DE2809080C2 - Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter der im Oberbegriff des Patentanspruchs I genannten, aus der SU-PS 1 19 908 bekannten ArI. Derartige Schalter werden in elektrischen Vcrsorgungssystt.-men in explosionsgefährdcten Betriebsstätten installiert. Sie sind dazu vorgesehen, an die Aus^angsklemmer eines Leistungstransformators angeschlossen zu werden, der eine zu schützende elektrische Anlage speist.

Der bekannte Schalter weist mechanisch miteinander verbundene Kontaktgruppen auf. von denen die eine in Reihe in den Stromkreis geschaltet und zu dessen Abschalten vorgesehen ist. und die andere parallel zum Stromkreis geschaltet ist und zu dessen Kurzschließen dient. Bei einem Notschutzausschaltungssignal öffnet ein Schnellantrieb die in Reihe geschaltete Kontaktgruppe und schließt die parallgeschaltetcn Kontakte kurz, wodurch die fehlerbehaftete elektrische Anlage vom Leistungstransformator abgeschaltet und kurzgeschlossen wird. Auf die gleiche Weise funktioniert der Schalter bei normalen Abschaltungen, die nicht aufgrund eines Fehlers erfolgen und zum Beispiel manuell durchgeführt werden.

Das in jedem lall erfolgende Kur/schließen des elektrischen Net/es führt zu einem starken Verschleiß der Kontakte und zu einer Überlastung des l.cistungstransformators. Dies kann man im KurzschliiBhelricb bei Notschut/.iiusschallungcn noch rechtfertigen, bei häufigen normalen Abschaltungen führt es jedoch unnötigerweise zu einem schnellen Ausfall des Schalters und ties Lcistiinestransformators.

Außerdem ist die Schnelligkeit der Notschutzausschallung begrenzt, da beim Ausschalten des Schalters der erforderliche Abstand zwischen den Kontakten der Kontaktgruppe gewährleistet werden muß. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter zu schaffen, der ein manuelles oder sonstiges Abschalten ohne künstlichen Kurzschluß ermöglicht und dessen Schnelligkeit bei Notschutzausschaltangen mit künstlichem Kurzschluß erhöht ist. ίο Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schalter durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Dabei ist es aus der DE-OS 27 19 052 bzw. des DE-AS 17 88 148 bekannt, schnell auslösende Schaltgeräte ohne Kurzschließer mit Schützcn bzw. Schloßschaltern in Serie zu schalten.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schalters sind in den Patentansprüchen 2 und 3 beschrieben.

Der erfindungsgemäße Schalter ermöglicht es. den Einfluß der Kurzschlußströrnc auf das Kcniaktsysicrn des Schalters und auf den Leistungstransformator bei manuellen oder sonstigen nicht im Notfall erfolgenden Abschaltungen auszuschließen und infolgedessen den Verschleiß des Schalters und des Leistungstransformators herabzusetzen. Die Schnelligkeit bei Notschutzausschaltungcn mit künsilichem Kurzschluß ist erhöht, wobei eine vorgegebene und konstante Abschaltzeit eingehalten wird.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfühjo rungsbeispielc wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I das Prinzipschaltbild einer ersten Ausführungsform des Schalters,

Fig. 2 das Prinzipschaltbild eines zweiten Ausführungsbcispiels.

F i g. 3 den Schalter der F i g. 1 im eingeschalteteil Zustand.

F i g. 4 den Sehalter der F i g. I be, d-:r Notschutzaus schaltung:

F i g. 5 den Schalter der F i g. 2 im eingeschalteten Zustand:

F i g. 6 den Schalter der F i g. 2 bei der elektromagnetischen Ausschaltung und

F i g. 7 den Schalter der F i g. 2 bei der Notschutzausschaltung.

Der Schalter 1 (Fig. I) ist erfindungsgemäß für die schnellwirkende Schutzausschaltung des elektrischen Netzes und elektrischer Anlagen (in der Zeichnung nicht dargestellt) bei Notbelricbi. η. ζ B. bei Kurzschlüssen bestimmt und wird gewöhnlich an den Ausgangsklemmen 2 eines Leistungstransformators 3 (in der Zeichnung gestrichelt angedeutet) installiert.

