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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
Lasttrennschalter von Spannungseinrichtungen, einsetzbar
bis zu 36 kV mit möglichen Erweiterungen bis zu 72 kV.
Diese Vorrichtung findet Anwendung in der Realisation von
Innen- oder Außenzellen oder Posten mit Spannungsmitteln.
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Als Lasttrennschalter bezeichnet man eine elektrische
Vorrichtung, die in der Lage ist, eine Nominalintensität
von mehr als 400, 630 oder 1250 Ampere zu unterbrechen, und
die, wenn sie in geöffneter Position ist, zwischen ihren
Klemmen ein exzellentes dielektrisches Verhalten aufweist,
zumindest gleich demjenigen, das bei Trennschaltern
gefordert wird.
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Der Lasttrennschalter der Erfindung ist abgeleitet von dem
Lastunterbrecher, der Gegenstand der europäischen
Patentanmeldung EP-A-0 543 681 war, deren Prinzip nun in
Erinnerung gerufen wird.
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Ein derartiger Lastunterbrecher umfasst, für jeden Pol,
einen isolierenden Durchgang, der eine Vakuumröhre
einschließt, wobei der Durchgang an einem Ende einen ersten
Kontakt umfasst, der mit einer ersten Klemme der
Vakuumröhre verbunden ist und an seinem zweiten Ende einen
zweiten Kontakt, der mit einer zweiten Klemme der
Vakuumröhre verbunden ist, wobei die Durchgänge an einem
Metallprofil fixiert sind , entlang welchem eine
Handhabungswelle angeordnet ist, die allen Vakuumröhren
gemeinsam ist und die durch eine Handhabungsbetätigung der
Vakuumröhren, welche in einem geschlossenen Gehäuse des
Profils enthalten ist, betätigt wird, wobei die letztere
durch Rotation betätigt wird, um die Trennfunktion
sicherzustellen.
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Ein derartiger Lasttrenner ermöglicht die Erfüllung der
Unterbrechung des Stromes und der Trennung und entspricht
somit einem Unterbrecher, der von zwei Trennschaltern
eingerahmt ist. Diese Konstruktion ist ökonomisch, ihr
Raumbedarf reduziert, ihre Wartung ist aufgrund der
Tatsache erleichtert, dass sich die Pole in Trennposition
in einer Schublade befinden, die sich unter Spannung bei
völliger Sicherheit herausziehen lässt.
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Der Lasttrennschalter der Erfindung basiert auf zwei
wichtigen Prinzipien:
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- die Verwendung einer Vakuumröhre mit reduzierter
Leistung und daher mit geringem Selbstkostenpreis
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- die Kombination der Bewegungen des Trennens durch die
Röhre und der Isolation durch die Rotation der Pole.
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Die Erfindung hat einen Dreiphasen-Lasttrennschalter zum
Gegenstand, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er drei
isolierende Durchgänge umfasst, die jeweils eine
Vakuumröhre umfassen, wobei die Durchgänge mit einem Träger
verbunden sind, der im Inneren eines Chassis wippen kann,
wobei die Vakuumröhren mit Hilfe einer Steuerwelle bewegt
werden können, die mit einem Handhabungsmechanismus
verbunden ist, wobei der Träger mit einem Organ verbunden
ist, das durch eine Feder zur Überwindung des Totpunktes in
Drehung versetzt wird, wobei die Öffnung des Trennschalters
durch die aufeinanderfolgende Betätigung der Steuerwelle
und des Organes zur Drehung des Trägers erfolgt.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann die
Steuerwelle gedrückt und gezogen werden, wobei der
Handhabungsmechanismus einen Elektromagneten umfasst.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die
Steuerwelle eine Drehwelle, wobei der
Handhabungsmechanismus einen Elektromagneten umfasst.
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In allen Fällen wird der Elektromagnet bis zum Durchgang
durch den Totpunkt des Organes versorgt, um über den
Totpunkt hinaus zu drehen.
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Die Erfindung wird detailliert erklärt durch die
Beschreibung der zwei Ausführungsformen, unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen, darin zeigt:
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Fig. 1 perspektivisch einen Last-Trennschalter gemäß
einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei
der die Handhabung der Pole durch ein System
"Ziehen-Drücken" sichergestellt ist,
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Fig. 2 eine Teildraufsicht des Last-Trennschalters nach
Fig. 1, wobei insbesondere das System "Ziehen-
Drücken" illustriert ist,
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Fig. 3 eine Seitenansicht des Last-Trennschalters nach
Fig. 1,
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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Last-
Trennschalters gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung, bei der die
Handhabung der Pole durch ein drehbares System
sichergestellt ist,
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Fig. 5 eine Seitenansicht des Trennschalters nach Fig.
4.
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In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein
röhrenförmiges Chassis, das mit Rollen 2 versehen ist, das
dazu ausersehen ist, in der Art einer ausziehbaren
Schublade in einem nicht dargestellten Schrank angeordnet
zu werden.
