DE3938295A1

DE3938295A1 - Medium-voltage switchgear with plug an timing circuits - has flexible wiring to controlling motor and trip mechanisms from output stage of printed circuit board

Info

Publication number: DE3938295A1
Application number: DE19893938295
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Schmidbauer
Original assignee: Sachsenwerk AG
Current assignee: Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1991-05-23

Abstract

The switching shaft (2) is spring-coupled (4) to a tensioning gear (5) driven by a motor (6). Engagement and disengagement mechanisms (8,9) also are controlled by a printed circuit board (10) carrying the plug (11) which accepts a free cable termination socket (12). The timing circuits (13) are combined with a microprocessor (14) and output control circuit (15) including a power amplifier relay with flexible control wires (16-18). AC-AC, AC-DC, DC-AC and DC-DC convertors (19) are also mounted on the circuit board (10). ADVANTAGE- Wiring to low-voltage side of control circuitry is simplified, and electronic switching takes up less space.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungsschalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.The invention relates to a power switching device according to the Preamble of the first claim.

Es ist bei Leistungsschalteinrichtungen mit einem Leistungsschalter in Mittelspannungsfeldern ganz allgemein bekannt. Der Antriebskasten eines Leistungsschalters ist mit einem Kabelanschluß vorzusehen, über den Versorgungs- und Steuerspannungen zu einer Steueranordnung geführt werden. Diese Steueranordnung befindet sich innerhalb des Antriebskasten und weist u. a. Zeitschalteinrichtungen auf, über die beispielsweise ein Steuermotor für das Spannen von Schalterbetätigungsfedern oder elektromagnetische Auslöser für das Einschalten oder das Ausschalten des Leistungsschalters gesteuert werden. Die Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Elementen der Steueranordnung sind dabei als einzelne flexible Drähte ausgebildet, welche zu einem Kabelbaum zusammengebunden sind. Die Erstellung eines Kabelbaums ist jedoch arbeitsaufwendig und erfordert die Herstelllung einer entsprechenden Vielzahl von Anschlußenden und deren Verbindung mit entsprechenden Klemmen oder Lötfahnen.It is in circuit breakers with a circuit breaker in Medium voltage fields generally known. The drive box one Circuit breaker is to be provided with a cable connection via which Supply and control voltages led to a control arrangement will. This control arrangement is located inside the drive box and has u. a. Time switch devices on, for example, a Control motor for tensioning switch actuation springs or electromagnetic triggers for switching on or switching off the Circuit breaker can be controlled. The connecting lines between the individual elements of the control arrangement are individual flexible wires formed, which are tied together to form a wire harness are. However, creating a wire harness is labor intensive and requires the production of an appropriate variety of Connection ends and their connection with corresponding terminals or Solder tails.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Leistungschalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche eine Vereinfachung der Verdrahtung der niederspannungsseitigen Steueranordnung erreicht wird.The invention has for its object in a Power switching device according to the preamble of the first claim Take measures that simplify the wiring the low-voltage control arrangement is reached.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs. This object is achieved according to the invention by characteristic features of the first claim.

