EP2923369A1 - Schaltverfahren und schalteinrichtung - Google Patents

Schaltverfahren und schalteinrichtung

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EP2923369A1
EP2923369A1 EP14700818.9A EP14700818A EP2923369A1 EP 2923369 A1 EP2923369 A1 EP 2923369A1 EP 14700818 A EP14700818 A EP 14700818A EP 2923369 A1 EP2923369 A1 EP 2923369A1
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EP
European Patent Office
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contact piece
rated current
arcing
contact
piece
Prior art date
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EP14700818.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2923369B1 (de
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Radu-Marian Cernat
Martin KREHNKE
Volker Lehmann
Friedrich Löbner
Andrzej Nowakowski
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2923369A1 publication Critical patent/EP2923369A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2923369B1 publication Critical patent/EP2923369B1/de
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/38—Plug-and-socket contacts
    • H01H1/385—Contact arrangements for high voltage gas blast circuit breakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H2033/028—Details the cooperating contacts being both actuated simultaneously in opposite directions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/42—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using cam or eccentric
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/42—Driving mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a switching method of a switching device having a first contact side, which is movable relative to ei ⁇ ner second contact side, wherein the first Kon ⁇ tact side has a first rated current contact piece and a first arcing contact piece and the second contact side a second rated current contact piece and a second Arcing contact piece, wherein for generating a relative movement between the first contact side and the second contact side, the first arcing contact piece and the first rated current contact piece and the second arcing contact piece and the second rated current contact piece are driven.
  • a switching device which has a first and a second contact side. Both the first and the second contact side each have an arcing contact piece and a rated current contact piece. On one of the contact pages, a gear is used to drive the local contact pieces. The arcing contact piece and the rated current contact piece of the other contact side are also movably arranged. To control higher voltages and currents, it is known to increase the contact separation speed or the contacting speed. So one time Inter ⁇ Vall is shortened, can in which switching arcs occur. The desire for higher switching speeds leads to the use of more powerful drive means to move the moving masses fast enough. Larger speeds lead to greater forces on the moving parts of the switching device.
  • the object is achieved in that during a switching operation, the first arcing contact piece is moved with a movement profile and the first Nennstromkon ⁇ contact piece is moved with a movement profile and the BEWE ⁇ supply profiles of the first arcing contact piece and first rated current contact piece differ from each other and the second
  • Arc contact pieces is moved with a movement profile and the second rated current contact piece is moved with aschulspro ⁇ fil and the motion profiles of the second Lichtbo ⁇ gentitle institutions and second rated current contact piece differ from each other.
  • Switching means serve a manufacturing or a dissolving of a current path through which a driven by a potential difference ⁇ electric current can flow. For contacting or for dissolving the current path, the
  • the contact sides each have an arcing contact piece and a rated current contact piece.
  • the arcing contact pieces and the rated current contact pieces are each equipped with contacting areas.
  • the contacting areas of the arcing contact pieces are each designed to be equal in order to be able to effect a galvanic contacting. Accordingly, the Kunststofftechniks Kunststoffe the rated current contact pieces are formed gegen Dermat same.
  • the first rated current contact piece and the first arcing contact piece of the first contact side are permanently electrically connected to one another independently of a switching position of the electrical switching device.
  • the second arcing contact piece and the second rated current contact piece of the second contact side are permanently electrically contacted independently of a switching position of the electrical switching device.
  • the first arcing contact and the first Rated current contact piece are movable relative to each other.
  • the second arcing contact piece and the second rated current contact piece are movable relative to each other.
  • the first contact side (comprising clocking the first piece Lichtbogenkon- and the first rated current contact piece) relative to the second contact side (comprising the second arcing contact piece ⁇ and the second rated current contact piece) movable.
  • the first arcing contact piece and the second arcing contact piece and the first rated current contact and the second nominal current ⁇ contact piece are driven.
  • one or more drive devices can be used, which convert an energy form into a movement.
  • the einan- the associated arcing contact pieces and Nennstromkon ⁇ clock pieces of a contact side are moved with each other deviate ⁇ sponding movement profiles.
  • a motion profile defi ⁇ ned doing a path-time behavior of the respective contact piece during a switching operation (z. B. power-, turn-off).
  • the movement profiles can be inserted Festge ⁇ for example by a mechanical or electrical control.
  • the respective movement professional ⁇ le of the arcing contact pieces, and the rated current contact pieces can be synchronized relative to each other so that certain move- ments of the one contact piece, must be completed before a movement of another contact piece a ⁇ sets / progresses.
  • the arcing contact pieces should touch current contact pieces before the rated at a power on operation ⁇ each other so that switching arcs (pre- arcing) may occur preferably at the arcing contact pieces.
  • the rated current contact pieces should first be separated, so that a commutated to be interrupted ⁇ electric current to the arcing contact pieces.
  • the arcing contact pieces are separated from each other.
  • a switching arc (Ausschaltschreiben) is preferably performed between the arcing contact pieces.
  • the arcing contact pieces protect the rated current ⁇ contact pieces from consumption.
  • the time of contacting the arcing contact pieces / the rated current contact pieces or the time of separation of the rated current contact pieces / the arcing contact pieces can be determined by a variation of the individual motion profiles.
  • the time delay between the separation and / or contacting of the arcing contact pieces and the rated current contact pieces can be changed via a design of the movement profiles.
  • the location of the contacting can also be changed by changing the motion profiles.
  • Ana ⁇ loges applies to a switch-off.
  • different motion profiles of the arcing contact pieces and the rated current contact pieces can be provided that temporarily a similar movement of an arcing contact piece and a rated current contact piece of a contact page.
  • an arcing contact and a rated current contact piece can be moved in such a manner during a time window of a switching ⁇ operation that the arc contact ⁇ piece and the rated current contact piece remain relative to each other in Ru- he, but there are with respect to a common base in motion.
  • the rated current contact pieces first approach one another, while the arcing contact pieces remain in a field shadow of the respective assigned rated current contact piece.
  • a switch-on process serves to form a closed current path for conducting an electric current.
  • a current-loaded switching element can be used both during a switch-on process and during a switch-off process.
  • the two contact sides can before and have different electrical potentials ⁇ Po during a switch-on operation.
  • According to a turn-on between the contact sites may already be an electric field in front of a A ⁇ set. With reduction of distance between the contact sites takes the electric field strength to ⁇ .
  • the rated current contact pieces first approach, the arcing contact pieces remaining in the field shadow of the respective rated current contact piece.
  • At least the contact areas of the arcing contact pieces should remain in the respective field shadow. So it is for example possible that initially only the first rated current contact piece and the second rated current contact piece to be moved while the LichtbogenAuthstü ⁇ blocks still remain in peace.
  • the rated current contact pieces should ⁇ th have a more favorable molding to homogenize an electric field than the LichtbogenWalletstü ⁇ blocks.
  • the field-influencing effect of Nennstromnapstü- bridge is used to neutralize an optionally field-weakening We ⁇ effect of arcing contact pieces.
  • Arc contact pieces can be dispensed with additional Schirmungsele ⁇ elements.
  • the arcing contact pieces are already approximated while remaining in the field shadow.
  • the period of approach of the rated current contact pieces can be used to the switching device vorzuberei ⁇ th for leakage of the arcing contact pieces from the field shadow.
  • At least one of the arcing contact pieces can be moved competi- synchronously ⁇ play, with a rated current contact piece, so that the arcing contact pieces ⁇ Hern each nä and finally leave the field shadow of the rated current contact piece.
  • an arcing contact piece (at least temporarily) with a greater speed than the associated rated current contact piece, in order to approach the other arcing contact piece.
  • the two arcing contact pieces can move ⁇ identical with or different movement profiles have sawn from one another is there. Regardless of the type of approach of the arcing contact pieces, both arcing contact pieces of the contact sides should preferably be accelerated horizontally within the field shadow of the rated current contact pieces. This makes an exact, rapid exit from the field shadow of the respective rated current contact piece possible.
  • the arcing contact pieces weaken the rated current contact pieces located between the electric field so that the field ⁇ strength peaks occur at the arcing contact pieces and passing blows preferably occur between the arcing contact pieces.
  • a definition of the critical distance takes place as a function of the contact geometry of the electrical switching device, the insulating medium used and the applied electrical potential difference. Connected to the critical distance is a critical field strength, which can be expected occurrence of a Ein ⁇ switching arc between the rated current contact pieces. Until the critical distance is reached, the more favorable shaping of the rated current contact pieces can be used in order to initially approximate the contact sides to one another. Only at this time, the protective effect of the arcing contact pieces is necessary. A premature field weakening by unshielded arcing contact pieces is avoided. The protective effect of the arcing contact pieces begins with a stepping out of the field shadow. At least the contacting areas of the arcing contact pieces should leave the respective field shadow.
  • the rated current contact pieces switching operation separate and subsequently he ⁇ followed by a separation of the arcing contact pieces and voneinan ⁇ of a separation of the arcing contact pieces with a relative speed which Annae ⁇ hernd has its maximum during a disconnection.
  • an electrical current flowing during the interruption of the current path to be switched can be interrupted.
  • an electric current to be interrupted commutes on the arcing contact pieces which are initially in galvanic contact with each other.
  • the electrical current within a fluid insulating medium surrounding the arcing contact pieces may initially be in the form of a firing current
  • the resulting relative speed can be adjusted.
  • the arcing contact pieces can be relatively slowly moved toward each other during a disconnection process, first, in order to prepare a separation of the arcing contact pieces, and ⁇ nearest the rated current contact pieces separate from each other to read ⁇ sen to be accelerated thereafter to obtain a high contract separation speed.
  • a return of the arcing contact pieces in the field ⁇ shadow of the associated rated current contact pieces supports solidification of the switching path at an early stage.
  • the arcing contact pieces are dielectrically neutralized after a particularly complete immersion in the field shadows, so that the distribution of the electric field is influenced by the rated current contact pieces.
  • field strength peaks preferably occur at the arcing contact pieces.
  • Arc contact piece is moved during a switching operation relative to a particularly rigidly connected to the first rated current contact piece Isolierdüse.
  • An insulating nozzle can interact with the contact pieces, in particular with the arcing contact pieces of the switching device.
  • the insulating nozzle can have a nozzle channel within which a switching arc is guided. This should (in particular its Kon ⁇ takt ists Schemee) be at least partially and / or at least partly enclosed by the insulating nozzle, the arcing contact pieces.
  • the insulating nozzle can be made in one or more parts.
  • the insulating nozzle should be a body of revolution having a duri ⁇ fenden in the direction of the axis of rotation, in particular centrically nozzle channel.
  • the first arcing contact piece may, for example, have a bushing-shaped contacting region, wherein the bushing represents a mouth opening of a channel of the first arcing contact piece.
  • the first arcing contact piece should preferably be formed as a tubular contact piece.
  • the first arcing contact piece should be arranged with its mouth opening in front of an orifice opening of the nozzle channel.
  • the contacting area of the first arcing contact piece should be encompassed by the insulating nozzle. In a relative movement of the first arcing contact piece to the Isolierdüsenanowski the distance between the mouth openings should vary. Thus, between the mouth openings, a width-variable gap is formed, which is filled with an insulating fluid.
  • the mouth opening of the nozzle channel can open into a recess of the insulating nozzle.
  • the first arcing contact piece in particular complementary in shape protrude.
  • the insulating nozzle may be ist ⁇ based on the first contact side.
  • the insulating nozzle should be rigidly connected to the first rated current contact piece and movable with it.
  • the first contact side can be equipped with a Schuvo ⁇ lumen for temporary storage of switching gas.
  • the insulating, this heating volume at least in part ⁇ as limiting.
  • the heating volume may, for example, be substantially hollow-cylindrical in shape and penetrated by the first arcing contact piece movable relative to the heating volume.
  • the heating volume can be limited, for example, on the outside of the shell by the first rated current contact piece.
  • Arc contact is moved to the insulating during a switch-on.
  • a gap between the arcing contact piece and the insulating nozzle can be reduced.