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Ein horizontaler Träger 4 ist an seinen beiden Ende 4A und
4B an den an dem Chassis fixierten Platten 5A und 5B
angelenkt, in einer Weise, dass er eine Rotationsbewegung
von 90 Grad um die Längsachse durchführen kann. Der Träger
4 ist geerdet.
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An dem Träger 4 sind drei isolierende Durchgänge 7A, 7B und
7C fixiert, die jeweils eine Vakuumröhre enthalten. Jeder
der drei Durchgänge bildet einen Pol des Trennschalters.
Aus Gründen der Klarheit der Zeichnung wurde der Durchgang
7C nur teilweise und in gestrichelten Linien dargestellt;
nur die Röhre 9B des Durchganges 7B ist dargestellt. Gemäß
einer Eigenschaft der Erfindung ist die Vakuumröhre unter
den kommerziellen Röhren, die ökonomisch in großer Serie
hergestellt werden, als Funktion ihrer Fähigkeit der
Unterbrechung des Nominalstromes der Vorrichtung
ausgewählt, in welcher der Trennschalter installiert ist,
ohne Berücksichtigung des Spannungsverhaltens zwischen den
Klemmen der Röhre. Diese Spannung ist Null, wenn die
Kontakte der Röhre in geschlossener Position sind. Das
Spannungsverhalten wird sichergestellt durch das Schwenken
der Pole, wie später beschrieben wird. Beispielhaft wählt
man zur Unterbrechung von 400 oder 630 Ampere bei einfacher
Spannung entsprechend einem Netz von 24 kV, die billigste
und kleinste der gängigerweise eingesetzten Röhren:
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- für einen Verschluss 11 kV oder,
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- für einen Schalter 7,2 kV oder 3,3 kV oder 1 kV.
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Geschützt gegenüber einem Träger 4 ist eine Welle 10 zur
Steuerung der Öffnung und des Schließens der Pole
angeordnet, die durch Rotation oder durch Translation
betätigt werden kann.
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In dem Beispiel der Fig. 1 ist diese Welle 10 eine
"Ziehen-Drücken"-Welle, da sie durch Translationsversatz
entlang ihrer eigenen Achse wirkt, unter dem Einfluss einer
Elektromagnetspule 12; der Steuermechanismus der Pole ist
erklärt mit Bezug auf den Pol 7B: der bewegliche Stab 12B
der Vakuumröhre 9B ist an einem ersten Ende mit einem
metallischen Pleuel 13B verbunden, das an einer Achse 14B
angelenkt ist, die mit dem Durchgang 7B verbunden ist; das
zweite Ende des Pleuels 13B ist an einem ersten Ende eines
isolierende Pleuels 15B angelenkt, das in der Lage ist, die
Funktionsspannung der Vorrichtung auszuhalten; das zweite
Ende des isolierenden Pleuels 15B ist in einer Ausnehmung
17B an einem ersten Ende eines metallenen Kniehebels 18B
angelenkt, dessen zweites Ende 19B an der Steuerwelle 10
angelenkt ist. Der Kniehebel 17B schwenkt um eine Achse
20B, die an dem Träger 4 befestigt ist. Der
Translationsversatz entlang der Achse der Welle 10
provoziert die Rotation des Kniehebels 18B und dessen
Bewegung wird auf die Steuerstange 12B über die Pleuel 15B
und 13B übertragen.
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Um den notwendigen Ausschlag der Welle 10 nach oben
vorzusehen, ist diese beiderseits der Pole mit geeigneten
Gelenken 22 und 23 versehen. Man stellt fest, dass die
Welle 10 vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt in dem
zwischen den Gelenken enthaltenen Bereich aufweist, um eine
erleichterte Befestigung der Kniehebel zu ermöglichen;
beiderseits der Gelenke hat sie vorzugsweise eine
kreisförmige Form, um frei durch die Platten 5A und 5B zu
gleiten.
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Es ist zu erkennen, dass die Steuerwelle 10 für die
Handhabung der Röhren im Inneren der Gelenke des Trägers 4
angeordnet ist, wobei die Welle 10 unabhängig von der
Rotation des Trägers 4 in Translationsversatz kommt.
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Der Pol 7B besitzt einen ersten Stromanschluss 24B, der mit
einem Stromeintritt 25B zusammenwirkt und einen zweiten
Stromanschluss 26B, der mit einer Schiene 27B
zusammenwirkt. Die anderen Pole besitzen dieselben
Anschlüsse, die mit denselben homologen Elementen
zusammenwirken. Isolierende Abdeckhauben, wie z. B. 29c,
sichern eine Isolation zwischen den Polen.
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Die Funktion des Trennschalters ist wie folgt.
ÖFFNUNG
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Der Pol hat die Konfiguration der Fig. 1.