Der Schalter 1 enthält ein Kontaktsystem 4. das zwei elektrisch in Kontakt stehende Kontaktgruppen aufweist. Die Kontakte 5 und 6 sind verstellbar mit Hilfe von Drehgelenken 7 bzw. 8 eingebaut. Die Kontakte 5 sind mechanisch mit dem kurzschließenden System 9 verbunden, das aus Kontakten 10 und 11 besteht. Der Kontakt 11 ist starr mit dxn Kontakten 5 mit Hilfe eines Stabes 12 verbunden. Die Kontakte 10 sind parallel an die Kontakte 5 angeschlossen und werden zusammen mil diesen an das zu schützende elektrische Nci/ und die elektrischen Anlagen mit Hilfe von Klemmen 13 angeschlossen.

Die Kontakte 5 sind kinematisch niit Hilfe eines liihrungsglicdes 14 mit einem Schnellantrieb 15 verbunden, der in diesem Falle elektrodynamisch ausgeführt ist. Der Schnellantrieb 15 besteht aus einer Scheibe 16 und ei-

nem Induktor 17. Auf die Scheibe 16 stützt sich das Führungsglied 14.

Die Kontakte 6 sind kinematisch mit einem Antrieb 18 verbunden, der einen Griff 19 aufweist, und mittels einer Druckfeder 20 abgefedert ist.

Der Antrieb 18 ist elektrisch mit einem Überlastgeber 21 und mit einem Leckstromgeber 22 verbunden.

Der Induktor 17 des Schnellantriebs 15 ist elektrisch mit einer Reihenschaltung aus einem Kondensator 23 und einem Thyristor 24 verbunden, an dessen Steuerelektiode ein Kurzschlußgeber 25 angeschlossen ist.

Bei dem in Fig.2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Schalters enthält der Antrieb 18 einen Griff 19 mit einem Führungsglicd 26, ein Schaltschloß 27, mit deren Hilfe das Führungsglied 26 kinematisch mit den Kontakten 6 des Kontaktsysiems 4 verbunden ist, und einen elektromagnetischen Auslöser 28.

Der Griff 19 und das Führungsglied 26 sind mit Hilfe eines Drehgelenkes 29 an einem Ansatz 30 gelenkig angebracht. Das Schaltschloß 27 enthält eine Zugstenge 31, die mit Hilfe von Drehgelenken 32 und 33 mit dem Führungsglied 26 und dem Hebel 34 bzw. 35 gelenkig verbunden ist. Die letzteren sind ihrerseits mittels Drehgelenken 36 und 37 jeweils mit einem Gelenkglied 38 und einem Hebel 39 gelenkig verbunden. Das Gelenkglied 38 ist seinerseits mittels eines Drehgelenkes 40 mit dem Kontakt 6 verbunden. Der Hebel 39 ist mit Hilfe eines Drehgelenkes 41 an einem festen Lagerpunkt 42 angebracht und zwischen den Anschlägen 43 und 44 angeordnet, die seine Bewegung begrenzen. Das Schaltschloß 27 enthält ebenfalls ein Halteglied 45, das mit Hilfe des Drehgelenkes 46 an einem festen Lagerpunkt 47 befestigt und mittels einer Feder 48 abgefedert ist. Am Halteglied 45 ist eine Klinke 49 vorgesehen.

Der elektromagnetische Auslöser 28 enthält einen Magnetkern 50 mit Spule 51 und einen Anker 52, der mit Hilfe eines Drehgelenkes 53 am Magnetkern 50 gelenkig befestigt ist.

Der Schnellantrieb 15 hat einen Hilfskontakt 54, der im elektrischen Stromkreis des elektromagnetischen Auslösers 28 so angeordnet ist. daß beim Ansprechen des Schnellantriebs 15 der Hilfskontakt 54 geöffnet wird und der Anker 52 des elektromagnetischen Auslösers 28 auf das Halteglied 45 des Schalischlnsses 27 einwirkt, so daß dieses ausgelöst wird. Im Stromkreis der Spule 5i des elektromagnetischen Auslösers 28 sind die Kontakte 55 und 56 der Leckstrom- bzw. der Überlastungsgeber (in der Zeichnung nicht dargestellt) und der Druckknopf 57 der Fernausschaltung des Schalters 1 in Reihe geschalter. Der Hilfskon'.akt 54 ist an einem Stab 58 angebracht, der starr am Führungsglied 14 befestigt ist.

