DE2644423A1

DE2644423A1 - Electromagnetic operating mechanism for HV circuit breaker - has flange on operating rod moving axially between close and trip coils

Info

Publication number: DE2644423A1
Application number: DE19762644423
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Ing Bitsch; Heiner Marin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-30
Filing date: 1976-09-30
Publication date: 1978-04-06
Also published as: DE2644423C3; DE2644423B2; JPS5343871A

Abstract

The HV circuit breakers has improved operating times esp. reduced opening time. The operating rod (1) ends in an actuator housing (2) containing close (4) and trip (3) coils at opposite ends. The operating rod has a flange (5) forming a secondary coil. The latch mechanism comprises moving (7) and stationary (6) cones and a cage (10) of balls (9). The cones give a wedge action against the balls in the switch closed position. The cage (10) forms part of an additional secondary coil (11). To open the circuit breaker, the trip coil (3), lying between the two secondaries (5, 11), is energised. The secondaries move apart and the upper one (11) lifts the cage and releases the latch. The lower one drives the rod to the open position. By arranging the secondary inductances, for example by suitable choice of metals of which the secondaries are constructed, peak thrust for unlatching is reached before peak opening thrust.

Description

Elektro dynamische AntriebseinrichtungElectro dynamic drive device

für Hochspannungs-Leistungsschalter Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrodynamische Antriebseinrichtung für Hochspannungs-Leistungsschalter mit einer zwischen zwei feststehenden Primärspulen beweglichen, mit einer Antriebsstange starr verbundenen Sekundärspule und mit einer Verklinkungseinrichtung für die Antriebs stange in zumindest einer detEndlagen.for high-voltage circuit breakers The invention relates to an electrodynamic drive device for high-voltage circuit breakers with one movable between two stationary primary coils, with a drive rod rigidly connected secondary coil and with a latching device for the drive rod in at least one of the end positions.

Derartige Antriebseinrichtungen können vergleichsweise massearm ausgebildet werden und spielfrei auf das von ihnen zu steuernde Kontaktsystem eines Hochspannungs-Leistungsschalters einwirken.Such drive devices can be designed to be comparatively low in mass and play-free on the contact system of a high-voltage circuit breaker to be controlled by them act.

Die Verklinkungseinrichtung ist in der Regel für die sichere Beibehaltung der Einschaltposition erforderlich. Diese Verklinkungseinrichtung muß, um die Eigenschaften des schnellschaltenden Antriebs voll auszunutzen, mindestens ebenso schnell reagieren, wenn ein gegebenes Aus-Kommando den Antrieb ansteuert.The latching device is usually for secure retention the switch-on position is required. This latching device must to the properties take full advantage of the fast-switching drive, react at least as quickly, when a given trip command activates the drive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung des Antriebs zu vereinfachen und mit einer rasch auf die Verklinkung wirkenden Antriebskraft die günstigen Auslösezeiten der elektrodynamischen Antriebseinrichtung beizubehalten.The invention is based on the task of controlling the drive to simplify and with a driving force acting quickly on the latch to maintain the favorable release times of the electrodynamic drive device.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine mit der Verklinkungseinrichtung gekoppelte zweite Sekundärspule, die auf der der Antriebsstangen-Sekundärspule abgewandten Seite einer der Primärspulen angeordnet ist und durch einen Phasenwinkel zwischen der induzierten Spannung und dem Strom in der Antriebsstangen- Sekundärspule, der größer ist als der Phasenwinkel zwischen der induzierten Spannung und dem Strom in der zweiten Sekundärspule.According to the invention, this object is achieved by one with the latching device coupled second secondary coil on the one facing away from the drive rod secondary coil Side of one of the primary coils is arranged and by a phase angle between the induced voltage and the current in the drive rod Secondary coil, which is greater than the phase angle between the induced voltage and the current in the second secondary coil.

Damit ist es möglich, ein Auslösekojrjnando, das in der Regel als elektrisches Signal dem elektrodynamischen Antrieb zugeführt wird, sowohl zur Entriegelung der Verklinkungseinrichtung als auch zur Erzeugung der Antriebskraft für das Kontaktsystem heranzuziehen.This makes it possible to use a Auslösekojrjnando, which is usually called electrical signal is fed to the electrodynamic drive, both for unlocking the latching device as well as for generating the driving force for the contact system to use.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist über die unterschiedlichen Phasenwinlel der Sekundärspulensysteme hinaus vorgesehen, daß die von der zweiten Sekundärspule bewegten Massen kleiner sind als die der Antriebsstange und der von ihr bewegten Teile.In a preferred embodiment is about the different Phase angle of the secondary coil systems also provided that that of the second Secondary coil moving masses are smaller than those of the drive rod and that of your moving parts.

