DE3607435C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe für einen Strom-/Spannungsunterbrecher, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Schaltgetriebe ist bei­ spielsweise aus "BBC-Taschenbuch, Schaltanlagen, 7. Auf­ lage, Seiten 427-430, 1979" bekannt.

Weitere bekannte Schaltgetriebe, von denen die vorlie­ gende Erfindung zum Teil ausgeht, sind in den Patenten US-PS 42 97 553 und 37 01 866 beschrieben.

Im allgemeinen wird bei bekannten Schaltgetrieben zum Schalten sowohl ein Strom- als auch ein Spannungs-Trenn­ schalter, der nur stromfrei schalten kann, zur Span­ nungsunterbrechung verwendet und ein Lastunterbrechungs­ schalter oder ein Schaltschütz wird verwendet, um unter Stromlast zu schalten. Um weiterhin einen Kurzschluß­ strom zu unterbrechen, wird ein Strompfadunterbrecher verwendet, oder ein Lastunterbrechungsschalter oder eine Kombination aus einem Schaltschütz und einer Sicherung wird verwendet, da diese Kombination praktisch genauso­ gut wie ein Lastunterbrechungsschalter arbeiten kann.

Das Schaltgetriebe für einen Strom-/Spannungsunterbre­ cher wird somit durch eine Kombination einer Mehrzahl von Schaltorganen gebildet, die für jede benötigte Funktion geeignet und ökonomisch sind. Es ist jedoch aufwendig und somit teuer, die Schaltorgane mit all ihren nötigen Funktionen in einem Gehäuse unterzubringen. Wenn, wie im oben beschriebenen Beispiel, ein Lastunterbrechungsschal­ ter oder ein Schaltschütz mit einer Sicherung kombiniert wird, ist dies unökonomisch und teuer, da die Sicherung bei jeder Betätigung des Schaltkreisunterbrechers an­ spricht, dabei zerstört wird und somit ausgewechselt wer­ den muß. Da weiterhin der Schaltkreisunterbrecher nicht öffnen kann, wenn eine Hochspannung anliegt, muß mit dem Schaltkreisunterbrecher ein Trennschalter kombiniert werden. Somit wird die gesamte Schaltvorrichtung teuer und fällt entsprechend groß aus, da noch der Trennschal­ ter mitverwendet werden muß.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltgetriebe für einen Strom-/Spannungsunterbrecher nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, wel­ ches schnell und zuverlässig bei geringem Raumbedarf Strom- und Spannungspfade öffnen bzw. schließen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruches 1.

Wenn das erfindungsgemäße Schaltgetriebe öffnet, wird ein Vakuumunterbrecher durch eine Entladungskraft rasch ge­ öffnet, welche während des Schließens des Vakuumunter­ brechers gespeichert wurde.

Weiterhin wird bei Betätigung des Schaltgetriebes zu­ nächst ein Trennschalter betätigt und nach dem Verstrei­ chen einer festgelegten Zeitdauer der Vakuumunterbre­ cher.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 in Blockschaltbilddarstellung das erfindungsgemäße Schaltgetriebe;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Schaltgetriebes in einem Überstrom-Zustand;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Schaltgetriebes in einem Kurzschluß-Zustand;

Fig. 4 in schematisch vereinfachter Darstellung zwei An­ triebsmechanismen und eine Zwischensperre;

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Schließvor­ ganges;

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Öffnungsvor­ ganges; und

Fig. 7 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Öffnungsvor­ ganges in einer Notsituation.

Gemäß Fig. 1 weist ein Vakuumunterbrecher 1 zwei An­ schlüsse 2 a und 3 a auf, welche mit Kontakten 2 bzw. 3 verbunden sind. Ein fester Kontakt 5 eines Trennschalters 4 ist mit dem Anschluß 3 a in Verbindung. Der Trennschal­ ter 4 weist weiterhin eine Schaltfahne 6 auf, welche in einem Schwenkpunkt 6 a mit einer Leitung 7 verbunden ist und es ermöglicht, zwischen dem Schwenkpunkt 6 a und dem festen Kontakt 5 eine Verbindung herzustellen. Ein An­ triebsmechanismus 8 ist von Hand betätigbar und schließt die Kontakte 2 und 3 des Vakuumunterbrechers 1. Wenn ein Hebel 14 in Fig. 1 in Pfeilrichtung bewegt wird, gerät der Kontakt 2 mit dem Kontakt 3 in Anlage und gleichzei­ tig wird eine Feder 21 (Fig. 4) in dem Antriebsmechanis­ mus 8 durch die Bewegung des Hebels 14 gespannt. Die Schaltfahne 6 des Trennschalters 4 wird von einem weite­ ren Antriebsmechanismus 9 angetrieben. Der Antriebsme­ chanismus 9 wird beispielsweise von der gespeicherten Federenergie einer Feder oder durch Magnetkräfte bewegt. Ein Stromwandler 11 überwacht den Stromfluß in der Lei­ tung 7 und das Ausgangssignal des Stromwandlers 11 wird einem Überstromrelais 10 zugeführt. Wenn in der Leitung 7 ein Überstrom fließt, wird das Überstromrelais 10 durch das Ausgangssignal des Stromwandlers 11 betätigt und ein Triggermechanismus 15 betätigt den Antriebsme­ chanismus 8. Eine Zwischensperre 12 steuert das Zeitver­ halten zwischen dem Antriebsmechanismus 9 des Trenn­ schalters 4 und dem Antriebsmechanismus 8 des Vakuumun­ terbrechers 1 derart, daß im Falle des Öffnens des Schaltgetriebes zunächst die Schaltfahne 6 öffnet und nach dem Verstreichen einer festgelegten Zeitdauer der Vakuumunterbrecher 1 öffnet. Ein Beispiel einer Kombina­ tion der Antriebsmechanismen 8 und 9 und der Zwischen­ sperre 12 ist in Fig. 4 dargestellt.