  • an approximation of the mouth ⁇ openings additionally leads to an increase in the contacting speed at a switch-on.
  • the switching device is already prepared with a switch-on to a switch-off.
  • the first arcing contact piece is removed from the insulating nozzle during a switch-off operation.
  • the insulating nozzle has electrically insulating material, for example an organic plastic such as PTFE.
  • an increased amount of electrically insulating fluid can be introduced into the gap with increasing spacing.
  • a transition between fluid and solid insulation can be made more dielectrically more stable. Consequently, an improved electrical insulation strength of the switching path is given in the off state.
  • Another object is to provide a suitable switching device for carrying out the method.
  • a switching device with egg ⁇ ner first contact side which is relative to a second contact face movable, wherein the first contact side having a ers ⁇ tes rated current contact piece and a first arc contact ⁇ piece and the second contact side, a second light ⁇ arc contact piece and a second rated current contact piece, wherein for generating a relative movement between the first contact side and the second contact side, the first light ⁇ bow contact piece and the first rated current contact piece and the second arcing contact piece and the second rated current contact piece are driven, wherein a first kinematic chain, a drive means and a first output means and second having output means, said first Abtriebsmit ⁇ tel couples a first motion profile to the first clock Nennstromkon ⁇ piece and the second output means is a deviate ⁇ and fair second motion profile to the first clock ⁇ Lichtbogenkon piece coupled and a second kinematic chain has a drive means and a first output means and second Ab ⁇ driving means,
  • a kinematic chain is used to transmit a movement between two points.
  • a kinematic chain comprises at least ⁇ a machine component to be transferred by means of which Bewegun ⁇ gen.
  • a kinematic chain can play, comprise at ⁇ a connecting rod which transmits movements.
  • kinematic chains may have a plurality of machine components, which are in operative connection with each other, such as, for. As shafts, levers, gears, racks, cranks, transmission elements, etc. have.
  • a motion transmitted by a kinematic chain can be transformed, reshaped, decoupled, distributed, etc. within the kinematic chain.
  • a kinematic chain may act as a transmission having at least one input side and at least one output side.
  • the transmission can be a Antriebsmit ⁇ tel, on the output side having an output means.
  • a drive means takes driving energy for moving one or more contact pieces, an output means outputs ⁇ drive energy directly or indirectly to one or more contact pieces from.
  • drive and / or output means for example, a variety of machine components can be used such.
  • As shafts, levers, gears, cranks, bolts, rods, etc. drive side and output side may be, for example, input and output side of the kinematic chain.
  • the kinematic chain can convert a drive-side fed movement and output on the output side. However, it can also be provided that on the drive side and the output side at least approximately similar movements before ⁇ lie.
  • the kinematic chain can be a transmission.
  • a movement can be fed and various motion profiles are delivered. So it is for example possible to use a ge ⁇ my same drive device, which couples motion to the drive means of a kinematic chain or more kinematic chains, wherein the waste Driven different motion profiles are coupled or coupled to the respective switching contact piece.
  • a kinematic chain it is also possible to output several motion profiles synchronized to one another on the output side.
  • first or the second output means of the first kinematic chain is connected to a drive means of the second kinematic chain.
  • first or the second output means via an electrically insulating
  • Transmission element with the second kinematic chain is ver ⁇ connected.
  • An electrically insulating transmission element counteracts carry-over of electrical potentials.
  • components of the first and second kinematic chains on different contact sides with divergent electrical potentials.
  • Insulating sleeves, insulating bearings, Iso ⁇ lier lever, etc. are used as electrically insulating mecanicsele- elements.
  • the electrically insulating component should have an electrically insulated section in the region of a switching path of the switching device limit, so that both sides of the switching path located transmission elements of the kinematic chains are connected to each other, but short-circuit current paths are interrupted by the electrically insulating element.
  • an insulating nozzle can be used as the transfer element.
  • the insulating nozzle can serve, for example, the steering and guiding a switching ⁇ arc.
  • the insulating nozzle can serve to transmit a drive movement as part of a kinematic chain.
  • Figure 2 which is known from Figure 1 switching device in the ON state, Figures 3 to 6 shift sequence for transferring the switching ⁇ means of an on state (Fig. 2) a first embodiment of a ers ⁇ th in an off state (Fig. 6), the figure 7 Reduction gear and the
  • Figure 8 shows a second embodiment of a
  • FIG. 1 shows a section through a switching device.
  • the switching device has an encapsulating housing 1.
  • the encapsulating housing 1 has a substantially tubular metallic body on.
  • the main body carries ground potential.
  • the encapsulating housing 1 has a longitudinal axis 2.
  • the encapsulating housing 1 is filled with an electrically insulating fluid.
  • a pressure-over-standing insulating gas such as sulfur hexafluoride, stick ⁇ , carbon dioxide o. ⁇ .
  • End-side openings in the encapsulating housing 1 are each sealed fluid-tight with a lid.
  • a first Flanschstut ⁇ zen 3 and a second flange 4 are arranged on the encapsulating 1.
  • the first and second Flanschstutzen 3, 4 nen ⁇ an electrically insulated introduction of phase conductors of a current path to be switched.
  • the phase conductors are encompassing, the flange stoppers 3, 4 closing Scheibenisola ⁇ tors with the flange 3, 4 connected.
  • outdoor bushings on the flange 3, 4 may be arranged to incorporate the switching device, for example, in an overhead line system.
  • a breaker device ⁇ standardize the electrical switching device is arranged in the interior of the encapsulating housing 1 .
  • the interrupter unit extends centrally in the housing 1 Kapselungsge ⁇ along the longitudinal axis 2.
  • the interrupter unit is surrounded by the electrically insulating fluid and flushed.
  • support insulators are used, of which a support insulator 5 is exemplified.
  • the interrupter unit has a first contact side 6 and a second contact side 7.
  • the two contact sides 6, 7 are mounted relative to each other movable.
  • the first contact side 6 is slidably mounted in a first support member 8.
  • the second contact side 7 is slidably mounted in a second support member 9.
  • the two support elements 8, 9 are designed to be electrically conductive and each contacted with one of the guided through the flange 3, 4 phase conductors.
  • the two support elements 8, 9 are stationary relative to one another and arranged stationary to the encapsulating housing 1.
  • the two carrying Elements 8, 9 are formed as substantially rotationally symmetrical hollow body whose axes of rotation are aligned coaxially to the longitudinal axis 2. End faces of the support elements 8, 9 are facing each other and arranged spaced from each other.
  • the mutually facing end faces of the support elements 8, 9 are connected to one another via an insulating body 10, so that the two support elements 8, 9 form a chassis of the interrupter unit with the insertion of the insulating body 10.
  • the insulating body 10 is formed as a bulbously widened hollow body which receives in its interior a switching path between the first contact side 6 and the second contact side 7.
  • insulator 10 for example, cage-like rod structures or the like can be used.
  • the first contact and the second contact page 6 page 7 seated slidably in a respective socket of the first or second bearing element 8, 9 and are electrically conductively connected to the supporting elements 8 ⁇ contacted. 9
  • the first contact side 6 has a first arcing contact piece 11.
  • the first contact side 6 has a first rated current contact piece 12.
  • the first arcing contact piece 11 has a tubular design and is provided at the end with a bushing-shaped contacting region. In its interior a channel for the discharge of switching gas is arranged.
  • the bush-shaped contacting region serves as the mouth opening of the channel of the first arcing contact piece 11.
  • the first arcing contact piece 11 is aligned coaxially with the longitudinal axis 2 and can be moved along the longitudinal axis 2.
  • the first arcing contact piece 11 is encompassed by the tubular first rated current contact piece 12.
  • the first rated current contact piece 12 is displaceable along the longitudinal axis 2 relative to the first arcing contact piece 11.
  • the second arcing contact piece 13 On the second contact side 7 is a second arcing contact piece 13 arranged.
  • the second arcing contact piece 13 is designed bolt-shaped and mounted coaxially to the longitudinal axis 2 ver ⁇ displaceable.
  • the second arcing contact piece 13 is encompassed by a substantially tubular second nominal current contact piece 14.
  • the second rated current contact piece 14 and the second arcing contact piece 13 are movable relative to one another and along the longitudinal axis 2.
  • a heating volume 15 is arranged in a hollow cylindrical space between the first rated current contact piece 12 and the first arcing contact piece 11.
  • the heating volume 15 is limited on its side facing the second contact set 7 by an insulating nozzle 16.
  • the insulating nozzle 16 is rigidly connected to the first rated current contact piece 12, so that movements of the first rated current contact piece 12 are performed together with the insulating nozzle 16.
  • the first Lichtbo ⁇ gentitle choir 11 is movable relative to the first rated current contact piece 12 and the insulating nozzle 16.
  • the insulating nozzle 16 has a main portion and an auxiliary portion, wherein the main portion and auxiliary portion via an annular channel 17, which connects a nozzle channel with the heating volume 15, are spaced from each other.
  • the annular channel 17 opens into the nozzle channel from radial directions.
  • the nozzle channel extends in an elongated direction in the direction of the longitudinal axis 2 centrally through the rotationally symmetrical insulating nozzle 16.
  • the end-side mouth openings of the nozzle channel are each facing one of the arcing contact pieces 11, 14.
  • the opening of the nozzle channel facing the first arcing contact piece 11 opens into a recess of the insulating nozzle 16.
  • the first arcing contact piece 11 dips into the recess, so that the bushing-shaped contacting region of the first arcing contact piece 11 faces the opening end of the insulating nozzle 16 as the mouth opening.
  • the first arcing contact 11 is complementary to the shape in the recess (the insulating nozzle 16), in which the nozzle channel opens, used.
  • the variable gap is encompassed on the circumference in front of the insulating nozzle 16.
  • a drive device is arranged outside the space enclosed by the housing 1 Kapse ⁇ lung space. A movement delivered by the drive device not shown in FIG. 1 is transmitted in a fluid-tight manner via a drive rod 18 through a wall of the encapsulation housing 1 to the internal interrupter unit.
  • ⁇ drive rod 18 is configured to perform a substantially line are ⁇ movement.
  • the drive rod 18 is located with its rod axis on the longitudinal axis 2 of the Kapselungsgeophu ⁇ ses 1 and is movable in the direction of the longitudinal axis 2.
  • the check rod 16 is a drive means of a first rule kinemati ⁇ chain.
  • the first kinematic chain has a first reduction gear 19.
  • the 19 of the first kinematic chain comprises a first power take-off ⁇ medium 20 and a second output means 21st
  • the first output means 20 is coupled to the first rated current contact piece 12.
  • the second output means 21 is coupled to the first arcing contact piece 11.
  • the insulating nozzle 16 With the first rated current contact piece 12, the insulating nozzle 16 is connected rigid angle. The insulating nozzle 16 spans the switching path located between the contact sides 6, 7 in an electrically insulating manner. The insulating nozzle 16 protrudes into the second rated current contact piece 14 and is located on the second
  • the second arcing contact piece 13 can immerse ⁇ ⁇ chen into the nozzle channel of the insulating sixteenth During a switching movement, the insulating nozzle 16 emerges into the second rated current contact piece 14. At the side facing away from the first rated current contact piece 12 end of the connecting rod 22 / the insulating nozzle 16 is on the insulating nozzle 16, a connecting rod 22 rotatably engaged schla ⁇ gen. Constitutes a second drive means of a second kinematic chain comprising a second reduction gearbox 23.
  • the second sub ⁇ reduction gear 23 has a stationary on the second Tragele ⁇ ment 9 positioned crank arm 24.
  • the crank arm 24 is connected to the connecting rod 22, so that a linear movement of the insulating nozzle 16 can be converted into a rotational movement of the crank arm 24.
  • the crank arm 23 further includes a link in which engages a sensing pin.
  • the Ab ⁇ sensing pin is transverse to the longitudinal axis 2 aligned and intersects the longitudinal axis 2.
  • the feeler is angularly rigid with the second rated current contact piece 14 and together with it along the longitudinal axis 2 slidably.
  • the sensing pin acts as the first output means of the second kinematic chain.
