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Elektrischer Leistungsschalter für Schnellausschaltung und Kurzschlußfortschaltung
Die Entwicklung der modernen Leistungsschalter für Stromverteilungsnetze geht: dahin,
die Schalter als sogenannte Schnellschalter mit kurzen Ansprech- und Schaltzeiten
auszubilden und sie für die Zwecke der Kurzschlußfortschaltung geeignet zumachen,
wobei unter Kurzschlußfortschaltung die Maßnahme zu verstehen ist, durch ein kurzzeitiges
Fortnehmen der Spannung durch Ausschalten und sofortiges Wiedereinschalten eines
Leistungsschalters einen vorübergehenden Kurzschluß-oder sonstigen Fehlerstromlichtbogen
zum Verschwinden zu bringen. Zum Antrieb dieser Schalter wird dabei in der Regel
ein §trömendes Druckmittel, insbesondere Druckgas verwendet, was besonders dann
günstig ist, wenn man, wie beim Druckgasschalter, auch zur Lichtbogenlöschung Druckgas
verwendet.
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Es ist erforderlich, die Schalter für die obigen Zwecke so auszubilden,
daß die Schnellausschaltung und die Kurzschlußfortschaltung völlig unabhängig voneinander
vorgenommen werden können. Infolgedessen benötigt man zwei Ventile für die Druckmittelsteuerung
des Antriebs, von denen die Betätigung :des einen Ventils die Schnellaus-Schaltung
und :die Betätigung des anderen Ventils die Kurzsch.lußfortschaltung zur Folge hat.
Die zu diesen beiden Ventilen gehörenden Betätigungsmagnete müssen wegen der verlangten
kurzen Eigenzeiten groß ausfallen, wodurch die Anordnung teuer wird und ganz erheblichen
Raum beansprucht, der an den Schaltern nicht ohne weiteres zur Verfügung steht.
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Diese Nachteile sollen gemäß der Erfindung dadurch beseitigt werden,
daß für beide Zwecke, Schnellausschaltung und Kurzschlußfortschaltung, nur ein Betätigungsventil
verwendet wird, das so ausgebildet ist, :daß es mit zwei voneinander unabhängigen
Wirkungsbereichen zur Anwendung gebracht wird, von denen der eine die Schnellausschaltung
und der andere die Kurzschlußfortschaltung zur Folge hat. Insbesondere kann die
Anordnung so getroffen werden, daß ein Doppelventil mit zwei Hubstufen verwendet
wird und der volle Ventilhub die Schnellausschaltung und ein Teilventilhub die Kurzschlußfortschaltung
bewirkt.
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Auf der Zeichnung ist 'ein derartiges Ausführungsbeispiel des Erfndungsgegen@
Standes
dargestellt. Fig. i zeigt schematisch die Ventilanordnung in der Ruhe.stel= lu:ng,
während die Fig. 2 und 3 die Ventilanordnung in der Stellung für Schnellausschaltung
und Kurzschlußfortschaltung erkennen lassen.
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Es ist dabei ein Freistrahldruckgasschalter zugrunde gelegt, bei dem
die Schaltkontakte verschiebbar in sogenannten Löschköpfen sitzen, die an den Enden
von Schwenk- oder TIubarmen angeordnet sind. Beim normalen Abschaltvorgang werden
die Schaltkontakte, die m?t Antriebskolben versehen sind, gegen die Wirkung von
Einschaltfedern in die Löschköpfe zurückgezogen, und außerdem werden die Löschköpfe
durch Bewegen der Arme mittels eines besonderen Druckluftantriebes auseinanderbewegt.
ZurKurzschlußfortschaltung bleiben dagegen die Löschköpfe ,heil, und es «-erden
nur die Schaltkontakte st;-in diese zurückgezogen und wieder freigegeben, Das Ausführungsbeispiel
zeigt die Auslösung dieser beiden Schaltvorgänge mittels eines einzigen Betätigungsventils
i.
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Dem Ventil i strömt das Druckgas über die Leitung 2 aus dem nicht
dargestellten Druckgasvorratsbehälter zu. Es besitzt die Ventilkörper 3, 4 und 5,
die auf der Ventilspindel 6 übereinander angeordnet sind und mit den Ventilöffnungen;,
8 und 9 zusammenarbeiten. Die Ventilspindel 6 wird über einen Stößel io von dem
Betätigungsmagneten i i angetrieben, wobei der Stößel io mit dem freien Ende zweckmäßig
durch einen doppelarmigen Hebel (2, 13 hindurchgreift, der drehbar gelagert ist
und an seinem anderen freien Ende die schwenkbare Klinke 14 trägt. Diese kann durch
einen kleinen Hilfsmagneten 15 ausgeschwenkt werden.
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Die Klinke 14 stützt sich ferner auf den Bund 16 eines Stößels 17
ab, der von den Kolben 18, ig angetrieben werden kann, die sich in einem gemeinsamen
Gehäuse 2o bewegen. Dabei ist die Anordnung derart gecroffen, daß zwischen dem freien
Ende des Stößels 17 und dem freien Ende des Armes 13 des doppelarmigen Hebels 12,
13 ein Zwischenraum bleibt. Das Kolbengehäuse :2o ist durch die Leitungen 2i und
22 mit dem Ventil i verbunden, während von dem Gehäuse 2o eine Leitung 23 zu der
nicht dargestellten Antriebsmaschine des Schalters führt und weitere Leitungen 24,
25 und 26 abgelten, .die Hilfszwecken dienen, während :7 eine Umleitung darstellt.