Wenn in Fig. 4 eine Welle 20 durch die Betätigung des Hebels 14 in Richtung des Pfeiles B gedreht wird, dreht ein Verbindungsglied 26 in die gleiche Richtung wie die Welle 20. Der Vakuumunterbrecher 1 wird durch die Drehung der Welle 20 durch ein in der Zeichnung nicht darge­ stelltes Verbindungsglied geschlossen. Eine Feder 21, welche zwischen einer Halterung 22 an dem Antriebsmecha­ nismus 8 und einer Halterung 23 an dem Verbindungsglied 26 angeordnet ist, wird durch die Drehung des Verbin­ dungsgliedes 26 zusammengedrückt. Durch die Drehung des Verbindungsgliedes 26 wird ein Führungsteil 24 in Rich­ tung des Pfeiles C bewegt, schließlich von einem Halte­ glied 25 erfaßt und gehalten. Weiterhin wird ein An­ triebshebel 28 durch in der Figur nicht dargestellte An­ triebsmittel gedreht, nachdem die Betätigung des Füh­ rungsteils 24 erfolgt ist, der Trennschalter 4 wird geschlossen und eine Feder 29 zwischen zwei Halterungen 30 und 31 wird zusammengedrückt. Der Triggermechanismus 15 ist ein Elektromagnet.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist wie folgt:

In den Fig. 2 und 3 zeigt der Impulsverlauf A einen of­ fenen Zustand und einen geschlossenen Zustand des Vakuum­ unterbrechers 1, wobei ein hohes Niveau den geschlossenen Zustand bedeutet und ein niedriges Niveau den offenen Zustand bedeutet. Die geschlossenen und offenen Zustände des Trennschalters 4 sind durch den Impulszug B darge­ stellt. Der Ablauf, wenn das Schaltgetriebe schließt, ist wie folgt: Zunächst wird der Hebel 14 des Antriebsmecha­ nismus 8 von Hand bewegt, wodurch der Vakuumunterbrecher 1 geschlossen wird. Die Feder in dem Antriebsmechanismus 8 wird durch die Bewegung des Hebels 14 gespannt und dieser Zustand ist durch einen Zeitpunkt "a" in Fig. 2A dargestellt.

Durch die Bewegung des Hebels 14 wird das Führungsteil 24 gedreht und schließlich von dem Halteglied 25 gehalten. Danach wird der Trennschalter 4 zum Zeitpunkt "b" durch den Antriebsmechanismus 9, der seinerseits beispielsweise durch einen Elektromagnet oder durch Federenergie ange­ trieben wird, geschlossen.

Der Antriebshebel 28 wird durch die Antriebsmittel im Uhrzeigersinn gedreht und von der Zwischensperre 12 an einem Bolzen 33 gehalten. Dieser Zustand ist durch den Impulszug B in Fig. 2 dargestellt. Somit werden das Kon­ taktpaar 2 und 3 und das Kontaktpaar 5 und 6 geschlossen und in der Leitung 7 fließt ein Strom.

Um das Schaltgetriebe zu öffnen, wird zunächst der Trenn­ schalter 4 von Hand betätigt, was in Fig. 2B zum Zeit­ punkt "c" erfolgt, so daß der Antriebsmechanismus 9 be­ tätigt wird. Die Zwischensperre 12 wird von dem Bolzen 33 nach unten gedrückt und ein Hebel 27 wird durch die Dre­ hung der Zwischensperre 12 in Fig. 4 nach rechts gezogen und das Halteglied 25 in Uhrzeigersinn gedreht. Wenn das Halteglied 25 sich von dem Führungsteil 25 trennt, wird das Führungsteil 24 in Uhrzeigersinn geschwenkt und das Verbindungsglied 26 wird unter der Kraft der Feder 21, welche während der Betätigung des Hebels 14 beim Schlie­ ßen des Vakuumunterbrechers 1 gespeichert wurde, mit ho­ her Geschwindigkeit gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Dieser Zeitpunkt ist in Fig. 2B mit "d" dargestellt. Der Zeitunterschied t 1 zwischen den fallenden Flanken der Impulszüge A und B in Fig. 2 zeigt die Verzögerungszeit, welche von der Zwischensperre 12 erzeugt wird.