  • a rotary motion is converted into a linear movement and coupled to the second rated current contact piece 14.
  • the driving linear movement of the drive means in this case has an opposite Rich ⁇ direction sense to the movement of the second rated current contact piece 14. Due to the shape of the gate, a certain movement profile is further impressed on the second rated current contact piece 14.
  • the second arcing contact piece 13 is slidably mounted.
  • the second arc contact piece 13 has, at its end facing away from the contacting region, a hammer head which is mounted to slide in a linearly displaceable manner in a recess.
  • a pivot point of a two-armed lever 25 is further arranged, one lever arm slidably in a slot of the hammer head of the second
  • Arc contact piece 13 is guided. With its other lever arm of the two-armed lever 25 engages in a stationary slide passage 26 a.
  • the stationary sliding stage 26 is win- karrstarr connected to the second support element 9.
  • the second rated current contact piece 13 is moved along the longitudinal axis 2. Accordingly, the pivot point of the two-armed lever 25 is moved along.
  • the two-armed lever 25 scans the stationary slide passage 26 and is pivoted as a result of a progression of a movement of the second rated current contact piece 14 as a function of the course of the fixed slide passage 26. This Schwenkbewe ⁇ tion is transmitted via the slot in the hammer head of the second arc contact piece 13 on the arcing contact piece 13.
  • the two-armed lever 25 acts as a second output ⁇ medium of the second kinematic chain.
  • the first output means 20 of the first kinematic chain is connected to the drive means of the second kinematic chain, wherein the insulating nozzle 16 serves as an electrically insulating transmission element.
  • the first arcing contact piece 11 is immersed in a recess of the insulating nozzle 16 and has a minimum distance to the facing orifice of the nozzle channel.
  • a movement is coupled to the drive rod 18.
  • the first rated current contact piece 12 is removed from the second rated current contact piece 14.
  • a movement is applied to the first arcing contact piece 11, which moves away from the second arcing contact piece 12.
  • the first arcing contact ⁇ piece 11 is also removed from the insulating nozzle 16 so that the gap to the orifice of the nozzle channel enlarged. ßert. Due to the operation of the first Unterschge ⁇ drive 19, the first arcing contact piece 11 moves faster than the first rated current contact piece 12 (see FIG. FIG. 7 and related description). Via the insulating nozzle 16 and the connecting rod 22, a movement of the first kinematic chain is transmitted to the crank arm 24.
  • the set of the crank arm 24 has such a shape (concentric circular path around the crank pivot point) that initially no movement can be transmitted to the second rated current contact piece 14 and the second arc contact piece 13 (FIG. 2).
  • a breaking current on the arcing contact pieces 11, 13 mutates.
  • a movement of the second rated current contact piece 14 commences. Consequently, the second arcing contact 13 is first moved at the same speed as the second rated current contact piece 14. After a separation of the rated current contact pieces 12, 14 there is a separation of the arcing contact pieces 11, 13 (FIG. 4).
  • the first reduction gear 19 is shown in detail in a first embodiment variant.
  • the first reduction gear 19 has a one-armed He ⁇ bel 27.
  • the one-armed lever 27 is fixedly mounted on the first support member 8 pivotally.
  • the drive rod 18 is rotatably connected by means of a bolt with the one-armed lever 27.
  • the bolt also passes through an oblong hole of the first output means 20.
  • the first output means 20 is substantially tubular, with the first nominal Current contact piece 12 and the insulating nozzle 16 are connected to the output means 20.
  • About the slot of the first output means 20 can be compensated for occurring during pivoting of a ⁇ arm lever 27 overtravel, while the rotatable connection between the drive rod 18 and one-armed lever 27 is balanced over the bolt by an elastic deflection of the drive rod 18.
  • the second output means 21 is guided displaceably in the interior of the tubular first output means 20.
  • a shell-side contained in the first output opening means 20 extends an offset of the second driven means 21 from the In ⁇ partners of the first output means 20.
  • the offset of the second driven means 21 is connected to the one-armed lever.
  • the offset has for this purpose a slot in which a pin of the one-armed lever 27 engages.
  • 21 is the Dis ⁇ dance of the pin from the pivot point of the rocker arm 27 RESIZE ⁇ SSER than the distance of the pin from the pivot point of the rocker arm 27. Accordingly, the second driven element 21 is moved faster than the first driven means 20.
  • FIG. 8 shows a second variant of a first reduction gear 19a.
  • the drive rod 19 is bolted directly to the first Ab ⁇ driving means 20.
  • a movement of the drive ⁇ rod 18 is transmitted directly to the first output means 20 and the first rated current contact piece 12 and the insulating nozzle 16.
  • the drive rod 18 as a drive means thus moves similar to the first output means 20.
  • a two-armed lever 28 is rotatably mounted.
  • a first lever arm of the reversing lever 28 is connected to the second output means 21.
  • the second output means 21 has a slot in which slides a pin of the first lever arm.
  • an overstroke of the first lever arm can be compensated during a swing.
  • a second lever arm of the reversing lever 28 is equipped with a scanning element, which engages in a slot ⁇ , which is fixedly connected to the first support member 8.
  • the link has at each end to a parallel course to the movement axis of the first Lichtbogenuttonstü ⁇ ckes. 11
  • a central region of the gate has a pitch with respect to the axis of movement of the first arcing contact piece 11.
  • the second Ab ⁇ drive means 21 for the first rated current contact piece 12 moves relatively faster or slower.
  • the movement profile of the second output means 21 can be varied by shaping the slide.
  • the second output means 21 is connected to the first arcing contact piece 11.
  • the first rated current contact piece 12 and the first arcing contact piece 11 are moved with different motion profiles.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

Ein Schaltverfahren für eine Schalteinrichtung mit einer ers- ten Kontaktseite (6), welche relativ zu einer zweiten Kon- taktseite (7) bewegbar ist, wobei die erste Kontaktseite (6) ein erstes Nennstromkontaktstück (12) und ein erstes Lichtbo- genkontaktstück (11) aufweist und die zweite Kontaktseite (7) ein zweites Lichtbogenkontaktstück (13) und ein zweites Nenn- stromkontaktstück (14) aufweist, wobei zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen erster Kontaktseite (6) und zweiter Kontaktseite (7) das erste Lichtbogenkontaktstück (11) und das erste Nennstromkontaktstück (12) sowie das zweite Licht- bogenkontaktstück (13) und das zweite Nennstromkontaktstück (14) angetrieben sind, sieht vor, dass während eines Schalt- vorganges das erste Lichtbogenkontaktstück (11) mit einem Be- wegungsprofil bewegt wird und das erste Nennstromkontaktstück (12) mit einem Bewegungsprofil bewegt wird und die Bewegungs- profile von erstem Lichtbogenkontaktstück (11) und erstem Nennstromkontaktstück (12) voneinander abweichen und das zweite Lichtbogenkontaktstücke (13) mit einem Bewegungsprofil bewegt wird und das zweite Nennstromkontaktstück (14) mit ei- nem Bewegungsprofil bewegt wird und die Bewegungsprofile von zweitem Lichtbogenkontaktstück (13) und zweitem Nennstromkon- taktstück (14) voneinander abweichen.

Description

Beschreibung
Schaltverfahren und Schalteinrichtung Die Erfindung betrifft ein Schaltverfahren einer Schalteinrichtung mit einer ersten Kontaktseite, welche relativ zu ei¬ ner zweiten Kontaktseite bewegbar ist, wobei die erste Kon¬ taktseite ein erstes Nennstromkontaktstück und ein erstes Lichtbogenkontaktstück aufweist und die zweite Kontaktseite ein zweites Nennstromkontaktstück und ein zweites Lichtbogenkontaktstück aufweist, wobei zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen erster Kontaktseite und zweiter Kontaktseite das erste Lichtbogenkontaktstück und das erste Nennstromkontaktstück sowie das zweite Lichtbogenkontaktstück und das zweite Nennstromkontaktstück angetrieben sind.
Aus der koreanischen Patentanmeldung KR 10 2007-0008041 ist ein Schaltgerät bekannt, welches eine erste und eine zweite Kontaktseite aufweist. Sowohl die erste als auch die zweite Kontaktseite verfügen jeweils über ein Lichtbogenkontaktstück und ein Nennstromkontaktstück. Auf einer der Kontaktseiten ist ein Getriebe eingesetzt, um die dortigen Kontaktstücke anzutreiben. Das Lichtbogenkontaktstück und das Nennstromkontaktstück der anderen Kontaktseite sind ebenfalls bewegbar angeordnet. Zur Beherrschung höherer Spannungen und Ströme ist es bekannt, die Kontakttrenngeschwindigkeit bzw. die Kon- taktierungsgeschwindigkeit zu erhöhen. So wird ein Zeitinter¬ vall verkürzt, in welchem Schaltlichtbögen auftreten können. Der Wunsch nach höheren Schaltgeschwindigkeiten führt zum Einsatz leistungsstärkerer Antriebseinrichtungen, um die bewegten Massen schnell genug bewegen zu können. Größere Geschwindigkeiten führen zu größeren Kräften an den Bewegtteilen der Schalteinrichtung. Folglich müssen die Bewegtteile oft verstärkt ausgelegt werden, wodurch im Regelfall deren Masse zunimmt. Größere bewegte Massen fordern eine noch grö¬ ßere Antriebsenergie, um schneller bewegt werden zu können. Somit ergibt sich als Aufgabe der Erfindung ein geeignetes Schaltverfahren anzugeben, um in alternativer Form die
Schaltleistung einer Schalteinrichtung zu erhöhen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass während eines Schaltvorganges das erste Lichtbogenkontaktstück mit einem Bewegungsprofil bewegt wird und das erste Nennstromkon¬ taktstück mit einem Bewegungsprofil bewegt wird und die Bewe¬ gungsprofile von erstem Lichtbogenkontaktstück und erstem Nennstromkontaktstück voneinander abweichen und das zweite
Lichtbogenkontaktstücke mit einem Bewegungsprofil bewegt wird und das zweite Nennstromkontaktstück mit einem Bewegungspro¬ fil bewegt wird und die Bewegungsprofile von zweitem Lichtbo¬ genkontaktstück und zweitem Nennstromkontaktstück voneinander abweichen.
Schalteinrichtungen dienen einem Herstellen bzw. einem Auflösen eines Strompfades, über welchen ein von einer Potential¬ differenz getriebener elektrischer Strom fließen kann. Zum Kontaktieren bzw. zum Auflösen des Strompfades weist die
Schalteinrichtung relativ zueinander bewegbare Kontaktseiten auf. Die Kontaktseiten verfügen jeweils über ein Lichtbogenkontaktstück und ein Nennstromkontaktstück. Die Lichtbogenkontaktstücke und die Nennstromkontaktstücke sind jeweils mit Kontaktierungsbereichen ausgestattet. Die Kontaktierungsbe- reiche der Lichtbogenkontaktstücke sind jeweils gegengleich ausgestaltet, um eine galvanische Kontaktierung bewirken zu können. Entsprechend sind auch die Kontaktierungsbereiche der Nennstromkontaktstücke gegengleich ausgeformt.
