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Lasttrennschalter
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Die Erfindung betrifft einen Lasttrennschalter, insbesondere ortsfester
Lasttrennschalter für elektrische Bahnen mit einer Haupttrennstelle und einer parallel
zur Haupttrennstelle liegenden Hilfstrennstelle, wobei die Haupttrennstelle ohne
Lichtbogen und nach Öffnung der Haupttrennstelle die Hilfstrennstelle öffnen, welch
letztere als Vakuumschalter ausgebildet ist, und wobei das ortsfeste Kontaktstück
der Haupttrennstelle an einem ortsfesten Stützisolator und das bewegliche Kontaktstück
der Haupttrennstelle an einem Kippisolator angebracht sind.
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-Derartige Lasttrennschalter sind bekannt. So ist in der DT-AS 2 103
600 ein Lasttrennschalter bekanntgeworden, welcher in bevorzugter Weise als Masttrennschalter
Verwendung finden kann. Dieser besitzt einen Vakuumschalter als Hilfsschalter und
einen außerhalb des Vakuumschalters liegenden Hauptschalter. Im Falle einer Schalthandlung
wird im Normalfall zunächst die Hauptkontaktstelle geöffnet; diese Öffnung erfolgt
ohne Erzeugung eines Lichtbogens. Bei weiterer Ausschaltung wird der im Vakuumschalter
befindliche Hilfsschalter geöffnet,
so daß der Stromfluß durch den
Lasttrennschalter unterbrochen ist. Erst dann kann der Lasttrennschalter vollständig
in Ausschaltung gehen. Der Vakuumschalter befindet sich dabei ortsfest auf einem
Stützisolator und der das bewegliche Kontaktmesser bildende Arm ist ebenfalls auf
einem ortsfesten Stützisolator drehbar befestigt; die Betätigung erfolgt mittels
eines Antriebsisolators derart, daß dieser das Trennmesser in Auschaltrichtung bewegt.
Während dieser Bewegung in Ausschaltrichtung wird über einen Schnappmechanismus
der Hilfskontakt des Vakuumschalters plötzlich geöffnet.
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Derartige Schalter befinden sich schon im Betrieb und bringen dabei
auch recht günstige Ergebnisse.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Lastschalter der eingangs genannten
Art weiter zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Vakuumschalter
im Bereich seines einen Endes drehbar auf dem ortsfesten Stützisolator gelagert
ist, und daß am anderen Ende des Vakuumschalters ein am Kippisolator angebrachter
Arm angreift, derart, daß der Vakuumschalter beim Einschalten vom Arm zusammengedrückt
wird und die Kontakte des Hilfsschalters geschlossen werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Vakuumschalter im Bereich
seines einen Endes ortsfest auf dem Stützisolator gelagert und am anderen Ende des
Vakuumschalters greift ein am Kippisolator drehbar gelagerter Arm an, derart, daß
der Vakuumschalter beim Einschalten vom Arm zusammengedrückt wird und die Kontakte
des Hilfsschalters geschlossen werden.
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Es bestehen daher zwei Möglichkeiten: Die erste besteht darin, den
Vakuumschalter selbst beweglich zu machen und dabei den am Kippisolator angebrachten
Arm
ortsfest zu belassen; die andere Lösung besteht darin, den Vakuumschalter
ortsfest am Stützisolator zu befestigen und den am Kippisolator angebrachten Arm
beweglich zu gestalten.
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Beide Lösungen sind an sich gleichwertig, obzwar gewisse Unterschiede
vorhanden sind. Beispielsweise können die auf das Schaltgestänge zur Betätigung
des Schalters aufzubringenden.
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Kräfte unterschiedlich sein.
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Wichtig ist bei der vorliegenden Erfindung die Anbringung der Drehpunkte
dereinzelnen Bauelemente. Es sei zunächst Bezug genommen auf die erste Ausfahrung
der Erfindung, bei der der Vakuumschalter an sich drehbar ist. Hierbei befindet
sich der Drehpunkt des Vakuumschalters an der Spitze des Stützisolators, so daß
der Radius/§es eptes Xefi w ai uumschalters verhältnismäßig klein ist. Der Drehpunkt
für den Kippisolator befindet sich auf einer Quertraverse, auf der der Stützisolator
befestigt ist. Das Ende des mit dem Kippisolator verbundenen Armes beschreibt nun
beim Ausschalten -- oder auch beim Einschalten - einen Kreis von erheblich größerem
Radius als das mit dem Arm zusammenwirkende freie Ende des Vakuumschalters.