Das Führungsglied 14 des Schnellantriebs 15 ist kinematisch mit dem Halteglied 45 des Schaltschlosses 27 so verbunden, daß beim Ansprechen des Schnellantriebs 15 sein Führungsglied 14 zusammen mit dem elektromagnetischen Auslöser 28 so auf das Halteglied 45 des Schaltschlosses 27 einwirkt, daß es anspricht.

Das Führungsglied 14 weist einen Anschlag 59 auf. Der in das Sehaltschloß 27 eingebaute Anschlag 60 dient zur Begrenzung des Hubes des Hebels 34.

Der erfindungsgemäße Schalter nach Fig. I arbeitet folgendermaßen:

Die Notausschaltung, die keine Schnellwirkung erfordert, erfolgt bei einer Überlastung oder bei einer Stromleckage, die durch de.'· Geber 21 bzw. 22 überwacht werden. Die Signale von den Gebern 21 und 22 treffen am Antrieb 18 ein, der Antrieb spricht an und führt die Kontakte 6 aus der in F i g. 3 gezeigten Stellung in die in F i g. 1 gezeigte Stellung über.

Tritt im zu schützenden elektrischen Netz oder in der elektrischen Anlage ein Kurzschluß auf, so gibt der Kurzschlußgeber 25 ein Signal für die Steuerelektrode des Thyristors 24. Der Thyristor 24 wird leitend und der Kondensator 23 entlädt sich auf den Induktor 17 des elektrodynamischen Schnellantriebs 15. Dabei entstehen zwischen dem Induktor 17 und der Scheibe 16 elektrodynamische Kräfte, die die Scheibe 16 antreiben. Das sich auf die Scheibe 16 stützende Führungsglied 14 bringt die Kontakte 5 und den Kontakt 11 aus der in F i g. 3 gezeigten Stellung in die in F i g. 4 gezeigte Stellung. Dabei schließt sich der Kontakt 11 mit den Kontakten 10, wodurch das fehlerbehaftete elektrische Netz kurzgeschlossen und somit die Zuführung der Elektroenergie zum Netz unterbrochen wird', während die Kontakte 5 das fehlerbehaftete elektrische Netz vom Leistungstranjformator3 abschalten.

Für die Vorbereitung des Schalles 1 nach der Ausführung einer Notschutzausschaltung zu.n weiteren Betrieb muß man mit Hilfe des Griffes 19 des Antriebs 18 die Kontakte 6 aus der in Fig.4 gezeigten Ste'.i'jng in die in F i g. 1 gezeigte Stellung bringen. Danach muß man ml; Hilfe des Führungsgliedes 14 die Scheibe 16 des Schnellantriebs 15 und die Kontakte 5 und 11 in die in F i g. 1 gezeigte Stellung bringen. Dann ist der Schalter 1 für die Einschaltung von Hand vorbereitet.

Auf diese Weise wirken die beim Kurzschließen des zu schützenden elektrischen Netzes auftretenden Kurzschlußströme auf das Kontaktsystem 4 des Schalters 1 und den Leistungstransformator 3 nur bei einer Notschutzausschaltung des Schalters 1 ein. Bei einer Ausschaltung von Hand bzw. bei Ausschaltungen in Betriebszuständen, die keine schnelle Ausschaltung erfordern, wirken auf das Kontaktsystem 4 des Schalters 1 und den Leistungstransformator 3 Ströme ein, die wesentlich geringer als der Kurzschlußstrom sind.

Der Schalter nach F i g. 2 arbeitet folgendermaßen: ^Für die Einschaltung des Schalters 1 von Hand muß man den Griff 19 aus der in F i g. 2 dargestellten Stellung in die in Fi g. 5 dargestellte Stellung überführen. In diesem Falle führt das Führungsglied 26 mittels der Zugstangc 31, des Hebels 34 und des Geienkgliede¹· 38 die Kontakte 6 aus der in F i g. 2 gezeigten Stellung in die in Fig.5 gezeigte Stellung über. Das Kontaktsystem 4 schließt sich.

