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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungs- bzw. Betriebsvorrichtung
zum Schließen/Öffnen von
beispielsweise einem Vakuumtrennschalter mit einer kleinen Kapazität mittels
eines Betriebsstabs. Ein Beispiel einer derartigen Betriebsvorrichtung
eines Trennschalters wird in dem Dokument
JP 59158506 A gezeigt.
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24 zeigt
die herkömmliche
Betriebsvorrichtung eines Vakuumtrennschalters. Wie in 24 gezeigt,
wird ein Vakuumtrennschalter 93 durch einen oberen Halter 92 einer
Schaltplatine 91 gehalten, die an einem Wagen (carriage)
angebracht ist. Der Vakuumtrennschalter 93 umfasst einen
beweglichen Kontakt, der durch einen Betriebsstab 94 zum
Betreiben gehalten wird. Der Betriebsstab 94 ist mit einem Isolierstab 95 ausgestattet
und dann mit einem Betriebsmechanismus verbunden, der an dem unteren Abschnitt
der Schaltplatine 91 bereitgestellt wird.
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Der
Betriebsmechanismus umfasst einen Elektromagneten 96, einen
Hebel 102, der oberhalb des Elektromagneten 96 bereitgestellt
und mit Bezug auf eine Rotationsachse 97 drehbar ist, und
ein Eisenstück 103,
das an dem Hebel 102 befestigt ist, um durch den Elektromagneten 96 angezogen
zu werden, wenn der Elektromagnet 96 eingeschaltet ist. Ein
Ende des Hebels 102 ist mit dem Isolierstab 95 über ein
Verbindungselement 98 und eine Verbindungsfeder 99 verbunden,
und das andere Ende ist mit einer Trennschalteröffnungsfeder 100 über ein Verbindungselement 101 verbunden.
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Bei
der wie oben gebildet Betriebsvorrichtung wird, wenn der schließende Elektromagnet 96 anschaltet,
das Eisenstück 103 durch
den Elektromagneten 96 angezogen, wodurch der Hebel 102 in
entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung mit Bezug auf die Rotationsachse 97 gedreht
wird. Die Rotationskraft des Hebels 102 treibt den Betriebsstab 94 nach oben,
wodurch der Vakuumtrennschalter 93 geschlossen wird.
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Wenn
der schließende
Elektromagnet 96 abgeschaltet wird, wird der Hebel 102 in
einer umgekehrten Richtung durch die elastische Kraft der Trennschalteröffnungsfeder 100 gedreht.
Der Betriebsstab 94 wird dadurch nach unten getrieben,
wobei dann der Vakuumtrennschalter 93 geöffnet wird.
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Mit
einer derartigen Struktur einer herkömmlichen Betriebsvorrichtung
eines Vakuumtrennschalters muss jedoch eine große Magnetkraft erzeugt werden,
um eine Antriebskraft zu erreichen, die groß genug ist, um den Vakuumtrennschalter 93 zu
schließen.
Mit anderen Worten muss, um den Betriebsstab 94 zu treiben,
den Trennschalter 93 zu schließen, die Magnetkraft größer als
die der Trennschalteröffnungsfeder 100 sein.
Es ist somit unvermeidbar, dass der Elektromagnet 96 groß ausgebildet
sein muss. Ferner muss der Elektromagnet 96 fortwährend eingeschaltet
bleiben, wenn der Vakuumtrennschalter 93 geschlossen ist.
Möglicherweise
ist der Kontaktdruck zwischen dem beweglichen Kontakt und dem festen
Kontakt nicht ausreichend.
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Um
eine derartige große
Antriebskraft nur durch die Trennschalteröffnungsfeder 100,
den Elektromagneten 96 und den Hebel 102 zu erzielen,
ist der Betriebsmechanismus unvermeidbar derart kompliziert und
groß ausgebildet.
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Die
Erfindung wurde unter Berücksichtigung der
oben erwähnten
Probleme entwickelt und ist bestimmt, eine Betriebsvorrichtung einer
Trennschaltung bereitzustellen, die eine große Kontaktlast mit einer kleinen
Antriebskraft und einer einfachen Struktur erzielen kann.
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Die
Erfindung wurde entwickelt, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, und
weist die folgenden Merkmale (1) bis (6) auf:
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(1)
Die Erfindung bezieht sich auf die Betriebsvorrichtung eines Trennschalters,
die ausgestattet ist mit: einem beweglichen Kontakt und einem festen
Kontakt, so dass der bewegliche Kontakt gegen den festen Kontakt
gedrückt
oder von dem festen Kontakt weggezogen wird, mit: einem Betriebsstab, der
an dem beweglichen Kontakt befestigt ist und beweglich getragen
wird; einem beweglichen Element, das mit dem Betriebsstab verbunden
ist, um sich mit Bezug auf den Betriebsstab zu bewegen, wobei der relative
bewegbare Bereich des beweglichen Elements mit Bezug auf den Betriebsstab
innerhalb eines vorbestimmten Werts begrenzt ist; dem ersten elastischen
Element, um den Betriebsstab mit Bezug auf das bewegliche Element
in der Richtung, in die der bewegliche Kontakt gegen den festen
Kontakt gedrückt
wird, zu zwingen, einem feststehenden Element, um das bewegliche
Element beweglich zu haltern; dem zweiten elastischen Element, um
das bewegliche Element mit Bezug auf das feste Element in die Richtung,
in der der bewegliche Kontakt von dem festen Kontakt getrennt ist,
zu zwingen; einem Permanentmagneten, um des bewegliche Element in
die Richtung, in die der bewegliche Kontakt gegen den festen Kontakt
mit Bezug auf das feste Element gedrückt wird, zu zwingen; einem
Betriebselektromagneten, um eine Magnetkraft an den Permanentmagneten
an zu legen, um das bewegliche Element zu treiben; und einer Leistungsversorgungsschaltung, um
den Betriebselektromagneten an zu schalten.
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Die
ersten und zweiten elastischen Elemente werden vorzugsweise aus
nichtlinearen Federelementen gebildet, und die von den Permanentmagneten
und dem Betriebsmagneten verschiedenen Bestandteile werden vorzugsweise
aus einer nichtmagnetischer Substanz gebildet.
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Es
ist wünschenswert,
dass der Bewegungsumfang des Betriebsstabs mit Bezug auf das bewegliche
Element eingestellt wird, um kleiner als der Bewegungsumfang des
beweglichen Elements mit Bezug auf das feste Element zu sein. Es
ist ebenfalls wünschenswert,
dass, wo die an das bewegliche Element durch den Betriebsstab mittels
der Wirkung des ersten elastischen Elements angelegte Reaktionskraft
gleich Fk1 ist, die an das bewegliche Element durch das feste Element
mittels der Wirkung des zweiten elastischen Elements angelegte Reaktionskraft
gleich Fk2 ist, und die an das feste Element durch das bewegliche
Element angelegte Anziehungskraft gleich FM ist, wenn der Betriebselektromagnet
abgeschaltet wird, die Änderungseigenschaften
der Gesamtsumme der Kräfte
Fk1 und Fk2, d. h. Fk1 + Fk2, im wesentlichen gleich der Kraft FM innerhalb
des Bewegungsumfangs des beweglichen Elements ist.
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In
diesem Fall wird die Beziehung zwischen den Kräften Fk1, Fk2 und FM vorzugsweise
als FM > Fk1 + Fk2
eingestellt, wenn der bewegliche Kontakt bestimmt ist, gegen den
festen Kontakt gedrückt
zu werden, um den Trennschalter zu schließen, und wenn der bewegliche
Kontakt bestimmt ist, von dem festen Kontakt weggezogen zu werden,
um den Trennschalter zu öffnen,
wird die Beziehung vorzugsweise als FM < Fk1 + Fk2 eingestellt.
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Der
Permanentmagnet und der Betriebselektromagnet können auf eine solche Weise
bereitgestellt werden, bei der der Permanentmagnet an einem von
dem beweglichen Elements oder dem festen Element bereitgestellt
wird, und der Betriebselektromagnet an dem anderen, nämlich dem
beweglichen Element oder dem festen Element, bereitgestellt wird.
Ansonsten können
sowohl der Permanentmagnet als auch der Betriebs elektromagnet einstückig an
dem beweglichen Element oder dem festen Element bereitgestellt werden,
und das andere, nämlich
das bewegliche Element oder das feste Element kann mit einer Magnetsubstanz
ausgestattet sein, um den Permanentmagnet und den Betriebsmagnet bereitustellen,
die einstückig
angeordnet sind, wobei die Magnetkräfte die Magnetkraft beeinflussen.
In dem vorhergehenden Fall werden der Permanentmagnet und der Betriebsmagnet
vorzugsweise parallel angeordnet, um einen geschlossenen Magnetkreis zu
bilden.
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Bei
einem derartigen Aufbau gleichen sich die Wiederherstellungskräfte der
ersten und zweiten elastischen Elemente mit der permanenten Anziehungskraft
des Permanentmagneten aus, wenn der Betriebselektromagnet abgeschaltet
ist. Der Trennschalter kann daher ohne weiteres mittels einer kleinen,
durch den Betriebselektromagneten angelegten Betriebskraft geschlossen/geöffnet werden.
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Beim
Schließen
des Trennschalters wird der Trennschalter langsam geschlossen, da
die zwischen dem Betriebselektromagneten und dem Permanentmagneten
ausgeübte
Anziehungskraft in einer Richtung entgegengesetzt derjenigen der
Wiederherstellungskräfte
der ersten und zweiten elastischen Elemente angelegt wird. Der auf
diese Art und Weise geschlossene Trennschalter wird geschlossen gehalten,
sogar wenn die Erregung des Betriebselektromagneten gestoppt wird,
und somit wird der bewegliche Kontakt gegen das feste Element durch
die Wiederherstellungskraft des ersten elastischen Elements gedrückt.