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Bei geeigneter Ausgestaltung des Schnappmechanismus bleibt über eine
gewisse Ausschaltstrecke der Vakuumschalter in geschlossenem Zustand und erst dann,
wenn eine bestimmte Winkelstellung des Vakuumschalters sowie des Kipparmes erreicht
ist, ist die Abweichung der beiden Kreisbahnen, nämlich der des Vakuumschalterkopfes
und der des freien Endes des Armes, so groß, daß der Schnappmechanismus umschaltet
und den Vakuumschalt er in Ausschaltstellung bringt. Sowie diese Stellung erreicht
ist, schnappt der Schnappmechanismus um und öffnet den Vakuumschalter; das freie
Ende des Armes kann sich vom Vakuumschalterkopf lösen und schwenkt weiter in die
endgültige Ausschaltstellung. Es ist selbstverständlich, daß während der Bewegung
des Kipparmes die Hauptmesserkontakte getrennt werden.j -Dies muß natürlich erfolgen,
bevor der Schnappmechanismus umschalten kann.
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Die Ausgestaltung und die Funktion gemäß der anderen Variante der
Erfindung ist, da sich de.r Vakuumschalter selbst nicht bewegen kann, schwieriger
als die der ersten Variante. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Abstand der
sogenannten Hauptkontakte nicht immer gleich groß sein wird. Unterschiedliche Schaltkräfte
für den als Schnellschaltvorrichtung dienenden Schalter, wie sie durch unterschiedliche
Reibungskräfte, Federermüdungen bzw. Fehlerkrafttoleranzen, unterschiedliche Betätigungsgeschwindigkeiten,
Witterungseinflüsse oder Schaltunregelmäßigkeiten etc. vorkommen, wirken sich direkt
auf die Feder aus, mit der der mit dem beweglichen Isolator verbundene Arm in Einschaltrichtung
gedrückt wird.
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Diese Feder wird folgedessen unterschiedlich stark gedrückt, was wiederum
einen direkten Einfluß auf die Stellung des beweglichen Armes und damit direkt auch
auf den Abstand der Hauptkontakte hat. Dies liegt daran, daß die Kraft der Feder
den Schalter in eingeschaltetem Zustand festhalten muß.
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Bei einer Bewegung in Ausschaltrichtung gleitet das freie Ende des
Armes, immer noch unter dem Druck der Feder stehend, auf dem freien Ende des Vakuumschalters
entlang, und hält diesen solange in Einschaltstellung, bis der Haupttrennkontakt
geöffnet hat. Der Kippisolator bewegt sich nunmehr weiter und zwar solange, bis
das freie Ende vom Vakuumschalterkopf freikommt; sodann kann der Vakuumschalter
endgültig in Ausschaltstellung gehen.
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-Ein weiteres Problem besteht darin, daß mit dieser Lösung ein schwingungsfähiges
System erzeugt wird. Andererseits ist es durch geeignete Bemessung insbesondere
der auf den beweglichen Arm wirkenden Feder möglich, eine einwandfreie Funktion
des Schalters zu gewährleisten.
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Der Einschaltvorgang verläuft etwa in umgekehrter Richtung; allerdings
ist zu beachten, daß die Reibungskräfte entgegengesetzt wirken, wodurch der gedachte
Bewegungsablauf nicht so optimal zu realisieren ist, wie bei der Ausgestaltung gemäß
der ersten Lösung. Gründsätzlich gilt allerdings, daß unter
bestimmten
Voraussetzungen die zweite Lösung durchaus zweckmäßig ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den weiteren Unteransprüchen.
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Anhand der Zeichnung sollen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert werden.
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Es zeigt Fig. 1 eine erste Ausgestaltung des Lastschalters in Einschaltstellung,
Fig. 2 den Lastschalter nach Fig. 1 in einer i4ittelstellung und Fig. 3 den Lastschalter
nach der Fig. 1 in Ausschaltstellung, Fig. 4 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen
Lastschalters in Einschaltstellung, Fig. 5 den Lastschalter gemäß der Fig. in einer
Mittelstellung und Fig. 6 den Lastschalter gemäß der Fig. 4 in Ausschaltstellung.
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Die Figuren sind alle schematisch dargestellt.
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Auf einer Quertraverse oder Haltetraverse 10 ist ein Stützisolator
12 befestigt, dessen freies Ende ein Drehlager 13 und ein ortsfestes Hauptkontaktmesser
14 trägt. Darüberhinaus besitzt das freie Ende des Stützisolators 12 eine Platte
16, an der in nicht weiter dargestellter Weise Zuftihrungsleitungen befestigt sind.