Die unterschiedliche Verarbeitung ein und desselben Auslösesignals kann gesteigert werden durch von Metallscheiben gebildete Sekundärspulen aus unterschiedlichen elektrisch leitenden Werkstoffen.The different processing of one and the same trigger signal can be increased by using different secondary coils formed by metal disks electrically conductive materials.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.Based on the drawing is an embodiment according to the invention described and the mode of operation explained.

Die in der Figur in einem Schnitt schematisch gezeichnete elektrodynamische Antriebseinrichtung ist für einen Hochspannungs-Leistungsschalter bestimmt, dessen Kcntaktsystem der Einfachheit halber nicht gezeichnet ist. Das Kontaktsystem wird über eine Antriebsstange 1 betätigt, die in das Gehäuse 2 der Antriebseinrichtung eingeführt ist. Die Antriebsstange 1 ist gegenüber dem Gehäuse 2 axialbeweglich geführt. Das Gehäuse 2 weist an axial gegenüberliegenden Seiten je eine Primärspule 3 und 4 auf, die von einem Strom durchflossen werden, sobald ein Ein- bzw.The electrodynamic shown schematically in a section in the figure Drive device is intended for a high-voltage circuit breaker whose Kcntaktsystem is not drawn for the sake of simplicity. The contact system will actuated via a drive rod 1, which is inserted into the housing 2 of the drive device is introduced. The drive rod 1 is axially movable with respect to the housing 2 guided. The housing 2 has a primary coil each on axially opposite sides 3 and 4, through which a current flows as soon as an input or

Aus-Signal gegeben wird. Die Primärspule 3 ist für die Ausschaltung bestimmt, während die Spule 4 für die Einschaltung vorgesehen ist. Zwischen den beiden Spulen 3 und 4 ist eine mit der Antriebs stange 1 starr gekoppelte Sekundärspule 5 bewegliche angeordnet, die von einer Metallscheibe gebildet ist. Als Metall ist ein elektrisch leitender Werkstoff vorgesehen. Die Antriebsstange ist ersichtlich durch eine Verklinkungseinrichtung in der Einschaltstellung verriegelt.Off signal is given. The primary coil 3 is for switching off determined, while the coil 4 is provided for switching on. Between two coils 3 and 4 is a rod with the drive 1 rigidly coupled secondary coil 5 movable arranged, which is formed by a metal disc. As metal is an electrically conductive material is provided. The drive rod can be seen locked in the switched-on position by a latching device.

Die Verklinkungseinrichtung besteht aus einem mit dem Gehäuse 2 verbundenen Ring 6 mit konischer Klemmfläche und einem zugehörigen, mit der Antriebsstange 1 verbundenen Konusstück 7, das mittels einer Feder 8 belastet und begrenzt frei beweglich ist. Zwischen beiden Konuskörpern ergibt sich ein Klemmspalt, der mit einer Mehrzahl von Kugeln 9 gefüllt ist, die ihrerseits in einem Käfig 10 sitzen, der über eine Druckfeder 13 belastet ist. Der Käfig 10 steht mit einer zweiten Sekundärspule 11 in Verbindung, die bei stromdurchflossener Spule 3 in Pfeilrichtung 12 bewegt wird und damit die Entriegelung bewirkt. In der rechts der Mittellinie gezeichneten Position befindet sich der Schalter in der Einschaltstellung, während die links der Mittellinie gezeichnete Position die Ausschaltstellung bezeichnet.The latching device consists of a device connected to the housing 2 Ring 6 with a conical clamping surface and an associated, with the Drive rod 1 connected conical piece 7, which is loaded by means of a spring 8 and is freely movable to a limited extent. There is a clamping gap between the two conical bodies, which is filled with a plurality of balls 9, which in turn are in a cage 10 sit, which is loaded by a compression spring 13. The cage 10 stands with a second Secondary coil 11 in connection, the coil 3 in the direction of the arrow when current is flowing through it 12 is moved and thus causes the unlocking. In the right of the center line the position shown, the switch is in the on position, while the position drawn to the left of the center line denotes the switch-off position.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die zweite mit der Verklinkungseinrichtung gekoppelte Sekundärspule 11, die ebenfalls als Metallscheibe aus elektrisch leitendem Werkstoff gebildet ist, auf der der Spule 5 abgewandten Seite der Primärspule 3.In the illustrated embodiment, the second is with the secondary coil 11 coupled to the latching device, also as a metal disc is formed from electrically conductive material on which the coil 5 facing away Primary coil side 3.

Aufgrund der gewählten Konfiguration und der engen magnetischen Kopplung werden im Schaltaugenblick die beiden Sekundärspulen in unterschiedlichen Wirkungsrichtungen einer Kraftwirkung ausgesetzt.Due to the chosen configuration and the close magnetic coupling the two secondary coils are in different directions of action at the moment of switching exposed to a force.