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Obwohl
beim Öffnen
des Trennschalters die Explosion der Trennschalteröffnungskraft
erzeugt werden kann, da die zwischen dem Permanentmagneten und dem
Betriebselektromagneten erzeugte Abstoßungskraft in der gleichen
Richtung wie diejenige der Wiederherstellungskräfte der ersten und zweiten
elastischen Elemente angelegt wird. Daher kann das Öffnen des
Trennschalters sofort durchgeführt werden.
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(2)
Das zweite elastische Element ist vorzugsweise angeordnet, so dass
dessen anfängliche Wiederherstellungskraft
eingestellt werden kann. Die anfängliche
Wiederherstellungskraft des zweiten elastischen Elements kann auf
eine solche Art und Weise eingestellt werden, dass ein Endabschnitt
des zweiten elastischen Elements durch ein Einstellelement getragen
wird, das an dem festen Element oder dem beweglichen Element bereitgestellt
wird, so dass dessen Anordnungsposition in der Bewegungsrichtung
des beweglichen Elements eingestellt werden kann.
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Mit
einem derartigen Aufbau kann die Wiederherstellungskraft des zweiten
elastischen Elements ohne weiteres mit Blick auf die Eigenschaften des
Permanentmagneten eingestellt werden.
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(3)
Wenn die Betriebsvorrichtung ausgestaltet ist, um eine Mehrzahl
von Trennschaltern zu betreiben, ist die Betriebsvorrichtung in Übereinstimmung
mit der Anzahl der Trennschalter mit zumindest genauso vielen Betriebsstäben und
ersten elastischen Elementen ausgestattet. Es ist wünschenswert,
dass die Betriebsvorrichtung ferner umfasst: Erfassungssensoren,
die an jeweiligen Trennschaltern zum Erfassen des Zustands des elektrischen
Stroms bereitgestellt werden, der in jedem Trennschalter fließt, und
eine Synchronisationssteuerschaltung zum Synchronisieren des Trennschalteröffnungs-Timings
jedes Trennschalters und des Timings, bei dem der Wert des fließenden elektrischen
Stroms auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des an dem Trennschalter
bereitgestellten Sensors auf 0 eingestellt wird.
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Die
mehreren Betriebsstäbe
können
mit genauso vielen beweglichen Elementen durch das erste elastische
Element verbunden sein, ansonsten können sie mit weniger beweglichen
Elementen durch das erste elastische Element verbunden sein.
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Mit
einem derartigen Aufbau kann eine Mehrzahl von Trennschaltern betrieben
werden und kann geeignet in Übereinstimmung
mit der Anzahl der Phasen geöffnet
werden.
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(4)
Es ist wünschenswert,
dass die manuelle Betriebsvorrichtung ferner einen manuellen Trennschalteröffnungsmechanismus
umfasst, der den Betriebsstab manuell treiben kann. Die manuelle
Betriebsvorrichtung kann einen Antriebshebel umfassen, der das bewegliche
Element durch Hebelwirkung antreibt, oder kann ein magnetischer
Pfadtrennmechanismus sein, der imstande ist, den magnetischen Pfad
des Permanentmagneten manuell oder mechanisch zu trennen.
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Mit
einem derartigen Aufbau kann die Trennschalteröffnung durchgeführt werden,
sogar wenn der Betriebselektromagnet aus einem Grund nicht arbeitet,
und somit kann die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung verbessert werden.
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(5)
Es ist ebenfalls wünschenswert,
dass die Betriebsvorrichtung des Trennschalters ferner einen Reaktionsverhinderungsmechanismus
zum Verhindern der Reaktion des beweglichen Elements umfasst. Der
Reaktionsverhinderungsmechanismus kann ein Dämpfungselement zum Verringern
der Reaktion des beweglichen Elements oder ein Kriechelement umfassen,
das mit dem beweglichen Element in Eingriff zu bringen ist, um die
Reaktion des beweglichen Elements einzuschränken. Mit einem derartigen Aufbau
kann die Reaktion des beweglichen Elements wirksam verhindert werden,
und somit kann der Trennschalter das Öffnen/Schließen der
Schaltung mit Zuverlässigkeit
durchführen.
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(6)
Die Betriebsvorrichtung des Trennschalters kann ferner umfassen:
eine Antriebsfeder für
das bewegliche Element, um das beweglichen Elements in die Richtung
zu drängen,
in der der bewegliche Kontakt mit dem festen Kontakt in einem Zustand
in Kontakt gebracht wird, bei dem der feste Kontakt und der bewegliche
Kontakt voneinander beabstandet sind; und einen Permanentmagnet,
um das bewegliche Element in die Richtung zu drängen, in der der bewegliche
Kontakt mit dem festen Kontakt in einem Zustand in Kontakt gebracht
wird, bei dem der feste Kontakt und der bewegliche Kontakt des Trennschalters
voneinander beabstandet sind.
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Mit
einem derartigen Aufbau kann die gleiche Wirkung wie diejenige von
(1) erzielt werden.
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Diese
Erfindung kann vollständiger
aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden
werden, in denen zeigen:
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1 schematisch
den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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2A, 2B und 2C die
Schritte des Schließvorgangs
des Mechanismus des Trennschalters gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der an das bewegliche
Element angelegten Kraft und der Hublänge des beweglichen Elements
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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4 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der an das bewegliche
Element angelegten Kraft, wenn der Vakuumtrennschalter geschlossen
ist, und der Hublänge
des beweglichen Elements gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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5 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der an das bewegliche
Element angelegten Kraft, wenn der Vakuumtrennschalter geöffnet ist, und
der Hublänge
des beweglichen Elements gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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6 ein
Schaltbild der Leistungsversorgungsschaltung, wenn der Betriebselektromagnet, der
eine Trennschalteröffnungsspule
und eine Trennschalterschließspule
umfasst, bei der Betriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird;
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7 ein
Schaltbild der Leistungsversorgungsschaltung, wenn der Betriebselektromagnet mit
einer bidirektionalen Solenoidspule bei der Betriebsvorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform der
Erfindung verwendet wird;
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8 ein
Beispiel des Permanentmagneten, der in der anderen Form als diejenige
gebildet wird, die bei der ersten Ausführungsform verwendet wird;
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9A, 9B und 9C spezifische Beispiele
der Formen der beweglichen Elementantriebsfeder und der nichtlinearen
Wischfeder (wiping spring) sowie der graphischen Darstellung, die
deren Lastabdeckungseigenschaften zeigen;
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10 schematisch
den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung;
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11A und 11B schematisch
den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung;
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12 die
Schnittansicht, die einen Aufbau des Permanentmagneten und des in
die Betriebsvorrichtung des Trennschalters aufgenommenen Betriebselektromagneten
gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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13 die
Schnittansicht, die einen weiteren Aufbau des Permanentmagneten
und des in die Betriebsvorrichtung des Trennschalters aufgenommenen
Betriebselektromagneten gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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14 schematisch
den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der vierten
Ausführungsform
der Erfindung;
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15 schematisch
die Struktur des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der fünften Ausführungsform
der Erfindung;
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16 schematisch
den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der sechsten
Ausführungsform
der Erfindung;
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17 den
Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der siebten
Ausführungsform
der Erfindung;
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18 eine
graphische Darstellung, die die Änderung
in der Magnetkraft gemäß den Formen
der bei der siebten Ausführungsform
der Erfindung verwendeten Magnetsubstanz zeigt;
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19 eine
graphische Darstellung, die die Änderung
in der Magnetkraft gemäß den Formen
der bei der siebten Ausführungsform
der Erfindung verwendeten Magnetsubstanz zeigt;
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20 eine
graphische Darstellung, die die Änderung
in der Magnetkraft gemäß den Formen
der bei der siebten Ausführungsform
der Erfindung verwendeten Magnetsubstanz zeigt;
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21 eine
graphische Darstellung, die die Änderung
in der Magnetkraft gemäß den Formen
der bei der siebten Ausführungsform
der Erfindung verwendeten Magnetsubstanz zeigt;
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22 schematisch
den Aufbau des Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der achten
Ausführungsform
der Erfindung;
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23 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der an das bewegliche
Element angelegten Kraft und der Hublänge des beweglichen Elements
gemäß der achten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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24 schematisch
den Aufbau des herkömmlichen
Betriebsmechanismus eines Trennschalters gemäß der achten Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
erste erfindungsgemäße Ausführungsform
wird nachstehend mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine vertikale Schnittansicht eines Betriebsmechanismus eines Trennschalters
gemäß der ersten
Ausführungsform.
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In 1 bezeichnet
die Bezugsziffer 1 einen Trägerrahmen (ein festes Element)
zum Tragen des Trennschalters und des Betriebsmechanismus. Der Trägerrahmen 1 ist
mit einem Vakuumtrennschalter 2 ausgestattet, der einen
festen Kontakt 2a und einen beweglichen Kontakt 2b aufweist.
Der bewegliche Kontakt 2b des Vakuumtrennschalters 2 ist
koaxial mit einem aus einem Isoliermaterial hergestellten Betriebsstab 3 verbunden.
Der Betriebsstab 3 wird bewegbar in der Axialrichtung durch
an dem Trägerrahmen 1 bereitgestellte
lineare Führungen 4a und 4b getragen.
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Bei
diesem Aufbau wird, wenn der Betriebsstab 3 nach oben getrieben
wird, der bewegliche Kontakt 2b von dem festen Kontakt 2a weggezogen, um
den Vakuumtrennschalter 2 zu öffnen. Wenn der Betriebsstab 3 nach
unten getrieben wird, wird der bewegliche Kontakt 2b mit
dem festen Kontakt 2a in Kontakt gebracht, um den Vakuumtrennschalter 2 zu schließen.