An der Achse 13 gelenkig aufgelagert ist ein Vakuumschalter 18, dessen freies Ende,
von einem Federbalg 20 abgedeckt, einen Schnappmechanismus (nicht weiter dargestellt)
besitzt. Ein derartiger Schnappmechanismus ist beispielsweise in der Patentanmeldung
P 27 58 264.5 beschrieben.
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Der Vakuumschalter 18 besitzt an seinem freien Ende einen Vakuumschalterkopf
22, der ein Auflager und einen Angriffspunkt für einen an einem Isolator 26 angebrachten
Arm 24 bildet.
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Dieser Arm 24 ist an seinem freien Ende mit einer Justierschraube
28 versehen, welche den elektrischen Kontakt vom Arm zum Vakuumschalterkopf 22 bildet
und mit der der Abstand des freien Endes zum Vakuumschalterkopf verstellbar ist.
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Der Arm 24 ist also an einem Stützisolator 26 befestigt, der an der
Quertraverse 10 mittels eines Gelenkes 30 drehbar befestigt ist; das Ende, an dem
der Arm 24 angebracht ist, trägt ein mit dem Kontaktmesser 14 zusammenwirkendes
bewegliches Kontaktelement 32. Der Stützisolator 26 ist über eine Stange 34 mit
dem Gelenk 30 verbunden. Diese Stange 34 setzt sich über die Quertraverse 10 bzw.
über das Gelenk 30 hinaus in einen Hebelarm 35, an dem, durch Pfeil F angedeutet,
ein Antrieb zur Betätigung des Schalters angreift.
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Die Figur 1 zeigt den eingeschalteten Zustand, bei dem der Abstand
des Vakuumschalterkopfes 22 zum Gelenk 12 am kleinsten ist. Bei einer Ausschalthandlung
bewegt sich der Kippisolator 26 in Pfeilrichtung F1 um den Gelenkpunkt 30; der Vakuumschalter
18 dreht sich,ebenfalls in Pfeilrichtung F1, um die Gelenkachse 12. Der Kreis, auf
dem sich das freie Ende des Armes 24
bewegt, ist durch die strichlierte
Linie 38 dargestellt. Der Kreis, auf dem sich der Vakuumschalterkopf 22 bewegen
würde, wenn der Vakuumschalter 18 in eingeschaltetem Zustand verbleiben ben würde,
ist durch die strichpunktierte Linie 36 dargestellt.
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Plan erkennt, daß zu Beginn der Ausschaltbewegung die beiden Ja Kreise
36 und 38 (von denen ja der Kreis 36 eigentlich ein gedachter Kreis ist, der in
der Wirklichkeit nicht auftritt, da sich der Schalterkopf 22 von dem Gelenkpunkt
12 beim Ausschalten entfernt), sich praktisch decken; nach einer gewissen Ausschaltbewegung
entfernen sich beide Kreislinien 36 und 38 voneinander, bis der Vakuumschalterkopf
22 und das freie Ende des des Armes 24 die Stelle B1 erreicht haben. Dann betrüge
der Abstand von Schalterkopf 22 zum freien Ende D1. Diese Strecke 1 D1 braucht der
Schnappmechanismus innerhalb des Federbalges 20, um um aus der Einschaltstellung
in die Ausschaltstellung umzuschalten; dieser Abstand ist gelade die Entfernung,
bei der der Vakuumschalter vom Schnappmechanismus geöffnet wird.
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Sobald Vakuumschalter 18 und Arm 24 die.Stellung B erreichen, löst
sich der Arm vom Vakuumschalter (diese Stelle ist genau die in der Figur 2 dargestellte).
Der Kippisolator 26 geht dann noch weiter in die Ausschaltstellung, wie in der Figur
3 dargestellt ist. Selbstverständlich haben sich die Hauptkontakte schon vor Erreichen
der Stellung B1 schon soweit voneinander entfernt, daß ein Lichtbogenüberschlag
bei sich Öffnen des des Vakuumschalters nicht mehr auftritt. Die Wirkungsweise dieses
Schaltmechanismus ist in der oben genannten Parallelanmeldung beschrieben. Bei weiterer
Bewegung gelangt der Kippisolator 26 an den Anschlag 40.
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Damit der Vakuumschalter 18 sich nicht noch weiter bewegen kann,
ist ein Anschlag 42 am Stützisolator 12 vorgesehen; dieser Anschlag 42 ist als Schraube
ausgebildet und verstellbar.