Bei einem Aufbau einer Leistungsschalteinrichtung gemäß der Erfindung können die sonst an einzelnen Halterungen befestigten Elemente der Steueranordnung zumindest im Bezug auf die Zeitschaltereinrichtungen und den Kabelanschlußstecker auf der nach Art einer gedruckten Schaltung aufgebauten Steuerkarte miteinander bzw. untereinander zur Erziehlung der erforderlichen Verknüpfungen über aufgedruckte Leitungszüge auch elektrisch miteinander verbunden werden, wobei die Steuerkarte zugleich mechanischer Träger ist. Von dieser Steuerkarte brauchen dann lediglich einzelne Leitungen zum Steuermotor bzw. zu den Auslösern für das Einschalten oder das Ausschalten des Leistungsschalters verlegt zu werden. Dabei können die Zeitschalteinrichtungen und andere Auswerteeinrichtungen, die von Steuerspannungen aus dem Mittelspannungsfeld über den Kabelanschluß eingespeist werden, in elektronischen Schalteinrichtungen ausgewertet werden, die vorzugsweise einen entsprechend programmierbaren Mikroprozessor umfassen. Die über den Kabelanschluß eingespeisten Versorgungs- und Steuerspannungen weisen Werte auf, die kundenspezifisch oder anlagenspezifisch unterschiedlich sind. Dabei kann es sich um Gleichspannungen, Wechselspannungen oder Gleich- und Wechselspannungen unterschiedlicher Höhen handeln. Um derart von Schaltanlage zu Schaltanlage variierende Werte in einer Leistungsschalteinrichtung verarbeiten zu können, ohne die zu steuernden Elemente wie Steuermotor und Auslöser jeweils an die betreffenden Spannungswerte anpassen zu müssen, kann in besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung auf der Steuerkarte wenigstens ein elektrischer Wandler angeordnet sein, der die jeweils zu erfassende Versorgungs- oder Steuerspannung auf einen jeweils konstanten Pegel umsetzt. Hierdurch brauchen in der Leistungsschalteinrichtung der Steuermotor oder die Auslöser oder dergleichen Bauelemente nicht an die von außen herangeführten Spannungen angepaßt zu werden. Die Leistungsschalteinrichtung kann daher in der Serie mit gleichen Bauelementen ausgestattet werden. Als Wandler können dabei Vorwiderstände, Spannungsteiler, vorzugsweise mit Anzapfungen versehene Transformatoren, Gleichstrom- oder Wechselspannungswandler bzw. Gleich-Wechselspannungswandler auf elektronischer Basis zur Anwendung gelangen. Zweckmäßigerweise sind die Auslöser und der Steuermotor oder andere zu steuernde Elemente auch unter sich für gleiche Spannungen ausgelegt. Die Wandler liegen zweckmäßig in der jeweiligen Leitung des Kabelanschlußes nach der Steckeranordnung, so daß die Anpassung der Eingangsspannung an den nachfolgenden Teil der Steueranordnung erfolgt. Dieser Teil der Steueranordnung kann somit auch für alle Leistungsschalteinrichtungen in gleicher Weise aufgebaut sein. Es ergibt sich dadurch ein für die Massenfertigung, den Kundendienst und die Lagerhaltung einheitlicher Aufbau, bei dem lediglich Anpassungsarbeiten im Bereich der Wandler vorzunehmen sind. Die Steueranordnung ist im übrigen vorzugsweise in einem elektrischen Abschirmgehäuse angeordnet, um Einstreuungen von Störspannungen und magnetischen Feldern auszuschließen. Dabei sind vorzugsweise auch die zur Steuerkarte führenden elektrischen Leitungen durch einen Ferritkern geführt, der Störimpulse dämpft. Um zudem mit einfachem elektronischen Schaltungsmitteln arbeiten zu können, sind die Ausgänge der Steueranordnung wenn notwendig mit Ausgangsrelais ausgestattet, die von der Steueranordnung gesteuert sind und deren Schaltstrecken in die Leitungen für die Auslöser bzw. den Motor geschaltet sind. Damit ferner auch stark voneinander abweichende Eingangsspannungen erfaßt werden können, sind die Wandler für einen einfachen Austausch steckbar ausgeführt.When building a power switching device according to the invention can the elements of the otherwise attached to individual brackets Control arrangement at least in relation to the time switch devices and the cable connector on the type of a printed circuit built up tax card with each other or with each other for education of the required links via printed cable runs too be electrically connected to each other, with the control card at the same time is mechanical carrier. All you need from this control card individual lines to the control motor or to the triggers for the Switching on or switching off the circuit breaker misplaced will. The time switch devices and others Evaluation devices, the control voltages from the Medium voltage field can be fed in via the cable connection electronic switching devices are evaluated, preferably include a suitably programmable microprocessor. The above the supply and control voltages fed into the cable connection have values that are customer-specific or system-specific are different. It can be DC voltages, AC voltages or DC and AC voltages different Trade heights. To vary from switchgear to switchgear in this way To be able to process values in a power switching device without the elements to be controlled, such as the control motor and trigger, each to the Having to adjust the relevant voltage values can be particularly difficult advantageous development of the invention on the control card at least an electrical converter can be arranged, each of which is to be detected Supply or control voltage to a constant level implements. As a result, in the power switching device Control motor or the trigger or the like components not to the to be adjusted from outside. The Circuit breaker can therefore be used in the same series Components are equipped. As a converter you can Series resistors, voltage dividers, preferably provided with taps Transformers, direct current or alternating voltage converters or DC-DC converter on an electronic basis for use reach. The triggers and the control motor or are expedient other elements to be controlled also among themselves for equal voltages designed. The converters are conveniently located in the respective line of the Cable connection according to the connector arrangement, so that the adjustment of the Input voltage to the following part of the control arrangement takes place. This part of the control arrangement can therefore also be used by everyone Power switching devices can be constructed in the same way. It results one for mass production, customer service and Warehousing uniform structure, with only adjustment work in the area of the transducers. The control arrangement is in the rest preferably arranged in an electrical shielding housing, for interference from interference voltages and magnetic fields to exclude. The control card is also preferred leading electrical lines through a ferrite core, the Dampens interference. To also with simple electronic Circuit means to be able to work are the outputs of the Control arrangement equipped with output relays, if necessary, by the control arrangement are controlled and their switching paths in the Lines for the trigger or the motor are switched. So further input voltages that differ greatly from one another can also be detected the converters can be plugged in for easy replacement executed.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on the drawing of a Embodiment explained in more detail.

