DE2417236B2 - Schalterantrieb mit einem Linearmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalterantrieb, wie im Oberbegriff des Patentanspruches angegeben.

Schalter mit großem Hub können beispielsweise durch einen Hubmagneten, aber auch durch Preßluft oder einen Elektromotor mit nachgeschaltetem Getriebe betätigt werden. Welche Möglichkeit die günstigste ist, hängt vom Anwendungsfall ab. Es gibt jedoch auch Fälle, in denen alle diese Möglichkeiten unbefriedigend sind. Dies trifft beispielsweise für einen Erdungsschalter in einer Energierohrleitung zu, die vom Ausgang eines Senders zu einer Sendeantenne führt. Diese Energierohrleitung muß im stromlosen Zustand des Senders kurzgeschlossen werden können, damit bei der Senderwartung oder bei einem Frequenzwechsel oder bei anderen Arbeiten am Sender bei Senderausfall die Einstreuung von Hochfrequenzenergie über die Antenne in den Sender vermieden werden kann.

Bekannt ist hierfür die Verwendung eines Hubmagneten, dessen Magnetkraft an einem Arm einer Wippe angreift, während der andere Arm einen Schaltstößel bewegt.

Diese Anordnung hat verschiedene Nachteile: Der Hubmagnet muß dauernd unter Strom stehen und wird nur ausgeschaltet, wenn der Schalter geschlossen werden soll. Da dies jedoch nur selten und kurzzeitig der Fall ist, muß die Wicklung des Hubmagneten für Dauerbelastung ausgelegt sein. Andererseits ist es aus Sicherheitsgründen bei einem Erdungsschalter nicht möglich, dem stromlosen Zustand des Hubmagneten den geöffneten Zustand des Erdungsschalters zuzuordnen, weil der Erdungsschalter bei Stromausfall in jedem Fall geschlossen werden muß. Als weiterer Nachteil der beschriebenen, bekannten Anordnung kommt hinzu, daß sie mechanisch anfällig ist, insbesondere was das Lager der Wippe betrifft. Dieses führt zur Betriebsunsicherheit , denn es neigt zum Festfressen, weil die Wippe keine Drehbewegung, sondern nur Schwenkbewegungen innerhalb eines Deinen Schwenkwinkelbereiches ausführt.

Für einen anderen Zweck, nämlich für Hochspannungsschaltgeräte, ist ein Linearmotorantrieb bekannt (DE-OS 22 44 793), der jedoch nicht für den hier vorliegenden Fall geeignet ist, einen Schalter bei Stromausfail in jedem Fall zu schließen. Außerdem ist dieser Antrieb für den Fachmann insofern ein abschreckendes Beispiel für die Anwendung eines Linearmotorantriebes bei einem Schalter, als ihm einerseits die Aufgabe zugrunde liegt, auf Energiespeicher, insbesondere Federn, und Klinken wegen der Störanfälligkeit zu verzichten, andererseits aber bei dem hier vorliegenden Fall eines bei Stromausfall mit .Sicherheit zu schließenden Schalters auf gar keinen Fall auf einen Energiespeicher verzichtet werden kann und zudem bei dem bekannten Linearmotorantrieb letztlich doch wieder die zunächst als betriebsunsicher verpönte Verklinkung als Ergänzung zum Linearmotorantrieb

ίο empfohlen wird.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Schalter, der bei Stromausfall zu schließen ist, die bei den bekannten Anordnungen gegebenen Betriebsunsicherheiten zu vermeiden. Dies ist durch die Verwendung eines Motors mit nachgeschaltetem Getriebe oder allein durch die Anwendung eines Linearmotors, auch wenn eine Verklinkung vorgesehen ist, nicht möglich, weil solche Schalterantriebe in jede ihrer beiden Schaltrichtungen durch elektroniagneti-

2" sehe Kräfte bewegt werden müssen, was aber gerade bei Stromausfall nicht möglich ist.

