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Gekapselte Schalteranlage
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Die Erfindung betrifft eine gekapselte Schalteranlage und befaßt sich
insbesondere mit einer Verriegelung für diese.
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Bei einer gekapselten Schalteranlage befindet sich ein Leistungsschalter
in einem geschlossenen Gehäuse, derart, daß er in diesem bewegbar ist. Ein Trennschalter
ist derart ausgebildet, daß er sich immer dann automatisch vom Leistungsschalter
löst, wenn sich dieser bewegt. Bezüglich der Verriegelung, welche das unbewegliche
Polstück des Trennschalters abdeckt, schreibt die japanische Standardnorm 1153 vor,
daß bei einer gekapselten Schalteranlage vom Typ F2 oder vom Typ G eine Verriegelung
für die Öffnung eines automatisch schaltenden Trennschalters in einem Hauptkreis
vorgesehen sein muß zum Abdecken des unbeweglichen Polstückes des Trennschalters,
um so die Sicherheit von Personen zu gewährleisten, welche sich nach dem Abschalten
der Vorrichtung durch die Öffnung hindurch der Öffnung nähert. Die Verriegelung
kann nur dann weggelassen werden, wenn im wesentlichen kein Zwischenraum
für
eine sich der Öffnung des Trennschalters näherende Person besteht und wenn sich
stromführende Teile in der gekapselten Schalteranlage an einer Stelle befinden,
die genügend weit von einer Trennwand entfernt sind, welche von Personen nicht berührt
wird.
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In den meisten anderen Ländern gilt jedoch diese Ausnahmebestimmung
nicht, vielmehr ist dort eine Verriegelung stets erforderlich. Weiterhin gibt es
viele Einzelvorschriften für die Verriegelungseinrichtung, und zwar in den verschiedenen
Ländern unterschiedliche Vorschriften. Demgemäß besteht schon seit längerer Zeit
die Forderung nach einer Verriegelung, welche alle diesen unterschiedlichen Vorschriften
genügt, weil es verständlicherweise für die Schalterhersteller äußerst unbefriedigend
ist, für verschiedene Länder verschiedene Konstruktionen vorzusehen.
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Die Forderungen der wesentlichsten Standardnormen bezüglich der Verriegelung
von gekapselten Schalteranlagen können wie folgt zusammengefaßt werden, wobei mit
ANSI die amerikanischen Normen, mit BS die englischen Normen und mit IEC die internationalen
Standardnormen bezeichnet sind.
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1. Dicke der Platte (ANSI C37.20) Es wird gefordert, eine Stahlplatte
zu verwenden, deren Dicke mindestens 2 mm betragen muß,um die Dicke dieser Platte
zu ändern, wenn ein anderes Metall verwendet wird.
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2. Betrieb (ANSI C37.20,IEC 298) Die Verriegelung soll so aufgebaut
sein, daß sie in Trennstellung, in Teststellung und bei Abschaltung sich automatisch
schließt
3. Schutz bei geschlossener Verriegelung (IEC 298) Das
Maß des Schutzes ist folgendermaßen klassifiziert: a. IPH 2: zu verhindern, daß
die Finger der Bedienungsperson sich stromführenden Teilen annähern oder mit inneren
beweglichen Teilen in Berührung kommen.
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b. IPH 3: zu verhindern, daß ein Draht oder ein Werkzeug mit einer
Dicke größer als 2,5 mm an stromführende Teile angenähert oder mit inneren, sich
bewegenden Teilen in Berührung kommen kann.
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c. IPH 6: vollständig zu verhindern, daß ein menschlicher Körper
oder irgendwelche Geräteschaften sich stromführenden Teilen nähern oder mit inneren,
sich bewegenden Teilen in Berührung kommen können.
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4. Verriegelung (IEC 298, BS 162) Die Verriegelung soll mit einer
Einrichtung versehen sein, welche die Verriegelung in der Geschlossenstellung sperrt.
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5. Anzeige der Anschlußseite (BS 162) Die Anschlußseite der Verriegelung
soll durch ein Kennzeichenschild oder durch Farben erkennbar sein.