Für die Ausschaltung des Schalters 1 von Hand muß man den Griff 19 aus der in F i g. 5 gezeigten Stellung in die in F i g. 2 gezeigte Stellung bringen. In diesem Falle führt das Führungsglied 26 mit Hilfe der Zugstange 31, des Hebels 34 und des Gelenkgliedes 26 die Kontakte 6 aus der in Fig.5 gezeigten Stellung in die in Fig. 2 gezeigte Stellung über. Das Kontaktsysterr. 4 öffne! sich. Die Ausschaltung des Schalters 1 kann auch mit Hilfe des Druckknopfes 57 der Fernsteuerung vorgenommen werden. Durch das Andrücken des Druckknopfes 57 unterbricht man .!en Speisestromkanal der elektromagnetischen Spule 51 des elektromagnetischen Auslösers 28. Infolge der Entregung der Spule 51bewegt sich der Anker 52 aus der in F i g. 2 gezeigten Stellung in die in Fig.b gezeigte Stellung. Der Anker 52 wirkt auf das Halteglied 45 ein, wobei er dieses um das Drehgelenk 46 dreht. Der Hebel 3S -ritt aus dem Eingriff mit der Klinke hi 49 und bewegt sich unter der Wirkung der Druckfeder 20 vom Anschlag 43 zum Anschlag 44. Die Kontakte 6 kommen unter der Wirkung der Druckfeder 20 in die in F i g. b gezeigte Stellung, wodurch das Kontaktsystem 4

geöffnet wird. Für die nachfolgende Einschaltung des Schalters 1 muß man den Speisestromkreis der elektromagnetischen Spule 51 des elektromagnetischen Auslösers 28 wiederherstellen, d. h. in diesem Falle den Druckknopf 57 freilassen. Der Anker 52 wird an den Magnetleiter 50 angezogen. Das Halteglied 45 kehrt unter der Wirkung der Feder 48 in die Ausgangsstellung zurück. Danach bringt man den Griff 19 aus der in Fig. b gezeigten Stellung in die in Fi g. 2 gezeigte Stellung. Das Führungsglied 26 führt mit Hilfe der Zugstange 31 und des Hebels 35 den Hebel 39 vom Anschlag 44 zum Anschlag 43 über, wobei es ihn zum Eingriff mit der Klinke 49 bringt, wie das aus F i g. 2 ersichtlich ist. Somit ist der Schalter 1 für die Einschaltung von Hand vorbereitet.

Bei Überlastungen und bei Stromlecken unterbricht is der Kontakt 56 des Überlastgebers oder der Kontakt 55 des Leckstromgebers den Speisestromkreis der elektromagnetischen Spuie 5i des elektromagnetischen Auslösers 28, und die Notausschaltung, die keine Schnellwirkung erfordert, erfolgt auf die oben beschriebene Weise.

Tritt in dem zu schützenden elektrischen Net/, oder in der elektrischen Anlage ein KurzzschluB auf. so gibt der Kurzschlußgeber 25 ein Signal für die Steuerelektrode des Thyristors 24. Der Thyristor 24 wird leitend und der Kondensator 23 entlädt sich auf den elektrodynamisehen Schnellantrieb 15. Die Scheibe 16 wird vom Induktor 17 weggeschleudcrt. wobei sie das Führungsglied 14 aus der in Fig. 5 gezeigten Stellung in die in F i g. 7 gezeigte Stellung überführt. Die Kontakte 5 trennen sich von den Kontakten 6, und das kurzschließende jo Kontaktsystem 9 schließt sich. Gleichzeitig wirken auf das Halteglied 45 das Führungsglied 14 und der Anker 52 ein. Der Anker 52 wirkt auf das Halteglied 45 infolge der Unterbrechung des Speisestromkreises der elektromagnetischen Spule 51 durch den HilKkontakt 54 ein. j5