Im Gerätegehäuse 1 einer Leistungsschalteinrichtung befindet sich eine Schaltwelle 2, die über Schaltklauen 3 auf nicht dargestellte Leistungsschalter einwirkt. An der Schaltwelle 2 greift eine Schaltfeder 4 an, die mit ihrem anderen Ende mit einem Spanngetriebe 5 in Eingriff steht. Das Spanngetriebe 5 wird von einem Motor 6 angetrieben. Mit der Schaltwelle 2 steht auch eine weitere Schaltfeder 7 in Eingriff, die über nicht dargestellte Kuppelmittel mit dem Spanngetriebe in Eingriffverbindung steht. Über die Schaltfedern 4, 7 können die Leistungsschalter über die zwischengeschaltete Schaltwelle 2 ein- oder ausgeschaltet werden. Hierzu dient einerseits ein Ein-Auslöser 8 und andererseits ein Aus-Auslöser 9, die jeweils über elektromagnetische Steuerelemente anzusteuern sind. Die Auslöser 8, 9 wie der Elektromotor 6 werden von einer Steueranordnung gesteuert, die eine nach Art einer gedruckten Schaltung aufgebaute Steuerkarte 10 aufweist. Auf dieser Steuerkarte sitzt eine Steckeranordnung 11, an die ein Kabelanschlußstecker 12 ansteckbar ist. In den Kabelanschlußstecker 12 führen Leitungen aus einem nicht dargestellten Schaltfeld, wobei über diese Leitungen Versorgungs- und Steuerspannungen- oder impulse zugeführt werden. Auf der Steuerkarte 10 sitzen zudem Zeitschalteinrichtungen 13, die mit einem programmierbaren Mikroprozessor 14 und einer Ausgangssteuerschaltung 15 verknüpft sind. Die Ausgangssteuerschaltung 15 umfaßt dabei Leistungsverstärker, insbesondere Ausgangsrelais, von welchen flexible elektrische Steuerleitungen zum Elektromotor 6 sowie zu den Auslösern 8, 9 führen.In the device housing 1 of a power switching device there is a switching shaft 2 , which acts on switching power switches ( not shown) via switching claws 3 . A switching spring 4 engages on the selector shaft 2 and engages with a tensioning gear 5 at its other end. The tensioning gear 5 is driven by a motor 6 . Another switching spring 7 is in engagement with the control shaft 2, which is in engagement with the tensioning gear via coupling means (not shown). Via the switching springs 4 , 7 , the circuit breakers can be switched on or off via the interposed switching shaft 2 . This is done on the one hand by an on-trigger 8 and on the other hand by a trigger 9 , each of which can be controlled via electromagnetic control elements. The triggers 8 , 9 and the electric motor 6 are controlled by a control arrangement which has a control card 10 constructed in the manner of a printed circuit. On this control card sits a connector assembly 11 to which a cable connector 12 can be plugged. In the cable connector 12 lead lines from a switch panel, not shown, supply and control voltages or pulses are supplied via these lines. On the control card 10 there are also time switch devices 13 which are linked to a programmable microprocessor 14 and an output control circuit 15 . The output control circuit 15 comprises power amplifiers, in particular output relays, from which flexible electrical control lines lead to the electric motor 6 and to the triggers 8 , 9 .