Schließlich ist noch die Leitung 28 zu erwähnen, die von .dem Ventil i zu dem der
Einfachheit halber nicht dargestellten Blas- und Betätigungsventil für die Löschköpfe
des als Freistrahlschalter mit ausschwenkbaren -Löschköpfen gedachten Ausführungsbeispiels
führt. Die Wirkungsweise der erfindutigsgeinäfaer: Anordnung ist,die folgende: Bei
der Schnellausschaltung wird der Magnet 1 i err egt, welcher die Ventilspindel 6
so weit nach unten bewegt, daß sich der Ventilteller 3 von seinem Sitz 7 abhebt
und derVentilkörper4 die Ventilöffnung 8 verschließt. Hierdurch strömt Druckgas
aus der Leitung 2 zunächst über die Leitung 28 zu dem vorerwähnten, nicht dargestellten
Blas- und Betätigungsventil für die Löschköpfe. Außerdem strömt Druckgas durch die
Leitung 22 zum Kolbengehäuse 2o und beaufschlagt den Kolben ig, der zunächst in
an sich bereits vorgeschlagener Weise als Fortschaltkolben zur Sicherstellung der
für die einwandfreie Lichtbogenlöschung erforderlichen Oftnungszeit des Ventils
dient.
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Daneben bewirkt der Kolben i g noch die Weiterbewegung der Ventilspindel
6 über den Stößel 17, die Klinke 14. und den Doppelhebel 12, 13 derart, daß nunmehr
der Ventilkörper durch die Ventilöffnung 8 hindurchgeschoben wird. Das hat zur Folge,
daß, .da der Kolben 18 gleichfalls angehoben ist, Druckgas über die Rohrleitungen
: i, 23 dem Schalterantrieb zugeführt wird, der sich in Bewegung setzt und die .durch
die Beaufschlagung der Löschköpfe eingeleitete Schnellausschaltung dadurch vollendet,
daß die Löschköpfe über 'die Schwenkarme in bekannter Weise voneinander wegbewegt
werden. Bei der Weiterbewegung der Ventilspindel 6 unter dem Einfluß des Kolbens
ig bzw. 18 tritt der Ventilkörper 5 in die Ventilöffnung g ein und dichtet damit
das Ventil i nach der Atmosphäre hin ab. Diese Ventilendstellüng für die Schnellausschaltung
ist in Fig. 2 dargestellt.
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Während .der Ausschaltbewegung wird der über dein Kolben 18 befindliche
Raum durch die von einem nicht dargestellten Hilfsventil gesteuerte Leitung 26 entlüftet,
so daß der Kolben 18 durch das Druckgas entgegen der Kraft der Rückholfeder in der
Arbeitsstellung gehalten wird. Be:m Erreichen der Endstellung schließt sich jedoch
das Hilfsventil, so daß sich der Raum über dem Kolben 18 durch die Umleitung 27,
in der die Drossel 37 angeordnet ist, wieder mit Druckgas ariffillt und der Kolben
18 unter dem Einfluß der Rückholfeder in die Ausgangsstellung zurückgeht und damit
auch .der Kolben ig, der durch ein ähnliches Hilfsverftil in der Leitung,
25, jedoch nur kurzzeitig, entlüftet wurde, in seine Ausgangslage zurückgeführt
wird.
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Die Leitung 36 steht mit dem Kolbenantrieb für das erwähnte, nicht
dargestellte Blas- und Betätigungsventil für die Löschköpfe in Verbindung und sorgt
durch Entlüften dieses Antriebes über die Leitung 25 bei Betätigen deren Hilfsventils
für die Rückführung
des Blas- und Betätigungsventils. Die Anschläge
39 begrenzen den Hub :der Kolben 18 und ig. Die Leitung2q. ist-an die Einschaltseite
der Antriebsmaschine angeschlossen. Diese wird so bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens
ig :durch das ins Freie mündende Rohr 34 entlüftet. Die Leitung 35 mit Rückschlagventil
kann für den Einschaltvorgang verwendet werden.
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Bei der Kurzschlußfortschaltung dagegen, zu deren Durchführung beim
Ausführungsbeispiel nur die Betätigung des Löschkopfventils, d. h. also die Beaufschlagung
der Leitung 28 mit Druckgas erforderlich ist, wird bei der Kommandogabe außer dem
Betätigungsmagnet i i auch noch der kleine Hilfsmagnet 15 .erregt. Dieser schwenkt
sofort die Klinke 14 aus, so daß nunmehr das freie Ende des Stößels 17 unmittelbar
mit dem freien Ende des Armes 13 des doppelarmigen Hebels i2, i3 zusammenwirken
muß. Hierdurch wird infolge des Totganges zwischen diesen beiden Teilen der Hub,
den der Kolben ig über das Gestänge der Ventilspindel 6 erteilt, um so viel kleiner,
daß nunmehr :der Ventilkörper q. sich nicht mehr durch die Ventilöffnung8 hindurchbewegt.
Infolgedessen werden die Leitungen 24 23 nicht mit Druckgas beaufschlagt und die
Schalterantriebsmaschine bleibt in Ruhe. Die Ventilendstellung für die Kurzschlußfortschaltung
ist in Fig. 3 dargestellt.
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Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf Druckgasschalter
beschränkt ist. Daneben können natürlich auch die Einzelheiten der Ventilanordnung
in anderer Weise getroffen werden. So kann man z. B. :die Klinke 14 auch unmittelbar
auf .den Hub des Stößels io des Magneten ii einwirken lassen. Weiter kann die erfindungsgemäße
Wirkung auch durch eine entsprechend verschieden gewählte Öffnungszeit des Ventils
erreicht werden. Wesentlich ist jedenfalls, daß beide Schaltvorgänge von einem Ventil
und einem Magneten bewirkt werden, wobei das Ventil mit zwei verschiedenen Wirkungsbereichen
zur Anwendung gebracht wird.