DE2618087A1

DE2618087A1 - Schalter mit einem aeusseren und einem zusaetzlichen inneren elektrodynamischen antrieb

Info

Publication number: DE2618087A1
Application number: DE19762618087
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Zimmermann
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1976-03-29
Filing date: 1976-04-24
Publication date: 1977-10-06
Also published as: DE2618087C2; CH594977A5; DE7612936U1

Description

Schalter mit einem äusseren und einem zusätzlichen inneren
elektrodynamischen Antrieb Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter mit einem äusseren und einem zusätzlichen elektrodynamischen Antrieb, wobei der elektrodynamische Antrieb wenigstens eine in den zu unterbrechenden Stromkreis einschaltbare Primärspule und wenigstens einen die Sekundärseite des elektrodynamischen Antriebs bildenden Kurzschlussring bzw. Kurzschlussspule enthalt.
Seit längerer Zeit gehören Schalter der oben genannten Art zum Stand der Technik. In der DT-AS 2'161'507 ist ein Leistungsschalter beschrieben und dargestellt, der ein Paar von Kontaktstücken und einen elektrodynamischen Antrieb enthält, der aus einer vom zu unterbrechenden Strom durchflossenen Primärspule und einem bzw. einer elektrodynamisch gekoppelten Kurzschlussring bzw. -spule besteht und zum Antrieb des beweglichen Kontaktstückes dient. Der Schalter enthält eine durch den elektrodynamischen Antrieb betätigbare Blaseinrichtung und in der Einschaltstellung des Leistungsschalters ist die gegenseitige Anordnung zwischen der Primärspule und dem Kurzschlussring so getroffen, dass in den einzelnen Querschnitten senkrecht zur Längsachse des beweglichen Kontakt stückes deren gegenseitige Kopplung in dessen Ausschaltrichtung abnimmt. Ein Ende der Primärspule ist mit der Schaltstange und das zweite Ende mittels einer Gleitplatte mit einem Stromabnehmer elektrisch verbunden, so dass nur die ganze Spule vom zu unterbrechenden Strom durchflossen werden kann. Eine andere konstruktive Lösung ist in der DT-OS 2'319'836 enthalten. Der elektromagnetische Antrieb besteht aus einer Primärspule und einem Kurzschlussring und der Leistungsschalter enthält eine entsprechend einem Unterbrechungsbefehl betätigbare Stromåbleiteinrichtung zum Ableiten eines zu unterbrechenden Stroms in den elektromagnetischen Antrieb. Auch in diesem Fall fliesst der zu unterbrechende Strom durch die ganze Primärspule, so dass die Induktivität dieser Spule unverändert bleibt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass der innere elektrodynamische Antrieb die Schaltbewegung wirksam untersetzt und eine vereinfachte Kommutierung ermöglicht.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Primärspule mit wenigstens einem Gleitkontakt eine Funktionseinheit bildet, wobei die Primärspule und der Gleitkontakt gegeneinander so gleitbeweglich angeordnet sind, dass sich die Induktivität der in den zu unterbrechenden Stromkreis eingeschalteten Windungen der Primärspule zwischen Null und Maximum ändern kann.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass mit der Anordnung eine mühelose Kommutierung erreicht und die Schaltbewegung günstig unterstützt wird.
Nach einer Ausführungsform ist die Primärspule unbeweglich angeordnet und der Gleitkontakt ist starr und elektrisch leitend mit dem beweglichen Schaltstück verbunden. Diese Ausgestaltung ist konstruktiv sehr einfach. Bei einem Schalter mit wenigstens einem beweglichen Schaltstück und einer Blaskolben und Blaszylinder enthaltenden Blaseinrichtung ist es zweckmässig, wenn die Primärspule an der inneren Oberfläche des Blaszylinders angeordnet ist, wobei der Gleitkontakt mit dem Blaskolben verbunden ist. Der Kurzschlussring kann mit dem Schaltrohr oder mit dem Blaskolben verbunden oder mit ihnen einstückig ausgeführt sein. Um einen Strom in azimutaler Richtung im Schaltrohr und/oder im Blaskolben zu verhindern, empfiehlt es sich, das Schaltrohr und/oder den Blaskolben wenigstens teilweise in axialer Richtung mit Schlitzen zu versehen. Um eine Undichtheit gegenüber einem im Blaskolben und/oder im Schaltrohr geführten Gas zu verhindern, ist es vorteilhaft, die Schlitze mit einem elektrisch isolierenden Material auszufüllen oder zuzudecken.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.
Es zeigt: Fig. 1 eine erste beispielsweise Ausführungsform der Erfindung im vereinfacht gezeigten Längsschnitt und Fig. 2 eine zweite beispielsweise Ausführungsform der Erfindung im Detail.
In Fig. 1 ist ein Festkontakt mit der Bezugsziffer 1 benannt. Ein erster Stromanschluss 2 ist mit Stegen 2' versehen, in welchen der Festkontakt 1 befestigt ist. Mit dem ersten Stromanschluss 2 ist elektrisch leitend ein Zwischenring 3 verbunden, der Kontaktfinger 4, eine Abschirmung 5 und einen Stützring 6 trägt. Ein beweglich angeordneter Blaskolben 7 ist einstückig mit einem Kurzschlussring 7' ausgeführt. An der äusseren Oberfläche des Kurzschlussringes 7' ist ein Gleitkontakt 8 angeordnet, der durch Mehrkontaktlamellen gebildet ist. Mittels sternförmig angeordnter Stege 9 ist der Blaskolben 7 mit einem Schaltrohr 10 verbunden und trägt einen elektrisch leitenden Ring 11 und eine Isolierdüse 12, wobei der elektrisch leitende Ring 11 mit einem Kontaktring 13 versehen ist. Das Schaltrohr 10 trägt ein bewegliches Schaltstück 14, das als eine Hilfsdüse ausgeführt ist. Ein unbeweglich angeordneter Blaszylinder 15 trägt eine in einem Isolierkörper 17 eingebeWete Primärspule 16, deren einc Ende 16' mit dem Blaszylinder 15 elektrisch leitend verbunden ist. Der Blaszylinder 15 ist mit einem zweiten Stromanschluss 18 verbunden, der einen Isolationsring 18' enthält und mit einem Einwegventil 19 versehen ist. Das Schaltrohr 10 ist mittels einer stegförmigen Verbindung 20 mit einer aus einem Isoliermaterial bestehenden Antriebsstange 21 verbunden. Ein Kammerisolator 22 ist mit einer ersten Halterung 23 und einer zweiten Halterung 24 befestigt.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei Fig. 1 näher betrachtet.
