsschalter mit hohen Schaltleistungen benötigt, wenn z.B. auch Schütze gefahrlos geschaltet werden sollen.
Bekannt ist es, bei üblichen Lasttrennschaltern die Kontakte des Hilfsschalters (max. zwei Kontakte pro Hilfsschalter) seitlich anzubringen und die Auslösung des (Hilfs- )Kontaktsignals an den Hauptkontakten abzugreifen (d.h., das Hilfskontaktsignal ist dann abhängig vom Schaltschloss des Lasttrennschalters). Dadurch ist die Vorauseilung der Hilfskontaktsignale zeitlich eng begrenzt.
Hilfsschalter, welche das Hilfskontaktsignal von der Antriebswelle abgreifen, bestehen meist aus mehreren Bauteilen, also Gehäuse, Schaltnocke, Hilfsschalter, Anschlusskabel und so weiter. Diese nehmen relativ viel Platz vor dem Lasttrennschalter in Anspruch, sind limitiert in der Anzahl der Kontakte pro Hilfsschalter und in der Herstellung teuer.
Bei einer aus der DE 10 2010 063 893 A1 bekannten Ausführung eines solchen Hilfsschalters ist ein Nocken drehfest an der Antriebswelle angeordnet und zusammen mit der Antriebswelle um deren Längsachse drehbar. Der Nocken wirkt bei Drehung der Antriebswelle mit einer korrespondierenden Kulisse zusammen, in die der Nocken eingreift und deren radiale Kontur eine Steuerkurve bildet, an welcher der Nocken gleitend anliegt. Die Kulisse ist korrespondierend zum Verlauf der Steuerkurve radial zur Antriebswelle verschiebbar gelagert und die Verschiebung der Kulisse betätigt den Hilfsschalter.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Schalter mit einem Hilfsschalter anzugeben, der die o.g. Nachteile nicht aufweist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
Die Lösung sieht für einen Schalter mit einem Hilfsschalter mit zwei nach Art eines Nockens und einer Kulisse zusammenwirkendenden Elementen vor, dass a) eine Platte (ein plattenförmiger Träger) frontseitig am Schalter (insbesondere lösbar) befestigt ist, wobei die Platte eine Durchgangsöffnung aufweist, durch welche sich die Antriebswelle erstreckt, dass b) in der Durchgangsöffnung eine Scheibe drehbar gelagert ist, die auf die Antriebswelle aufschiebbar ist, drehfest auf der Antriebswelle sitzt und quer zur Längsachse der Antriebswelle ausgerichtet ist, dass c) am Rand der Scheibe das eine der beiden Elemente ausgebildet ist, dass d) das andere Element in der Platte längsverschieblich gelagert ist und dass e) der Hilfsschalter an der Platte angeordnet ist.
Mit Vorteil ist das erste Element am Außenrand der Scheibe ausgebildet.
Bei einer technisch einfachen Ausführung sind das erste Element als Kulisse und das zweite Element als Nocken ausgebildet, oder umgekehrt.
Vorteilhafterweise ist die Kulisse als radiale Vertiefung ausgebildet, deren radiale Kontur die Steuerkurve des Nockens bildet, der in die Vertiefung eingreift und dabei die Steuerkurve zumindest an einer Stelle der Vertiefung berührt. Technisch einfach ist es, wenn der Nocken an einem Ende eines stabförmigen (länglichen) Schiebers angeordnet ist.
Der Abgriff des Hilfsschaltersignals für den frontseitigen Hilfsschalter erfolgt also direkt an der Antriebswelle (und damit im Falle eines Schaltschlosses schaltschlossunabhängig). Auf diese Weise sind Verzögerungszeiten von mehr als 200 ms erzielbar. Die frontseitige Montage ermöglicht weiter eine geringe Aufbautiefe und damit einen platzsparenden frontseitigen Hilfsschalter, da Signalabgriff, Signalübertragung, Signaltransformation und Signalschnittstelle in einem Bauteil integrierbar sind. Außerdem sind vier Kontakte (Schließer oder Öffner) pro frontseitigem Hilfsschalter möglich. Das integrierte Punktkontaktelementsystem ermöglicht weiter hohe Schaltleistungen und dadurch auch das Schalten von Schützen; außerdem weist es nur wenige Einzelteile auf. Dabei ist es problemlos möglich, zwei frontseitige Hilfsschalter auf einer Antriebswelle hintereinander anzuordnen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

1 einen elektrischen Schalter mit einer frontseitigen Platte in einer Explosionsdarstellung
2 eine vergrößerte Darstellung einer Halbschale der Platte gemäß 1 und
3 eine Scheibe, Kulissen, Schieber mit Nocken und zwei Hilfsschalter, die in der Halbschale gemäß 2 angeordnet sind.

