EP1376633A1 - Stromschalteinrichtung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a current switching device according to the preamble of claim 1, for the Use in systems for distribution and transmission electrical energy is provided.
- the invention is based on the object of a current switching device of the type mentioned at the outset to create the not only high currents for long periods without ins Weight dropping damage can result, but also can switch high currents precisely in time.
- the precise closing of the current switching device is done by triggering the parallel to the switching element switched spark gap.
- the drive arrangement activated, which then the switching contacts of the switching element, which is preferably a vacuum switch from which Open position moved to the closed position.
- the switching element which is designed for high nominal current loads, now takes over the power supply.
- the spark gap is from relieved of a long lead of the nominal current and can therefore be structurally simpler.
- a current switching device has a switching element 2 with a fixed switching contact 3 and a movable switch contact 4. The latter is via a switch rod indicated by dashed lines 5 connected to a drive arrangement 6.
- the switch contacts 3, 4 are in their open position in FIG. 1 shown at a distance from each other are.
- the switching element 2 is preferably a vacuum switch that has the advantage that the switching path of the movable switching contact 4 is short.
- a bistable magnetic Drive used as for example from EP-A-0 883 146 or DE-C-43 04 921 is known.
- a trigger pulse generator is for triggering the spark gap 7 9 provided that the on the basis of control commands Trigger pulses generated.
- a transducer 11 which in In the present case, a current transformer is switched.
- the transducer 11 On the secondary side, the transducer 11 is connected to a first one Input 12 of the drive arrangement 6 connected.
- Latter has a second input 13 for an opening of the Switching element 2 causing control signal.
- the mode of operation of the current switching device 1 according to FIG. 1 is as follows:
- a control command is used to switch on a current the trigger pulse generator 9 activated, the trigger pulse generated by which the spark gap 7 is triggered.
- To the triggering flows in the parallel current path 10 of the current switching device 1 a stream.
- a signal is generated which is transmitted to the first Input 12 of the drive arrangement 6 is created.
- the movable switch contact 4 of the switching element 2 is on the shift rod 5th moved from the open position to the closed position.
- the closed switching element 2 now takes over the current from the spark gap 7.
- the second embodiment shown in FIG distinguishes current switching device 1 only from the first embodiment shown in FIG another embodiment of the drive arrangement 6.
- the 1 and 2 are corresponding components uses the same reference numerals.
- the drive arrangement 6 of the current switching device 1 according to 2 has an electromagnetic switch-on drive, of which only the excitation coil 14 is shown in FIG. 2 is.
- This excitation coil 14 is in series with the spark gap 7 switched in the parallel current path 10 and triggers at her Excitation of a switch-on of the shift rod 5.
- to Drive arrangement 6 also includes a second excitation coil 15, which is part of an otherwise not shown electromagnetic switch-off drive forms.
- the excitation coil 15 is connected to a control circuit 16.
- the electromagnetic switch-off drive or in addition to this one can be dashed in FIG. 2 mechanical switch-off unit 17 provided his.
- the mode of operation of the current switching device shown in FIG. 2 1 largely corresponds to that based on Embodiment according to FIG. 1 mode of operation explained.
- this is done Switching on the current by triggering the spark gap 7, which allows the timing of power on to be precise to control.
- the after triggering the spark gap 7 through the current flowing in the parallel circuit 10 becomes the trigger and possibly also to carry out the switch-on process of the switching element 2, which after closing the power supply.
- the spark gap 7 therefore has a high only for a short time To carry electricity.
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Abstract
Die Stromschalteinrichtung (1) weist ein Schaltelement (2), vorzugsweise einen Vakuumschalter, mit einem feststehenden und einem beweglichen Schaltkontakt (3, 4) auf. Der bewegliche Schaltkontakt (4) ist mit einer als bistabiler magnetischer Antrieb ausgebildeten Antriebsanordnung (6) verbunden. Parallel zu den Schaltkontakten (3, 4) ist eine triggerbare Funkenstrecke (7) geschaltet, die in einem evakuierten oder mit einem Gas gefüllten Gefäss (8) untergebracht ist und die mit einem Triggerimpulsgenerator ((9) verbunden ist. In Serie zur Funkenstrecke (7) ist ein Messwandler (11) geschaltet, der sekundärseitig an die Antriebsanordnung (6) angeschlossen ist. Der Strom, der nach dem Triggern der Funkenstrecke (7) im letztere und den Messwandler (11) enthaltenden Parallelstrompfad (10) fliesst, löst eine Einschaltbewegung der Antriebsanordnung (6) aus. Der bewegliche Schaltkontakt (4) wird in seine Schliessstellung bewegt. Das nun geschlossenen Schaltelement (2) übernimmt die Stromführung von der Funkenstrecke (7). Der Zeitpunkt des Schliessens der Stromschalteinrichtung (1) wird durch den Zeitpunkt des Triggerns der Funkenstrecke (7) bestimmt. <IMAGE>
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromschalteinrichtung
gemäss Oberbegriff des Anspruches 1, die für den
Einsatz in Anlagen für die Verteilung und Übertragung
elektrischer Energie vorgesehen ist.
