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Federkraftspeicher zum Schnellantrieb eines Lastumschalters
| Last ti mschal te i- von Regel t ran s f or ina
to ren, die |
| unter #,erwendu ng nur k-ii rzzei tig belastbarer |
| ohnischer f1)erschaltwiderstände arbeiten, müssen |
| die (-,esaiiitlistsclialtl)e\%e"tiiig von der Anfangs- |
| stellutur zur Endstelltin- in der Zeit von etwa |
| '120 Sek-IIII(le Hierzu dienen vorwiegend |
| Federkraftspelclier, die während der \'orwähl- |
| bewegung aufgeladen %#-erden und nach Beendigung |
| der ausgel('#st -,verden, um dann |
| kurzzeitig und unauflialtsani die eigentliche Last- |
| umsclialtung (Itircliztifiilireii. In der Praxis haben |
| sich sowohl klinkenlose Kil)1)1,raft.#;peicber als auch |
| verk-linktu Schuh- ()der Drehkraftspeicher einge- |
| bürgert. Beide Kraftspeicherarten haben jedoch |
| Kraft- bzv,-. Drehmornentkurven. bei deren Verlauf |
| die beweglichen Lastumschalterteile erst etwa nach |
| Zurückleu,tin- ihres halben Weges oder noch |
| später auf ihre hiMiste Bewegungsgeschv,-indigkeit |
| kommen. 2,#un muß aber gerade die besonders |
| bei großen Stromstärken wichtigste Stromunter- |
| brechung an den Hauptkontaktün des Last- |
| tunschalters schon im ersten Viertel der Gesamt- |
| be-,vegung bewältigt werden. Die sichere Licht- |
| bogenunterbrechung ist jedoch von der Öffnungs- |
| (#c#'Ch-,viii(ligl,eit (1 er Unterbrechungskontakte
und |
| diese \viederurn von der Bewegungsgeschwindig- |
keit, die der Federkraftspeicher dem beweglichen Lastumschalterteil
bis zum Unterbrechungszeitpunkt verliehen hat, abhängig.
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Klinkenlose Kippkraftspeicher sind in dieser Hinsicht besonders ungünstig,
da ihr Kraft- oder Drehmornent infolge des vom Zeitpunkt der Kippung nur allmählich
anwachsenden Hebelarmes erst nach Zurücklegung des halben Umschaltweges seinen Höchstwert
erreicht. Etwas günstiger ist der verklinkte Schub- oder Drehkraftspeicher, der
bei entsprechend-er Wahl der Feder-Charakteristik mit seinem Kraft- oder Drehmoment
zu Beginn der Bewegung über dem Mittel liegt und stetig bis etwa zum halben Wert
gegen Ende der Bewegung abnimmt. Der erstere setzt von dem Gesamtarbeitsvermögen
des Federkraftspeichers bis zum entscheidenden Moment der Lichtbogenlöschung am
Hauptkontakt nur etwa i5% um; der zweite etwa 300/e. Beide müssen also erheblich
überdimensioniert werden, um zu diesem entscheidenden Zeitpunkt bereits so viel
Beschlcunigungsarbeit an den beweglichen Lastumschalterteil abgegeben zu haben,
wie zur sicheren Lichtbogenlöschung erforderlich ist. Das bringt erhebliche Beanspruchungen
der mechanischen Konstruktionselemente des Lastumschalters mit sich, wenn die restlichen
85% bzw. 70% des Kraftspeicherarbeitsvermögens zur Entladung kommen und durch Abbremsen
vernichtet werden müssen.
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Erfindungsgemäß wird dieser Übelstand dadurch beseitigt, daß die Entladung
des Federkraftspeichers F auf die Antriebswelle M des Lastumschalters über ein Hebelgetriebe
erfolgt, das von der Anfangsstellung bis zur Endstellung eine stetig veränderliche
Drehmornentübersetzung entweder mit Hilfe veränderlicher Hebelarmlängen oder mit
veränderlichen Wirkwinkeln des antreibenden im Verhältnis zum abtreibenden Hebel
hervorbringt. Mit gutem Erfolg können beide Wirkungen (veränderlicher Hel-Pelarm
und veränderlicher Wirkwinke]) gleichzeitig angewandt werden. Die Veränderung der
Hebellängen und der Wirk-,vinkel kann konstruktiv derart beeinflußt werden, daß
bei gegebener Federkraftkurve (z. B. von der Anfangsstellung mit ioo0/9 Kraft zur
Endstellung mit 5o% Kraft stetig abfallend) am Lastumschalterantrieb anfangs ein
sehr hohes Drehmoment auftritt, das schnell abfallend in der zweiten Hälfte des
Bewegungsweg,es sein Minimum hat, welches gerade zur Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit
bei gcgebener Breinsung ausreicht, und das gegen Ende wieder ansteigt, um den sicheren
Kontaktschluß am Hauptkontakt gegen die Kraft der Kontaktfedern herzustellen.