Das erste Nennstromkontaktstück und das erste Lichtbogenkontaktstück der ersten Kontaktseite sind unabhängig von einer Schaltstellung der elektrischen Schalteinrichtung miteinander dauerhaft elektrisch kontaktiert. Ebenso sind das zweite Lichtbogenkontaktstück und das zweite Nennstromkontaktstück der zweiten Kontaktseite unabhängig von einer Schaltstellung der elektrischen Schalteinrichtung dauerhaft elektrisch kontaktiert. Das erste Lichtbogenkontaktstück und das erste Nennstromkontaktstück sind relativ zueinander bewegbar. Ebenso sind das zweite Lichtbogenkontaktstück sowie das zweite Nennstromkontaktstück relativ zueinander bewegbar. Weiter ist die erste Kontaktseite (umfassend das erste Lichtbogenkon- taktstück und das erste Nennstromkontaktstück) relativ zu der zweiten Kontaktseite (umfassend das zweite Lichtbogenkontakt¬ stück und das zweite Nennstromkontaktstück) bewegbar. Um einen Schaltvorgang durchführen zu können und eine Relativbewegung zwischen den Kontaktseiten zu erzeugen, sind das erste Lichtbogenkontaktstück und das zweite Lichtbogenkontaktstück sowie das erste Nennstromkontakt sowie das zweite Nennstrom¬ kontaktstück angetrieben. Zur Erzeugung einer Bewegung können eine oder mehrere Antriebseinrichtungen zum Einsatz gelangen, welche eine Energieform in eine Bewegung wandeln. Die einan- der zugeordneten Lichtbogenkontaktstücke sowie Nennstromkon¬ taktstücke einer Kontaktseite werden mit voneinander abwei¬ chenden Bewegungsprofilen bewegt. Ein Bewegungsprofil defi¬ niert dabei ein Weg-Zeit-Verhalten des jeweiligen Kontaktstückes während eines Schaltvorganges (z. B. Einschaltvorgang, Ausschaltvorgang) . Die Bewegungsprofile können beispielsweise durch eine Mechanik oder eine elektrische Steuerung festge¬ legt sein. Insbesondere können die jeweiligen Bewegungsprofi¬ le der Lichtbogenkontaktstücke und der Nennstromkontaktstücke relativ zueinander synchronisiert sein, so dass bestimmte Be- wegungen des einen Kontaktstückes vollzogen sein müssen, bevor eine Bewegung eines anderen Kontaktstückes ein¬ setzt/voranschreitet. Bevorzugt sollten bei einem Einschalt¬ vorgang die Lichtbogenkontaktstücke einander vor den Nenn- stromkontaktstücken berühren, so dass Schaltlichtbögen (Vor- Überschläge) bevorzugt an den Lichtbogenkontaktstücken auftreten. Bei einem Ausschaltvorgang sollten zunächst die Nennstromkontaktstücke getrennt werden, so dass ein zu unterbre¬ chender elektrischer Strom auf die Lichtbogenkontaktstücke kommutiert. Im Folgenden werden die Lichtbogenkontaktstücke voneinander getrennt. Ein Schaltlichtbogen (Ausschaltlichtbogen) wird so bevorzugt zwischen den Lichtbogenkontaktstücken geführt. Die Lichtbogenkontaktstücke schützen die Nennstrom¬ kontaktstücke vor Abbrand. Je nach Anforderungen kann der Zeitpunkt der Kontaktierung der Lichtbogenkontaktstücke/der Nennstromkontaktstücke bzw. der Zeitpunkt der Trennung der Nennstromkontaktstücke/der Lichtbogenkontaktstücke durch eine Variation der einzelnen Bewegungsprofile festgelegt werden. So kann beispielsweise der Zeitverzug zwischen dem Trennen und/oder Kontaktieren der Lichtbogenkontaktstücke und der Nennstromkontaktstücke über eine Auslegung der Bewegungsprofile verändert werden. Neben einer zeitlichen Variation kann durch eine Änderung der Bewe- gungsprofile auch der Ort der Kontaktierung verändert werden. So ist es beispielsweise möglich, bezogen auf eine Schalt¬ strecke eine Kontaktierung der Lichtbogenkontaktstücke eher der einen Kontaktseite angenähert vorzunehmen und eine Kon¬ taktierung der Nennstromkontaktstücke eher der anderen Kon- taktierungsseite angenähert sowie umgekehrt vorzunehmen. Ana¬ loges gilt für einen Ausschaltvorgang. Trotz unterschiedlicher Bewegungsprofile der Lichtbogenkontaktstücke und der Nennstromkontaktstücke kann vorgesehen sein, dass zeitweise eine gleichartige Bewegung eines Lichtbogenkontaktstückes und eines Nennstromkontaktstückes einer Kontaktseite erfolgt.
Beispielsweise kann während eines Zeitfensters eines Schalt¬ vorganges ein Lichtbogenkontaktstück und ein Nennstromkon- taktstück derart bewegt werden, dass das Lichtbogenkontakt¬ stück und das Nennstromkontaktstück relativ zueinander in Ru- he verbleiben, sich jedoch bezüglich einer gemeinsamen Basis in Bewegung befinden.
Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass bei einem Einschaltvorgang zunächst die Nennstromkontaktstücke einander nähern, während die Lichtbogenkontaktstücke in einem Feld¬ schatten des jeweils zugeordneten Nennstromkontaktstückes verbleiben .
Ein Einschaltvorgang dient einer Ausbildung eines geschlosse- nen Strompfades zur Führung eines elektrischen Stromes. Bei Schalteinrichtungen, die als Leistungsschalteinrichtung dienen kann sowohl während eines Einschaltvorganges als auch während eines Ausschaltvorganges ein strombelasteter Schalt- Vorgang vorliegen. Die beiden Kontaktseiten können vor und während eines Einschaltvorganges abweichende elektrische Po¬ tentiale aufweisen. Entsprechend kann bereits vor einem Ein¬ setzen eines Einschaltvorganges zwischen die Kontaktseiten ein elektrisches Feld vorliegen. Mit Reduzierung des Abstan- des zwischen den Kontaktseiten nimmt die elektrische Feld¬ stärke zu. Trotz einer voreilenden Kontaktierung der Lichtbogenkontaktstücke bei einem Einschaltvorgang nähern sich zunächst die Nennstromkontaktstücke, wobei die Lichtbogenkon- taktstücke im Feldschatten des jeweiligen Nennstromkontakt- stückes verbleiben. Zumindest die Kontaktierungsbereiche der Lichtbogenkontaktstücke sollten im jeweiligen Feldschatten verbleiben. So ist es beispielsweise möglich, dass zunächst nur das erste Nennstromkontaktstück und das zweite Nennstrom- kontaktstück bewegt werden, während die Lichtbogenkontaktstü¬ cke noch in Ruhe verbleiben. Die Nennstromkontaktstücke soll¬ ten eine günstigere Formgebung zur Homogenisierung eines elektrischen Feldes aufweisen als die Lichtbogenkontaktstü¬ cke. Die feldbeeinflussende Wirkung der Nennstromkontaktstü- cke wird genutzt, um eine gegebenenfalls feldschwächende Wir¬ kung der Lichtbogenkontaktstücke zu neutralisieren. Durch ei¬ ne Nutzung der Nennstromkontaktstücke zur Schirmung der
Lichtbogenkontaktstücke kann auf zusätzliche Schirmungsele¬ mente verzichtet werden.
Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Lichtbogenkontaktstücke während des Verbleibens im Feldschatten bereits einander angenähert werden. Der Zeitraum der Annäherung der Nennstromkontaktstücke kann genutzt werden, um die Schalteinrichtung für ein Austreten der Lichtbogenkontaktstücke aus den Feldschatten vorzuberei¬ ten. Zumindest eines der Lichtbogenkontaktstücke kann bei¬ spielsweise mit einem Nennstromkontaktstück synchron mitbe- wegt werden, so dass die Lichtbogenkontaktstücke einander nä¬ hern und schließlich den Feldschatten des Nennstromkontakt- stückes verlassen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein Lichtbogenkontaktstück (zumindest zeitweise) mit einer größeren Geschwindigkeit bewegt wird als das zugehörige Nenn- stromkontaktstück, um sich dem anderen Lichtbogenkontaktstück zu nähern. Die beiden Lichtbogenkontaktstücke können sich da¬ bei gleichartig bewegen oder auch voneinander abweichende Be- wegungsprofile aufweisen. Unabhängig von der Art der Annäherung der Lichtbogenkontaktstücke sollten bevorzugt beide Lichtbogenkontaktstücken der Kontaktseiten innerhalb des Feldschattens der Nennstromkontaktstücke liegend beschleunigt werden. So ist ein exaktes, rasches Austreten aus dem Feld- schatten des jeweiligen Nennstromkontaktstückes möglich. Die Lichtbogenkontaktstücke schwächen das zwischen den Nennstrom- kontaktstücken befindliche elektrische Feld, so dass Feld¬ stärkeüberhöhungen an den Lichtbogenkontaktstücken auftreten und Vorüberschläge bevorzugt zwischen den Lichtbogenkon- taktstücken auftreten.
Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass mit dem Erreichen einer definierten kritischen Distanz zwischen den Nenn- stromkontaktstücken zumindest eines der Lichtbogenkontaktstü- cke, insbesondere beide Lichtbogenkontaktstücke aus dem Feld¬ schatten des jeweils zugeordneten Nennstromkontaktstückes he¬ raustreten .
Eine Definition der kritischen Distanz erfolgt in Abhängig- keit der Kontaktgeometrie des elektrischen Schaltgerätes, des verwendeten Isoliermediums sowie der anliegenden elektrischen Potentialdifferenz. Mit der kritischen Distanz verbunden ist eine kritische Feldstärke, welche ein Auftreten eines Ein¬ schaltlichtbogens zwischen den Nennstromkontaktstücken erwar- ten lässt. Bis zu einem Erreichen der kritischen Distanz, kann die günstigere Formgebung der Nennstromkontaktstücke ge¬ nutzt werden, um die Kontaktseiten zunächst einander anzunähern. Erst zu diesem Zeitpunkt ist die Schutzwirkung der Lichtbogenkontaktstücke nötig. Eine vorzeitige Feldschwächung durch ungeschirmte Lichtbogenkontaktstücke ist so vermieden. Die Schutzwirkung der Lichtbogenkontaktstücke setzt mit einem Heraustreten aus dem Feldschatten ein. Dabei sollten zumindest die Kontaktierungsbereiche der Lichtbogenkontaktstücke den jeweiligen Feldschatten verlassen. Durch die Nennstrom- kontaktstücke kann ein zwischen den Kontaktseiten befindliches elektrisches Feld während eines vergrößerten Zeitinter¬ valls eines Einschaltvorganges homogenisiert werden. Erst zu einem vergleichsweise späten Zeitpunkt wird ein Einsetzen von Vorüberschlägen an den Lichtbogenkontaktstücken durch ein gezieltes Schwächen des elektrischen Feldes forciert.
Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass bei einem Aus- schaltvorgang zunächst die Nennstromkontaktstücke trennen und darauf folgend eine Trennung der Lichtbogenkontaktstücke er¬ folgt und eine Trennung der Lichtbogenkontaktstücke voneinan¬ der mit einer Relativgeschwindigkeit erfolgt, welche annä¬ hernd ihr Maximum während eines Ausschaltvorganges aufweist.
Bei Ausgestaltung einer Schalteinrichtung als Leistungsschalteinrichtung kann ein während der Unterbrechung des zu schaltenden Strompfades fließender elektrischer Strom unterbrochen werden. Bei einem voreilenden Öffnen der Nennstrom- kontaktstücke kommutiert ein zu unterbrechender elektrischer Strom auf die zunächst noch miteinander in galvanischem Kontakt stehenden Lichtbogenkontaktstücke. Bei einem nacheilen¬ den Öffnen der Lichtbogenkontaktstücke kann der elektrische Strom innerhalb eines die Lichtbogenkontaktstücke umgebenden fluiden Isoliermediums zunächst in Form eines zündenden
Schaltlichtbogens weiterfließen. Um einem Zünden eines
Schaltlichtbogens entgegenzuwirken, sollte im Moment der Trennung der Lichtbogenkontaktstücke die Relativgeschwindig¬ keit der Lichtbogenkontaktstücke annähernd ihr Maximum wäh- rend eines Ausschaltvorganges aufweisen. Durch hohe Kontakt¬ trenngeschwindigkeiten werden die Zeitfenster verkürzt, in welchen günstige Bedingungen für die Zündung eines Ausschaltlichtbogens vorliegen. Entsprechend reduziert sich die Wahr¬ scheinlichkeit eines Auftretens eines Ausschaltlichtbogens. Weiter werden durch eine hohe Kontakttrenngeschwindigkeit die Fußpunkte für einen Schaltlichtbogen voneinander entfernt, so dass ein gegebenenfalls gezündeter Schaltlichtbogen verlängert wird und leichter zu löschen ist. Da die einzelnen Kontaktstücke, insbesondere auch die Licht¬ bogenkontaktstücke mit verschiedenen Bewegungsprofilen bewegt werden, stellt sich eine resultierende Relativgeschwindigkeit der Kontakttrennung der Lichtbogenkontaktstücke ein. Durch eine Anpassung der Bewegungsprofile beiderseits der Schalt¬ strecke (auf jeder der Kontaktseiten) kann die sich ergebende Relativgeschwindigkeit eingestellt werden. Beispielsweise können bei einem Ausschaltvorgang die Lichtbogenkontaktstücke zunächst relativ langsam zueinander bewegt werden, um eine Trennung der Lichtbogenkontaktstücke vorzubereiten und zu¬ nächst die Nennstromkontaktstücke voneinander trennen zu las¬ sen, um darauf folgend beschleunigt zu werden, um eine hohe Kontrakttrenngeschwindigkeit zu erzielen.
Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass nach dem Erreichen einer definierten kritischen Distanz zwischen den Nenn- stromkontaktstücken zumindest eines der Lichtbogenkontakt¬ stücke, insbesondere beide Lichtbogenkontaktstücke in den Feldschatten des jeweils zugeordneten Nennstromkontaktstückes hineintreten .
Eine Rückführung der Lichtbogenkontaktstücke in die Feld¬ schatten der zugehörigen Nennstromkontaktstücke unterstützt ein Verfestigen der Schaltstrecke zu einem frühen Zeitpunkt. Somit ist die Möglichkeit gegeben, die Schalteinrichtung auch in höheren Spannungsbereichen einsetzen zu können. Die Lichtbogenkontaktstücke sind nach einem insbesondere vollständigen Eintauchen in die Feldschatten dielektrisch neutralisiert, so dass die Verteilung des elektrischen Feldes durch die Nennstromkontaktstücke beeinflusst wird. Bis zu einem Erreichen der kritischen Distanz treten Feldstärkespitzen bevorzugt an den Lichtbogenkontaktstücken auf. Mit dem Erreichen einer kritischen Distanz zwischen den Nennstromkontaktstücken kön- nen die Lichtbogenkontaktstücke im Feldschatten der Nenn¬ stromkontaktstücke verbracht werden, da nunmehr die zwischen den Nennstromkontaktstücken befindliche Distanz als dielektrisch stabil einzuschätzen ist. Die Lichtbogenkontaktstü- cke, welche die dielektrische Stabilität zwischen den Nenn- stromkontaktstücken schwächen würden, werden in Feldschatten verbracht. Insbesondere sollten die Kontaktierungsbereiche der/des Lichtbogenkontaktstücke ( s ) in den Feldschatten tre- ten .
Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das erste
Lichtbogenkontaktstück während eines Schaltvorganges relativ zu einer mit dem ersten Nennstromkontaktstück insbesondere winkelstarr verbundenen Isolierdüse bewegt wird.
Eine Isolierdüse kann mit den Kontaktstücken, insbesondere mit den Lichtbogenkontaktstücken der Schalteinrichtung zusammenwirken. So kann die Isolierdüse einen Düsenkanal aufwei- sen, innerhalb welchem ein Schaltlichtbogen geführt ist. Dazu sollten die Lichtbogenkontaktstücke (insbesondere deren Kon¬ taktierungsbereiche) zumindest teilweise und/oder zumindest zeitweise von der Isolierdüse umgriffen sein. Die Isolierdüse kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein. Bevorzugt sollte die Isolierdüse ein Rotationskörper sein, welcher einen in Richtung der Rotationsachse, insbesondere zentrisch verlau¬ fenden Düsenkanal aufweist. Das erste Lichtbogenkontaktstück kann beispielsweise einen buchsenförmigen Kontaktierungsbe- reich aufweisen, wobei die Buchse eine Mündungsöffnung eines Kanals des ersten Lichtbogenkontaktstückes darstellt. Das erste Lichtbogenkontaktstück sollte bevorzugt als rohrförmi- ges Kontaktstück ausgeformt sein. Das erste Lichtbogenkontaktstück sollte mit seiner Mündungsöffnung vor einer Mündungsöffnung des Düsenkanals angeordnet sein. Der Kontaktie- rungsbereich des ersten Lichtbogenkontaktstückes sollte von der Isolierdüse umgriffen sein. Bei einer Relativbewegung des ersten Lichtbogenkontaktstückes zu der Isolierdüsenanordnung sollte der Abstand zwischen den Mündungsöffnungen variieren. So ist zwischen den Mündungsöffnungen ein in der Breite vari- abler Spalt gebildet, der mit einem Isolierfluid befüllt ist. Die Mündungsöffnung des Düsenkanals kann in einer Ausnehmung der Isolierdüse münden. In diese Ausnehmung kann das erste Lichtbogenkontaktstück insbesondere formkomplementär hinein- ragen. In Folge einer Relativbewegung kann die Eintauchtiefe des ersten Lichtbogenkontaktstückes in die Ausnehmung variie¬ ren. Die Isolierdüse kann an der ersten Kontaktseite abge¬ stützt sein. Insbesondere sollte die Isolierdüse winkelstarr mit dem ersten Nennstromkontaktstück verbunden und mit diesem bewegbar sein. Die erste Kontaktseite kann mit einem Heizvo¬ lumen zur Zwischenspeicherung von Schaltgas ausgestattet sein. Die Isolierdüse kann dieses Heizvolumen zumindest teil¬ weise begrenzen. Das Heizvolumen kann beispielsweise im We- sentlichen hohlzylindrisch ausgeformt sein und von dem relativ zum Heizvolumen bewegbaren ersten Lichtbogenkontaktstück durchsetzt sein. Das Heizvolumen kann beispielsweise außen- mantelseitig von dem ersten Nennstromkontaktstück begrenzt sein .
Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das erste
Lichtbogenkontaktstück während eines Einschaltvorganges auf die Isolierdüse zubewegt wird. Mit einer Reduzierung eines Abstandes des ersten Lichtbogenkontaktstückes zu einer Mündungsöffnung des Düsenkanals kann ein Spalt zwischen Lichtbogenkontaktstück und Isolierdüse verkleinert werden. Insbesondere ein Annähern der Mündungs¬ öffnungen führt zusätzlich zu einer Erhöhung der Kontaktie- rungsgeschwindigkeit bei einem Einschaltvorgang. Weiter wird die Schalteinrichtung so bereits mit einem Einschaltvorgang auf einen Ausschaltvorgang vorbereitet.
Es kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass das erste Lichtbogenkontaktstück während eines Ausschaltvorganges von der Isolierdüse entfernt wird.
Mit einer Entfernung des ersten Lichtbogenkontaktstückes von der Isolierdüse wird der Spalt zwischen den Mündungsöffnungen vergrößert. Weiterhin vergrößert sich die Wegstrecke, welche durch einen Schaltlichtbogen zu überbrücken ist. Entsprechend kann der Schaltlichtbogen einfacher gelöscht werden. Insbesondere zu einem Zeitpunkt nach einem Erlöschen des Schalt- lichtbogens und damit einer endgültigen Unterbrechung eines Stromflusses, kommt es aufgrund von Potentialdifferenzen zum Auftreten eines elektrischen Feldes zwischen den Kontaktseiten. Die Isolierdüse weist elektrisch isolierendes Material, beispielsweise einen organischen Kunststoff wie PTFE auf. Am Übergang zwischen der Feststoffisolation der Isolierdüse und einer fluiden Isolation um das erste Lichtbogenkontaktstück kann mit zunehmender Beabstandung eine vergrößerte Menge an elektrisch isolierendem Fluid in den Spalt eingebracht wer- den. Somit kann ein Übergang zwischen fluider und fester Isolation dielektrisch stabiler ausgeführt werden. Folglich ist auch eine verbesserte elektrische Isolationsfestigkeit der Schaltstrecke im ausgeschalteten Zustand gegeben. Eine weitere Aufgabe ist es, eine geeignete Schalteinrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schalteinrichtung mit ei¬ ner ersten Kontaktseite, welche relativ zu einer zweiten Kon- taktseite bewegbar ist, wobei die erste Kontaktseite ein ers¬ tes Nennstromkontaktstück und ein erstes Lichtbogenkontakt¬ stück aufweist und die zweite Kontaktseite ein zweites Licht¬ bogenkontaktstück und ein zweites Nennstromkontaktstück aufweist, wobei zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen erster Kontaktseite und zweiter Kontaktseite das erste Licht¬ bogenkontaktstück und das erste Nennstromkontaktstück sowie das zweite Lichtbogenkontaktstück und das zweite Nennstromkontaktstück angetrieben sind, wobei eine erste kinematische Kette ein Antriebsmittel und ein erstes Abtriebsmittel und zweites Abtriebsmittel aufweist, wobei das erste Abtriebsmit¬ tel ein erstes Bewegungsprofil auf das erste Nennstromkon¬ taktstück einkoppelt und das zweite Abtriebsmittel ein abwei¬ chendes zweites Bewegungsprofil auf das erste Lichtbogenkon¬ taktstück einkoppelt und eine zweite kinematische Kette ein Antriebsmittel und ein erstes Abtriebsmittel und zweites Ab¬ triebsmittel aufweist, wobei das erste Abtriebsmittel ein erstes Bewegungsprofil auf das zweite Nennstromkontaktstück einkoppelt und das zweite Abtriebsmittel ein abweichendes zweites Bewegungsprofil auf das zweites Lichtbogenkontakt¬ stück einkoppelt.
Eine kinematische Kette dient einer Übertragung einer Bewe- gung zwischen zwei Punkten. Eine kinematische Kette weist zu¬ mindest ein Maschinenbauelement auf, mittels welchem Bewegun¬ gen übertragen werden. Eine kinematische Kette kann bei¬ spielsweise ein Pleuel aufweisen, welches Bewegungen überträgt. Weiter können kinematische Ketten mehrere miteinander in Wirkverbindung stehender Maschinenbauelemente wie z. B. Wellen, Hebel, Zahnräder, Zahnstangen, Kurbeln, Transmissionselemente etc. aufweisen. Eine von einer kinematischen Kette übertragene Bewegung kann innerhalb der kinematischen Kette gewandelt, umgeformt, ausgekoppelt, verteilt etc. werden. Eine kinematische Kette kann als ein Getriebe wirken, welches zumindest eine Eingangsseite und zumindest eine Ausgangsseite aufweist. Eingangsseitig kann das Getriebe ein Antriebsmit¬ tel, ausgangsseitig ein Abtriebsmittel aufweisen. Ein Antriebsmittel nimmt Antriebsenergie zum Bewegen eines oder mehrerer Kontaktstücke auf, ein Abtriebsmittel gibt Ab¬ triebsenergie mittelbar oder unmittelbar an eines oder mehrerer Kontaktstücke ab. Als Antriebs- und/oder Abtriebsmittel können beispielsweise verschiedenste Maschinenbauelemente zum Einsatz kommen wie z. B. Wellen, Hebel, Zahnräder, Kurbeln, Bolzen, Stangen etc. Antriebsseite und Abtriebsseite können beispielsweise Eingangs- und Ausgangsseite der kinematischen Kette sein. Die kinematische Kette kann eine antriebsseitig eingespeiste Bewegung wandeln und abtriebsseitig abgeben. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass antriebsseitig und abtriebsseitig zumindest annähernd gleichartige Bewegungen vor¬ liegen. Die kinematische Kette kann ein Getriebe sein. Durch Nutzung eines Antriebsmittels und zweiter Abtriebsmittel kann eine Bewegung eingespeist und verschiedene Bewegungsprofile abgegeben werden. So ist es beispielsweise möglich, eine ge¬ meinsame Antriebseinrichtung einzusetzen, welche eine Bewegung auf das Antriebsmittel einer kinematischen Kette oder mehrerer kinematischer Ketten einkoppelt, wobei an den Ab- triebsmitteln verschiedene Bewegungsprofile ausgekoppelt bzw. auf das jeweilige Schaltkontaktstück eingekoppelt werden. Bei Nutzung einer kinematischen Kette ist weiter die Möglichkeit gegeben, abtriebsseitig mehrere Bewegungsprofile synchroni- siert zueinander abzugeben.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das erste oder das zweite Abtriebsmittel der ersten kinematischen Kette mit einem Antriebsmittel der zweiten kinematischen Kette ver- bunden ist.