Auf der Steuerkarte 10 befinden sich außerdem ein oder mehrere einstellbare elektrische Wandler 19, wobei deren Anzahl durch die Zahl der unterschiedlichen, über den Kabelanschlußstecker 12 zugeführten Spannungen bemessen ist. Der oder die Wandler 19 können Vorwiderstände, Spannungsteiler oder Transformatoren mit Anzapfungen sein, so daß die über den Kabelanschlußstecker 12 bereitgestellten Versorgungs- und/oder Steuerspannungen auf vorbestimmte Werte umgesetzt werden können. Selbstverständlich können auch AC/AC- bzw. AC/DC- bzw. DC/AC- bzw. DC/DC-Wandler angewendet werden. Unabhängig von den am Kabelanschlußstecker 12 anstehenden Eingangsspannungen wird jedenfalls die Ausgangsspannung des jeweiligen Wandlers auf einen vorbestimmten Wert festgelegt. Dadurch können für die nachfolgenden Schalteinrichtungen 13, 14, 15 gleiche Bauelemente verwendet werden. Auch die Betriebsspannungen des Motors 6 und der Auslöser 8, 9 kann dann jeweils in den einzelnen Leistungsschalteinrichtungen und auch untereinander gleich sein. Der bzw. die Wandler sind vorzugsweise steckbar ausgebildet und geben ihr Ausgangssignal an den zugehörigen elektrischen Eingang der nachfolgenden, die Zeitschalteinrichtung 13 umfassenden Steuerschaltung ab. Über die einstellbaren Wandler 19 wird somit das jeweilige vom Kabelanschlußstecker 12 herrührende Signal einer beliebigen Schaltanlage an die Eingangsbedingungen der nachfolgenden Steuerschaltung angepaßt.The control card 10 also has one or more adjustable electrical converters 19 , the number of which is measured by the number of different voltages supplied via the cable connector 12 . The converter or converters 19 can be series resistors, voltage dividers or transformers with taps, so that the supply and / or control voltages provided via the cable connector 12 can be converted to predetermined values. Of course, AC / AC or AC / DC or DC / AC or DC / DC converters can also be used. Regardless of the input voltages present at the cable connector 12 , the output voltage of the respective converter is in any case set to a predetermined value. As a result, the same components can be used for the subsequent switching devices 13 , 14 , 15 . The operating voltages of the motor 6 and the releases 8 , 9 can then also be the same in each of the individual power switching devices and also among one another. The converter or converters are preferably designed to be pluggable and emit their output signal to the associated electrical input of the subsequent control circuit comprising the time switching device 13 . Via the adjustable converters 19 , the respective signal from any switchgear originating from the cable connector 12 is adapted to the input conditions of the subsequent control circuit.

Damit über äußere Leitungsverbindungen oder durch direkte Einstrahlung keine Störsignale in die Steuersschaltung eingekoppelt werden können, ist die Steuerkarte 10 in einem elektrischen Abschirmgehäuse, vorzugsweise in einem Gußgehäuse angeordnet. Zusätzlich können die zur Steuerkarte 10 bzw. davon wegführenden elektrischen Leitungen durch einen Ferritkern geführt werden, der höherfrequente Störimpulse dämpft.So that no interference signals can be coupled into the control circuit via external line connections or by direct irradiation, the control card 10 is arranged in an electrical shielding housing, preferably in a cast housing. In addition, the electrical lines leading to the control card 10 or away therefrom can be led through a ferrite core which dampens higher-frequency interference pulses.