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Ankers 52 dreht sich das Halteglied 45 -.'m das Drehgelenk 46. der Hebel 39 tritt aus dem Eingriff mit dem Anschlag 49. und die Kontakte 6 gehen unter der Wirkung der Druckfeder 20 aus der in F i g. 5 gezeigten Stellung in die auf F i g. 7 gezeigte Stellung über. Die Stellung des Schalters 1 nach einer Noischutzausschaltung ist in F i g. 7 dargestellt. Die öffnung des Kontaktsystems 4 bei einer Notschutzausschaltung erfolgt sowohl durch die Verstellung der Kontakte 5 als auch durch die Verstellung der Kontakte 6. In diesem Falle setzt sich der Abstand zwischen den Kontakten 5 und 6 aus dem Hub der Kontakte 5 und dem Hub der Kontakte 6 zusammen. Da die Zuführung der elektrischen Energie in das zu schützende elektrische Net/, und die w elektrische Anlage beim Kurzschließen des Kontaktsystems 9 unterbrechen wird, ist die Schnellwirkung der Notschutzausschaltung weitgehend von dem Abstand zwischen den Kontakten 10 und 11 des kurzschließenden Kontaktsystems 9 abhängig. In diesem Falle ist der v> Hub der beweglichen Kontakte 11 und der der Kontakte 5 für die Gewährleistung der Schnellwirkung des Schalters 1 bei einer Notschutzausschaltiing möglichst klein gewählt, und der notwendige Abstand zwischen den Kontakten 5 und 6 wird hauptsächlich durch den bo Hub der Kontakte 6 sichergestellt.

Zur Vorbereitung des Schalters 1 für die Einschaltung nach einer Notschutzausschaliung muß man den Griff i9 aus der in F i g. 7 gezeigten Stellung in die in F i g. gezeigte Stellung überführen. Dabei wirkt das Füh- b5 rungsgüed 26 auf den Anschlag 59 ein. wodurch es das Führungsglied 14 und mit diesem die Kontakte 5, das kurzschließende Koniaktsystcm 9. die Scheibe 16 und den Hilfskontakt 54 in die in F i g. 2 gezeigte Stellung zurückbringt. Der Spciscstromkreis der elektromagnetischen Spule 51 wir wiederhergestellt und der Anker 52 wird an den Magnetleiier 50 angezogen. Das Halteglied 45 kehrt unter Wirkung der Feder 48 in die Ausgangsstellung zurück. Während der Hebel 39 unter der Wirkung des Hebels 35 und der Zugstange 31 zum Eingriff mit der Klinke 49 gebracht wird, wie das in F i g. 2 dargestellt ist. Der Schalter ist für die operative Einschaltung vorbereitet.

Der crfindungsgemäße Schalter ermöglicht es. den Verschleiß seines Kontaktsystems herabzusetzen und den Einfluß der Kurzschlußströme auf den Leistungstransformator bei operativen Ausschaltungen und bei Ausschaltungen, die keine Schnellwirkung wie z. B. bei Überlastungen oder bei Stromverlusten erfordern, auszuschließen. Die Verminderung des Hubes der mit dem schnellwirkenden Antrieb verbundenen Kuuiakie ergibt bei diesem Schalter eine schnelle Kontakttrennung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schalter mit einer stromkreisunterbrechenden Kontaktgruppe, deren bewegliche Kontakte (5) mechanisch mit einem die Phasenleilungen kurzschließenden, nachgeschalteten Kontakt (11) und einem Schnellantrieb (15) gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere stromkreisunterbrechende Kontaktgruppe vorgeschaltet ist. deren bewegliche Kontakte (6) mit einem Schaltschloß (27) gekuppelt sind, das abhängig vom Schnellantrieb (15) und von mindestens einem weiteren Geber (Griff 19. Überlastgeber 21, Netzstromgeber 22) Druckknopf 57 der Fernausschaltung) ausgelöst werden kann.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltschloß (27) von einem Antrieb (18) betätigt wird, der einen manuellen Auslöser (Griff 19, Führungsgiied 26) und einen elektromagnetischen Auslöser (28) enthält, und daß der Schnellantrieb (15) einen Hilfskontakt (54) aufweist, der im elektrischen Stromkreis des elektromagnetischen Auslösers (28) so angeordnet ist. daß dieser beim Ansprechen des Schnellamriebs (15) ebenfalls anspricht.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellantrieb (15) ein Führungsglied (14) aufweist, das mit dem Schaltschloß (27) so verbunden ist. daß beim Ansprechen des Schnellaniriebs (15) das Führurgsglied (14) zusammen mit dem elektromagnetischen Auslöser (28) auf das Schaltschloß (27) einwirkt.