EP1068625B1 - Antriebseinrichtungen für unterbrechereinheiten von schaltgeräten zur energieversorgung und -verteilung - Google Patents

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EP1068625B1 EP99924675A EP99924675A EP1068625B1 EP 1068625 B1 EP1068625 B1 EP 1068625B1 EP 99924675 A EP99924675 A EP 99924675A EP 99924675 A EP99924675 A EP 99924675A EP 1068625 B1 EP1068625 B1 EP 1068625B1
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Andreas Stelzer
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Siemens Corp
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/36—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using dynamo-electric motor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/26—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using dynamo-electric motor
    • H01H2003/268—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using dynamo-electric motor using a linear motor

Definitions

  • the invention relates to drive devices for Interrupter units of switchgear with means Solenoid drives controllable movable contact parts, the drives of the movable contact parts by Linear motor drives are controllable.
  • Breaker units are here by switching pins from low-oil circuit breakers realized, their movable Switch pins with a three-pole version Linear motor are driven together.
  • the magnetic drive has a switch-on coil and a switch-off coil, the switch-on coil and the switch-off coil only being used for switching, while the generation of the holding forces is achieved solely by the permanent magnets.
  • the interrupter units are overall run as compact functional units.
  • FIG. 1 shows the interrupter unit UE with three Vacuum switches, whose movable contact parts by means of common lever arrangement HA from the linear motor drive LA actuated in the movement stroke marked by the arrow become. Furthermore, it is indicated that the linear motor drive LA is realized by the three-phase linear motor DL, whose Stroke of motion directly out of the motor coils MS Actuation of the lever arrangement HA causes. Depending on what is needed Thrust and required movement stroke can Linear motor drive the number of motor coils MS and / or the Number of motor modules MM can be adjusted accordingly.
  • the Linear motor drive LA is in control unit SE Connection with which the switching physically relevant Movements of the moving contact parts of the Interrupter units UE can be optimally controlled.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the Invention in which the interrupter unit UE together with the Three-phase linear motor DL and the control unit SE in the Gas room GR are housed.
  • the necessary network connection NA for the control unit is not by means of a known shown gastight implementation directly into the gas space GR introduced.
  • the individual components in the gas room GR can in a known manner to implement the same Performance requirements can be constructive be dimensioned correspondingly smaller.
  • the interrupter unit UE sees the embodiment of FIG Fig. 3 before, in which the linear motor drive LA with the Control unit SE are housed directly in the vacuum switch. Again, the required network connection NA is by means of a gastight bushing in the interior of the vacuum switch guided.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Antriebseinrichtungen für Unterbrechereinheiten von Schaltgeräten zur Energieversorgung und -verteilung, insbesondere für Vakuum-Leistungsschalter von Mittelspannungsschaltgeräten, mit mittels Magnetspulenantriebe steuerbaren Hebelanordnungen (HA) zur Betätigung der beweglichen Kontaktteile der Schaltgeräte durch Koppelstangen, wobei jedes der Schaltgeräte mit mindestens einem Polteil und einem Antriebsteil ausgestattet ist und jeder Magnetspulenantrieb einen beweglichen Anker sowie eine Einschaltspule und eine Ausschaltspule aufweist. Die Magnetspulenantriebe der Unterbrechereinheiten sind durch Linearmotorantriebe (LA) ersetzt, deren integrierte Hebelanordnungen (HA) getriebelos direkt die Betätigung der beweglichen Kontaktteile der Schaltgeräte bewirkt, wobei die schaltphysikalisch relevanten Bewegungsabläufe jeweils durch eine die Schaltvorgänge optimierende Steuereinheit beeinflußbar sind. Derartige Antriebseinrichtungen werden für Unterbrechereinheiten von Schaltgeräten der Energieversorgung und -verteilung eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft Antriebseinrichtungen für Unterbrechereinheiten von Schaltgeräten mit mittels Magnetspulenantrieben steuerbaren beweglichen Kontaktteilen, wobei die Antriebe der beweglichen Kontaktteile durch Linearmotorantriebe steuerbar sind.
Antriebseinrichtungen der eingangs definierten Art sind aus der Druckschrift DE-A-22 44 793 bekannt. Die Unterbrechereinheiten sind hier durch Schaltstifte von ölarmen Leistungsschaltern realisiert, deren bewegliche Schaltstifte bei dreipoliger Ausführung durch einen Linearmotor gemeinsam angetrieben werden.