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Der
Betriebsstab 3 ist mit einem beweglichen Element 5 ausgestattet.
Das bewegliche Element ist bewegbar an dem Betriebsstab 3 befestigt.
Das bewegliche Element 5 umfasst einen zylinderförmigen Abschnitt 5a und
einen Plattenabschnitt 5b, der an dem oberen Ende des zylinderförmigen Abschnitts 5a befestigt
und bewegbar an dem Betriebsstab 3 durch Einführen des
Betriebsstabs 3 in den zylinderförmigen Abschnitt 5a vorgesehen
ist. Der Plattenabschnitt 5b des beweglichen Elements 5 ist
mit einer Mehrzahl von Löchern 5c ausgestattet,
die in einem peripheren Abschnitt an vorbestimmten Intervallen in der
Umfangsrichtung angeordnet sind. Das bewegliche Element 5 ist
an dem Trägerrahmen 1 durch
Einführen
von Führungsstiften
befestigt, die an dem Trägerrahmen 1 in
den Löchern 5c vorgesehen
sind.
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Der
Betriebsstab 3 ist mit einem oberen Anschlag 8 und
einem unteren Anschlag 9 an den oberen und unteren Abschnitten
ausgestattet, um das bewegliche Element 5 zwischen diesen
anzuordnen, die den Bewegungsbereich des beweglichen Elements 5 steuern.
Zwischen dem beweglichen Element 5 und dem unteren Anschlag 9 ist
eine Wischfeder 10 (die ersten elastischen Elemente) zum
Drängen
des Betriebsstabs 3 und des beweglichen Kontakts 2 zu
dem festen Kontakt 2a hin angeordnet.
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Mit
diesem Aufbau wird, wenn das bewegliche Element 5 ferner
nach unten getrieben wird, nachdem der bewegliche Kontakt 2b und
der feste Kontakt 2a einander kontaktieren, der bewegliche Kontakt 2b gegen
den festen Kontakt 2a durch die Wiederherstellungskraft
der Wischfeder 10 gedrückt. Wenn
das bewegliche Element 5 ferner nach oben getrieben wird,
nachdem das bewegliche Element 5 in Kontakt mit dem oberen
Anschlag 8 des Betriebsstabs 3 gebracht wird,
wird der Betriebsstab 3 zusammen mit dem beweglichen Element 5 nach
oben getrieben.
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Andererseits
sind zwischen dem beweglichen Element 5 und dem Trägerrahmen 1 Antriebsfedern
für das
bewegliche Element 7 (die zweiten elastischen Elemente)
zum Drängen
des beweglichen Elements 5 nach oben mit Bezug auf den
Trägerrahmen 1 angeordnet,
um jeweils in die Führungsstifte 6 gebracht
zu werden.
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Der
zylinderförmige
Abschnitt 5a des beweglichen Elements 5 ist mit
einem zylinderförmigen
Permanentmagneten 11 ausgestattet, der in den zylinderförmigen Abschnitt 5a gebracht
und an dem Plattenabschnitt 5b an dessen unteren Oberfläche befestigt
wird. Der Trägerrahmen 1 ist
mit einem Betriebselektromagneten 12 ausgestattet, der
angeordnet ist, um der unteren Oberfläche des Permanentmagneten 11 gegenüberzuliegen.
Der Betriebselektromagnet 12 umfasst einen Eisenkern und
eine bidirektionale Solenoidspule. Der Betriebselektromagnet 12 kann angeschaltet
werden, um die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagneten 11 und
sich selbst so groß zu
halten, um den Trennschalter 2 zu schließen, und
kann zwischen dem Permanentmagneten 11 und sich selbst
angeschaltet werden, um die Abstoßungskraft zu öffnen, um
den Trennschalter 2 mittels des von der in 1 gezeigten
Gleichstromschaltung 13 fließenden Stroms zu öffnen. Ferner wird
eine Permanentmagnetanziehungskraft FM zwischen dem Permanentmagneten 11 und
dem Eisenkern des Betriebselektromagnet 12 erzeugt, um
das bewegliche Element 5 nach unten zu drücken, sogar wenn
der Betriebselektromagnet 12 abgeschaltet ist.
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Bei
der Betriebsvorrichtung mit einem derartigen Aufbau werden die von
dem Permanentmagneten 11 und dem Eisenkern des Betriebselektromagneten 12 unterschiedlichen
Komponenten alle aus einer nichtmagnetischen Substanz hergestellt.
Beispiels weise werden der Trägerrahmen 1,
der Betriebsstab 3 und das bewegliche Element 5 aus
rostfreiem Stahl, die Antriebsfedern für das bewegliche Element 7 und
die nichtlineare Wischfeder 10 aus rostfreiem Federstahl
und die Solenoidspule des Betriebselektromagneten 12 und
die linearen Führungen 4a und 4b aus
Kupfer oder Kupferlegierung gebildet.
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Der
Betrieb der Betriebsvorrichtung wird nachstehend beschrieben.
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2A, 2B und 2C zeigen
Betriebszustände
der Vorrichtung.
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2A zeigt
einen Zustand (geschlossener Zustand), bei dem die Wischfeder 10 komprimiert
ist und der bewegliche Kontakt 2b gegen den festen Kontakt 2a durch
die Wiederherstellungskraft der Wischfeder 10 gedrückt wird. 2B zeigt
den Zustand, bei dem das in dem oben erwähnten Zustand gesetzte bewegliche
Element 5 nach oben getrieben und in Kontakt mit dem oberen
Anschlag 8 des Betriebsstabs 3 gebracht wird.
Wenn das bewegliche Element 5 nach oben getrieben wird,
wird der Betriebsstab 3 ebenfalls nach oben getrieben und
der bewegliche Kontakt 2b bewegt, um von dem festen Kontakt 2a weggezogen
zu werden. 2C zeigt den Zustand (Öffnungszustand),
bei dem der bewegliche Kontakt 2b vollständig von
dem festen Kontakt 2a weggezogen ist.
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Die
Kräfte,
wie in 1 durch Pfeile gezeigt, werden jeweils mit Fk1,
Fk2 und FM bezeichnet: Die Reaktionskraft Fk2, die an dem Betriebsstab 3 von dem
festen Kontakt 2a in der Aufwärtsrichtung durch die Wiederherstellungskraft
der Wischfeder 10 angelegt wird; die Reaktionskraft Fk1,
die an das bewegliche Element 5 von dem Trägerrahmen 1 in
der Aufwärtsrichtung
durch die Antriebsfedern für
das bewegliche Element 7 angelegt wird, und die Antriebskraft
FM, die an das bewegliche Element 5 durch den Permanentmagneten 11 angelegt
wird, wenn der Betriebselektromagnet abgeschaltet wird.
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Der
relative Bewegungsbereich des beweglichen Elements 5 mit
Bezug auf den Betriebsstab 3 wird von dem oberen Anschlag 8 und
dem unteren Anschlag 9 eingeschränkt und ist kleiner als der
absolut Bewegungsbereich des beweglichen Elements 5 selbst
eingestellt. Mit diesem Aufbau kann unter der Annahme, dass die
in der Aufwärtsrichtung
ausgeübte
Kraft eine positive ist, die Änderung
der Gesamtfederkraft FK = Fk1 + Fk2 gezeichnet werden, wie in der
graphischen Darstellung von 3 gezeigt.
Bei dieser graphischen Darstellung wird der in 2A gezeigte
Zustand an dem Ursprung positioniert, und die Änderung des Bewegungsabstands δ des beweglichen
Elements 5 wird gezeichnet. Der Punkt (I) entspricht dem
in 2A gezeigten Zustand, der Punkt (II) entspricht
dem in 2B gezeigten Zustand und der
Punkt (III) entspricht dem in 2C gezeigten
Zustand. Wie es aus dieser graphischen Darstellung offensichtlich
sein sollte, kann die Gesamtfederkraft als FK = Fk1 + Fk2 innerhalb
des Bereichs von (I) bis (II) dargestellt werden, und innerhalb
des Bereichs von (II) bis (III) ändert
sich die Federkraft in FK = Fk1. Es ist wünschenswert, dass die Wiederherstellungskraft
Fk2 der Wischfeder 10 beträchtlich größer als die Wiederherstellungskraft
Fk1 der Antriebsfedern für
das bewegliche Elements 7 ist.
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Während die
Richtung der permanenten Anziehungskraft FM des Permanentmagneten 11 derjenigen
der oben erwähnten
Gesamtfederkraft FK entgegengesetzt ist (mit anderen Worten weist
FM die entgegengesetzte Polarität
zu der von FK auf), wie in 3 gezeigt
sind jedoch die Änderungseigenschaften
von FM eingestellt, um im wesentlichen die gleichen wie diejenigen
von FK zu sein. Mit anderen Worten wird, wenn die Gesamtsumme der
Kräfte Fk1,
Fk2 und FM als F = FM + (Fk1 + Fk2) dargestellt wird, der Wert der
Kraft F im wesentlichen auf Null gehalten, wie in 3 gezeigt.
Um genauer zu sein, wird FM ein wenig größer als (Fk1 + Fk2) innerhalb des
Bereichs von (I) bis (II) eingestellt, in dem die Kraft F den Wert
F > 0 aufweist, und
innerhalb des Bereichs von (II) bis (III), bei dem die Kraft F den
Wert F > 0 aufweist,
wird FM eingestellt, um geringfügig kleiner
als (Fk1 + Fk2) zu sein.