Stromschalteinrichtungen dieser Art mit zwei relativ
zueinander beweglichen Schaltkontakten, die mittels einer
Antriebsanordnung zwischen einer Offenstellung und einer
Schliessstellung umschaltbar sind, sind bekannt, beispielsweise
aus der DE-C-43 04 921. Solche Stromschalteinrichtungen
sind in der Lage, hohe Ströme zu schalten und
auch über längere Zeit zu führen.
Weiter sind schnell einschaltende Schalteinrichtungen zum
Schalten von hohen Strömen bekannt, die eine triggerbare
Entladungsstrecke aufweisen, die durch zwei in einem festen
Abstand voneinander angeordnete Elektroden festgelegt ist.
Die beiden Elektroden übernehmen die Führung des Nennstromes
und müssen entsprechend ausgebildet sein. Bei der in der GB-A-2
304 990 offenbarten Schalteinrichtung dieser Art sind
die Elektroden von einer Triggerelektrode umgeben. Zumindest
die eine Elektrode, nämlich die Kathode, besteht aus einem
leicht verdampfenden Material, vorzugsweise Zink. Zum
Einschalten dieser Schalteinrichtung wird durch Anlegen
einer Spannung an die Triggerelektrode zwischen dieser und
der Kathode ein Lichtbogen gezündet. Der dadurch entstehende,
von der Kathode herrührende Metalldampf löst eine
Entladung zwischen den Elektroden und damit einen Stromfluss
durch die Schalteinrichtung aus. Durch den im Betrieb über
die Elektroden fliessenden Nennstrom werden Metalldämpfe
erzeugt, die sich nach der Stromunterbrechung im Innern der
Schalteinrichtung absetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Stromschalteinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die
nicht nur hohe Ströme über längere Zeiträume ohne ins
Gewicht fallende Beschädigungen führen kann, sondern auch
hohe Ströme zeitlich präzis zu schalten vermag.
Diese Aufgabe wird mit einer Stromschalteinrichtung mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Das zeitlich präzise Schliessen der Stromschalteinrichtung
erfolgt durch Triggern der zum Schaltelement parallel
geschalteten Funkenstrecke. Durch den nach dem Triggern
durch die Funkenstrecke fliessenden Strom wird die Antriebsanordnung
aktiviert, die dann die Schaltkontakte des Schaltelementes,
das vorzugsweise ein Vakuumschalter ist, von der
Offenstellung in die Schliessstellung bewegt. Das Schaltelement,
das für hohe Nennstrombelastungen ausgelegt ist,
übernimmt nun die Stromführung. Die Funkenstrecke wird von
einer zeitlich langen Führung des Nennstromes entlastet und
kann deshalb konstruktiv einfacher ausgebildet sein.
Bevorzugte Weiterausgestaltungen der erfindungsgemässen
Stromschalteinrichtung bilden Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, welche
lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert.
Es zeigen:
- Fig. 1
- in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Stromschalteinrichtung, und
- Fig. 1
- in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Stromschalteinrichtung.
Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte erste Ausführungsform
einer erfindungsgemässen Stromschalteinrichtung
1 weist ein Schaltelement 2 mit einem feststehenden Schaltkontakt
3 und einem beweglichen Schaltkontakt 4 auf.
Letzterer ist über eine gestrichelt angedeutete Schaltstange
5 mit einer Antriebsanordnung 6 verbunden. Die Schaltkontakte
3, 4 sind in der Fig. 1 in ihrer Offenstellung
gezeigt, in der sie in einem Abstand voneinander angeordnet
sind.