1 zeigt einen elektrischen Schalter 1 in einer Explosionsdarstellung, der einen Hauptschalter bildet und hier beispielhaft als einphasiger Lasttrennschalter ausgebildet ist. Der Schalter 1 weist ein Gehäuse 2 auf, aus dem sich eine Antriebswelle 3 nach außen erstreckt, die aus einer AUS-Stellung in eine EIN-Stellung und umgekehrt drehbar ist.
Im Gehäuse 2 des Schalters 1 befinden sich Hauptkontakte, die bei geöffnetem Schalter 1 mechanisch voneinander getrennt sind und bei geschlossenem Schalter 1 aneinander anliegen (nicht gezeigt). Bei Drehung der Antriebswelle 3 aus ihrer EIN-Stellung in ihre AUS-Stellung erfolgt jeweils eine Trennung der Hauptkontakte und damit ein Öffnen des Schalters 1, beispielsweise mittels eines Schaltschlosses mit Sprungschaltwerk.
Auf die Antriebswelle 3 ist eine Handhabe 4 aufsteckbar, durch welche sich die Antriebswelle 3 um ihre Längsachse drehen lässt.
Zwischen der Frontseite 5 des Schalters 1 und der Handhabe 4 ist eine Platte 6 (plattenförmiger Träger, Deckel) am Schalter 1 lösbar befestigt. Die Platte 6 ist aus zwei Halbschalen 6a, 6b gebildet und weist eine Durchgangsöffnung 7 auf, durch welche sich die Antriebswelle 3 erstreckt.
2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Halbschale 6a der Platte 6. In der Durchgangsöffnung 7 der Halbschale 6a ist eine Scheibe 8 drehbar gelagert, die (zusammen mit der Halbschale 6a) auf die Antriebswelle 3 aufschiebbar und quer zur Längsachse der Antriebswelle 3 ausgerichtet ist. Die Scheibe 8 liegt also in der Plattenebene der Platte 6 und sitzt mit ihrer Durchgangsöffnung formschlüssig und drehfest auf der Antriebswelle 3, wobei der quadratische Querschnitt der Durchgangsöffnung 9 dem Querschnitt der Antriebswelle 3 entspricht.
Am Außenrand der Scheibe 8 sind voneinander angewandt zwei radiale Vertiefungen 10 (als erste Elemente E1) vorhanden, die jeweils eine Kulisse 10a bilden, in welche ein Nocken 11 (als zweites Element E2) eingreift. Die radiale Kontur der Kulisse 10a bildet die Steuerkurve des Nockens 11, der die Steuerkurve an zumindest einer Stelle der Vertiefung 10 mit seiner abgerundeten Spitze berührt.
Der Nocken 11 wird von einem Ende eines länglichen stabförmigen Schiebers 12 gebildet, und zwar von dem Ende, das der Vertiefung 10 zugewandt ist.
Auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Platte 6 befinden sich Hilfsschalter 13, die jeweils zwei Anschlüsse 13c aufweisen.
3 zeigt die Scheibe 8, die Kulissen 10a, die Schieber 12 mit den Nocken 11 bildenden Enden und die Hilfsschalter 13. Jeder Hilfsschalter 13 weist zwei Kontakte 13a auf, die jeweils aus zwei einander zugewandten Punktkontaktelementelementen 13b gebildet sind. Zwei Punktkontaktelemente 13b der beiden Kontakte 13a eines Hilfsschalters 13 sind jeweils an einer Kontaktplatte 14 angeordnet und bilden zusammen eine Kontaktbrücke 15. Die Kontaktplatte 14 ist von einer Feder 16 Kraft beaufschlagt und drückt die einander zugewandten Punktkontaktelemente 13b des Hilfsschalters 13 in 3 zusammen. Die Hilfsschalter 13 in 3 sind entsprechend geschlossen.