Durch die Kopplung eines Abtriebsmittels einer ersten kinema¬ tischen Kette mit einem Antriebsmittel der zweiten kinemati¬ schen Kette sind die Abtriebsbewegungen beider kinematischer Ketten miteinander synchronisiert. Des Weiteren kann eine gemeinsame Antriebseinrichtung genutzt werden, deren abgegebene Bewegung in vier verschiedene Bewegungsprofile der Lichtbo¬ gen- und Nennstromkontaktstücke umgeformt werden kann. Bei einer Störung hat dies den Vorteil, dass die gesamte Schalteinrichtung nicht schaltfähig ist. Einzelbewegungen oder Teilfunktion der Schalteinrichtung sind so verhindert.
Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das erste oder das zweite Abtriebsmittel über ein elektrisch isolierendes
Übertragungselement mit der zweiten kinematischen Kette ver¬ bunden ist.
Über ein elektrisch isolierendes Übertragungselement wird ei- nem Verschleppen von elektrischen Potentialen entgegengewirkt. So ist es beispielsweise möglich, Bauteile der ersten und der zweiten kinematischen Kette an unterschiedlichen Kontaktseiten mit voneinander abweichenden elektrischen Potentialen anzuordnen. Als elektrisch isolierende Übertragungsele- mente sind beispielsweise Isolierhülsen, Isolierlager, Iso¬ lierhebel usw. verwendbar. Vorteilhafterweise sollte das elektrisch isolierende Bauteil im Bereich einer Schaltstrecke der Schalteinrichtung einen elektrisch isolierten Abschnitt begrenzen, so dass beiderseits der Schaltstrecke befindliche Übertragungselemente der kinematischen Ketten miteinander verbunden sind, jedoch Kurzschlussstrombahnen durch das elektrisch isolierende Element unterbrochen sind. Als Über- tragungselement kann beispielsweise eine Isolierdüse genutzt werden. Die Isolierdüse überbrückt beispielsweise eine
Schaltstrecke zwischen den Kontaktseiten. So kann die Isolierdüse beispielsweise der Lenkung und Führung eines Schalt¬ lichtbogens dienen. Zusätzlich kann die Isolierdüse der Über- tragung einer Antriebsbewegung als Teil einer kinematischen Kette dienen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sche¬ matisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrie- ben.
Dabei zeigt die
Figur 1 einen Schnitt durch eine Schalteinrichtung, die
Figur 2 die aus Figur 1 bekannte Schalteinrichtung im Einschaltzustand, die Figuren 3 bis 6 Schaltablauf zur Überführung der Schalt¬ einrichtung von einem Einschaltzustand (Fig. 2) in einen Ausschaltzustand (Fig. 6) , die Figur 7 eine erste Ausführungsvariante eines ers¬ ten Untersetzungsgetriebes und die
Figur 8 eine zweite Ausführungsvariante eines
ersten Untersetzungsgetriebes.
Die Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Schalteinrichtung Die Schalteinrichtung weist ein Kapselungsgehäuse 1 auf. Das Kapselungsgehäuse 1 weist einen im Wesentlichen rohrförmigen metallischen Grundkörper auf. Der Grundkörper führt Erdpotential. Das Kapselungsgehäuse 1 weist eine Längsachse 2 auf. Das Kapselungsgehäuse 1 ist mit einem elektrisch isolierenden Fluid befüllt. Vorzugsweise ist die Nutzung eines unter Über- druck stehenden Isoliergases, wie Schwefelhexafluorid, Stick¬ stoff, Kohlendioxid o. ä. vorgesehen. Stirnseitige Öffnungen im Kapselungsgehäuse 1 sind jeweils mit einem Deckel fluid- dicht verschlossen. Mantelseitig sind ein erster Flanschstut¬ zen 3 und ein zweiter Flanschstutzen 4 am Kapselungsgehäuse 1 angeordnet. Der erste und der zweite Flanschstutzen 3, 4 die¬ nen einer elektrisch isolierten Einführung von Phasenleitern eines zu schaltenden Strompfades. Um ein Verflüchtigen eines elektrisch isolierenden Fluides aus dem Innern des Kapselungsgehäuses 1 zu verhindern, sind die Phasenleiter umgrei- fende, die Flanschstutzen 3, 4 verschließende Scheibenisola¬ toren mit den Flanschstutzen 3, 4 verbunden. Alternativ können beispielsweise Freiluftdurchführungen an den Flanschstutzen 3, 4 angeordnet sein, um die Schalteinrichtung beispielsweise in ein Freileitungssystem einzubinden.
Im Innern des Kapselungsgehäuses 1 ist eine Unterbrecherein¬ heit der elektrischen Schalteinrichtung angeordnet. Die Unterbrechereinheit erstreckt sich zentrisch im Kapselungsge¬ häuse 1 längs der Längsachse 2. Die Unterbrechereinheit ist von dem elektrisch isolierenden Fluid umgeben und durchspült. Zur elektrisch isolierten Abstützung der Unterbrechereinheit am Kapselungsgehäuse 1 sind Stützisolatoren eingesetzt, von denen beispielhaft ein Stützisolator 5 dargestellt ist. Die Unterbrechereinheit weist eine erste Kontaktseite 6 und eine zweite Kontaktseite 7 auf. Die beiden Kontaktseiten 6, 7 sind relativ zueinander bewegbar gelagert. Die erste Kontaktseite 6 ist in einem ersten Tragelement 8 gleitend gelagert. Die zweite Kontaktseite 7 ist in einem zweiten Tragelement 9 gleitend gelagert. Die beiden Tragelemente 8, 9 sind elekt- risch leitfähig ausgeführt und mit jeweils einem der durch die Flanschstutzen 3, 4 geführten Phasenleiter kontaktiert. Die beiden Tragelemente 8, 9 sind zueinander ortsfest und ortsfest zum Kapselungsgehäuse 1 angeordnet. Die beiden Trag- elemente 8, 9 sind als im Wesentlichen rotationssymmetrische Hohlkörper ausgeformt, deren Rotationsachsen koaxial zur Längsachse 2 ausgerichtet sind. Stirnseiten der Tragelemente 8, 9 sind einander zugewandt und beabstandet voneinander an- geordnet. Die einander zugewandten Stirnseiten der Tragelemente 8, 9 sind über einen Isolierkörper 10 miteinander verbunden, so dass die beiden Tragelemente 8, 9 unter Einfügung des Isolierkörpers 10 ein Chassis der Unterbrechereinheit bilden. Vorliegend ist der Isolierkörper 10 als bauchig ge- weiteter Hohlkörper ausgeformt, der in seinem Inneren eine Schaltstrecke zwischen der ersten Kontaktseite 6 und der zweiten Kontaktseite 7 aufnimmt. Als Isolierkörper 10 können beispielsweise auch käfigartige Stabkonstruktionen oder ähnliches eingesetzt werden.
Die erste Kontaktseite 6 und die zweite Kontaktseite 7 sitzen gleitend in jeweils einer Buchse des ersten bzw. zweiten Tragelementes 8, 9 und sind elektrisch leitend mit den Trag¬ elementen 8, 9 kontaktiert. So ist über die Tragelemente 8, 9 eine dauerhafte Kontaktierung der beiden Kontaktseiten 6, 7 mit jeweils einem der durch die Flanschstutzen 3, 4 hindurchgeführten Phasenleiter gegeben.
Die erste Kontaktseite 6 weist ein erstes Lichtbogenkontakt- stück 11 auf. Die erste Kontaktseite 6 weist ein erstes Nenn- stromkontaktstück 12 auf. Das erste Lichtbogenkontaktstück 11 ist rohrförmig ausgeführt und stirnseitig mit einem buchsen- förmigen Kontaktierungsbereich versehen. In seinem Innern ist ein Kanal zur Ableitung von Schaltgas angeordnet. Der buch- senförmige Kontaktierungsbereich dient als Mündungsöffnung des Kanals des ersten Lichtbogenkontaktstückes 11. Das erste Lichtbogenkontaktstück 11 ist koaxial zur Längsachse 2 ausgerichtet und längs der Längsachse 2 bewegbar. Außenmantelsei- tig ist das erste Lichtbogenkontaktstück 11 von dem rohrför- migen ersten Nennstromkontaktstück 12 umgriffen. Das erste Nennstromkontaktstück 12 ist längs der Längsachse 2 relativ zum ersten Lichtbogenkontaktstück 11 verschiebbar. Auf der zweiten Kontaktseite 7 ist ein zweites Lichtbogenkontaktstück 13 angeordnet. Das zweite Lichtbogenkontaktstück 13 ist bol- zenförmig ausgeführt und koaxial zur Längsachse 2 ver¬ schieblich gelagert. Das zweite Lichtbogenkontaktstück 13 ist von einem im Wesentlichen rohrförmigen zweiten Nennstromkon- taktstück 14 umgriffen. Das zweite Nennstromkontaktstück 14 und das zweite Lichtbogenkontaktstück 13 sind relativ zueinander und längs der Längsachse 2 bewegbar.
In einem hohlzylindrischen Raum zwischen dem ersten Nenn- Stromkontaktstück 12 und dem ersten Lichtbogenkontaktstück 11 ist ein Heizvolumen 15 angeordnet. Das Heizvolumen 15 ist auf seiner dem zweiten Kontaktsatz 7 zugewandten Seite von einer Isolierdüse 16 begrenzt. Die Isolierdüse 16 ist winkelstarr mit dem ersten Nennstromkontaktstück 12 verbunden, so dass Bewegungen des ersten Nennstromkontaktstückes 12 gemeinsam mit der Isolierdüse 16 vollzogen werden. Das erste Lichtbo¬ genkontaktstück 11 ist relativ zu dem ersten Nennstromkontaktstück 12 und der Isolierdüse 16 bewegbar. Die Isolierdüse 16 weist einen Hauptabschnitt und einen Hilfsabschnitt auf, wobei Hauptabschnitt und Hilfsabschnitt über einen Ringkanal 17, welcher einen Düsenkanal mit dem Heizvolumen 15 verbindet, voneinander beabstandet sind. Der Ringkanal 17 mündet in dem Düsenkanal aus radialen Richtungen. Der Düsenkanal verläuft gestreckt in Richtung der Längsachse 2 zentrisch durch die rotationssymmetrische Isolierdüse 16. Die stirnseitigen Mündungsöffnungen des Düsenkanals sind jeweils einem der Lichtbogenkontaktstücke 11, 14 zugewandt. Die dem ersten Lichtbogenkontaktstück 11 zugewandte Mündungsöffnung des Düsenkanals mündet in einer Ausnehmung der Isolierdüse 16. Da- bei taucht das erste Lichtbogenkontaktstück 11 in die Ausnehmung ein, so dass der buchsenförmige Kontaktierungsbereich des ersten Lichtbogenkontaktstückes 11 als Mündungsöffnung der zugewandten stirnseitigen Mündungsöffnung der Isolierdüse 16 gegenübersteht. Zwischen den einander zugewandten Mün- dungsöffnungen von erstem Lichtbogenkontaktstück 11 und Düsenkanal ist ein Spalt mit variabler Dimension gebildet. Die Ausdehnung des Spaltes variiert je nach Schaltzustand der Schalteinrichtung. Das erste Lichtbogenkontaktstück 11 ist formkomplementär in die Ausnehmung (der Isolierdüse 16), in welcher der Düsenkanal mündet, eingesetzt. Der variable Spalt ist am Umfang vor der Isolierdüse 16 umgriffen. Eine Antriebseinrichtung ist außerhalb des von dem Kapse¬ lungsgehäuse 1 umschlossenen Raumes angeordnet. Eine von der in der Figur 1 nicht dargestellten Antriebseinrichtung abgegebene Bewegung wird über eine Antriebsstange 18 fluiddicht durch eine Wandung des Kapselungsgehäuses 1 zu der innenlie- genden Unterbrechereinheit übertragen. Vorliegend ist die An¬ triebsstange 18 dazu eingerichtet, eine im Wesentlichen line¬ are Bewegung zu vollziehen. Die Antriebsstange 18 liegt mit ihrer Stangenachse auf der Längsachse 2 des Kapselungsgehäu¬ ses 1 und ist in Richtung der Längsachse 2 bewegbar. Die An- triebsstange 16 ist ein Antriebsmittel einer ersten kinemati¬ schen Kette. Die erste kinematische Kette weist ein erstes Untersetzungsgetriebe 19 auf. Das erste Untersetzungsgetriebe
19 der ersten kinematischen Kette weist ein erstes Abtriebs¬ mittel 20 und ein zweites Abtriebsmittel 21 auf. Das erste Abtriebsmittel 20 ist mit dem ersten Nennstromkontaktstück 12 gekoppelt. Das zweite Abtriebsmittel 21 ist mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück 11 gekoppelt. Das erste Abtriebsmittel
20 und das zweite Abtriebsmittel 21 koppeln voneinander ab¬ weichende Bewegungsprofile auf das erste Nennstromkontakt- stück 12 sowie auf das erste Lichtbogenkontaktstück 11 ein.