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6. Manuelles Öffnen (BS 162) Nach dem Abschalten der Einheit sollen
die stromführenden Teile und die spannungslosen Teile unabhängig voneinander zu
öffnen sein und wenn sich die Hand der Bedienungsperson wieder entfernt, dann soll
die Einheit automatisch in die ursprüngliche Stellung zurückkehren.
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Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer gekapselten
Schalteranlage mit verbesserter Verriegelung, die den erwähnten Vorschriften der
verschiedenen Länder genügt. Diese Aufgabe
wird durch die in den
Patentansprüchen aufgeführten kennzeichnenden Merkmale gelöst.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt: Fig. 1: einen Vertikalschnitt durch die gekapselte Schaltanlage,
Fig.2a: eine Vorderansicht der Verriegelung, Fig.2b: eine Seitenansicht der Verriegelung,
Fig. 3: eine Ansicht nach der Linie III-III von Fig. 2b, Fig. 4: einen Querschnitt
nach der Linie IV-IV von Fig. 2a, Fig. 5: eine perspektivische Ansicht einer Verriegelungsabdeckung.
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Gemäß Fig. 1 weist die eingekapselte Schaltanlage ein abgeschlossenes
Gehäuse, obere und untere Leistungsschalter 2, Trennschalter 3 und Verriegelungsabdeckungen
4 auf. In Fig. 1 ist der obere Leistungsschalter 2 offen und die Verriegelung geschlossen,
während der untere Leistungsschalter 2 geschlossen und die Verriegelung offen ist.
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Die Verriegelung wird nun anhand der Fig. 2a, 2b, 3 und 4 näher erläutert.
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Zwei Führungsstangen 5 sind an beiden Seiten der Trennschalter 3 angeordnet.
Weiterhin sind vertikal bewegbare Hebel 6 vorgesehen, die durch ein Gestänge mit
Lenkern 7, 7l längs der Führungsstangen 5 bewegbar sind. Jedes Gestänge wird seinerseits
durch eine Führungsplatte 8 betätigt, die in Eingriff mit einem Antriebskörper 10
an jeder Seite des Leistungsschalters 2 steht,
wobei die Lenker
7 und die Führungsplatten 8 auf einer Trägerplatte angelenkt sind, deren Unterseite
mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. Längs einer Seite jeder Verriegelungsabdeckung
4 befindet sich eine Sperrplatte 12, wobei beide Teile durch einen Riegel 11 miteinander
verriegelbar sind. Eine Abdeckung 13 dient dazu, die unbeweglichen Polstücke der
Trennschalter 3 abzudecken. Die konstruktiven Einzelheiten der eben erwähnten Teile
sollen nun im einzelnen erläutert werden.
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Die beiden Enden jeder Verriegelungsabdeckung 4 sind umgebogen, wie
am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist. Die Umbiegung beträgt im wesentlichen 900,
und die umgebogenen Enden sind mit Durchbohrungen 4' versehen, wie dies aus Fig.
2b ersichtlich ist, um die Sperrplatte 12 und die Abdeckung 4 in der offenen oder
geschlossenen Stellung der Verriegelung zu sperren. An die Abdekkung 4 sind Vorsprünge
15 angeschweißt, die in Gleiteingriff mit den Führungsstangen 4 stehen, so daß eine
vertikale Gleitbewegung der Abdeckung ermöglicht wird. Jede Führungsstange 5 ist
mit Gewindeenden versehen, wobei das obere Ende an einem vertikalen Rahmen 16 zum
Tragen der unbeweglichen Polstücke des Trennschalters 3 und das untere Ende an der
Abdeckung 13 befestigt ist, und zwar mittels zweier Schraubenmuttern. Bei dieser
Ausführungsform werden die beweglichen Pol stücke der Trennschalter durch Kontaktstücke
2' gebildet, die am Trennschalter 2 befestigt sind. Jede Führungsstange durchdringt
den an der Abdeckung 4 befindlichen Vorsprung und zwei L-förmige Tragflansche 17
sind mit vertikalem Abstand am vertikal beweglichen Hebel 6 befestigt, wobei der
Hebel 6 als flache Platte ausgebildet ist. Jeder Tragflansch 17 ist mit einer Durchbohrung
versehen,
durch welche die Führungsstange 5 hindurchgeführt ist,
und der Flansch unterstützt den Vorsprung 15 an der Abdeckung 4, so daß eine Trennung
vom Vorsprung und eine Bewegung desselben nach oben weg vom Flansch möglich ist.