Ein so aufgebauter Leistungsschalter läßt sich auch in Anlagen mit Ausfahrtechnik auf einem Fahrwagen montieren, wobei dann die Leiterplatte so instaliert ist, daß der Kabelanschlußstecker 12 vom Schaltfeld direkt auf die Leiterplatte gesteckt werden kann. Wenn das nicht unmittelbar möglich ist, kann zwischen den Kabelanschlußstecker 12 und die Steckeranordnung 11 auch ein Steckverbindungsteil mit einem steckbaren Flachleiterband eingefügt werden. Im übrigen ist es bei diesem Aufbau einfach, verschiedene Abschaltzeiten bei Kurzschluß einzustellen, nachdem bei der Anwendung elektronischer integrierter Schaltkreise derartige Änderungen durch einfach äußere Beschaltung ausführbar ist. Daneben kann jedoch auch mittels eines Potentiometers die Auslösezeit frei wählbar eingestellt werden. Insbesondere ergibt sich durch die Anwendung einer Steuerkarte eine wesentliche Verminderung der freien Verdrahtung und auch des Platzbedarfs, nachdem elektronische Schaltmittel im Vergleich zu elektromechanischen Zeitschalteinrichtungen mit wesentlich geringerem Raumbedarf auskommen. Ferner ist es möglich den elektronischen Schaltungsaufbau mit der üblichen Prüfspannung von 2 kV auf Isolationsfestigkeit zu testen.A circuit breaker constructed in this way can also be mounted on a trolley in systems with extension technology, the circuit board then being installed in such a way that the cable connector 12 can be plugged directly from the switch panel onto the circuit board. If this is not immediately possible, a plug connection part with a pluggable flat conductor strip can also be inserted between the cable connector 12 and the connector arrangement 11 . Moreover, it is easy with this construction to set different switch-off times in the event of a short circuit after such changes can be carried out by simply external wiring when using electronic integrated circuits. In addition, the tripping time can also be freely selected using a potentiometer. In particular, the use of a control card results in a substantial reduction in the free wiring and also in the space required, since electronic switching means require considerably less space than electromechanical time switch devices. It is also possible to test the electronic circuit structure with the usual test voltage of 2 kV for insulation resistance.

Claims

1.Power switch device with a circuit breaker in medium-voltage fields, with an electromechanical control arrangement which has a plug arrangement for a possibly multi-pole field-side cable connection via which supply and / or control voltages are supplied, with time switch devices, with a control motor for tensioning switch trigger springs and with Electromagnetic triggers for switching on and switching on the circuit breaker, characterized in that the plug arrangement ( 11 ) and the time switch devices ( 13 ) are arranged and electrically linked on a control card ( 10 ) constructed in the manner of a printed circuit and that the control card ( 10 ) Lead flexible control lines ( 16 , 17 , 18 ) to the releases ( 8 , 9 ) and to the control motor ( 6 ).

2. Power switching device according to claim 1, characterized in that on the control card ( 10 ) at least one electrical converter ( 19 ), such as series resistor, voltage divider, transformer with taps, AC / AC or AC / DC or DC / AC or DC / DC converter is arranged.

3. Power switching device according to claim 1 or 2, characterized in that the / the converter ( 19 ) in one line of the cable connection ( 12 ) after the connector arrangement ( 11 ) is / are.

4. Power switching device according to claim 1 or one of the following, characterized in that the output signal of at least one converter ( 19 ) is applied to the associated electrical input of a control circuit comprising the time switching device.

5. Power switching device according to claim 1 or one of the following, characterized in that the control arrangement comprises an electronic control processor ( 14 ).

6. Power switching device according to claim 1 or one of the following, characterized in that the control card ( 10 ) is arranged in an electrical shielding housing.

7. Power switching device according to claim 1 or one of the following, characterized in that leading to the control card ( 10 ) electrical lines are guided through a ferrite core.

8. Power switching device according to claim 1 or one of the following, characterized in that on the control card ( 10 ) output relays ( 15 ) are arranged which are controlled by the control arrangement and their switching paths in the lines ( 16 , 17 , 18 ) for the triggers ( 8 , 9 ) and / or the motor ( 6 ) are switched.

9. Power switching device according to claim 2 or one of the following, characterized in that the converter ( 19 ) are pluggable.