Auch ein mit Druckluft betätigter Schalter kommt nicht in Betracht, weil hierfür ein Druckluftaggregat erforderlich wäre, was zu teuer ist. Daraus kann eine weitere, mit zu der zu lösenden Aufgabe gehörende Bedingung ersehen werden, welche der erfindungsgemäße Schalterantrieb erfüllen soll, nämlich Preiswürdigkeit.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch angegeben.

Der erfindungsgemäße Schalterantrieb enthält drei wesentliche Teile, deren Kombination ihm zu seinen Vorzügen verhilft:

1. Eine Feder schiebt oder zieht den Schaltstößel des Schalters in diejenige Schaltstellung, in welcher der Schalter geschlossen ist. Der Schalter wird dadurch bei Stromausfall in jedem Falle geschlossen.

2. Ein Linearmotor, dessen Reaktiorsteil der Schaltstößt! sein kann, sorgt für die Öffnungsbewegung des Schalters und für den erforderlichen großen Hub des Schaltstößels, ohne für Dauerbetrieb ausgelegt zu sein müssen, weil das dritte Teil den Schaltstößel in derjenigen Schaltstellung festhält, welche dem geöffne- »en Schalter entspricht. Nach Erreichen dieser Schaltstellung kann der Linearmotor abgeschaltet werden.

3. Ein Magnet hält den Schaltstößel in derjenigen Schaltstellung fest, in welcher der Schalter geöffnet und die Feder gespannt ist. Hierfür genügt ein relativ kleiner Magnet, weil sein mit dem Schaltstößel verbundener Anker unter der Krafteinwirkung des Magneten keinen Hub ausführen braucht. Dieser Hub wird vielmehr durch den Linearmotor bewerkstelligt. Bei Stromausfall fällt der Anker vom Magneten ab und der Schaltstößel bewegt sich durch die Kraft der Feder in diejenige Schaltstellung, die dem geschlossenen Schalter entspricht.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalterantriebes beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht des Schalterantriebes, der an einer im Querschnitt gezeigten Energierohrleitung angebracht ist, und

F i g. 2 ein zugehöriges Schaltbild.

In Fig. 1 ist im Schnitt eine Energierohrleitjng mit dem Außenleiter 1 und dem Innenleiter 2 dargestellt. Mit Hilfe eines Spannbandes 3 ist daran ein Schalterantrieb entsprechend der Erfindung befestigt. Dieser

enthält einen Schaltstößel 4, der mit einem Ende durch eine Öffnung im Außenleiter 1 ragt Dieses Ende trägt einen Kontakt 5, der beim geschlossenen Erdungsschalter den Innenleiter 2 berührt In diesem Fall ist der Innenleiter 2 galvanisch mit dem Außenleiter 1 über eine Kontaktbuchse 6 verbunden. In der Kontaktbuchse 6 sind Blätterfedem enthalten, die am elektrisch leitenden Schaltstößel schleifen.

Am anderen Ende des Schaltstößeis 4 ist eine Ankerplatte 7 befestigt Durch diese ragt eine von einem Magneten 8 ausgehende Führungsstange 9 hinein, die zur Führung des Schaltstößels 4 dient und in dessen Inneren einen nicht sichtbaren Stempel trägt. Zwischen diesem mit der Führungsstange ortsfesten Stempel und dem mit dem Schaltstößel 4 fest verbundenen Kontakt 5 befindet sich eine Feder 10, die als Druckfeder ausgebildet ist und den Schaltstößel 4 gegen den Innenleiter zu drücken versucht

Um den Schaltstößel 4 herum ist der Stator 12 eines Drehstromlinearmotors angeordnet, dessen Reaktion.steil durch den Schaltstößel 4 gebildet wird.

Der Stator 12 ist an einer Haube -3 ebenso befestigt wie der Magnet 8, welcher die Ankerplatte 7 hält, wenn der Drehstromlinearmotor seinen Reaktionsteil, nämlich den Schaltstößel 4 mit der Ankerplatte 7 an den Magneten 8 herangeschoben hat.