Mittels des Schiebers 12 lässt sich die Kontaktplatte 14 bei Drehung der Antriebswelle 3 aus ihrer EIN-Stellung in ihre AUS-Stellung gegen die Kraft der Feder 16 radial (bezogen auf die Drehachse der Antriebswelle 3) nach außen drücken, wobei sich die Punktkontaktelemente 13b voneinander trennen und die beiden Kontakte 13a öffnen, was jeweils mit einem Öffnen des Hilfsschalters 13 verbunden ist.
Allgemein gesagt sind bei der in 1 - 3 gezeigten Ausführung ein erstes Element E1 und ein mit dem ersten Element E1 zusammenwirkendes zweites Element E2 vorhanden. In 1 - 3 sind das erste Element E1 jeweils als Kulisse 10a (eine Vertiefung 10) und das zweite Element E2 jeweils als Nocken 11 aufgeführt. Umgekehrt kann das zweite Element E2 aber auch als Kulisse 10a (eine Vertiefung 10) und das erste Element E1 als Nocken 11 ausgeführt sein. In jedem Fall ist das erste Element E1 drehfest an der Antriebswelle 3 angeordnet und zusammen mit der Antriebswelle 3 um deren Längsachse drehbar ist. die beiden Elemente E1, E2 wirken so nach Art eines Nockens und einer Kulisse zusammen, dass ein Element E1 oder E2 in das andere Element E2 bzw. E1 eingreift. Eine Drehung des ersten Elements E1 über die Antriebswelle 3 ist mit einer Verschiebung des zweiten Elements E2 quer (insbesondere radial) zur Antriebswelle 3 verbunden. Der Hilfsschalter wird durch die Verschiebung des zweiten Elements E2 betätigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010063893 A1 [0008]

Claims

Elektrischer Schalter (1) mit zwei Hauptkontakten, die bei geöffnetem Schalter (1) mechanisch voneinander getrennt sind und bei geschlossenem Schalter (1) aneinander anliegen, mit einer Antriebswelle (3), die aus einer AUS-Stellung in eine EIN-Stellung und umgekehrt um ihre Längsachse drehbar ist, wobei bei Drehung der Antriebswelle (3) aus der EIN-Stellung in die AUS-Stellung eine Trennung der Hauptkontakte erfolgt, mit einem ersten und einem zweiten Element (E2), wobei das erste Element (E1) drehfest an der Antriebswelle (3) angeordnet und zusammen mit der Antriebswelle (3) um die Längsachse der Antriebswelle (3) drehbar ist, wobei die beiden Elemente (E1,E2) so zusammenwirken, dass eines der beiden Elemente (E1,E2) in das andere Element (E2,E1) eingreift, und wobei eine Drehung des ersten Elements (E1) mit einer Verschiebung des zweiten Elements (E2) quer zur Antriebswelle verbunden ist, mit einem Hilfsschalter (13), dessen Betätigung durch die Verschiebung des zweiten Elements (E2) erfolgt, und mit einem zeitlichen Verzug, um den der Hilfsschalter (13) jeweils zeitlich vor dem Schalter (1) öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platte (6) am Schalter (1) befestigt ist, die eine Durchgangsöffnung (7)aufweist, durch welche sich die Antriebswelle (3) erstreckt, dass in der Durchgangsöffnung (7) eine Scheibe (8) drehbar gelagert ist, die auf die Antriebswelle aufschiebbar ist und quer zur Längsachse der Antriebswelle (3) ausgerichtet drehfest auf der Antriebswelle (3) sitzt, dass am Rand der Scheibe (8) das erste Element ausgebildet ist, dass das zweite Element in der Platte (6)längsverschieblich gelagert ist und dass der Hilfsschalter (13) an der Platte (6) angeordnet ist.
Elektrischer Schalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element am Außenrand der Scheibe (8) ausgebildet ist.
Elektrischer Schalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (E1) als Kulisse (10a) und das zweite Element (E2) als Nocken (11) ausgebildet sind, oder umgekehrt.
Elektrischer Schalter (1) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse als radiale Vertiefung (10) ausgebildet ist, deren radiale Kontur die Steuerkurve des Nockens (11) bildet, der in die Vertiefung (10) eingreift und dabei die Steuerkurve zumindest an einer Stelle der Vertiefung (10) berührt.
Elektrischer Schalter (1) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (11) an einem Ende eines länglichen Schiebers (12) angeordnet ist.