Wirkungsweise und Aufbau des ersten Untersetzungsgetriebes 19 in einer ersten Ausführungsvariante ist in der Figur 7 erkenntlich und werden in der Figurenbeschreibung zu der Figur 7 näher beschrieben.
Mit dem ersten Nennstromkontaktstück 12 ist die Isolierdüse 16 winkelstarr verbunden. Die Isolierdüse 16 überspannt die zwischen den Kontaktseiten 6, 7 befindliche Schaltstrecke elektrisch isolierend. Die Isolierdüse 16 ragt in das zweite Nennstromkontaktstück 14 hinein und liegt an dem zweiten
Nennstromkontaktstück 14 an. Das zweite Lichtbogenkontakt¬ stück 13 kann in den Düsenkanal der Isolierdüse 16 eintau¬ chen. Während einer Schaltbewegung taucht die Isolierdüse 16 in das zweite Nennstromkontaktstück 14 hinein. Am von dem ersten Nennstromkontaktstück 12 abgewandten Ende ist an der Isolierdüse 16 eine Pleuelstange 22 drehbeweglich angeschla¬ gen. Die Pleuelstange 22/die Isolierdüse 16 bildet ein zwei- tes Antriebsmittel einer zweiten kinematischen Kette, die ein zweites Untersetzungsgetriebe 23 aufweist. Das zweite Unter¬ setzungsgetriebe 23 weist einen ortsfest am zweiten Tragele¬ ment 9 positionierten Kurbelarm 24 auf. Der Kurbelarm 24 ist mit der Pleuelstange 22 verbunden, so dass eine lineare Bewe- gung der Isolierdüse 16 in eine Drehbewegung des Kurbelarms 24 umgesetzt werden kann. Der Kurbelarm 23 weist weiter eine Kulisse auf, in welche ein Abtastbolzen eingreift. Der Ab¬ tastbolzen ist quer zur Längsachse 2 ausgerichtet und kreuzt die Längsachse 2. Der Abtastbolzen ist winkelstarr mit dem zweiten Nennstromkontaktstück 14 verbunden und gemeinsam mit diesem entlang der Längsachse 2 verschieblich. Der Abtastbolzen wirkt als erstes Abtriebsmittel der zweiten kinematischen Kette. Über eine Bewegung des Kurbelarmes 23 nebst Kulisse wird eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung gewandelt und auf das zweite Nennstromkontaktstück 14 eingekoppelt. Die treibende lineare Bewegung des Antriebsmittels (Pleuelstange 22/Isolierdüse 16) weist dabei einen entgegengesetzten Rich¬ tungssinn zu der Bewegung des zweiten Nennstromkontaktstückes 14 auf. Durch die Formgebung der Kulisse wird weiter ein be- stimmtes Bewegungsprofil auf das zweite Nennstromkontaktstück 14 aufgeprägt.
Am zweiten Nennstromkontaktstück 14 ist das zweite Lichtbogenkontaktstück 13 verschieblich gelagert. Das zweite Licht- bogenkontaktstück 13 weist an seinem von dem Kontaktierungs- bereich abgewandten Ende einen Hammerkopf auf, der in einer Ausnehmung linear verschieblich gleitend gelagert ist. Am zweiten Nennstromkontaktstück 14 ist weiterhin ein Drehpunkt eines zweiarmigen Hebels 25 angeordnet, dessen einer Hebelarm gleitend in einem Langloch des Hammerkopfes des zweiten
Lichtbogenkontaktstückes 13 geführt ist. Mit seinem anderen Hebelarm greift der zweiarmige Hebel 25 in einen ortsfesten Kulissengang 26 ein. Der ortsfeste Kulissengang 26 ist win- kelstarr mit dem zweiten Tragelement 9 verbunden. Im Verlauf einer Schaltbewegung wird das zweite Nennstromkontaktstück 13 längs der Längsachse 2 bewegt. Entsprechend wird auch der Drehpunkt des zweiarmigen Hebels 25 mitbewegt. Der zweiarmige Hebel 25 tastet den ortsfesten Kulissengang 26 ab und wird in Folge eines Fortschreitens einer Bewegung des zweiten Nenn- stromkontaktstückes 14 in Abhängigkeit des Verlaufes des ortsfesten Kulissenganges 26 verschwenkt. Diese Schwenkbewe¬ gung wird über das Langloch im Hammerkopf des zweiten Licht- bogenkontaktstückes 13 auf das Lichtbogenkontaktstück 13 übertragen. In Abhängigkeit des Verlaufes des ortsfesten Ku¬ lissenganges 26 erfolgt eine Bewegung des zweiten Lichtbogen¬ kontaktstückes 13 mit einem Bewegungsprofil, welches von dem Bewegungsprofil des zweiten Nennstromkontaktstückes 14 ab- weicht. Der zweiarmige Hebel 25 wirkt als zweites Abtriebs¬ mittel der zweiten kinematischen Kette. Vorliegend ist das erste Abtriebsmittel 20 der ersten kinematischen Kette mit dem Antriebsmittel der zweiten kinematischen Kette verbunden, wobei die Isolierdüse 16 als elektrisch isolierendes Übertra- gungselement dient.
Im Folgenden soll ein Bewegungsablauf eines elektrischen Schaltgerätes von seinem Einschaltzustand (Fig. 2) in seinen Ausschaltzustand (Fig. 6) beschrieben werden. Im Einschaltzu- stand stehen die Nennstromkontaktstücke 12, 14 sowie die
Lichtbogenkontaktstücke 11, 13 miteinander in Eingriff. Das erste Lichtbogenkontaktstück 11 ist in eine Ausnehmung der Isolierdüse 16 eingetaucht und weist einen minimalen Abstand zur zugewandten Mündungsöffnung des Düsenkanals auf. Zunächst wird eine Bewegung auf die Antriebsstange 18 eingekoppelt.
Diese Bewegung wird nahezu direkt auf das erste Nennstromkon¬ taktstück 12 weitergeleitet. Das erste Nennstromkontaktstück 12 wird von dem zweiten Nennstromkontaktstück 14 entfernt. Zeitgleich wird eine Bewegung auf das erste Lichtbogenkon- taktstück 11 aufgebracht, welches sich von dem zweiten Lichtbogenkontaktstück 12 entfernt. Das erste Lichtbogenkontakt¬ stück 11 wird auch von der Isolierdüse 16 entfernt, so dass sich der Spalt zur Mündungsöffnung des Düsenkanals vergrö- ßert. Aufgrund der Wirkungsweise des ersten Untersetzungsge¬ triebes 19 bewegt sich das erste Lichtbogenkontaktstück 11 schneller als das erste Nennstromkontaktstück 12 (vgl. Fig. 7 und zugehörige Beschreibung) . Über die Isolierdüse 16 und die Pleuelstange 22 wird eine Bewegung der ersten kinematischen Kette auf den Kurbelarm 24 übertragen. Die Kulisse des Kurbelarms 24 weist eine derartige Form (konzentrische Kreisbahn um den Kurbeldrehpunkt) auf, dass zunächst keine Bewegung auf das zweite Nennstromkontaktstück 14 und das zweite Lichtbo- genkontaktstück 13 übertragen werden kann (Fig. 2) . Im Moment der Trennung der Nennstromkontaktstücke 12, 14 (Fig. 3) kom- mutiert ein Ausschaltstrom auf die Lichtbogenkontaktstücke 11, 13. Eine Bewegung des zweiten Nennstromkontaktstückes 14 setzt ein. Folglich wird auch das zweite Lichtbogenkontakt- stück 13 zunächst mit der gleichen Geschwindigkeit wie das zweite Nennstromkontaktstück 14 bewegt. Nach einer Trennung der Nennstromkontaktstücke 12, 14 erfolgt eine Trennung der Lichtbogenkontaktstücke 11, 13 (Fig. 4). Eine zusätzliche Be¬ schleunigung der Lichtbogenkontaktstücke 11, 13 wird jeweils von dem ersten bzw. zweiten Untersetzungsgetriebe 15, 23 auf die Lichtbogenkontaktstücke 11, 13 aufgeprägt. Die Lichtbo¬ genkontaktstücke 11, 13 bewegen sich jeweils schneller als die zugeordneten Nennstromkontaktstücke 12, 14. Die Relativ¬ geschwindigkeit zwischen den Lichtbogenkontaktstücken 11, 13 sollte zum Zeitpunkt einer Kontakttrennung ihr Maximum erreicht haben. Die Lichtbogenkontaktstücke 11, 13 können nach einer Trennung einen Schaltlichtbogen führen, welcher bevorzugt innerhalb des Düsenkanals brennt. Vom Schaltlichtbogen erhitztes Schaltgas kann aus dem Düsenkanal in Richtung der Mündungsöffnung des ersten Lichtbogenkontaktstückes 11 abge¬ leitet und im Kanal des ersten Lichtbogenkontaktstückes 11 fortgeleitet werden. Weiter kann heißes Schaltgas im Heizvo¬ lumen 15 zwischengespeichert und komprimiert werden. Mit voranschreitender Ausschaltbewegung vergrößert sich der Abstand der Mündungsöffnungen des Düsenkanals und des Kanals des ersten Lichtbogenkontaktstückes 11. Weiter werden die Lichtbogenkontaktstücke 11, 13 in den Feldschatten der je- weils zugeordneten Nennstromkontaktstücke 12, 14 zurückbe¬ wegt. Mit Fortschreiten der Schaltbewegung befinden sich immer größere Anteile der Lichtbogenkontaktstücke 11, 13 im je¬ weiligen Feldschatten. Mit dem vollständigen Eintreten der Lichtbogenkontaktstücke 11, 13 (insbesondere der Kontaktie- rungsbereiche) in die jeweiligen Feldschatten ist zwischen den Nennstromkontaktstücken 12, 14 eine kritische Distanz überschritten. Mit dem Erreichen der kritischen Distanz liegt eine ausreichende Spannungsfestigkeit zwischen den beiden Kontaktseiten 2, 3 vor (Fig. 5) .
Nach einem Erlöschen eines Schaltlichtbogens strömt aus dem Heizvolumen das komprimierte Schaltgas in den Düsenkanal ein und räumt ihn von verbliebenen Rückständen. Die Lichtbogen- kontaktstücke 11, 13 und die Nennstromkontaktstücke 12, 14 werden weiter voneinander entfernt. So wird eine sichere End¬ lage erreicht, in welcher bei stabilen dielektrischen Verhältnissen zwischen den Kontaktseiten 6, 7 abweichende elektrische Potentiale voneinander getrennt sind. In der Aus- schaltstellung (Fig. 6) weist der Spalt zwischen der Mündungsöffnung des Kanals des ersten Lichtbogenkontaktstückes 11 und der zugewandten Mündungsöffnung des Düsenkanals seine größte axiale Ausdehnung auf. Während eines Einschaltvorganges von der Ausschaltstellung
(Fig. 6) in die Einschaltstellung (Fig. 2) erfolgt ein umgekehrter Bewegungsablauf.