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Damit der Vakuumschalter 18 in Ausschaltstellung gehen kann, ist
auf der Platte 16 gleichzeitig auch eine Druckfeder 44 vorgesehen, die in einer
bevorzugten Ausführungsform weise als Spiralfeder ausgebildet sein kann.
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Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung; dort
ist auf der Quertraverse 10 wieder der ortsfeste Stützisolator 12 befestigt; der
Vakuumschalter 18 ist auf dem Stützisolator 12 ortsfest aufgebracht. Der Vakuumschalter
besitzt einen Vakuumschalter22 sowie einen 20, der, wie in der Fig. 1, den Schaltmechanismus
abdeckt. An dem Kippisolator 26 ist, anders als in der Ausgestaltung gemäß der Fig.
1, der Arm 24 an einem Gelenk 52 drehbar befestigt.
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Der Der Arm 24 steht unter dem Druck einer Feder 54, die sich einerseits
gegen den Arm 24 und andererseits gegen einen ortsfesten Anschlag 56 abstützt. Weiterhin
besitzt der Kippisolator tor 26 einen Armanschlag 58. In ähnlicher Weise wie bei
der Ausführung nach Fig. 1 ist am Stützisolator 12 der ortsfeste Kontakt 14 und
am Kippisolator 26 das bewegliche Kontaktelement 32 befestigt. Das freie Ende des
Armes besitzt in der Ausführung wie in der Fig. 1 eine Einstellschraube 28, die
gleichzeitig auch der Kontaktgabe dient.
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Bei einer Ausschalthandlung, bei der sich der Kippisolator ebenfalls
in Pfeilrichtung F dreht, bleibt aufgrund des Druckes der Feder 54 der Arm 24 solange
in Berührung mit dem Kopf 22, bis der Arm gegen den Anschlag 58 zum Anliegen kommt.
In diesem diesem Augenblick (siehe Fig. 5) sind die Hauptkontakte 14 und 32 geöffnet;
bei weiterer Bewegung des Kippisolators 26 in Ausschaltrichtung F1 kommt der Arm
24 von der Oberfläche des Vakuumschalterkopfes frei, so daß der Schaltmechanismus,
der der gleiche ist, wie der bei dem Schalter gemäß der Fig. 1, die Öffnung des
Vakuumschalters bewirken kann.
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Auch hier ist die elektrische Stromzuführung so, daß parallel zu den
Hauptkontaktmessern 14 und 32 eine Hilfskontaktstellenanordnung vorgesehen ist,
welche mit dem Vakuumschalter realisiert wird. Im geschlossenen Zustand fließt der
Strom über die Tragplatte 16, das Kontaktmesser 14 und das bewegliche Kontaktelement
32 zu nicht weiter dargestellten Abgangsleitungen.
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Diese Hauptkontaktmesser sind damit auf Nennstrom auszulegen.
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Im Falle einer Schalthandlung werden Ja die Hauptkontakte 14 und 32
geöffnet, so daß kurzfristig der gesamte Nennstrom über den Vakuumschalter 18 sowie
den Arm 24 strömen kann. Da der Vakuumschalter lediglich kurzfristig den Nennstrom
führen muß, muß man ihn zwangsläufig nicht elektrisch in der Weise auslegen, wie
die Hauptkontakte 14 und 32. Wesentlich ist, daß bei der Anordnung gemäß der Fig.
1, die den Vakuumschalter in Ausschaltstellung drückende Feder eine ausreichend
große Kraft aufweist, um den Vakuumschalter dauernd in diese Richtung zu drücken;
die Feder 54 in der Ausgestaltung gemäß der Fig. 4 muß allerdings eine derartige
Elastizität bzw.
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Steifigkeit haben, daß die Federkraft des Schaltmechanismus des Vakuumschalters
dauernd übervmnden wird, so daß der Vakuumschalterdruernd in Einschaltstel'.ung
gehalten wird.
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In der Zeichnung sind als Feder 44 und 54 Schraubenfedern vorgesehen;
es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit um die Gelenke 12 und 52 herumgelegte
Spiralfedern zu verwenden.
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Wichtig ist grundsätzlich, daß im Falle einer Ausschalthandlung die
Hauptkontakte kurz bevor der Hilfskontakt öffnet, schon auf ausreichender Distanz
sein müssen, so daß ein Uberschlag an dieser Stelle grundsätzlich nicht mehr möglich
ist.
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