Das Schaltelement 2 ist vorzugsweise ein Vakuumschalter, der
den Vorteil hat, dass der Schaltweg des beweglichen Schaltkontaktes
4 kurz ist. Als Antriebsanordnung 6 wird beim
gezeigten Ausführungsbeispiel ein bistabiler magnetischer
Antrieb verwendet, wie er beispielsweise aus der EP-A-0 883
146 oder der DE-C-43 04 921 bekannt ist.
Parallel zu den Schaltkontakten 3, 4 des Schaltelementes 2
ist eine Funkenstrecke 7 geschaltet, die in einem evakuierten
oder mit einem Gas gefüllten Gefäss 8 untergebracht ist.
Zum Triggern der Funkenstrecke 7 ist ein Triggerimpulsgenerator
9 vorgesehen, der aufgrund von Steuerbefehlen die
Triggerimpulse erzeugt.
In den die Funkenstrecke 7 enthaltenden Parallelstrompfad 10
ist in Serie zur Funkenstrecke 7 ein Messwandler 11, der im
vorliegenden Fall ein Stromwandler ist, geschaltet.
Sekundärseitig ist der Messwandler 11 an einen ersten
Eingang 12 der Antriebsanordnung 6 angeschlossen. Letztere
weist einen zweiten Eingang 13 für ein, ein Oeffnen des
Schaltelementes 2 bewirkendes Steuersignal auf.
Die Wirkungsweise der Stromschalteinrichtung 1 gemäss Fig. 1
ist wie folgt:
Zum Einschalten eines Stromes wird durch einen Steuerbefehl
der Triggerimpulsgenerator 9 aktiviert, der Triggerimpulse
erzeugt, durch die die Funkenstrecke 7 getriggert wird. Nach
dem Triggern fliesst im Parallelstrompfad 10 der Stromschalteinrichtung
1 ein Strom. Im Sekundärkreis des Messwandlers
11 wird ein Signal erzeugt, das an den ersten
Eingang 12 der Antriebsanordnung 6 angelegt wird. Dadurch
wird in der Antriebsanordnung 6 eine Einschaltbewegung
ausgelöst, wie das beispielsweise in der bereits erwähnten
DE-C-43 04 921 näher beschrieben ist. Der bewegliche Schaltkontakt
4 des Schaltelementes 2 wird über die Schaltstange 5
von der Offenstellung in die Schliessstellung bewegt. Das
geschlossene Schaltelement 2 übernimmt nun die Stromführung
von der Funkenstrecke 7.
Zum Unterbrechen des durch das Schaltelement 2 fliessenden
Stromes wird an den zweiten Eingang 13 der Antriebsanordnung
6 ein Steuersignal angelegt, das eine Ausschaltbewegung
auslöst. Der bewegliche Schaltkontakt 4 wird in seine Offenstellung
zurück bewegt.
Die in der Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsform einer
erfindungsgemässen Stromschalteinrichtung 1 unterscheidet
sich vom ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 nur durch
eine andere Ausgestaltung der Antriebsanordnung 6. In den
Fig. 1 und 2 werden für sich entsprechende Bauteile
dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die Antriebsanordnung 6 der Stromschalteinrichtung 1 gemäss
Fig. 2 weist einen elektromagnetischen Einschaltantrieb auf,
von dem in der Fig. 2 nur die Erregerspule 14 dargestellt
ist. Diese Erregerspule 14 ist in Serie zur Funkenstrecke 7
in den Parallelstrompfad 10 geschaltet und löst bei ihrer
Erregung eine Einschaltbewegung der Schaltstange 5 aus. Zur
Antriebsanordnung 6 gehört ferner eine zweite Erregerspule
15, die Teil eines im übrigen nicht näher dargestellten
elektromagnetischen Ausschaltantriebes bildet. Die Erregerspule
15 ist an eine Steuerschaltung 16 angeschlossen.
Anstelle des elektromagnetischen Ausschaltantriebes oder
zusätzlich zu diesem kann eine in der Fig. 2 gestrichelt
dargestellte mechanische Ausschalteinheit 17 vorgesehen
sein.
Die Wirkungsweise der in der Fig. 2 gezeigten Stromschalteinrichtung
1 entspricht weitgehend der anhand der
Ausführungsform gemäss Fig. 1 erläuterten Wirkungsweise.
Durch den nach dem Triggern der Funkenstrecke 7 im
Parallelstromkreis 10 der Stromschalteinrichtung 1
fliessenden Strom wird die Erregerspule 14 erregt, was zur
Folge hat, dass der bewegliche Schaltkontakt 4 des Schaltelementes
2 von der Offenstellung in die Schliessstellung
bewegt wird. Der Strom wird nun über das geschlossene
Schaltelement 2 geführt.