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Demgemäß wird beim
Schließen
des Vakuumtrennschalters 2 der Betriebselektromagnet 12 in dem
Zustand (III) eingeschaltet, um zwischen dem Permanentmagneten 11 und
sich selbst eine Anziehungskraft FMa zu erzeugen, die ein wenig
größer als
die Gesamtfederkraft FK ist, so dass die Beziehung F = FMa + (Fk1
+ Fk2) < 0 erfüllt ist,
wie in der graphischen Darstellung von 4 gezeigt.
Wenn die Kraft FMa sogar nur ein wenig größer als (Fk1 + Fk2) ist, kann
der Vakuumtrennschalter durch Betätigen des beweglichen Elements 5 geschlossen
werden, um das bewegliche Element 5 in die Zustände zu setzen,
wie in 2C, 2B und 2A in
dieser Reihenfolge gezeigt ist. Sogar wenn die Erregung des Betriebselektromagneten 12 in
dem in 2A gezeigten Zustand angehalten
wird, kann der Vakuumtrennschalter 2 in dem geschlossenen
Zustand beibehalten werden. Dies ist so, da die permanente Anziehungskraft
FM eingestellt wird, um die Beziehung FM > (Fk1 + Fk2) zu erfüllen, und somit wird der bewegliche
Kontakt 2b gegen den festen Kontakt 2a durch die
Kraft Fk2 der Wischfeder 10 gedrückt.
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Beim Öffnen des
Vakuumtrennschalters 2 wird der Betriebselektromagnet 12 angeschaltet,
um eine Abstoßungskraft
FMr zwischen dem Permanentmagneten 11 und sich selbst zu
erzeugen. Die Kraft FK wird in der gleichen Richtung wie diejenige der
Kraft (Fk1 + Fk2) ausgeübt,
und somit wird das bewegliche Element nur mit der Kraft in der Aufwärtsrichtung
beaufschlagt. Demgemäß ist, sogar
wenn die Abstoßungskraft
FMr sehr klein ist, die Kraft F = FMr + Fk1 eine sehr große, wie
in 5 gezeigt. Daher wird das bewegliche Element 5 mit
einer sehr großen
Kraft in der Trennschalteröffnungsrichtung beaufschlagt,
als ob die Kraftstifte entfernt wären, um sofort die Position
zu erreichen, wie in 2C gezeigt. Demgemäß wird,
sogar wenn der Betriebselektromagnet 12 in dem in 2C gezeigten
Zustand abgeschaltet wird, die permanente Anziehungskraft FM als
FM < Fk eingestellt,
und somit wird der Vakuumtrennschalter 2 geschlossen gehalten.
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Zusammenfassend
kann gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Vakuumtrennschalter 2 mit einer geeigneten Geschwindigkeit
geöffnet/geschlossen
werden, indem nur eine sehr kleine Kraft an das bewegliche Element 5 angelegt
wird.
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Bei
der Ausführungsform
wird eine bidirektionale Solenoidspule als der Betriebselektromagnet 12 verwendet,
um die Anziehungserregung und die Abstoßungserregung (Gegenerregung)
durch Umschalten der Richtungen durchzuführen, in denen ein elektrischer
Strom von der Gleichstromleistungsversorgungsschaltung 13 zu
dem Betriebselektromagneten 12 fließt. In dem anderen Fall kann
der Betriebselektromagnet, der eine Öffnungsspule und eine Schließspule des
Trennschalter umfasst, anstatt der bidirektionalen Solenoidspule
als der Betriebselektromagnet 12 verwendet werden.
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Die
Beschreibungen einer Leistungsversorgungsschaltung 13', die für den Betriebselektromagneten
mit einer Trennschalteröffnungsspule
und einer Trennschalterschließspule
verwendet wird, und einer Leistungsversorgungsschaltung (13''), die für den Betriebselektromagneten
mit einer Solenoidspule verwendet wird, wird mit Bezug auf 6 und 7 dargestellt.
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6 zeigt
einen Betriebselektromagneten 12', der eine Trennschalteröffnungsspule 12a und eine
Trennschalterschließspule 12b umfasst.
Die Leistungsversorgungsschaltung 13 richtet einen von einer
Wechselstromleistungsversorgung durch einen Transformator T fließenden Strom
gleich und lädt dann einen
Kondensator C1 mit dem durch einen Widerstand R1 fließenden gleichgerichteten
Strom auf. Die in dem Kondensator C1 gespeicherte elektrische Ladung
wird an die Trennschalteröffnungsspule 12a durch
einen Scyristor SCR1 angelegt, der von einer Scyristor-Treiberschaltung 12 getriggert
wird, um die Trennschalteröffnungsspule 12a zu
magnetisieren.
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Ein
als eine parallele Schaltung aufgebauter Gleichrichter D3 richtet
einen von der Wechselstromleistungsversorgung durch den Transformator
T fließenden
Wechselstrom gleich und lädt
einen Kondensator C2 mit dem gleichgerichteten Strom durch einen
Widerstand R3. Die in dem Kondensator C2 gespeicherte elektrische
Ladung wird an die Schließspule 12b durch
einen Scyristor SCR2 angelegt, der von der Scyristor-Treiberschaltung 16 getriggert
wird, um die Schließspule 12b zu
magnetisieren.
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Bei
diesem Schaltbild bezeichnen SW1 und SW2 Schalter zum Entladen,
die parallel über
Widerstände
R2 bzw. R4 verbunden sind. D2 und D4 bezeichnen Dioden, die bereitgestellt
werden, um zu verhindern, dass der elektrische Strom durch die Spulen
zurückfließt.
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Der
in dem Schaltbild von 7 gezeigte Betriebselektromagnet 12 umfasst
eine bidirektionale Solenoidspule.
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Die
in diesem Schaltbild gezeigte Leistungsversorgungsschaltung 13'' richtet einen von einer Wechselstromleistungsversorgung
durch einen Transformator T fließenden Wechselstrom mittels
eines Gleichrichters D1 gleich und lädt dann einen Kondensator C1
mit dem durch einen Widerstand R1 fließenden gleichgerichteten Strom.
Die elektrische Ladung wird an eine Verknüpfungsschaltung 17 durch
einen durch eine Scyristor-Treiberschaltung 16 getriggerten
Scyristor SCR1 angelegt, um die bidirektionale Solenoidspule 12 (Öffnungs-/Schließspule der
Schaltung) in der leitenden Richtung (Öffnungs-/Schließrichtung
des Trennschalters) zu magne tisieren, die durch den Schaltvorgang
der Verknüpfungsschaltung 17 bestimmt
wird.
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Bei
der Leistungsversorgungsschaltung 13'' richtet
ein als eine parallele Schaltung der Leistungsversorgungsschaltung 13 aufgebauter
Gleichrichter D3 ein durch den Transformator T fließenden Wechselstrom
gleich und lädt
einen Kondensator C2 mit dem durch einen Widerstand R3 fließenden gleichgerichteten
Strom auf. Die elektrische Ladung wird an die Verknüpfungsschaltung 17 durch
einen Scyristor SCR2 angelegt, der durch eine Scyristor-Treiberschaltung 16 getriggert
wird. Die beiden parallelen Schaltungen werden verwendet, wenn es
nötig ist, den
Ladevorgang erneut zu versuchen, wodurch eine schnelle Reaktion
erhalten werden kann.
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Die
Leistungsversorgungsschaltung 13'' umfasst
ferner eine Back-up-Schaltung. Die Back-up-Schaltung richtet den
durch den Transformator T parallel mit den oben erwähnten beiden Schaltungen
fließenden
Wechselstrom mittels des Gleichrichters D5 gleich und lädt eine
sekundäre
Batterie E mit dem durch einen Widerstand R5 fließenden gleichgerichteten
Strom auf. Die Ausgabe von der sekundären Batterie E wird an die
Verknüpfungsschaltung 17 durch
eine Scyristor SCR3 geliefert, der von der Scyristor-Treiberschaltung 16 getriggert
wird, wenn die Versorgung von der Leistungsversorgung angehalten
wird.
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Durch
Wählen
der Leistungsversorgungsschaltungen 13–13'',
wie oben beschrieben, in Übereinstimmung
mit der Art des Betriebselektromagneten 12, kann der Betriebselektromagnet 12 in
einen abgeschalteten Zustand, einen angeschalteten Zustand zum Schließen oder
einen angeschalteten Zustand zur Abstoßen geeigneterweise eingestellt
werden.
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SW1,
SW2, SW3 bezeichnen Schalter zum Entladen, die mit den Kondensatoren
C1 und C2 und der sekundären
Batterie 1 parallel über
Widerstände R2,
R4 bzw. R6 geschaltet sind.
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Die
Vorrichtung dieser Ausführungsform
ist aufgebaut, so dass der Permanentmagnet 11 an der Seite
des beweglichen Elements 5 und der Betriebselektromagnet 12 an
der Seite des Trägerrahmens 1 bereitgestellt
wird. Die gleiche Wirkung, die durch diese Vorrichtung erhalten
wird, kann durch die in der entgegengesetzte Art und Weise aufgebauten
Vorrichtung erzielt werden, d. h. der Vorrichtung, bei der der Betriebselektromagnet 12 an
der Seite des beweglichen Elements 5 und der Permanentmagnet 11 an
der Seite des Trägerrahmens 1 bereitgestellt
wird.
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Auf ähnliche
Weise wird der zylinderförmige Permanentmagnet 11 bei
der ersten Ausführungsform
verwendet, wobei jedoch ein konischer Permanentmagnet 11', wie in 8 gezeigt,
stattdessen verwendet werden kann. In dem letzteren Fall kann der
Betriebselektromagnet 12 in einer tassenähnlichen
Form ausgebildet sein, um der entgegengesetzten Fläche des
Magnetpols des Permanentmagneten 11 zu entsprechen, wie
in 8 gezeigt.