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Fig. i zeigt den Hebelmechanismus eines solchen Federkraftspeichers.
Das mit der Welle des beweglichen Lastumschalterteils verbundene Abtriebsorgan
A des 1-1.ebelübersetzungsgetriebes dreht sich um die Mittelachse des Lastumschalters
M im gezeichneten Fall von der Anfangsstellung bis zur Endstellung um einen Winkel
von go'. Es besteht aus einem Hebel mit einer Langlochführung L. In dieser gleitet
eine Rolle R, die an dem um eine Hilfsachse m schwenkbaren Antriebshebel B befestigt
ist. In der gezeichneten Stellung ist der Antriebshebel B einerseits durch den gefederten
Endpuffer Ep, und andererseits durch die Klinke KI, festgehalten.
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Die Kraft des Federkraftspeichers F wirkt in der Pfeilrichtung
Pf auf den Antriebshebel B, kann aber erst zur Auswirkung kommen, wenn die
Klinke KI, geöffnet wurde. Das geschieht, wie auch bei anderen Kraftslwichern üblich,
durch das die Spannbewegung der Kraftspeicherfeder F bewirkende Organ
C, nachdem die volle Federkraftspannung erreicht wurde. Nach erfolgter Klinkenauslösung
dreht die Federkraft Pf den Antriebsheb,el B von links nach rechts bis zum
Anschlag an den rechten Endpuffer EP2. In dieser Stellung wird B durch die rechte
Klinke Kl. festgehalten. Während dieser Bewegung hat sich die Rolle R im Kreisbogen
in die rechte Stellung bewegt. Dabei blieb der Hebelarin ;;z-R des Antriebshebels
B unverändert. Dagegen wurde der Hebelarm M-R auf dem Abtriebsorgan A durch
Gleiten der Rolle R in dem Langloch L bis zur Mittelstellung erst schneller, dann
langsamer verkürzt und von da bis zur Endstellung erst langsamer, dann schneller
wieder verlängert. Das hierdurch bedingte Drehmoment-Übersetzungsverhältnis üh schwankt
bei den in Fig. 2 gezeichneten Verhältnissen zwischen ioo% am Anfang und Ende und
etwa 500/0 in der Mittelstellung. Gleichzeitig mit der Veränderung des Hebelarms
h ist aber auch eine Veränderung des Wirkwinkels vonstatten gegangen, in dem die
Rolle R auf die radiale Flanke des Langloches L wirkt. Dadurch ist ein zweites veränderliches
Drehmoment-Übersetzungsverhältnis Cu, bedingt, das bei den in Fig. 2 gezeichneten
Verhältnissen in gleicher Weise zwischen ioo% und 5o% schwankt. Die beiden veränderlichen
Cbersetzungsverhältnisse Üh und Ü7t, setzen sich zu dem Gesamt-Übersetzungsverhältnis
ü = AY7m zusammen, wobei #, 1?"in Awm einen von Stellung zu Stellung wechselnden
Winkelteil des Antriebshebels B und Aw" den zugehörigen Witikelteil des Abtriebshebels
A bedeutet. Die Drehmornentübers-etzung Ü, die in Fig. 3 in gestrichelter
Kurve eingetragen ist, ändert sich von der Anfangsstellung über die Mittelstellung
zur Endstellung im Verhältnis 10001/o: 25%: iool/o. Nach Multiplikation von C mit
der in Fig. 3 strichpunktiert dargestellten von iool/o auf 5o"/o abnehmenden
FederkraftkurvePf ergibt sich die vollausgezogene tatsächliche Drehmom,entkurve
Dm = PfXÜ, die von iool)/& auf 17O/o abnimmt und auf 5o'/o wieder
ansteigt. Aus ihrem Verlauf ist züi ersehen, daß die gestellte Forderung eines sehr
starken Drehmoments in der Anfangsstellung, eines schwachen Drehmoments in und nach
der Mittelstellung und eines mäßig wieder angestiegenen Drehmornents in der Endstellung
erfüllt ist. Damit ist auch erreicht, daß bis zum entscheidenden Unterbrechen des
Lichtbogens an den Hauptkbntakteii die Hälfte des,Gesamtarbeitsinhaltes des Federkraftspeichers
auf die beweglichen
Lastumschalterteile entladen wurde, so daß
diese schon nach kurzem Bewegungsv,-inkel auf die gewünschte hohe Schaltgeschwindigkeit
beschleunigt wurden. Ilierdurch ist im Verhältnis zum unverklinkten Kippk-raftspelcher
eine über 7o"/luigc und im Verhältnis zum verklinkten Schub- oder Drühkraftspeicher
eine über -loll/olge Verminderung des Gesarntarbeitsinhaltes des Federkraftspeichers
bei Erzielung der gleichen Schaltgeschwindigkeit an den Hauptkontakten erreicht.
Die Folge ist eine Diniensionsverminderung und eine geringere inechanische Beanspruchung
am Lastuinschaltür.