Zum Oeffnen des Schaltelementes 2 wird die Erregerspule 15
des Ausschaltantriebes von der Steuerschaltung 16 her
erregt. Der bewegliche Schaltkontakt 4 wird in seine Offenstellung
zurück bewegt. Bei der alternativen Ausführung mit
einer mechanischen Ausschalteinheit 17 dient diese zum
Oeffnen des Schaltelementes 2.
Bei beiden beschriebenen Ausführungsformen erfolgt das
Einschalten des Stromes durch Triggern der Funkenstrecke 7,
was es erlaubt, den Zeitpunkt der Stromeinschaltung präzis
zu steuern. Der nach dem Triggern der Funkenstrecke 7 durch
den Parallelstromkreis 10 fliessende Strom wird zur Auslösung
und gegebenenfalls auch zur Durchführung des Einschaltvorganges
des Schaltelementes 2 herangezogen, welches
nach dem Schliessen die Stromführung übernimmt. Die Funkenstrecke
7 hat somit nur über eine kurze Zeit einen hohen
Strom zu führen.
- 1
- Stromschalteinrichtung
- 2
- Schaltelement
- 3
- feststehender Schaltkontakt
- 4
- beweglicher Schaltkontakt
- 5
- Schaltstange
- 6
- Antriebsanordnung
- 7
- Funkenstrecke
- 8
- Gefäss
- 9
- Triggerimpulsgenerator
- 10
- Parallelstrompfad
- 11
- Messwandler
- 12
- erster Eingang
- 13
- zweiter Eingang
- 14
- Erregerspule des Einschaltantriebes
- 15
- Erregerspule des Ausschaltantriebes
- 16
- Steuerschaltung
- 17
- mechanische Ausschalteinheit
Claims (10)
- Stromschalteinrichtung mit einem Schaltelement (2), das zwei in einer Offenstellung in einem Abstand voneinander angeordnete Schaltkontakte (3, 4) aufweist, und mit einer Antriebsanordnung (6) zum Bewegen der Schaltkontakte (3, 4) relativ zueinander von der Offenstellung in eine Schliessstellung, gekennzeichnet durch eine zu den Schaltkontakten (3, 4) des Schaltelementes (2) parallel geschaltete, mittels eines Triggersignales triggerbare Funkenstrecke (7), die mit der Antriebsanordnung (6) derart wirkverbunden ist, dass die Antriebsanordnung (6) durch den nach dem Triggern der Funkenstrecke (7) durch diese fliessenden Strom aktiviert wird, um die Schaltkontakte (3, 4) in die Schliessstellung zu bewegen.
- Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkenstrecke (7) in einem evakuierten oder mit einem Gas gefüllten Gefäss (8) untergebracht ist.
- Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (2) ein Vakuumschalter ist.
- Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (2) einen feststehenden Schaltkontakt (3) und einen beweglichen Schaltkontakt (4) aufweist, der mit der Antriebsanordnung (6) antriebsverbunden ist.
- Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (6) als bistabiler magnetischer Antrieb ausgebildet ist.
- Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im parallel zu den Schaltkontakten (3, 4) liegenden, die Funkenstrecke (7) enthaltenden Parallelstromkreis (10) ein in Serie zur Funkenstrecke (7) geschalteter Messwandler (11) angeordnet ist, der sekundärseitig an die Antriebsanordnung (6) angeschlossen ist.
- Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (6) einen elektromagnetischen Einschaltantrieb zum Schliessen der Schaltkontakte (3, 4) aufweist.
- Schalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Einschaltantrieb eine Erregerspule (14) aufweist, die in Serie zur Funkenstrecke (7) in den parallel zu den Schaltkontakten (3, 4) liegenden, die Funkenstrecke (7) enthaltenden Parallelstromkreis (10) geschaltet ist.
- Schalteinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (6) zum Oeffnen der Schaltkontakte (3, 4) einen elektromagnetischen Ausschaltantrieb mit einer an eine Steuervorrichtung (16) angeschlossenen Erregerspule (15) aufweist.
- Schalteinrichtung nach einem der Anspruch 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine mechanische Ausschalteinheit (17) zum Oeffnen der Schaltkontakte (3, 4).
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Publications (1)
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