Im eingeschalteten Zustand (rechte Hälfte der Fig. 1) geht die Strombahn folgendermassen: vom ersten Stromanschluss 2 strömt der Strom durch zwei Pfade; erstens durch den Zwischenring 3, die Kontaktfinger LI, den Kontaktring 13, den Blaskolben 7, den Gleitkontakt 8 und den Blaszylinder 15 in den zweiten Stromanschluss 18; zweitens vom ersten Stromanschluss 2 durch die Stege 2', den Festkontakt 1, das bewegliche Schaltstück 14 und die sternförmig angeordneten Stege 9 in den Blaskolben 7 und dann gemeinsam mit dem ersten Stromweg durch den Gleitkontakt 8 und den Blaszylinder 15 in den zweiten Stromanschluss 18. In bezug auf den grösseren Widerstand des zweiten Weges durch den Festkontakt 1 und das bewegliche Schaltstück 14 ist jedoch der Strom durch die gut leitenden Kontaktfinger 4 und den Kontaktring 13 wesentlich grösser als derjenige durch das bewegliche Schaltstück 14. In dieser Lage ist die Primärspule 16 ohne Strom. Bei der Ausschaltbewegung des beweglichen Schaltstückes 14, die von der Antriebsstange 21 stammt und in der dargestellten Lage des Schalters nach unten gerichtet ist, wird als erstes die Strombahn zwischen den Kontaktfingern 4 und dem Kontaktring 13 getrennt.
Danach fliesst der Strom nur durch den zweiten Weg, das ist durch den Festkontakt 1 und das bewegliche Schaltstück 14, die aus einem abbrandfesten Material bestehen. Nach der Trennung des beweglichen Schaltstückes 14 vom Festkontakt 1 wird ein Lichtbogen gezogen und der Gleitkontakt 8 kommt in den Bereich der Gleitspule 16. Weil die Primärspule 16 mit ihrem Ende 16' mit dem Blaszylinder 15 leitend verbunden ist, steigt ihre Induktivität praktisch kontinuierlich mit der Bewegung des Blaskolbens 7 und des Gleitkontaktes 8 nach unten. Damit erhält man die Kraftwirkung auf den Kurzschlussring 7' und alle mit dem Kurzschlussring 7' starr verbundenen Bestandteile, d.h. auch auf das bewegliche Schaltstück 14 und den Blaskolben 7. Mit diesem zusätzlichen elektrodynamischen Antrieb kompensiert man wirksam die Abbremsung der Schalterbewegung infolge der Kompression und der Erwärmung des Löschgases. Die axiale Länge der Primärspule 16 ist so bemessen, das beim Einschalten, d.h. während der Bewegung des beweglichen Teiles des Schalters aus dem ausgeschaltenen (linke Hälfte der Fig. 1) in den eingeschalteten (rechte Hälfte der Fig. 1) Zustand, im Moment der Vorzündung zwischen dem Festkontakt 1 und dem beweglichen Schalt stück 14 der Gleitkontakt 8 die Primärspule 16 gar nicht oder nur in wenigen Windungen abgreift. Durch diese Massnahme wird eine Gegenwirkung des zusätzlichen elektrodynamischen Antriebes gegen die Einschaltbewegung verhindert oder wenigstens klein gehalten.
In Fig. 2 ist die zweite beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei alle zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Konstruktionsmerkmale, beispielsweise das festeund das bewegliche Kontaktstück und die Stromanschlüsse, fortgelassen worden sind.
In Fig. 2 ist eine Primärspule mit der Bezugsziffer 25 bezeichnet, ein Schaltrohr mit der Bezugsziffer 26 und ein mit dem Schaltrohr 26 einstückig ausgeführter Kurzschlussring mit der Bezugsziffer 26'. Das Schaltrohr 26 ist mit Schlitzen 27 versehen,die in axialer Richtung des Schaltrohrs 26 verlaufen. Am Kurzschlussring 26' ist ein Gleitkontakt 28 angeordnet, der durch Mehrkontaktlamellen gebildet ist. Die Primärspule 25 ist einstückig mit einem Anschlussring 29 ausgeführt. In der dargestellten gegenseitigen Lage der Primärspule 25 und des Kurzschlussringes 26' fliesst der Schalterstrom vom Anschlussring 29 über einige Windungen der Primärspule 25 und den Gleitkontakt 28 auf den einen Teil des Schaltrohrs 26 bildenden Kurzschlussring 26'. Mit zunehmender Oeffnung des Schalters bewegt sich auch der Gleitkontakt 28 in Richtung nach unten und erhöht damit praktisch kontinuierlich die Induktivität der in die Strombahn eingeschalteten Windungen der Primärspule 25. Das entstehende magnetische Wechselfeld übt auf den Kurzschlussring 26' eine Kraft aus, die die Schaltbewegung nach unten verstärkt.
Der Erfindungsgegenstand ist auf das in der Zeichnung Dargestellte selbstverständlich nicht beschränkt. So könnte an Stelle von einer unbeweglich angeordneten Primärspule auch eine beweglich angeordnete Primärspule Verwendung finden, wobei der Kurzschlussring unbeweglich oder ebenfalls beweglich angeordnet sein kann. Es können auch mehrere Kurzschlussringe verwendet oder durch Kurzschlussspulen ersetzt sein.
Ein Schalter kann auch mehrere zusätzliche elektrodynamische Antriebe enthalten.
L e e r s e i t e

