EP3963617B1 - Antriebssystem für einen schalter und ein verfahren zum antreiben eines schalters - Google Patents

Antriebssystem für einen schalter und ein verfahren zum antreiben eines schalters Download PDF

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EP3963617B1
EP3963617B1 EP20721217.6A EP20721217A EP3963617B1 EP 3963617 B1 EP3963617 B1 EP 3963617B1 EP 20721217 A EP20721217 A EP 20721217A EP 3963617 B1 EP3963617 B1 EP 3963617B1
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EP
European Patent Office
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switch
drive shaft
value
drive
shaft
Prior art date
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Active
Application number
EP20721217.6A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3963617A1 (de
EP3963617C0 (de
Inventor
Kathrin Prüßing
Michael Schmeisser
Jürgen Schimbera
Eduard ZERR
Sebastian Schmid
Klaus IXMEIER
Benjamin Dittmann
Eugen NAGEL
Franz HABENSCHADEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Publication of EP3963617A1 publication Critical patent/EP3963617A1/de
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Publication of EP3963617C0 publication Critical patent/EP3963617C0/de
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/26—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using dynamo-electric motor
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    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/40—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using friction, toothed, or screw-and-nut gearing
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H2009/0061—Monitoring tap change switching devices
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0027—Operating mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a drive system for a switch and a method for driving a switch.
  • switches there are a variety of switches in substations for different tasks and with different requirements. In order to operate the respective switches, they must be driven via a drive system. These switches include on-load tap changers, diverter switches, selectors, double turners, turners, preselectors, circuit breakers, load switches or disconnectors.
  • WO 2012/135209 A1 discloses an on-load tap changer based on the reactor switching principle with a motor drive.
  • the motor drive has a Multi Turn Absolute Encoder, which is arranged on a side shaft.
  • a “feedback device” is attached to the motor itself, which can be designed as a multi-turn absolute encoder or resolver.
  • WO 2008/024048 A1 discloses a motor drive housing in an on-load tap changer.
  • a motor, a gearbox and a position sensor are arranged inside the housing.
  • the motor is connected via a gearbox to a shaft that operates the on-load tap changer.
  • the position sensor is arranged on the gearbox.
  • WO 00/36621 A1 discloses a drive device for a medium-voltage or high-voltage switchgear, in which the drive has a rotating electrical machine which is operatively connected to a moving contact.
  • US 7,109,670 B1 discloses a drive system with a device for damping the speed and a device for adjusting the speed of a motor drive.
  • on-load tap changers are used for uninterrupted switching between different winding taps of an electrical equipment, such as a power transformer or a controllable choke. This allows, for example, the transformation ratio of the transformer or the inductance of the choke to be changed. Double inverters are used to reverse the polarity of windings during power transformer operation.
  • a further object of the invention is to provide a method for driving at least one switch which provides an improved concept for driving a switch, thereby increasing the flexibility of the drive and the safety of the switching.
  • the improved concept is based on the idea of equipping a drive shaft for driving the switch with a feedback system that is capable of detecting at least one value for a position of the drive shaft.
  • the operation of the motor is influenced based on a feedback signal which is generated depending on the value.
  • a drive system for the switch includes a drive shaft connecting the drive system to the switch, a motor for driving the drive shaft, and a feedback system.
  • the feedback system is set up to determine at least one value for a position of the drive shaft and to generate a feedback signal based on the at least one value.
  • the drive system has a control device which is set up to influence operation of the motor depending on the feedback signal.
  • the feedback system is set up to determine at least one value for a position of the drive shaft using a transmitter and an auxiliary contact and to generate a feedback signal based on the at least one value.
  • the encoder and the auxiliary contact can each generate a separate value, with the values then being combined into one value in order to generate a feedback signal based on this value.
  • the respective value of the encoder and the value of the auxiliary contact which in combination represent the position of the drive shaft, can directly generate a common feedback signal.
  • the switch can be designed as an on-load tap changer or a diverter switch or a selector or a double turner or a turner or a preselector or a circuit breaker or a load switch or a circuit breaker.
  • values for the position of the drive shaft also includes those values of measured variables from which the position of the drive shaft can be clearly determined, if necessary within a tolerance range.
  • the control device can increase the security of the position determination and reduce the corresponding residual risk of incorrect position determination.
  • the drive system serves to drive a shaft of the switch, e.g. on-load tap changer or a corresponding component of the on-load tap changer.
  • This causes the on-load tap changer, for example, to carry out one or more operations, for example a switch between two winding taps of an equipment or parts of the switch, such as a load switch, a selector actuation, preselector actuation or a double turner actuation.
  • the drive shaft is connected directly or indirectly, in particular via one or more gears, to the switch, in particular to the shaft of the switch.