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Die Elektromagnetspule 12 ist erregt, was zu einem Versatz
der Welle 10 in Translation führt, wodurch eine Öffnung der
Vakuumröhren provoziert wird. Unmittelbar oder nach einer
bestimmten Verzögerung, wird das plötzliche Verschwenken um
90 Grad des Trägers 4 provoziert, was die Trennung der Pole
bewirkt. Damit der Durchgang durch den Totpunkt bewirkt
wird, oder später, wenn die Trennung erreicht ist, wird die
Versorgung des Elektromagneten beendet; unter der Wirkung
des atmosphärischen Druckes verschließen sich die
Vakuumröhren.
SCHLIESSEN
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Es reicht aus, die Rotation des Trägers 4 um 90 Grad zu
provozieren, im gegenüberliegenden Sinne zu demjenigen der
Öffnung.
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Als Variante kann der Verschluss durch eine Rotation des
Trägers durchgeführt werden, wobei die Kontakte der
Vakuumröhre offen bleiben. Der Strom in dem
Hauptschaltkreis ist auf diese Weise zum Ende der Rotation
durch Schließen der Kontakte der Vakuumröhre etabliert.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen 1 bis 3 wird nun der
Mechanismus beschrieben, der die plötzliche Provokation der
Rotation des Trägers 4 ermöglicht.
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Eine Nocke 30 ist an dem Träger 4 über eine Röhre 31
befestigt, die die Platte 5A durchläuft, in der sie frei
schwenken kann; man sieht, dass im Inneren dieser Röhre die
Welle 10 zur Handhabung der Pole verläuft. Mit O ist der
Weg der Rotationsachse der Nocke 30 bezeichnet.
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Die Nocke 30 ist an einem ersten Ende A einer Feder 30A
angelenkt, die in Kompression gehalten ist, wenn der
Trennschalter in geschlossener Position ist. Das zweite
Ende B der Feder 30A ist an der Platte 5A fixiert. Wenn der
Trennschalter in geschlossener Position ist, drückt die
Feder die Nocke in eine Richtung, so dass diese die Tendenz
hat, in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn zu schwenken.
Der Winkel zwischen der Achse AB der Feder 30A und der
Linie A0 ist etwas kleiner als 180 Grad.
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Die Nocke wird durch einen Vorsprung 32 festgehalten, der
an einer Mutter 33 befestigt ist, welche an einer
Gewindestange 34 in Translation versetzt werden kann, die
durch einen Motor 35 in Rotation versetzt werden kann; die
Mutter 34 wird durch Schienen 36 und 37 an einer Rotation
gehindert; der Vorsprung wirkt zusammen mit einem ersten
Absatz 30' der Nocke, welche mit einem zweiten Absatz 30"
versehen ist.
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Die Funktion ist die folgende:
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Unmittelbar nach der Öffnung der Pole oder nach einer
gegebenen Verzögerung wird der Motor 35 in Rotation
versetzt, wodurch ein Versatz des Vorsprunges 32 zur
rechten Seite der Fig. 2 provoziert wird, so dass sich die
Nocke 30 im Uhrzeigersinn drehen kann. Wenn die Linie AB
die Linie des Totpunktes überschreitet, löst sich die Feder
30A plötzlich und versetzt die Nocke und, die gesamte
bewegliche Anordnung, mit der sie verbunden ist, in eine
schnelle Rotation, d. h. den Träger 4 und die Pole.
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Die getrennte Position ist in gestrichelter Linie in der
Fig. 2 dargestellt.
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Das Schließen des Trennschalters erfolgt, indem der Motor
in einem dem in der Verwendung bei der Öffnung
entgegengesetzten Sinne betätigt wird; der Vorsprung, in
Anlage an dem Absatz 30", bewegt die Nocke gegen den
Uhrzeigersinn, bis zum Überschreiten des Totpunktes, bei
Kompression der Feder 30A; daraufhin nimmt der Vorsprung
die Position in Anschlag gegen den Anschlag 30' ein,
vorbereitet für eine neuerliche Unterbrechung.
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Die Fig. 4 und 5 illustrieren einen anderen
Betätigungsmodus der Vakuumröhren; in den Figuren sind
Elemente, die denjenigen der Fig. 1 und 3 entsprechen,
mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Vakuumröhren werden durch eine drehende Welle 40
betätigt; der Kniehebel 18B ist dieses Mal ersetzt durch
einen Pleuel 41B, wobei der Rest des Steuerungsmechanismus
unverändert ist.
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Die Welle 40 wird durch einen Pleuel 43 angetrieben, der
selbst durch eine Welle 44 in Rotation versetzt wird,
welche durch einen Elektromagneten 45 in Translation
versetzt wird.
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Wie zu erkennen ist, ist der Motor 35 mit einer Kurbel 50
versehen, welche die manuelle Steuerung der Unterbrechung
ermöglicht.