Claims

Patent ansprüche 1. Schalter mit einem äusseren und einem zusätzlichen inneren elektrodynamischen Antrieb, wobei der elektrodynamische Antrieb wenigstens eine in den zu unterbrechenden Stromkreis einschaltbare Primärspule und wenigstens einen die Sekundärseite des elektrodynamischen Antriebs bildenden Kurzschlussring bzw. Kurzschlussspule enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (16; 25) mit wenigstens einem Gleitkontakt (8; 28) eine Funktionseinheit bildet, wobei die Primärspule (16; 25) und der Gleitkontakt (8; 28) gegeneinander so gleitbeweglich angeordnet sind, dass sich die Induktivität der in den zu unterbrechenden Stromkreis eingeschalteten Windungen der Primärspule (16; 25) zwischen Null und Maximum ändern kann.
2. Schalter nach Anspruch 1, mit wenigstens einem beweglichen Schaltstück, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärspule (16; 25) unbeweglich angeordnet ist und der Gleitkontakt (8; 28) starr und elektrisch leitend mit dem beweglichen Schaltstück (14) verbunden ist.
3. Schalter nach Anspruch 1, mit wenigstens einem beweglichen Schaltstück und einer Blaskolben und Blaszylinder enthaltenden Blaseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Primrspule (16) an der inneren Oberfläche des Blaszylinders (15) angeordnet ist, wobei der Gleitkontakt (8) mit dem Blaskolben (7) verbunden ist.
4. Schalter nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlussring (7') mit dem Blaskolben (7) verbunden ist.
5. Schalter nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlussring (7') mit dem Blaskolben (7) einstückig ausgeführt ist.
6. Schalter nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlussring (26') mit dem Schaltrohr (26) verbunden ist.
7. Schalter nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlussring (26') mit dem Schaltrohr (26) einstückig ausgeführt ist.
8. Schalter nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Blaskolben (7) und/oder das Schaltrohr (10; 26) wenigstens teilweise in axialer Richtung mit Schlitzen (27) versehen ist.
9. Schalter nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (27) mit einem elektrisch isolierenden Material ausgefüllt oder zugedeckt sind.