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Ein
derartiger konischer Permanentmagnet 11' muss keine so guten Ablenkungslasteigenschaften
im Vergleich mit dem Fall aufweisen, der den zylinderförmigen Permanentmagneten 11 verwendet, wobei
er doch durch Verwenden der Antriebsfeder für das bewegliche Element eingestellt
werden kann.
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Die
Antriebsfedern für
das bewegliche Element 7 und die Wischfeder 10 können in
einer Form ausgebildet sein, die sich wie eine Rebe windet, so dass
die Wicklung in den Zentralabschnitt nicht dicht und an beiden Endabschnitten
dicht ist, wie in 9A gezeigt, und ansonsten in
einer spiralförmigen
Form windet, wie in 9B gezeigt. Die die Ablenkungslast- Eigenschaften der
Federn darstellende Kennlinienkurve ist nichtlinear, wie in 9C gezeigt.
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Die
nichtlinearen Ablenkungslast-Eigenschaften können ebenfalls erhalten werden,
wenn die beweglichen Elementantriebsfedern und die Wischfeder 10 mit
der seriellen Verbindung einer Mehrzahl von spulenähnlichen
linearen Federn, die sich voneinander in den Kennlinien unterscheiden,
oder mit der koaxialen Verbindung einer Mehrzahl von spulenähnlichen
linearen Federn, die sich voneinander im Durchmesser unterscheiden,
ersetzt werden.
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Zweite Ausführungsform
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Die
zweite Ausführungsform
der Erfindung wird als nächstes
mit Bezug auf 10 beschrieben. Die Elemente,
auf die in der Beschreibung der ersten Ausführungsform Bezug genommen wird,
werden mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und deren ausführliche
Beschreibung wird hier weggelassen.
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Die
Betriebsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
weist einen Aufbau auf, bei dem der zylinderförmige Permanentmagnet 11 durch
ein als 21 in 10 bezeichnetes Trägerelement
getragen wird, und das Trägerelement 21 ist
an der oberen Oberfläche
des Plattenabschnitts 5b des beweglichen Elements 5 durch
eine Schraube 22 abnehmbar befestigt.
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An
den Plattenabschnitt 5b des beweglichen Elements 5 ist
eine mit 23 in 10 bezeichnete
Einstellschraube angeschraubt. Die Einstellschraube 23 hält den Führungsstift 6 in
einer vertikalen Richtung verschiebbar und die beweglichen Elementantriebsfedern 5 an
ihrer unteren Oberfläche.
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Mit
einem derartigen Aufbau kann der Permanentmagnet ohne weiteres von
dem beweglichen Element 5 durch Entfernen der Schraube 22 abgenommen
werden, und somit können
Vorgänge,
wie beispielsweise eine erneute Magnetisierung des Permanent magneten 11 unter
Beibehaltung der Vorrichtung durchgeführt werden.
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Ferner
kann die Wiederherstellungskraft Fk1 der Antriebsfedern für das bewegliche
Element 7 mittels einer Einstellschraube 23 eingestellt
werden, und somit kann die Gesamtfederkraft F = (Fk1 + Fk2) nach
dem Zusammenbau der Betriebsvorrichtung eingestellt werden.
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Mit
dieser Funktion kann die Veränderung der
Magnetkraft des Permanentmagneten 11, die durch den Herstellungsprozess
erzeugt wird, die gealterte Verschlechterung der Magnetkraft des
Permanentmagneten 11 oder die säkulare Änderung der Eigenschaften der
Wischfeder 12 und der Antriebsfedern für das bewegliche Element 7 ohne
weiteres behandelt werden.
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Dritte Ausführungsform
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Als
nächstes
wird die dritte Ausführungsform der
Erfindung nachstehend mit Bezug auf 11A, 11B und 12 beschrieben.
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Diese
Ausführungsform
zeigt den anderen Aufbau des Magnetkrafterzeugungsabschnitts mit dem
Permanentmagneten und dem Betriebselektromagneten. Um die durch
die erste Ausführungsform erzielten
Eigenschaften zu verbessern, ist es wünschenswert, die Form des Magnetkrafterzeugungsabschnitts
zu modifizieren.
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11A und 11B zeigen
einen Teil der in 1 gezeigten Betriebsvorrichtung,
wobei nur das bewegliche Element und die peripheren Elemente gezeigt
sind, und auf die bei der ersten Ausführungsform Bezug genommenen
Elemente werden durch die gleichen Bezugsziffern wie diejenigen
in 1 bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist der Trägerrahmen 1' in einer schachtelähnlichen
Form ausgebildet, und der Betriebsstab 3 wird verschiebbar
in einer vertikalen Richtung durch lineare Führungen 30a und 30b zum
Schließen der
oberen und unteren Öffnungen
des schachtelähnlichen
Trägerrahmens 1' getragen. 11A zeigt einen Zustand, wenn der Vakuumtrennschalter 2 geöffnet ist,
und 11B zeigt einen Zustand, wenn
der Vakuumtrennschalter 2 geschlossen ist.
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12 zeigt
insbesondere einen an dem beweglichen Element 5 angebrachten
Permanentmagneten 31 und einen Betriebselektromagneten 32,
der den an dem Trägerrahmen 1' angebrachten
Permanentmagneten 31 dazu bringt, eine Anziehungskraft oder
Abstoßungskraft
zu erzeugen.
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Der
Permanentmagnet 31 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet
und weist eine obere Oberfläche
auf, auf der ein plattenähnliches
Joch 33 befestigt ist. Der Permanentmagnet 31 wird
mit einer Abdeckung aus einer nichtmagnetischen Substanz 34 abgedeckt,
die an dem plattenähnlichen
Joch 33 an dessen äußeren Umfang
angebracht ist. Ein Abdeckungsabschnitt 34a, der die untere
Oberfläche des
Permanentmagneten 31 abdeckt, und ein Abdeckungsabschnitt 34b,
der die untere Oberfläche
des Jochs 33 abdeckt, arbeiten als die Magnetkraft des Permanentmagneten 31.
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Der
Betriebselektromagnet 32 umfasst eine zylinderförmige Solenoidspule 34,
die angeordnet ist, so dass dem äußeren Umfang
der Abdeckung aus dem nichtmagnetischen Material gegenüberliegt,
und einen Eisenkern mit einer tassenähnlichen Form 37 zum
Tragen der Solenoidspule 36 auf dessen inneren Oberfläche. Zu
dieser Zeit arbeiten ein oberer Oberflächenabschnitt 37a der
Eisenspule 37, der der unteren Oberfläche des Permanentmagneten 31 gegenüberliegt,
und ein oberer Oberflächenabschnitt 37b des
Eisenkerns 37, der der unteren Oberfläche des Jochs 33 gegenüberliegt,
als die Polfläche
des Betriebselektromagneten 32.
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Bei
dieser wie oben ausgebildeten Vorrichtung laufen die Magnetkraftlinien
des Permanentmagneten 31 durch den Eisen kern 37 des
Betriebselektromagneten 32, und somit zieht der Permanentmagnet 31 den
Eisenkern 37 mit einer großen Magnetkraft an. Gemäß diesem
Aufbau kann der Permanentmagnet 37 der vorliegenden Ausführungsform eine
größere permanente
Anziehungskraft FM verglichen mit der bei dem ersten Ausführungsform
beschriebenen Aufbau erzeugen, sogar wenn der Permanentmagnet 37 die
gleiche Größe und Eigenschaften
aufweist, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben. Die
Vorrichtung kann somit mit den Antriebsfedern für das bewegliche Element 7 oder
der Wischfeder 10 ausgestattet werden, die eine größere Wiederherstellungskraft
verglichen mit derjenigen bei der ersten Ausführungsform aufweist, da der
Permanentmagnet 37 eine größere Anziehungskraft aufweist,
und somit kann die Öffnungskraft
oder Schließkraft
des Trennschalters erhöht
werden. Ferner kann gemäß diesem
Aufbau ein Sicherheitsabstand zwischen der magnetischen Anziehungskraft und
den Wiederherstellungskräften
der Federn 7 und 10 gewährleistet werden, wodurch verhindert
werden kann, dass der Fehler aufgrund der Verringerung der Magnetkraft
des Permanentmagneten 37 auftritt.
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Die
meisten Magnetkraftlinien laufen durch das Innere des Eisenkerns 37 und
das Innere der Solenoidspule 36, wobei sie in der Axialrichtung
mit einer gleichförmigen
Flussdichte laufen. Demgemäß beaufschlagt,
wenn der Betriebselektromagnet 32 angeschaltet ist, der
Betriebselektromagnet 32 den Permanentmagneten 31 mit
einer Anziehungskraft oder Abstoßungskraft mit einem großen Hub.
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Demgemäß kann der
absolute Bewegungsbereich des beweglichen Elements 5 erhöht werden, und
somit wird der Einstellbereich der Antriebsfedern für das bewegliche
Element 7 verbreitert, um deren Einstellung einfach zu
machen.
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12 zeigt
die Vorrichtung, wobei der Permanentmagnet 31 innerhalb
der Solenoidspule 36 angeordnet ist. Der Perma nentmagnet 31 kann
außerhalb
der Solenoidspule 36, wie in 13 gezeigt, angeordnet
sein.
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Vierte Ausführungsform
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Die
vierte Ausführungsform
der Erfindung wird als nächstes
mit Bezug auf 14 beschrieben.
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Diese
Ausführungsform
bezieht sich auf die andere Anordnung der Wischfeder 10,
des beweglichen Elements 5, der Antriebsfeder oder den
anderen. Die bei der ersten Ausführungsform
beschriebenen Elemente werden durch die gleichen Bezugsziffern wie
bei der ersten Ausführungsform
bezeichnet, und ihre ausführliche
Beschreibung wird hier weggelassen.