  • the drive shaft is directly or indirectly, in particular via one or more gears, with the diverter switch, selector, double turner, turner, circuit breaker, load switch or disconnector, in particular the shaft of the diverter switch, selector, double turner, turner, circuit breaker, load switch or Disconnector, connected.
  • the drive shaft is connected directly or indirectly, in particular via one or more gears, to the motor, in particular to a motor shaft of the motor.
  • a position, in particular an absolute position, of the motor shaft corresponds to a position, in particular an absolute position, of the drive shaft. This means that the position of the drive shaft can be clearly deduced from the position of the motor shaft, if necessary within a tolerance range.
  • the action includes controlling, regulating, braking, accelerating or stopping the engine.
  • the control can include, for example, position control, speed control, acceleration control or torque control.
  • the drive system represents a servo drive system.
  • the drive system comprises a monitoring unit which is set up to use the feedback signal to monitor the one or more operations of the switch, on-load tap changer, diverter switch, selector, double turner, turner, preselector, circuit breaker, load switch or disconnector.
  • the monitoring includes in particular monitoring as to whether individual operations or parts thereof are carried out properly, in particular within predefined time windows.
  • the control device comprises a control unit and a power section for the controlled or regulated energy supply to the motor.
  • the control unit is set up to control the power section depending on at least one setpoint, in particular a position, speed or acceleration setpoint.
  • the power section is designed as a converter or servo converter or as an equivalent electronic, in particular fully electronic, unit for drive machines.
  • control device contains the feedback system in whole or in part.
  • the feedback system is set up to determine a first value for the position of the drive shaft using a first method.
  • the value for the position of the drive shaft is a value for an absolute position of the drive shaft.
  • the drive shaft position value is an incremental drive shaft position value or a relative drive shaft position value.
  • the encoder is attached directly or indirectly to the motor shaft, the drive shaft or a shaft coupled thereto.
  • the encoder has a first output for outputting the first value for the absolute position.
  • the encoder is set up to detect the position of the drive shaft or the position of the further shaft using a first scanning method.
  • the scanning method includes an optical, a magnetic, a capacitive, a resistive or an inductive scanning method.
  • the encoder is positively connected to the drive shaft, the motor shaft or the further shaft.
  • the encoder is additionally connected to the drive shaft, the motor shaft or the other shaft in a force-fitting or material-locking manner, for example by an adhesive connection.
  • the positive and additional material or non-positive connection further increases the attachment of the encoder and ultimately operational safety.
  • the drive system has a control device which is set up to influence operation of the motor depending on the feedback signal, which is based on a common value of the encoder and the auxiliary contact or the respective individual values.
  • the inventive idea can be implemented with a wide variety of hardware. Ultimately, this increases the operational reliability of the drive system, the switch and the equipment.
  • the feedback system is set up to determine a first value by the transmitter using a first method and to determine the at least second value using the auxiliary contact using a second method. The values are then combined into one value.
  • the methods can differ due to different technical or physical principles or different components (hardware components).
  • the first value of the transmitter for the position of the drive shaft is a first value for an absolute position of the drive shaft.
  • the second value of the auxiliary contact for the position of the drive shaft is a second value for a relative position of the drive shaft.
  • the first and second values form a value for the absolute position of the drive shaft.
  • the encoder and the auxiliary contact are attached directly or indirectly to the motor shaft, the drive shaft or a shaft coupled thereto.
  • the transmitter has a first output for outputting the first value and the auxiliary contact has a second output for outputting the second value, the values forming the absolute position of the drive shaft.
  • the auxiliary contact is set up to additionally detect the position of the drive shaft or the position of the further shaft using a scanning method.
  • the scanning method includes a mechanical, an optical, a magnetic, a capacitive, a resistive or an inductive scanning method.
  • the auxiliary contact is additionally connected to the drive shaft, the motor shaft or the further shaft in a non-positive or material connection, for example by an adhesive connection.
  • the positive and additional material or non-positive connection ultimately further increases operational safety through the attachment of the auxiliary contact.
  • a method for driving an on-load tap changer includes determining at least one value for an absolute position of a drive shaft for driving the on-load tap changer, generating a feedback signal based on the at least one value and controlling a motor for driving the on-load tap changer depending on the feedback signal.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a drive system 3 for a switch 1.
  • the drive system 3 is connected to the switch 1 via a drive shaft 16.
  • the drive system 3 includes a motor 12, which can drive the drive shaft 16 via a motor shaft 14 and optionally via a gear 15.
  • a control device 2 of the drive system 3 comprises a power section 11, which contains, for example, a converter (not shown) for the controlled or regulated energy supply of the motor 12, and a control unit 10 for controlling the power section 11, for example via a bus 18.