Durch geeignete Abmessungen und Werkstoffwahl hinsichtlich der Induktivität L und des Widerstandes R können die beiden Sekundärspulen so dimensioniert werden, daß der Phasenwinkel der zweiten Sekundärspule 11 22 ~ arc tan 2X-fe° L2/Rz - mit fe = Einschwingfrequenz - zwischen der induzierten Spannung u2 und dem Strom i2 etwa nur 60 °el. beträgt, während ¢22 in der Sekundärspule 5 des 0 Antriebes ungefähr 90 ei. aufweist. Dadurch kann erreicht werden, daß die Kurve für die Augenblickswerte der Kraftwirkung zwischen der Spule 5 und der Verklinkungseinrichtung 10, 11 zu Beginn der Auslösung mit einer deutlich von Null verschiedenen Steigung beginnt und vergleichsweise frühzeitig ihr Maximum. erreicht, während beim Antriebssystem der Spule 5 die Steigung zunächst wesentlich geringer ist und das Maximum später auftritt. Sofern die von den Sekundärspulen 5 und 11 bewegten Massen ebenfalls unterschiedlich sind, können sich Einschwingfrequenzen in der Größenordnung von fe =500 Hz und damit Weg-Zeit-Abhängigkeiten ausbilden, die die Entklinkung ermöglichen, bevor der Antrieb zusammen mit der Antriebsstange 1 in der Lage wäre, gegen die Klinke 9 zu arbeiten.Through suitable dimensions and choice of materials with regard to inductance L and the resistor R, the two secondary coils can be dimensioned so that the phase angle of the second secondary coil 11 22 ~ arc tan 2X-fe ° L2 / Rz - with fe = transient frequency - between the induced voltage u2 and the current i2 about only 60 ° el. is, while ¢ 22 in the secondary coil 5 of the 0 drive approximately 90 egg. having. In this way it can be achieved that the curve for the instantaneous values the force effect between the coil 5 and the latching device 10, 11 to Triggering begins with a slope that is clearly different from zero and their maximum comparatively early. achieved while with the drive system of the coil 5, the slope is initially much lower and the maximum later occurs. If the masses moved by the secondary coils 5 and 11 are also different are, transient frequencies in the order of magnitude of fe = 500 Hz and thus Form path-time dependencies that enable unlocking before the drive together with the drive rod 1 would be able to work against the pawl 9.

Eine zusätzliche Sicherheit gegen das Verklemmen kann dadurch erreicht werden, daß das Antriebssystem mft dem nicht weiter dargestellten Schaltstück über den mit der Antriebsstange 1 verbundenen Konusteil 7 elastisch abgestützt wird. Dadurch kann das Kontaktsystem unter der Kraftwirkung der Sekundärspule 5 einen Hub bis zur Größe des maximalen Federweges der Feder 8 ausüben, ohne gegen das Konusteil 7 zu arbeiten. Die Feder 8 begrenzt im Arbeit hub die Kraft, die von der Sekundärspule 5 auf das Konusteil 7 ausgeübt werden kann.This can provide additional security against jamming achieved that the drive system must be connected to the contact piece (not shown) the conical part 7 connected to the drive rod 1 is elastically supported. As a result, the contact system under the force of the secondary coil 5 can one Exercise stroke up to the size of the maximum spring travel of the spring 8 without striking the cone part 7 to work. The spring 8 limits the work stroke the force exerted by the secondary coil 5 can be exercised on the conical part 7.

Durch Anwendung der Erfindung ist es möglich, einen elektrodynamischen Antrieb für Kontaktsysteme zu schaffen, die ohne Umlenkung arbeiten. Durch die direkte Art der mechanischen Ansteuerung des Kontaktsystems lassen sich besonders vorteilhaft kurze Schaltzeiten ermöglichen.By applying the invention it is possible to create an electrodynamic To create a drive for contact systems that work without deflection. Through the direct Type of mechanical control of the contact system can be particularly advantageous enable short switching times.

3 Ansprüche 1 Figur L e e r s e i t e3 claims 1 figure L e r s e i t e

Claims

Patent applications?, ~ TElectrodynamic drive device for high-voltage circuit breakers with a movable between two stationary primary coils, with a drive rod rigidly connected secondary coil and with a latching device for the drive rod in at least one of the end positions, characterized by one with the latching device (6, 9, 10) coupled second secondary coil (11) on that of the drive rod secondary coil (5) facing away from one of the primary coils (3) is arranged, and by a Phase angle () between the induced voltage (u2) and the current (i2) in the Drive rod secondary coil (5) which is larger than that between voltage and the current in the second secondary coil (11).

2. Electrodynamic drive device according to claim 1, characterized characterized in that the masses moved by the second secondary coil (11) are smaller than those of the drive rod (1) and the masses moved by it.

3. Electrodynamic drive device according to claim 1 or 2, characterized by secondary coils (s, 11) formed by metal disks made of different, electrically conductive materials.