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Eine
Betriebsvorrichtung 40 weist ein als eine Ziffer 41 bezeichnetes
bewegliches Element auf. Das bewegliche Element 41 ist
in einer stabähnlichen Form
ausgebildet und wird gleitbar in der vertikalen Richtung durch obere
und untere lineare Führungen (nicht
gezeigt) gehalten, die an einem Trägerrahmen 42 vorgesehen
sind.
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An
dem oberen Endabschnitt des beweglichen Elements 41 ist
der erste Anschlag 43 angeordnet, und eine Antriebsfeder
für das
bewegliche Element 44 ist zwischen dem ersten Anschlag 43 und dem
Trägerrahmen 42 eingefügt. Wie
aus diesem Aufbau offensichtlich sein sollte, wird das bewegliche Element 41 durch
die Antriebsfeder für
das bewegliche Element 44 fortwährend nach oben gedrückt.
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Der
untere Endabschnitt des beweglichen Elements 41 wird mit
einem Betriebsstab-Trägergehäuse 45 zum
Tagen des oberen Endabschnitts des Betriebsstabs 43 bewegbar
in der vertikalen Richtung ausgestattet, wobei das Betriebsstab-Trägergehäuse 45 an
dem unteren Endabschnitt des beweglichen Elements 41 über ein
Verbindungselement 46 befestigt ist. Das Verbindungselement 46 ist
an dem unteren Endabschnitt des beweglichen Elements 41 durch
einen Innengewindeabschnitt 46a befestigt, der in dem oberen
Abschnitt des Verbindungselements 46 ausgebildet ist, und
wird an dem Betriebsstab-Trägergehäuse 45 durch
einen Innengewindeabschnitt 46a befestigt (angeschraubt?),
der in dem unteren Abschnitt des Verbindungselements 46 ausgebildet
ist.
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Der
untere Abschnitt des Verbindungselements 46 wird ferner
mit einem Führungsloch 47 ausgestattet,
das koaxial mit dem Innengewindeabschnitt 46b angeordnet
ist, und der obere Endabschnitt des Betriebsstabs 3 wird
in das Führungsloch 47 eingefügt, um frei
daraus hervorzuragen. In dem Mittelabschnitt des Betriebsstabs 3 wird
der zweite Anschlag 48 zum Steuern der Bewegung des Betriebsstabs 3 bereitgestellt.
Zwischen der oberen Oberfläche
des zweiten Anschlags 48 und der unteren Endoberfläche des
Verbindungselements 46 wird eine Wischfeder 49 eingefügt, um den
Betriebsstab nach unten zu drücken.
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Der
Trägerrahmen 42 ist
darin mit dem an dem beweglichen Element 41 befestigten
Betriebselektromagneten 32 und dem an dem Trägerrahmen 42 befestigten
Permanentmagneten 31 ausgestattet, um dem Betriebselektromagneten 32 gegenüberzuliegen
(sh. den in 11 gezeigten Aufbau).
Der Betriebselektromagnet 32 ist mit der Leistungsversorgungsschaltung 13 verbunden,
um angeschaltet zu werden, um eine Abstoßungskraft oder eine Anziehungskraft
zu erzeugen.
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Mit
einem derartigen Aufbau wird ebenfalls im wesentlichen die gleiche
Wirkung wie diejenige der ersten Ausführungsform durch Einstellen
der permanenten Anziehungskraft (Fk1, Fk2 und FM) der Antriebsfeder
für das
bewegliche Element 44, der Wischfeder 49 und des
Permanentmagneten 31 auf die gleiche Art und Weise wie
diejenige der ersten Ausführungsform
erzielt werden.
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Ferner
kann bei diesem Aufbau die Wischfeder 49 nahe dem Vakuumtrennschalter 2 angeordnet sein,
und somit kann der Betriebsstab 3 kurz ausgebildet sein.
Das Gesamtgewicht des Betriebsstabs 3 und des beweglichen
Kontakts 2 kann daher verringert werden, um die bei dem
Betrieb der Vorrichtung erzeugte Trägheit zu vermindern. Kraft
dieses Merkmals kann der Vakuumtrennschalter 2 mit einer
hohen Geschwindigkeit und mit Zuverlässigkeit geöffnet werden.
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Fünfte Ausführungsform
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Die
fünfte
Ausführungsform
wird als nächstes
mit Bezug auf 15 beschrieben.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Mehrzahl
der Betriebsvorrichtungen 40 der vierten Ausführungsform.
Bei der Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden die Betriebsvorrichtungen 40 parallel
entsprechend der Anzahl der Phasen der Wechselstromquelle (d. h.
der Anzahl der Vakuumtrennschalter) angeordnet. Die Vorrichtung
der vorliegenden Ausführungsform
entspricht der Dreiphasenstromquelle und umfasst somit drei Betriebsvorrichtungen 40.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst Erfassungssensoren 52a bis 52c zum
Erfassen der Zustände
der Wechselströme durch
Magnetostriktionerfassung der Ablenkungsflächen von optischen Fasern,
die um die sich von dem festen Kontakt 2a erstreckenden
Drähte 50a bis 50c gewickelt
sind, und eine Synchronisationssteuervorrichtung 53 zum
Steuern der Betriebsvorrichtungen 40 auf der Grundlage
der von den Erfassungssensoren 52a bis 52c ausgegebenen
Erfassungssignale.
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Wenn
das Nulldurchgangs-Timing der Wechselströme von den Erfassungssensoren 52a bis 52c erfasst
wird, schaltet die Synchronisationssteuervorrichtung 53 die
Betriebselektromagneten 32 der Betriebsvorrichtungen 40 an,
um der Reihe in Übereinstimmung
mit dem Erfassungssignal der Erfassungssensoren 52a bis 52c Abstoßungskräfte zu erzeugen,
um alle Vakuumtrennschalter 2 zu öffnen. Die Phasen der Wechselströme werden
um 120° voneinander
verschoben, und somit arbeiten die Betriebsvorrichtungen 40 seriell
mit vorbestimmten Intervallen.
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Mit
einem derartigen Aufbau können
die Vakuumtrennschalter 2 an dem Nulldurchgangs-Timing in
der Reihenfolge der Phase geöffnet
werden, wobei wenig Wechselstrom durch die Vorrichtung fließt. Daher
kann die Trennschaltungskapazität
jedes Vakuumtrennschalters 2 verringert werden.
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Mit
einem derartigen Aufbau kann der Vakuumtrennschalter sofort geöffnet werden,
sogar wenn der Betriebselektromagnet 32 eine kleine Kapazität aufweist.
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Sechste Ausführungsform
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Die
sechste Ausführungsform
der Erfindung wird als nächstes
mit Bezug auf 16 beschrieben.
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Die
Betriebsvorrichtung 60 dieser Ausführungsform ist ausgestaltet,
um drei Vakuumtrennschalter, wie bei der fünften Ausführungsform beschrieben, zu
betreiben, wobei sie sich jedoch von der Vorrichtung der fünften Ausführungsform
durch die gleichzeitige Betätigung
der drei Ventile 2 mittels eines beweglichen Elements 41 unterscheidet.
Die bei den vierten und fünften
Ausführungsformen
beschriebenen Elemente werden durch die gleichen Bezugsziffern wie
bei den vierten und fünften
Ausführungsformen
bezeichnet, und deren ausführliche
Beschreibung wird weggelassen.
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Die
Betriebsvorrichtung 60 dieser Ausführungsform ist ausgestaltet,
um drei Vakuumtrennschalter 2 mittels eines beweglichen
Elements 41 gleichzeitig zu betätigen, und somit ist das bewegliche
Element 41 mit einer als 61 in 16 bezeichneten
Antriebskurbel verbunden, um drei Betriebsstäbe 3 mittels dreier
Wischfedern 49 gleichzeitig anzutreiben. Das bewegliche
Element 41 und dessen umgebende Elemente sind in einer
vertikal umgekehrten Position zu denen der vierten Ausführungsform
angeordnet, und die Antriebskurbel 61 ist an dem oberen
Endabschnitt des beweglichen Elements 41 befestigt.
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Diese
Zeichnung zeigt ebenfalls einen als 62 bezeichneten manuellen
Trennschalteröffnungsmechanismus
zum manuellen Durchführen
des Öffnens der
Vakuumtrennschalter 2. Der manuelle Trennschalteröffnungsmechanismus 62 umfasst
einen Hebel 63 zum Herunterdrücken des beweglichen Elements 41 durch
Hebelwirkung, und ein tragendes Element 64 zum Tragen des
Hebels 63, so dass der Hebel 63 frei schwenken
kann. Der distale Endabschnitt des Hebels 63 ist ausgestaltet,
um mit der Kopplungsachse gekoppelt zu sein, die an dem oberen Endabschnitt
des beweglichen Elements 41 bereitgestellt wird, wenn der
Hebel 63 vorwärtsgetrieben
wird. Nachdem der distale Endabschnitt des Hebels 63 mit
der Kopplungsachse gekoppelt ist, wird der Hebel 63 mit
Bezug auf den tragenden Punkt des tragenden Elements 64 nach
oben getrieben, wodurch die Betriebsstäbe 3 nach oben getrieben
werden können,
um die Vakuumtrennschalter 2 zu öffnen.