Weitere Antriebseinrichtungen sind durch die Druckschrift "Elektrizitätswirtschaft, Jg. 96 ((1997), Heft 21, Seiten 1205 bis 1208 bekannt. Die herkömmlichen Federspeicherantriebe für die Unterbrechereinheiten, die aus einer großen Anzahl von mechanischen Einzelelementen gebildet sind, werden hier durch ein durch einen weniger aufwendigen permanent - magnetischen Antrieb ersetzt. Der bewegliche Kontaktteil der Unterbrechereinheit - hier als Leistungsschalter innerhalb einer Vakuumkammer ausgeführt - wird über eine sogenannten Koppelstange vertikal ausgelenkt, wobei die Koppelstange mit einer vom magnetischen Antrieb gekoppelten Hebelwelle in Verbindung steht. Die Hebelwelle ist mit dem einen Ende mit der Koppelstange der Unterbrechereinheit verbunden, während das andere Ende der Koppelstange mit vom Anker des magnetischen Antriebs gesteuert wird. Die Hubkraft des Magnetischen Antriebs zur Betätigung des beweglichen Kontaktteils der Unterbrechereinheit wird also mittels der Hebelwelle derart umgelenkt, daß innerhalb der Unterbrechereinheit erneut eine Auslenkung in vertikaler Richtung erfolgt.
Der magnetische Antrieb weist neben dem Permanentmagneten und dem beweglichen Anker eine Einschaltspule und eine Ausschaltspule auf, wobei die Einschaltspule und die Ausschaltspule lediglich zum Umschalten dienen, während die Erzeugung der Haltekräfte allein durch die Permanetmagnete erreicht wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die konstruktive Anpassung von Antriebseinrichtungen an die beweglichen Kontaktteile von unterschiedlichen Leistungsschaltern, welche unterschiedliche Schubkräfte und Bewegungshübe erfordern, zu erleichtern. Darüber hinaus sollen die Unterbrechereinheiten selbst als kompakte Funktionseinheiten gestaltet sein.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale
  • 1.1 die Unterbrechereinheiten sind durch Vakuum-Leistungsschalter realisiert,
  • 1.2 die Linearmotorantriebe sind durch Drehstromlinearmotore realisiert, die jeweils von einer die Schaltvorgänge optimierenden mit einem Netzanschluß versehenen Steuereinheit beeinflussbar sind,
  • 1.3 die Drehstromlinearmotore sind aus Schubkraft und Bewegungshub bestimmenden Einzelkomponenten gebildet, wobei die Einzelkomponenten gemeinsam den Antrieb der beweglichen Kontaktteile bilden,
  • 1.4 die Einzelkomponenten sind durch die Anzahl von Motorspulen und/oder durch die Anzahl parallel betriebener Motormodule bestimmt,
    • erreicht.
    Mit dem Einsatz von Drehstromlinearmotoren für den Antrieb der Unterbrechereinheiten sind die kinematischen Anforderungen zur Betätigung der bewegten Kontaktteile von Vakuum-Leistungsschalter wesentlich vereinfacht, da die benötigten Schubkräfte und Bewegungshübe durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Einzelkomponenten bestimmt werden kann. Die bekannten Linearmotore weisen gegenüber den Drehstromlinearmotoren keine Schubkraft und Bewegungshub bestimmenden Einzelkomponenten auf, mit denen vergleichbare Anpassungsmöglichkeiten für die Vakuum-Leistungsschalter zu realisieren sind.
    Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht die Merkmale
  • 2.1 die Unterbrechereinheiten und die Linearmotorantriebe mit den Steuereinheiten sind in einem gemeinsamen Gasraum angeordnet,
  • 2.2 der Netzanschluß wird dem Gasraum über eine gasdichte Durchführung zugeführt, vor.
    • Durch diese Maßnahme sind die Unterbrechereinheiten insgesamt als kompakte Funktionseinheiten auszuführen.
    Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind durch die Merkmale
  • 3.1 die Linearmotorantriebe sind integraler Bestandteil der Unterbrechereinheiten,
  • 3.2 die Steuereinheiten sind integraler Bestandteil der Linearmotorantriebe, gegeben.
    • Damit ist eine weitere Steigerung des Kompaktheitsgrades für die Unterbrechereinheiten erreicht.
    Die Erfindung wird durch in drei Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die
    Figur 1
    eine Unterbrechungseinheit mit drei Vakuumschaltern zeigt, die durch einen gemeinsamen Linearantrieb gesteuert sind, die
    Figur 2
    diese Unterbrechereinheit zusammen mit einem Drehstromlinearmotor in einem gemeinsamen Gasraum abbildet und die
    Figur 3
    eine mit dem Lineantrieb voll integrierte Unterbrechereinheit erkennen läßt.
    Die Fig. 1 zeigt die Unterbrechereinheit UE mit drei Vakuumschaltern, deren bewegliche Kontaktteile mittels der gemeinsamen Hebelanordnung HA von dem Linearmotorantrieb LA in der durch den Pfeil markierten Bewegungshub betätigt werden. Weiterhin ist angedeutet, daß der Linearmotorantrieb LA durch den Drehstromlinearmotor DL realisiert ist, deren Bewegungshub aus den Motorspulen MS heraus direkt die Betätigung der Hebelanordnung HA bewirkt. Je nach benötigter Schubkraft und erforderlichem Bewegungshub können beim Linearmotorantrieb die Anzahl der Motorspulen MS und/oder die Zahl der Motormodule MM entsprechend angepaßt werden. Der Linearmotorantrieb LA steht mit der Steuereinheit SE in Verbindung, mit der die schaltphysikalisch relevanten Bewegungsabläufe der beweglichen Kontaktteile der Unterbrechereinheiten UE optimal zu steuern sind.
    Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem die Unterbrechereinheit UE zusammen mit dem Drehstromlinearmotor DL und der Steuereinheit SE in dem Gasraum GR untergebracht sind. Der notwendige Netzanschluß NA für die Steuereinheit wird mittels einer bekannten nicht dargestellten gasdichten Durchführung direkt in den Gasraum GR hereingeführt. Die einzelnen Komponenten im Gasraum GR können in bekannter weise zur Realisierung gleicher Leistungsanforderungen können in konstruktiver Hinsicht entsprechend geringer dimensioniert sein.
    Eine weitergehende Zusammenführung der einzelnen Komponenten der Unterbrechereinheit UE sieht das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 vor, bei dem der Linearmotorantrieb LA mit der Steuereinheit SE direkt im Vakuumschalter untergebracht sind. Auch hier wird der benötigte Netzanschluß NA mittels einer gasdichten Durchführung in den Innenraum des Vakuumschalters geführt.