Die Erläuterung der Funktionsweise erfolgt zusammen mit der Beschreibung von F i g. 2. Darin sind außer den bereits erwähnten Teilen elektrische Drehstromzuleitungen UVW und Mp für den Stator 12 dargestellt. Die Drehstromzuleitungen U, V, IVsind durch Kontakte 14 bis 16 des Relais 17 unterbrechbar. Die Kondensatoren CZ, Ci und C4 dienen der Funkenlöschung an den Kontakten 14, 15, 16. Die Gleichrichter GrI bzw. Cr 2 schließen die beim Abschalten des Relais 17 bzw. Magneten 8 entstehenden .Spannungsstöße kurz.

In der Ausgangsstellung nimmt der Schalter die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Schaltstellung ein, wobei sowohl der Stator 12 als auch der Magnet 8 als auch das Relais 17 stromlos sind. Zum öffnen des Schalters, d. h.

zur Aufhebung des Kurzschlusses zwischen dem Außenleiter 1 und dem Innenleiter 2 wird eine Spannung von 24 Volt an die Klemmen 18 und 19 gelegt Dadurch wird der Magnet 8 und die Wicklung des Relais 17 erregt Die Kontakte 14 bis 16 schließen sich und es fließt Drehstrom in den Stator 12, so daß der Schaltstößel 4 mit der Ankerplatte 7 in Richtung auf den Magneten 8 bewegt wird. Wenn die Ankerplatte 7 den Magneten 8 erreicht hat und von diesem festgehalten

to wird, öffnet sich der Schalter Sl. Dieser Schalter kann beispielsweise durch die Ankerplatte 7 in deren Endstellung betätigt werden. Dadurch wird der Stator 12 des Drehstromlinearmotors stromlos. In diesem Zustand ist die Energierohrleitung betriebsbereit

Zum Kurzschließen dieser Energierohrleitung wird d'ie Spannung an den Klemmen 18 und 19 abgeschaltet, so daß auch der Magnet 8 abgeschaltet wird. Unter der Wirkung der Druckfeder wird der Schaltstößel 4 daraufhin in Richtung auf den Innenleiter 2 bewegt.

Die Kontakte 52 und 53, die ebenso wie der Kontakt 51 von der Ankerplatte 7 betätigt werden können, können zur Anzeige des Betriebszustandes verwendet werden.

Der Kondensator Cl parallel zur Wicklung des Relais 17 hat folgenden Zweck: Wenn der Schaltstößel 4 nach dem Einschalten des Linearmotors mit der Ankerplatte 7 gegen den Magneten 8 fährt, wird die Ankerplatte 7 nach dem Auftreffen auf den Magneten zunächst zurückpralle.!. Dadurch wird der Schalter 51 sofort nach seinem ersten öffnen wieder kurzzeitig geschlossen. In ähnlicher Weise wurden die Kontakte 14, 15, 16 zunächst geöffnet, dann aber sogleich wieder geschlossen. Damit sich dieses Spiel beim Schalter 51 nicht wiederholt und bei den Kontakten 14 bis 16 gar nicht erst beginnt, sorgt der Kondensator CX für eine Abschaltverzögerung des Relais 17. Dadurch wird der Stator 12 so lange unter Strom gehalten, bis die Ankerplatte 7 ruhig am Magneten 8 anliegt und der Schalter 51 demzufolge geöffnet bleibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schalterantrieb mit einem Linearmotor, der für die Öffnungsbewegung des Schalters vorgesehen ist und für einen großen Hub eines Schahstößels sorgt, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Schalter, der bei Stromausfall zu schließen ist, ein*: Feder (10) für die Schließbewegung und ein abschaltbarer Magnet (8) zum Festhalten in der geöffneten Stellung vorgesehen ist.

2. Schalterantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (8) unter dessen Krafteinwirkung der Anker (7) keinen Hub auszuführen braucht, dementsprechend klein ist und der geöffneten Stellung des Schalters der stromlose Zustand des Linearmotors (4,12) zugeordnet ist, der schwächer als für Dauerbetrieb ausgelegt ist.