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An
dem oberen Endabschnitt des Trägerrahmens 42 ist
ein Magnetpfadtrennmechanismus 66 vorgesehen, um zu verhindern,
dass die permanente Anziehungskraft FM durch Öffnen des Magnetpfads des Permanentmagneten 31 erzeugt
wird. Wenn der Magnetpfadtrennmechanismus 66 arbeitet,
um die Anziehungskraft des Permanentmagneten 31 in dem Zustand
zu stoppen, bei dem die Vakuumtrennschalter 2 geschlossen
sind (wie in 16 gezeigt), wird der Betriebsstab 3 durch
die Wiederherstellungskraft der Wischfeder 49 und der Antriebsfeder 44 in
der Richtung bewegt, um den Vakuumtrennschalter 2 zu öffnen, und
somit kann das Öffnen
der Vakuumtrennschalter 2 durchgeführt werden.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst ferner einer
in der Zeichnung durch Bezugsziffer 68 bezeichneten Fangmechanismus.
Der Fangmechanismus 68 ist vorgesehen, um zu verhindern,
dass das bewegliche Element 41 durch die Reaktion des Vorgangs
zurückspringt,
um sich in die entgegengesetzten Richtung zu bewegen, wenn der Schließungs- oder
der Öffnungsvorgang durchgeführt wird.
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Der
Fangmechanismus 68 umfasst einen Wagen, der in der Horizontalrichtung
bewegbar bereitgestellt wird, ein Dämpfungselement 70,
das an dem Wagen 69 vorgesehen ist, einen ersten Crawl 72,
der an dem Wagen 69 vorgesehen ist, um die Aufwärtsbewegung
des Anschlags 63 einzuschränken, auch wenn der erste Crawl
die Abwärtsbewegung
des Anschlags 43 ermöglicht,
einen zweiten Crawl 73, der die Abwärtsbewegung des Anschlags 43 einschränkt, obwohl
er die Aufwärtsbewegung des
Anschlags 43 ermöglicht.
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Die
ersten und zweiten Crawls 72 und 73 sind voneinander
um den Abstand getrennt, der größer als
die Breite oder des Anschlags 43 ist, um nicht gleichzeitig
zu arbeiten. Die Operationen der Crawls werden durch die horizontale
Bewegung des Wagens 69 umgeschaltet. Der Wagen 69 kann
zu einer gewünschten
Position durch eine Antriebszylindervorrichtung 74 und
eine Feder 75 bewegt werden.
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Mit
einem derartigen Aufbau kann das Schließen/Öffnen einer Mehrzahl von Vakuumtrennschaltern 2 mittels
nur eines beweglichen Elements 41 durchgeführt werden,
und somit kann der Aufbau der Vorrichtung einfach sein. Ferner wird
die Wischfeder 49 an jedem Vakuumtrennschalter 2 bereitgestellt,
und somit kann der feste Kontakt 2a und der bewegliche
Kontakt 2b mit einem notwendigen Druck angewendet werden,
der von den Kontakten der anderen beiden Vorrichtungen unabhängig ist,
sogar wenn die festen Kontakte 2a und die beweglichen Kontakte 2b der
drei Vorrichtungen auf unterschiedliche Weisen transformiert/abgenutzt
werden.
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Ferner
ist diese Vorrichtung mit verschiedenen manuellen Trennschalteröffnungsmitteln
(62, 66) ausgestattet, und somit kann das Öffnen der
Vakuumtrennschalter 3 durchgeführt werden, sogar wenn der
Betriebselektromagnet aufgrund des Fehlers in der Leistungsversorgung
oder des Bruchs der Verdrahtung nicht betrieben werden kann. Als
Ergebnis steigt die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung an.
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Außerdem hindert
der Fangmechanismus 69 das bewegliche Element daran, sich
in der entgegengesetzten Richtung aufgrund der Reaktion der Vorgangs
zu bewegen, und somit werden die Schwierigkeiten, wie beispielsweise
das Klappern bei dem Schließvorgang
und das erneute Schließen
bei dem Öffnungsvorgang,
nicht auftreten.
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Siebte Ausführungsform
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Die
siebte Ausführungsform
der Erfindung wird als nächstes
mit Bezug auf 17 beschrieben.
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17 zeigt
den geöffneten
Vakuumtrennschalter an der rechten Seite einer „Wellenlinie" und den geschlossenen
Vakuumtrennschalter auf der linken Seite. Die bei den vierten bis
sechsten Ausführungsformen
beschriebenen Elemente werden mit den gleichen Bezugsziffern wie
bei den Ausführungsformen
bezeichnet, und deren ausführliche
Beschreibung wird weggelassen.
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Auf ähnliche
Art und Weise zu der Vorrichtung der sechsten Ausführungsform
führt die
Betriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform den Schließ/Öffnungsvorgang
der drei Vakuumtrennschalter 2 nur mittels eines beweglichen
Elements 41 aus. Bei der Vorrichtung der vorliegenden Ausführungsform
wird ein einfacher Verbindungshalter 76 anstatt der Antriebskurbel 61,
wie bei der sechsten Ausführungsform
beschrieben, verwendet.
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Ferner
umfasst die Betriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführung einen
Permanentmagneten 77 und einen Betriebselektromagneten 78,
die an einem in dem Trägerrahmen 42 angeordneten
Halteelement 79 befestigt sind. An der Seite des beweglichen
Elements 41 ist eine magnetische Substanz 80 vorgesehen,
um einen einfachen Magnetpfad zu bilden.
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Das
Halteelement 79 ist mit einem hervorstehenden dünnen, in
Eingriff nehmenden Abschnitt 70a ausgestattet, der in eine
Lücke zwischen
dem Trägerrahmen 42 und
dem beweglichen Element 41, d. h. in die in den Magnetpfaden
gebildete Lücke,
eingefügt
werden kann. Die obere Oberfläche
des Halteelements 79 und die untere Oberfläche der
Magnetsubstanz 80 liegen einander und dem mit Kerben 79a und 80a gebildeten
Bereich gegenüber,
so dass die Kerben einander in Eingriff genommen sind. Die Tiefe/Höhe der Kerben 79b und 80a werden
eingestellt, um im wesentlichen gleich wie der Hub δ zu sein,
um den die Wischfeder 49 ausgedehnt wird.
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Der
untere Endabschnitt der Magnetsubstanz 80 wird ebenfalls
an einem äußeren Umfang mit
einer als 80b in der Zeichnung bezeichneten Ausnehmung
bereitgestellt. Die Ausnehmung 80b ändert die in Eingriff nehmende
Lücke zwischen
der Magnetsubstanz 80 und dem Trägerrahmen 42 innerhalb eines
als g dargestellten Bereiches, um den zwischen der Magnetsubstanz 80 und
dem Halteelement 79 gebildeten Magnetpfad zu ändern.
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Mit
einem derartigen Aufbau wird das bewegliche Element 41 durch
die zwischen dem Permanentmagneten 77 und der Magnetsubstanz 80 erzeugten
permanenten Anziehungskraft nach unten gedrückt, wenn der Betriebselektromagnet 78 abgeschaltet
wird. Wenn der Vakuumtrennschalter 2 geschlossen ist, wird
die Magnetkraft des Permanentmagneten 77 durch Anschalten
des Betriebselektromagneten 78 erhöht. Auf diese Art und Weise
steigt die Anziehungskraft zwischen der Magnetsubstanz 80 und
dem Permanentmagneten an, um das bewegliche Element 41 nach
unten zu treiben.
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Wenn
der Vakuumtrennschalter 2 geschlossen ist, wird die Magnetkraft
des Permanentmagneten 71 durch Abschalten des Betriebselektromagneten 78 verringert,
so dass das bewegliche Element 41 durch die Wiederherstellungskräfte der
Wischfedern 49 und die Antriebsfeder für das bewegliche Element 44 nach
oben bewegt werden kann.
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Zwischen
dem an dem Trägerrahmen
bereitgestellten Halteelement 79 und der an dem beweglichen
Element 41 bereitgestellten Magnetsubstanz 80 wird
ein teilweise Anstieg in einer Magnetkraft aufgrund der Funktion
des dünnen,
in Eingriff nehmenden Abschnitts 79a während der vertikalen Hub auftreten.
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19 ist
eine graphische Darstellung, die den Einfluss auf die Änderung
der Magnetkraft durch den hervorstehenden dünnen, in Eingriff nehmenden Abschnitt 70a zeigt.
Eine geöffnete
Kurve zeigt die Änderung
der Magnetkraft, wenn der dünne,
in Eingriff nehmende Abschnitt 79a nicht an der Vorrichtung
bereitgestellt wird. Der durch den in Eingriff nehmenden Abschnitt 79a erzeugte
Leckmagnetfluss ist begrenzt, und somit wird die Magnetkraft nicht
so beträchtlich
verringert, sogar wenn die Elemente miteinander so tief in Eingriff
genommen sind.
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Außerdem ändern sich
die zwischen dem Halteelement 79 und dem beweglichen Element 41 erzeugten
Magnetkräfte
aufgrund der Änderung
des durch die Ausnehmung 80b während der Hübe gebildeten, in Eingriff
nehmenden Lücke
g. 20 ist die graphische Darstellung, die den Einfluss
auf die Änderung
in der Magnetkraft durch diese Elemente zeigt. Die geöffnete Kurve
in der graphischen Darstellung zeigt die Änderung der Magnetkraft, wenn die
Ausnehmung 80b in der Vorrichtung nicht ausgebildet ist.