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Der Lenker 7 ist an seinem einen Ende an das Unterende des Hebels
6 mittels eines Stiftes 14 angelenkt und am oberen Ende an der Tragplatte 9, die
mit der Seitenwand des Gehäuses 1 verbunden ist. Die Führungsplatte 8 ist unter
einem stumpfen Winkel abgebogen, und an das abgebogene Teil ist eine dreieckige
Platte zur Stärkung angeschweißt. Ein Ende der Führungsplatte 8 ist gelenkig mittels
eines Bolzens mit der Tragplatte 9 verbunden, während das andere Ende ebenfalls
gelenkig über den Lenker 7' mit dem Mittelteil des Lenkers 7 nahe des Drehpunkts
verbunden ist. Die Tragplatte 9 ist in L-Form umgebogen und mit zwei Durchbohrungen
an beiden Enden versehen, in welche die Bolzen zum Anlenken der Führungsplatte 8
und des Lenkers 7 eingesetzt sind. Als Antriebskörper 10 für den Leistungsschalter
2 wird ein Bolzen des Rades des Leistungsschalters 2 verwendet, wie aus Fig. 3 ersichtlich
ist. Die Sperrplatten 12 sind an beiden Seiten der Verriegelungsabdeckung 4 angeordnet
und mit Durchbohrungen 12' versehen - wie aus den Fig. 2a und 2b ersichtlich -,
um die Abdeckung 4 und die Platte 12 mittels des Riegels 11 zu sperren. Die Abdeckung
13 ist so angeordnet, daß sie den Rahmen 16 abdeckt, in anderen Worten,die Tragplatte,
von der die unbeweglichen Polstücke des Trennschalters 3 abstehen, wie in Fig. 5
ersichtlich ist. Auf der Oberfläche der Abdeckung 1t befinden sich Fenster 13',
welche den vorstehenden stationären Polstücken des Trennschalters gegenüberliegen.
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Die gekapselte Schaltanlage nach der Erfindung arbeitet folgendermaßen.
Die Fig. 2a und 2b zeigen die geschlossene Position der Verriegelungsabdeckungen
4, in welcher die Leistungsschalter 2 von den Trennschaltern 3 getrennt sind. Wenn
die Leistungsschalter 2 aus dieser Stellung nach vorn bewegt werden, d.h. in Fig.
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2b nach rechts, so wird der stufenweise geneigte Teil der Führungsplatte
8 in Berührung mit dem Antriebskörper 10 gelangen, und wenn der Antriebskörper 10
um eine Strecke e2 bewegt wird, so dreht sich die Platte 8 um das Anlenkende der
Tragplatte 9.
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Diese Drehbewegung der Führungsplatten 8 wird über das Gestänge 7,
7' auf die Hebel 6 übertragen,und die Hebel 6 bewegen sich um eine Strecke e3 nach
oben, die genügt, um die Verriegelungsabdeckungen 4 zu öffnen. Die Entfernung e1
zwischen den auf den Leistungsschaltern 2 befindlichen beweglichen Polstücken 2'
und den Verriegelungsabdeckungen 4 ist so bemessen, daß sie größer ist als die Strecke
e2, so daß das bewegliche Polstück 2' in die unbeweglichen Polstücke der Trennschalter
3 einpaßt, und zwar ohne dabei mit den Verriegelungsabdeckungen 4 in Berührung zu
kommen. Wenn die an beiden Seiten der Leistungsschalter 2 befestigten Antriebskörper
10 um die Strecke e2 vorbewegt werden, dann werden auch die gering geneigten Teile
der Führungsplatten 8 in eine horizontale Stellung gedreht, wodurch die Verriegelungsabdeckungen
4 in ihrer Offenstellung gehalten werden. Wenn dagegen die Leistungsschalter 2 herausgezogen
werden, so ergibt sich ein umgekehrter Vorgang, und wenn die beweglichen Polstücke
2' auf den Leistungsschaltern 2 vollständig von den Fenstern 13' der Abdeckung 13
getrennt sind, dann werden die Führungsplatten 8 gemäß der Rückbewegung der an den
Leistungsschaltern 2 befindlichen Antriebskörper 10 abgesenkt, wodurch sich die
Verriegelungsabdeckungen
4 zu schließen beginnen. Dieser Schließvorgang
kann durch das Eigengewicht der Abdeckungen herbeigeführt werden, ohne die Erfordernis
der Einwirkung äußerer Kräfte, beispielsweise von Federkräften.