In der Figur 7 ist das erste Untersetzungsgetriebe 19 ein ei- ner ersten Ausführungsvariante im Detail gezeigt.
Das erste Untersetzungsgetriebe 19 weist einen einarmigen He¬ bel 27 auf. Der einarmige Hebel 27 ist ortsfest am ersten Tragelement 8 schwenkbar gelagert. Die Antriebsstange 18 ist mittels eines Bolzens drehbeweglich mit dem einarmigen Hebel 27 verbunden. Der Bolzen durchsetzt auch ein Langloch des ersten Abtriebsmittels 20. Das erste Abtriebsmittel 20 ist im Wesentlichen rohrförmig ausgeformt, wobei das erste Nenn- Stromkontaktstück 12 bzw. die Isolierdüse 16 mit dem Abtriebsmittel 20 verbunden sind. Über das Langloch des ersten Abtriebsmittels 20 kann ein während eines Schwenkens des ein¬ armigen Hebels 27 auftretender Überhub kompensiert werden, während die drehbewegliche Verbindung zwischen Antriebsstange 18 und einarmigen Hebel 27 über den Bolzen durch ein elastisches Auslenken der Antriebsstange 18 ausgeglichen wird. Das zweite Abtriebsmittel 21 ist verschieblich im Inneren des rohrförmigen ersten Abtriebsmittels 20 geführt. Über eine mantelseitig im ersten Abtriebsmittel 20 befindliche Öffnung ragt eine Kröpfung des zweiten Abtriebsmittels 21 aus dem In¬ nern des ersten Abtriebsmittels 20. Die Kröpfung des zweiten Abtriebsmittels 21 ist mit dem einarmigen Hebel verbunden. Die Kröpfung weist dazu ein Langloch auf, in welchem ein Stift des einarmigen Hebels 27 eingreift. Dabei ist die Dis¬ tanz des Stiftes vom Drehpunkt des einarmigen Hebels 27 grö¬ ßer als die Distanz des Bolzens vom Drehpunkt des einarmigen Hebels 27. Entsprechend wird das zweite Abtriebsmittel 21 schneller bewegt als das erste Abtriebsmittel 20. Die beiden Abtriebsmittel 20, 21 kopppeln so voneinander abweichende Be¬ wegungsprofile auf das erste Nennstromkontaktstück 12 sowie das erste Lichtbogenkontaktstück 13. Bei der nach Figur 7 vorgesehenen Ausgestaltung beginnen und enden die Bewegungen unterschiedlicher Bewegungsprofile der beiden Abtriebsmittel 20, 21 zum gleichen Zeitpunkt.
In Figur 8 ist eine zweite Ausführungsvariante eines ersten Untersetzungsgetriebes 19a dargestellt. Die Antriebsstange 19 ist unmittelbar mit dem ersten Ab¬ triebsmittel 20 verbolzt. So wird eine Bewegung der Antriebs¬ stange 18 unmittelbar auf das erste Abtriebsmittel 20 sowie das erste Nennstromkontaktstück 12 und die Isolierdüse 16 übertragen. Die Antriebsstange 18 als Antriebsmittel bewegt sich folglich gleichartig wie das erste Abtriebsmittel 20. An dem ersten Abtriebsmittel 20 ist ein zweiarmiger Umlenkhebel 28 drehbeweglich gelagert. Ein erster Hebelarm des Umlenkhebels 28 ist mit dem zweiten Abtriebsmittel 21 verbunden. Das zweite Abtriebsmittel 21 weist ein Langloch auf, in welchem ein Stift des ersten Hebelarmes gleitet. So kann ein Überhub des ersten Hebelarmes während eines Schwenkens kompensiert werden. Ein zweiter Hebelarm des Umlenkhebels 28 ist mit ei- nem Abtastelement ausgestattet, welches in eine Kulisse ein¬ greift, die ortsfest mit dem ersten Tragelement 8 verbunden ist. Die Kulisse weist endseitig jeweils einen parallelen Verlauf zur Bewegungsachse des ersten Lichtbogenkontaktstü¬ ckes 11 auf. Ein zentraler Bereich der Kulisse weist eine Steigung bezüglich der Bewegungsachse des ersten Lichtbogenkontaktstückes 11 auf.
Während einer Bewegung des ersten Abtriebsmittels 20 (ange¬ trieben durch Antriebsstange 18) wird der daran ortsfest ge- lagerte Umlenkhebel 28 mitbewegt. Das Abtastelement gleitet durch die Kulisse. Während des Passierens/Abtastens der end- seitigen Bereiche der Kulisse wird keine Umlenkkraft auf den Umlenkhebel 28 aufgebracht. Folglich bewegen sich erstes Lichtbogenkontaktstück 11 und erstes Nennstromkontaktstück 12 gleichartig. Während dieser Phasen befinden sich das erste
Lichtbogenkontaktstück 11 und das erste Nennstromkontaktstück 12 relativ zueinander in Ruhe.
Während des Abtastens des zentralen Bereiches der Kulisse wird in Abhängigkeit des Verlaufes der Steigung der Kulisse eine zusätzliche beschleunigte Bewegung auf das zweite Ab¬ triebsmittel 21 aufgeprägt. Entsprechend wird das zweite Ab¬ triebsmittel 21 relativ zum ersten Nennstromkontaktstück 12 schneller oder langsamer bewegt. Über die Formung der Kulis- se lässt sich das Bewegungsprofil des zweiten Abtriebsmittels 21 variieren. Das zweite Abtriebsmittel 21 ist mit dem ersten Lichtbogenkontaktstück 11 verbunden. Das erste Nennstromkontaktstück 12 und das erste Lichtbogenkontaktstück 11 werden mit voneinander abweichenden Bewegungsprofilen bewegt.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltverfahren einer Schalteinrichtung mit einer ersten Kontaktseite (6), welche relativ zu einer zweiten Kontaktsei- te (7) bewegbar ist, wobei die erste Kontaktseite (6) ein erstes Nennstromkontaktstück (12) und ein erstes Lichtbogenkontaktstück (11) aufweist und die zweite Kontaktseite (7) ein zweites Nennstromkontaktstück (14) und ein zweites Lichtbogenkontaktstück (13) aufweist, wobei zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen erster Kontaktseite (6) und zweiter Kontaktseite (7) das erste Lichtbogenkontaktstück (11) und das erste Nennstromkontaktstück (12) sowie das zweite Licht¬ bogenkontaktstück (13) und das zweite Nennstromkontaktstück (14) angetrieben sind,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
während eines Schaltvorganges das erste Lichtbogenkontakt¬ stück (11) mit einem Bewegungsprofil bewegt wird und das ers¬ te Nennstromkontaktstück (12) mit einem Bewegungsprofil bewegt wird und die Bewegungsprofile von erstem Lichtbogenkon- taktstück (11) und erstem Nennstromkontaktstück (12) voneinander abweichen und das zweite Lichtbogenkontaktstücke (13) mit einem Bewegungsprofil bewegt wird und das zweite Nenn¬ stromkontaktstück (14) mit einem Bewegungsprofil bewegt wird und die Bewegungsprofile von zweitem Lichtbogenkontaktstück (13) und zweitem Nennstromkontaktstück (14) voneinander abweichen .
2. Schaltverfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
bei einem Einschaltvorgang zunächst die Nennstromkontaktstü- cke (12, 14) einander nähern, während die Lichtbogenkontaktstücke (11, 13) in einem Feldschatten des jeweils zuge¬ ordneten Nennstromkontaktstückes (12, 14) verbleiben.
3. Schaltverfahren nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Lichtbogenkontaktstücke (11, 13) während des Verbleibens im Feldschatten bereits einander angenähert werden.
4. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
mit dem Erreichen einer definierten kritischen Distanz zwi- sehen den Nennstromkontaktstücken (12, 14) zumindest eines der Lichtbogenkontaktstücke ( 11 , 13), insbesondere beide
Lichtbogenkontaktstücke (11, 13) aus dem Feldschatten des je¬ weils zugeordneten Nennstromkontaktstückes (12, 14) heraus¬ treten .
5. Schaltverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
bei einem Ausschaltvorgang zunächst die Nennstromkontaktstü- cke (11, 13) trennen und darauf folgend eine Trennung der Lichtbogenkontaktstücke (12, 14) erfolgt und eine Trennung der Lichtbogenkontaktstücke (12, 14) voneinander mit einer Relativgeschwindigkeit erfolgt, welche annähernd ihr Maximum während eines Ausschaltvorganges aufweist.
6. Schaltverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
nach dem Erreichen einer definierten kritischen Distanz zwischen den Nennstromkontaktstücken (11, 13) zumindest eines der Lichtbogenkontaktstücke (12, 14), insbesondere beide Lichtbogenkontaktstücke (12, 14) in den Feldschatten des jeweils zugeordneten Nennstromkontaktstückes (11, 13) hineintreten .
7. Schaltverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das erste Lichtbogenkontaktstück (11) während eines Schalt¬ vorganges relativ zu einer mit dem ersten Nennstromkontakt- stück (12) insbesondere winkelstarr verbundenen Isolierdüse (16) bewegt wird.
8. Schaltverfahren nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das erste Lichtbogenkontaktstück (11) während eines Ein¬ schaltvorganges auf die Isolierdüse (16) zubewegt wird.
9. Schaltverfahren nach Anspruch 7 oder 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das erste Lichtbogenkontaktstück (11) während eines Aus¬ schaltvorganges von der Isolierdüse (16) entfernt wird.
10. Schalteinrichtung mit einer ersten Kontaktseite (6), wel- che relativ zu einer zweiten Kontaktseite (7) bewegbar ist, wobei die erste Kontaktseite (6) ein erstes Nennstromkontakt- stück (12) und ein erstes Lichtbogenkontaktstück (11) aufweist und die zweite Kontaktseite (7) ein zweites Nennstrom- kontaktstück (14) und ein zweites Lichtbogenkontaktstück (13) aufweist, wobei zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen erster Kontaktseite (6) und zweiter Kontaktseite (7) das ers¬ te Lichtbogenkontaktstück (11) und das erste Nennstromkon- taktstück (12) sowie das zweite Lichtbogenkontaktstück (13) und das zweite Nennstromkontaktstück (14) angetrieben sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
eine erste kinematische Kette ein Antriebsmittel (18) und ein erstes Abtriebsmittel (20) und zweites Abtriebsmittel (21) aufweist, wobei das erste Abtriebsmittel (20) ein erstes Be¬ wegungsprofil auf das erste Nennstromkontaktstück (11) ein- koppelt und das zweite Abtriebsmittel (21) ein abweichendes zweites Bewegungsprofil auf das erste Lichtbogenkontaktstück (11) einkoppelt und eine zweite kinematische Kette ein An¬ triebsmittel (22) und ein erstes Abtriebsmittel (20) und zweites Abtriebsmittel (21) aufweist, wobei das erste Ab- triebsmittel (20) ein erstes Bewegungsprofil auf das zweite Nennstromkontaktstück (14) einkoppelt und das zweite Ab¬ triebsmittel (21) ein abweichendes zweites Bewegungsprofil auf das zweites Lichtbogenkontaktstück (13) einkoppelt.
11. Schalteinrichtung nach Patentanspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das erste oder das zweite Abtriebsmittel (20, 21) der ersten kinematischen Kette mit einem Antriebsmittel (22) der zweiten kinematischen Kette verbunden ist.
12. Schalteinrichtung nach Patentanspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das erste oder das zweite Abtriebsmittel (20, 21) über ein elektrisch isolierendes Übertragungselement (16) mit der zweiten kinematischen Kette verbunden ist.
13. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Schalteinrichtung nach einem Schaltverfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 9 schaltet.
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