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Die Änderung
in den Magnetkraftlinien, die bei dem Hub δ erzeugt werden, während die
zwischen dem Halteelement 79 und der Magnetsubstanz 80 gebildeten
Kerben 79b und 80a einander gegenüber liegen,
ist aufgrund der Kerben 79b und 80a klein. 18 ist
eine graphische Darstellung, die diesen Zustand zeigt. Bei dieser
graphischen Darstellung zeigt eine geöffnete Kurve den Fall, wobei die
Kerben 79b und 80b nicht an der Vorrichtung bereitgestellt
werden. Wie aus dieser graphischen Darstellung offensichtlich sein
sollte, kann die Vorrichtung im wesentlichen die gleiche Anziehungskraft fortwährend innerhalb
des Bereichs von δ erzeugen. Demgemäß kann die
Anziehungskraft ausgeglichen sein, sogar wenn eine Feder mit einer
niedrigen und im wesentlichen konstanten Federkonstante als die Wischfeder 49 verwendet
wird. 21 zeigt die Kennlinien der
an die Feder angelegten Last als Funktion der Ablenkung der Feder,
wenn eine Feder mit einer niedrigen und im wesentlichen konstanten Federkonstante
als die Wischfeder 49 verwendet wird.
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Mit
dem oben beschriebenen Aufbau kann die Druckänderung durch die Kontakte
unterdrückt werden,
sogar wenn der feste Kontakt und der bewegliche Kontakt schlecht
geformt und abgenutzt sind, und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung wird
dadurch erhöht.
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Das
Folgende ist die Beschreibung der Wirkung des dünnen in Eingriff nehmenden
Abschnitts 79a und der Ausnehmung 80b sowie der
Kerben 79a und 80a.
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Wie
es bei der ersten Ausführungsform
beschrieben ist, werden die Wiederherstellungskräfte der Wischfeder 49 und
der Antriebsfeder für
das bewegliche Element 44 eingestellt, um im wesentlichen gleich
der Anziehungskraft des Permanentmagneten 77 zu sein, so
dass das Öffnen/Schließen des
Vakuum trennschalters mit einer kleinen Antriebskraft durchgeführt werden
kann.
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Die
Kennlinien Fk2 der Wischfeder 49 werden jedoch in Übereinstimmung
mit der Art des Vakuumtrennschalters 2 bestimmt. Daher
können
die Wiederherstellungskräfte
der Wischfeder 49 und der Antriebsfeder für das bewegliche
Element 44 eingestellt werden, um im wesentlichen gleich
wie die Magneteigenschaft FM des Permanentmagneten zu sein, indem
lediglich die Kennlinien Fk1 der Wischfeder 49 geändert werden.
Wie hieraus offensichtlich sein sollte, ist der Ausgestaltungsspielraum
der Wiederherstellungskräfte
klein.
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Bei
dieser Ausführungsform
werden die Kennlinien der permanenten Anziehungskraft FM durch Ausstatten
der Vorrichtung mit dem dünnen,
in Eingriff nehmenden Abschnitt 70a, der Ausnehmung 80b und
den Kerben 79b und 80a gesteuert. Durch Bereitstellen
des dünnen
in Eingriff nehmenden Abschnitts, der Ausnehmung und der Kerben
wird der Ausgestaltungsspielraum für die Wischfeder 49 und die
Antriebsfeder für
das bewegliche Element 44 erhöht, und die Gesamtsumme der
Wiederherstellungskräfte
(Fk1 + Fk2) der Federn kann ohne weiteres eingestellt werden, um
im wesentlichen gleich wie die Kennlinien der permanenten Anziehungskraft
FM zu sein.
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Ferner
sind bei mit dem bei der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Aufbau
der Permanentmagnet 77 und der Betriebselektromagnet 78 einstückig an
der Vorrichtung befestigt und bewegen sich nicht. Es gibt somit
wenig Möglichkeit,
dass der Permanentmagnet 77 oder die mit dem Betriebselektromagneten 78 verbundene
Verdrahtung beschädigt werden
kann. Demgemäß wird die
Zuverlässigkeit der
Vorrichtung ansteigen.
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Achte Ausführungsform
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Das
folgende ist die Beschreibung der achten Ausführungsform der Erfindung mit
Bezug auf 22.
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In 22 zeigt
die rechte Seite der durch eine „Wellenlinie" geteilten Vorrichtung
den Zustand, bei dem der Vakuumtrennschalter 2 geöffnet ist,
und die linke Seite der Vorrichtung den Zustand, wobei der Vakuumtrennschalter 2 geschlossen
ist. Die bei der vierten Ausführungsform
beschriebenen Elemente werden durch die gleichen Bezugsziffern wie
bei der vierten Ausführungsform
bezeichnet, und deren ausführliche
Beschreibung wird weggelassen.
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Die
Vorrichtung umfasst einen Betriebselektromagneten 81, der
an der Seite des beweglichen Elements 41 befestigt ist,
und einen Permanentmagneten 82, der an der Seite des Trägerrahmens 43 befestigt
ist. Die Größen und
die Positionsbeziehung des Betriebselektromagneten 81 und
des Permanentmagneten 82 werden eingestellt, so dass das
bewegliche Element 41 fortwährend in die Schließ-/Öffnungsrichtung
durch die von dem Permanentmagneten 82 auf den Betriebselektromagneten 81 (Eisenkern 81a)
ausgeübten
permanenten Anziehungskraft gedrückt
wird. Genauer gesagt wird das bewegliche Element 41 in
die Öffnungsrichtung
durch den Permanentmagneten 82 gedrückt, wenn das bewegliche Element 41 an
der Trennschalteröffnungsseite
mit Bezug auf die zentrale Position positioniert ist. Wenn das bewegliche
Element 41 an der Seite des Schließens positioniert ist, wird
das bewegliche Element 41 in die Schließrichtung gedrückt.
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Ferner
ist der Trägerrahmen 42 dieser
Ausführungsform
mit einer Abdeckung 94 ausgestattet, die an der oberen
Oberfläche
befestigt ist, um den oberen Endabschnitt abzudecken. Diese Abdeckung 84 nimmt
eine Antriebsfeder für
das bewegliche Element 85 zum Drängen des Anschlags 43 nach
oben, der an dem oberen Endabschnitt des beweglichen Elements 41 vorgesehen
ist, auf. Unter der Annahme, dass die Feder 44, um des
beweglichen Elements 41 nach oben zu drängen, die erste bewegliche
Elementantriebsfeder ist, und die Antriebsfeder für das bewegliche
Element 85 die zweite Antriebsfeder für das bewegliche Element ist,
ist die Wiederherstellungskraft der ersten Antriebsfeder für das bewegliche
Element 44 gleich Fk2 und die Wiederherstellungskraft der
zweiten Antriebsfeder für
das bewegliche Element 85 gleich Fk3.
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Zu
diesem Zeitpunkt werden die Wiederherstellungskräfte Fk2 und Fk3, die Wiederherstellungskraft
Fk1 der Wischfeder 49 und die permanente Anziehungskraft
FM des Permanentmagneten 82 eingestellt, wie bei der graphischen
Darstellung von 23 gezeigt. Bei dieser graphischen
Darstellung stellt (I) den Zustand der Kräfte dar, wenn der Vakuumtrennschalter
geschlossen ist, und (III) den Zustand der Kräfte dar, wenn der Vakuumtrennschalter geöffnet ist.
(II) stellt den Übergangszustand
von (I) und (III) dar.
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Bei
dieser graphischen Darstellung wird die maximale Länge der
ersten Antriebsfeder für
das bewegliche Element 44 eingestellt, um dem Bewegungsabstand
des beweglichen Elements 41 während der Zeitspanne zwischen
den Zuständen
(I)–(II) gleich
zu sein, und die maximale Länge
der zweiten Antriebsfeder 85 für das bewegliche Element wird eingestellt,
um dem Bewegungsabstand des beweglichen Elements 41 während der
Zeitspanne zwischen den Zuständen
(II)–(III)
gleich zu sein.
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F
in 23 zeigt die Gesamtsumme der Kräfte, um
die Beziehung F = FM + (Fk1 + Fk2 + Fk3) zu erfüllen. Die Gesamtkraft wird
eingestellt, um im wesentlichen auf Null gehalten zu werden. Mit
anderen Worten sind die Änderungskennlinien
der Gesamtkraft F im wesentlichen die gleichen wie diejenigen der
Gesamtsumme der Kräfte
Fk1, Fk2 und Fk3.
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Mit
einem derartigen Aufbau kann im wesentlichen ebenfalls die gleiche
Wirkung wie diejenige der ersten Ausführungsform erzielt werden.
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Zusätzlich dazu
kann gemäß dem Aufbau der
vorliegenden Ausführungsform
eine große
Antriebskraft bei sowohl den Öffnungs-
als auch den Schließrichtungen
des Trennschalters erzielt werden, und diese Vorgänge können mit
hoher Geschwindigkeit durchgeführt
werden. Ferner können
durch Ändern
der Höhe
(nicht gezeigt) der Feder mittels Abstandshalter o. dgl. die Wiederherstellungskräfte der Antriebsfeder
für das
bewegliche Element und der zweiten Antriebsfeder für das bewegliche
Element eingestellt werden, und somit kann die Einstellung, die
notwendig ist, wenn die Magnetkraft des Permanentmagneten aufgrund
der gealterten Verschlechterung verschlechtert wird, ohne weiteres
durchgeführt werden.
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Obwohl
ein einzelner Permanentmagnet 82 der Vorrichtung bei dieser
Ausführungsform
bereitgestellt wird, kann der Permanentmagnet, der einen schließenden Permanentmagneten
und einen Trennschalteröffnungsmagneten
bei der Vorrichtung verwendet werden.
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Es
ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen
begrenzt ist und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen
durch einen Fachmann ohne Abweichen vom Schutzumfang, wie er durch
die beigefügten
Ansprüche
definiert ist, durchgeführt
werden können.
Beispielsweise werden Vakuumtrennschalter bei den Ausführungsformen
betrieben, wobei jedoch ein Gastrennschalter durch die Betriebsvorrichtung betrieben
werden kann.