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Mit der Erfindung ist es möglich, die eingangs erwähnten Forderungen
1 bis 6 der Standardnormen verschiedener Länder zu erfüllen, und zwar aufgrund der
nachfolgenden Eigenschaften 1' bis 6'.
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1'. Jede Verriegelungsabdeckung 4 besteht aus einer Stahlplatte einer
Dicke von 2,3 mmlund die auf den Leistungsschaltern 2 angebrachten beweglichen Polstücke
2' sind elektrisch isoliert.
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2'. Die Verriegelungsabdeckungen 4 werden automatisch geschlossen
und sicher in der Trennposition gehalten.
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3'. Bei geschlossener Verriegelung sind die unbeweglichen Polstücke
der Trennschalter 3 vollständig durch die Abdeckung 13 abgedeckt; wie in Fig. 5
ersichtlich; und die Fenster 13' der Abdeckung 13 sind wiederum ihrerseits durch
die Abdeckungen 4 abgedecl;t, so daß in der geschlossenen Position der Verriegelung
ein hoher Schutz gewährleistet ist.
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4'. Bezüglich der Sperrung der Abdeckung ist darauf hinzuweisen, daß
gemäß Fig. 4 ein Riegel 11 vorgesehen ist, der in geschlossener Stellung der Verriegelung
die Abdeckung 4 und die Sperrplatte 12 verriegelt. Darüberhinaus ist in der Sperrplatte
12 eine Verriegelungsbohrung 12' vorgesehen, welche die Abdeckung 4 in der geöffneten
Stellung festhält, so daß eine einwandfreie Freigabe der Trennschalter 3 bei geöffneter
Verriegelung gewährleistet ist.
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5'. Wenn auch hier nicht beschrieben, so können offensichtlich
die
üblichen Bezeichnungen N und P oder andere Kennzeichen für die Anschluß seite angebracht
werden.
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6'. Bezüglich des manuellen Öffnens ist darauf hinzuweisen,daß eine
Bedienungsperson die gewünschte Verriegelungsabdeckung 4 nach oben anheben kann,
und zwar unabhängig vom Gestänge 7, 7', und daß die Verriegelung dann, wenn die
Hand der Bedienungsperson sie freigibt, wieder in ihre ursprüngliche Stellung zurückkehrt,
wobei diese Vorgänge deshalb möglich sind, weil die Tragflansche 17 an den vertikal
bewegbaren Hebeln 6 und die obere bzw. untere Verriegelungsabdeckung 4 voneinander
unabhängig sind.
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Aus Obigem ergibt sich, daß die Vorrichtung nach der Erfindung nicht
nur die japanischen Standardnormen erfüllt,sondern auch alle üblichen anderen Normen,
etwa die USA-Normen, die englischen Normen und die europäischen Normen. Dies ist
deshalb sehr wesentlich und vorteilhaft, weil damit eine weltweite Standardisierung
von gekapselten Schaltanlagen möglich und es nicht notwendig ist, bei gegebenem
Leistungsschalter, Gehäuserahmen und dergleichen jeweils die Verriegelung zu modifizieren,
um den Erfordernissen der jeweiligen Länder nachzukommen.
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Weiterhin ist von Bedeutung, daß der Zusammenbau der Schaltanlage
wesentlich vereinfacht ist, derart, daß eine aus den Leistungsschaltern 3, der Verriegelungsabdeckung
4, den Führungsstangen 5 und den beweglichen Hebeln 6 bestehende Einheit und eine
aus dem Gestänge 7, 7' und den Führungsplatten 8 bestehende Einheit an den Tragplatten
9 bzw. dem Rahmen 16 angebracht werden, wobei die beiden Einheiten untereinander
etwa durch Bolzen verbunden werden können.