Wenn beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses ein Überstrom in der Leitung 7 fließt, wird dies von dem Stromwandler 11 erkannt und das Überstromrelais 10 ange­ steuert. Der Triggermechanismus 15 wird von dem Über­ stromrelais 10 angesteuert und ein beweglicher Hebel 16 des Triggermechanismus 15 bewegt sich in Fig. 4 nach rechts und schiebt das Halteglied 25. Dies hat zur Folge, daß das Führungsteil 24 außer Eingriff mit dem Halteglied 25 gerät und das Führungsteil 24 sich in Uhrzeigerrich­ tung dreht. Somit dreht sich das Verbindungsglied 26 ge­ gen Uhrzeigersinn und die Kontakte 2 und 3 des Va­ kuumunterbrechers 1 werden durch die Kraft der Feder 21, die durch die Betätigung des Hebels 14 gespannt wurde, mit hoher Geschwindigkeit getrennt. Dieser Zeitpunkt ist mit "e" in Fig. 3A dargestellt. Im eben erwähnten Fall bewegt sich der Trennschalter 4 nicht mit dem Vakuumun­ terbrecher 1, sondern verbleibt in dem geschlossenen Zu­ stand. Der Trennschalter 4 wird durch Handbetätigung des Antriebsmechanismus 9 geöffnet. Dieser Zeitpunkt ist durch "f" in Fig. 3B dargestellt. Die bisher beschriebe­ nen Abläufe sind durch die Flußdiagramme gemäß den Fig. 5 bis 7 dargestellt.

In der beschriebenen Ausführungsform wird der Antriebs­ mechanismus 8 des Vakuumunterbrechers 1 von Hand betätigt. Liegt jedoch ein großes Schaltgetriebe vor, wird der An­ triebsmechanismus 8 vorzugsweise mittels eines Elektro­ motors, einer Flüssigkeitsdruckvorrichtung oder derglei­ chen betätigt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführte Un­ tersuchungen haben gezeigt, daß die direkte Betätigung des Trennschalters 4 von Hand möglich ist und daß die Verzögerungszeit t 1 zwischen der Betätigung des Trenn­ schalters 4 und des Vakuumunterbrechers 1 vorzugsweise geringer als zwei Spannungszyklen sein sollte.

Das Schaltgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, sowohl Spannungen als auch Ströme zu unter­ brechen, falls ein überhoher Strom fließt, in dem eine Kombination eines von Hand betätigbaren Vakuumunterbre­ chers und eines Trennschalters verwendet wird. Das er­ findungsgemäße Schaltgetriebe ist weiter dahingehend vorteilhaft, daß Wartungskosten gering sind, da Aus­ tauschteile, wie beispielsweise eine Sicherung, nicht benötigt werden.

Weiterhin werden Überspannungsentladungen, die durch die Unterbrechung eines normalen Stroms induziert werden, durch den Schaltvorgang sowohl des Vakuumunterbrechers als auch durch den Trennvorgang des Trennschalters, die in Serie geschaltet sind, unterdrückt.

Claims (6)

1. Schaltgetriebe für einen Strom/Spannungsunterbre­ cher, mit:
einem über einen Antriebsmechanismus an­ treibbaren Trennschalter;
einem Vakuumunterbrecher, der mit dem Trenn­ schalter in Serie hintereinander geschaltet ist; und
einer Erkennungsvorrichtung zur Erkennung eines Überstroms in einem daran angeschlossenen Schalt­ kreis; gekennzeichnet durch;
einen Antriebsmechanismus (8) zum Speichern einer Antriebskraft während des Schließvorgangs des Va­ kuumunterbrechers (1);
eine Zwischensperre (12) zum Öffnen des Vakuumun­ terbrechers (1) mit einer festgelegten Zeitverzöge­ rung nach dem Öffnen des Trennschalters (4);
eine Triggervorrichtung (15), welche bei Erkennung des Überstroms über die Erkennungsvorrichtung (11) betätigt wird; und
ein Halteglied (25) zum Halten der Antriebskraft des Antriebsmechanismus (8).

2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antriebsmechanismus (8) für den Vakuumunterbrecher eine Feder (21) und einen Hebel (14), der von Hand betätigbar ist, aufweist.

3. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antriebsmechanismus (9) für den Trennschalter eine Fe­ der (29) und einen Antriebshebel (28) zum Antreiben der Zwischensperre (12) aufweist.

4. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Erkennungsvorrichtung (11) ein Strom­ wandler ist.

5. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Triggervorrichtung (15) ein Elektromag­ net ist.

6. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Halteglied (25) entweder von der Zwi­ schensperre (12) oder der Triggervorrichtung (15) angetrieben wird.