    Claims (3)

    1. Antriebseinrichtungen für Unterbrechereinheiten von Schaltgeräten mit mittels Magnetspulenantrieben steuerbaren beweglichen Kontaktteilen, wobei die Antriebe der beweglichen Kontaktteile durch Linearmotorantriebe steuerbar sind, gekennzeichnet durch die Merkmale
      1.1 die Unterbrechereinheiten sind durch Vakuum-Leistungsschalter realisiert,
      1.2 die Linearmotorantriebe (LA) sind durch Drehstromlinearmotore (DL) realisiert, die jeweils von einer die Schaltvorgänge optimierenden mit einem Netzanschluß (NA) versehenen Steuereinheit (SE) beeinflussbar sind,
      1.3 die Drehstromlinearmotore (DL) sind aus Schubkraft und Bewegungshub bestimmenden Einzelkomponenten gebildet, wobei die Einzelkomponenten gemeinsam den Antrieb der beweglichen Kontaktteile bilden,
      1.4 die Einzelkomponenten sind durch die Anzahl von Motorspulen (MS) und/oder durch die Anzahl parallel betriebener Motormodule (MM) bestimmt.
    2. Antriebseinrichtungen für Unterbrechereinheiten von Schaltgeräten nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale
      2.1 die Unterbrechereinheiten (UE) und die Linearmotorantriebe (LA) mit den Steuereinheiten (SE) sind in einem gemeinsamen Gasraum (GR) angeordnet,
      2.2 der Netzanschluß (NA) wird dem Gasraum (GR) über eine gasdichte Durchführung zugeführt.
    3. Antriebseinrichtungen für Unterbrechereinheiten von Schaltgeräten zur Energieversorgung und - verteilung nach den Patentansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Merkmale
      3.1 die Linearmotorantriebe (LA) sind integraler Bestandteil der Unterbrechereinheiten (UE),
      3.2 die Steuereinheiten (SE) sind integraler Bestandteil der Linearmotorantriebe (LA).
    EP99924675A 1998-03-31 1999-03-19 Antriebseinrichtungen für unterbrechereinheiten von schaltgeräten zur energieversorgung und -verteilung Expired - Lifetime EP1068625B1 (de)

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