  • the drive system 3 has a Encoder 13, which serves as a feedback system 4 or is part of the feedback system 4 and is connected to the power section 11. Furthermore, the encoder 13 is coupled directly or indirectly to the drive shaft 16.
  • the encoder 13 is set up to detect at least a first value for a position, in particular an angular position, for example an absolute angular position of the drive shaft 16.
  • the encoder 13 can, for example, comprise an absolute value encoder, in particular a multi-turn absolute value encoder, which is attached to the drive shaft 16, the motor shaft 14 or another shaft whose position is clearly linked to the absolute position of the drive shaft 16.
  • the position of the drive shaft 16 can be clearly determined from the position of the motor shaft 14, for example via a gear ratio of the transmission.
  • the feedback system 4 is set up to record a value for the position of the drive shaft 16.
  • the control device 2 in particular the control unit 10 and/or the power section 11, are set up to control or regulate the motor 12, depending on a feedback signal that the feedback system 4 generates based on the value.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a drive system 3 according to the invention.
  • an auxiliary contact 9 can be provided in addition to the encoder 13, which is designed as a single-turn absolute value encoder or single-turn rotary encoder.
  • the drive system 3 thus has a transmitter 13 and an auxiliary contact 9, which serve as a feedback system 4 or are part of the feedback system 4 and are connected to the power section 11.
  • the auxiliary contact 9 can be designed as at least one microswitch or a resolver or a sin-cos encoder.
  • the position of the drive shaft 16 can be clearly determined by means of the encoder 13 in conjunction with the auxiliary contact 9.
  • control device 2 can be set up to determine a value for the position of the drive shaft 16 from a rotor position of the motor 12.
  • the control device 2 in particular the control unit 10 and/or the power section 11, is set up to control or regulate the motor 12, depending on a feedback signal that the feedback system 4 generates based on the first value.
  • the value is generated by an output signal of a transmitter 13 or by an output signal of a transmitter 13 in conjunction with an auxiliary contact 9.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für einen Schalter sowie ein Verfahren zum Antreiben eines Schalters.
  • In Umspannwerken existiert eine Vielzahl an Schaltern für unterschiedliche Aufgaben und mit unterschiedlichen Anforderungen. Für die Betätigung der jeweiligen Schalter müssen diese über ein Antriebssystem angetrieben werden. Bei diesen Schaltern handelt es sich unter anderem um Laststufenschalter, Lastumschalter, Wähler, Doppelwender, Wender, Vorwähler, Leistungsschalter, Lastschalter oder Trennschalter.
  • WO 2012/135209 A1 offenbart einen Laststufenschalter nach dem Reaktorschaltprinzip mit einem Motorantrieb. Der Motorantrieb weist einen Multi Turn Absolute Encoder auf, der an einer Seitenwelle angeordnet ist. Weiterhin ist am Motor selbst ein "feedback device" angebracht, welches als Multi Turn Absolute Encoder oder Resolver ausgebildet sein kann.
  • WO 2008/024048 A1 offenbart ein Motorantriebsgehäuse in einem Laststufenschalter. Im Inneren des Gehäuses sind ein Motor, ein Getriebe und ein Positionsgeber angeordnet. Der Motor ist über ein Getriebe mit einer Welle verbunden, die den Laststufenschalter betätigt. Der Positionsgeber ist am Getriebe angeordnet.
  • WO 00/36621 A1 offenbart eine Antriebsvorrichtung für eine Mittelspannungs- oder Hochspannungsschaltanlage, bei der der Antrieb eine sich drehende elektrische Maschine aufweist, die mit einem sich bewegenden Kontakt in Wirkverbindung steht.
  • US 7 109 670 B1 offenbart ein Antriebssystem mit einer Vorrichtung zur Dämpfung der Geschwindigkeit und eine Vorrichtung zur Anpassung der Geschwindigkeit eines Motorantriebs.
  • So dienen Laststufenschalter beispielsweise zum unterbrechungsfreien Umschalten zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen eines elektrischen Betriebsmittels, wie etwa eines Leistungstransformators oder einer regelbaren Drossel. Dadurch können beispielsweise das Übersetzungsverhältnis des Transformators oder die Induktivität der Drossel verändert werden. Doppelwender dienen zum Umpolen von Wicklungen während des Leistungstransformatorbetriebs.
  • All diese Schalter stellen eine hochgradig sicherheitsrelevante Komponente des elektrischen Betriebsmittels dar. Die Umschaltung erfolgt während das Betriebsmittel im Betrieb ist und dementsprechend beispielsweise an ein Energienetz angeschlossen ist. Störungen beim Betrieb können in extremen Fällen gravierende technische und wirtschaftliche Folgen haben.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Konzept zum Antreiben eines Schalters anzugeben, durch welches die Sicherheit des Betriebs erhöht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Antriebssystem für mindestens einen Schalter gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren ein Verfahren zum Antreiben mindestens eines Schalters bereitzustellen, das ein verbessertes Konzept zum Antreiben eines Schalters zur Verfügung stellt, durch welches die Flexibilität des Antriebs und die Sicherheit bei der Schaltung erhöht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Antreiben mindestens eines Schalters gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 5 umfasst.
  • Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, eine Antriebswelle zum Antreiben des Schalters mit einem Feedbacksystem auszustatten, welches in der Lage ist, wenigstens einen Wert für eine Position der Antriebswelle zu erfassen. Der Betrieb des Motors wird basierend auf einem Feedbacksignal beeinflusst, welche abhängig von dem Wert erzeugt wird.
  • Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Antriebssystem für den Schalter angegeben. Das Antriebssystem weist eine Antriebswelle, welche das Antriebssystem mit dem Schalter verbindet, einen Motor zum Antreiben der Antriebswelle und ein Feedbacksystem auf. Das Feedbacksystem ist dazu eingerichtet, wenigstens einen Wert für eine Position der Antriebswelle zu bestimmen und basierend auf dem wenigstens einen Wert ein Feedbacksignal zu erzeugen. Außerdem weist das Antriebssystem eine Steuervorrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, abhängig von dem Feedbacksignal, auf einen Betrieb des Motors einzuwirken.
  • Das Feedbacksystem ist dazu eingerichtet, wenigstens einen Wert für eine Position der Antriebswelle mittels eines Gebers und eines Hilfskontakts zu bestimmen und basierend auf den wenigstens einen Wert ein Feedbacksignal zu erzeugen. Dabei können der Geber und der Hilfskontakt jeweils einen separaten Wert erzeugen, wobei die Werte danach zu einem Wert zusammengefasst werden, um basierend auf diesem Wert ein Feedbacksignal zu erzeugen. Weiterhin können der jeweilige Wert des Gebers und der Wert des Hilfskontakts, die in Kombination die Position der Antriebswelle abbilden, direkt ein gemeinsames Feedbacksignal erzeugen.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform kann der Schalter als ein Laststufenschalter oder ein Lastumschalter oder ein Wähler oder ein Doppelwender oder ein Wender oder ein Vorwähler oder ein Leistungsschalter oder ein Lastschalter oder ein Trennschalter ausgebildet sein.
  • Die Begrifflichkeit der "Werte für die Position der Antriebswelle" beinhaltet auch solche Werte von Messgrößen, aus denen die Position der Antriebswelle, gegebenenfalls innerhalb eines Toleranzbereichs, eindeutig bestimmt werden kann.
  • Durch die Bestimmung von mindestens einem Wert für die Position der Antriebswelle kann die Steuervorrichtung die Sicherheit der Positionsbestimmung erhöhen und das entsprechende Restrisiko einer fehlerhaften Positionsbestimmung verringern.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform dient das Antriebssystem dazu, eine Welle des Schalters, z.B. Laststufenschalters oder eine entsprechende Komponente des Laststufenschalters, anzutreiben. Dadurch wird der Laststufenschalter beispielsweise veranlasst, eine oder mehrere Operationen durchzuführen, beispielsweise eine Umschaltung zwischen zwei Wicklungsanzapfungen eines Betriebsmittels oder Teile der Umschaltung, wie etwa eine Lastumschaltung, eine Wählerbetätigung, Vorwählerbetätigung oder eine Doppelwenderbetätigung.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die Antriebswelle direkt oder indirekt, insbesondere über eines oder mehrere Getriebe, mit dem Schalter, insbesondere der Welle des Schalters, verbunden.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die Antriebswelle direkt oder indirekt, insbesondere über eines oder mehrere Getriebe, mit dem Lastumschalter, Wähler, Doppelwender, Wender, Leistungsschalter, Lastschalter oder Trennschalter, insbesondere der Welle des Lastumschalters, Wählers, Doppelwenders, Wenders, Leistungsschalters, Lastschalters oder Trennschalters, verbunden.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist die Antriebswelle direkt oder indirekt, insbesondere über eines oder mehrere Getriebe, mit dem Motor, insbesondere einer Motorwelle des Motors, verbunden.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform entspricht eine Position, insbesondere eine absolute Position, der Motorwelle, einer Position, insbesondere absoluten Position, der Antriebswelle. Das heißt, von der Position der Motorwelle lässt sich, gegebenenfalls innerhalb eines Toleranzbereichs, eindeutig auf die Position der Antriebswelle schließen.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet das Einwirken ein Steuern, Regeln, Bremsen, Beschleunigen oder Anhalten des Motors. Das Regeln kann beispielsweise eine Positionsregelung, eine Geschwindigkeitsregelung, eine Beschleunigungsregelung oder eine Drehmomentregelung umfassen. Zumindest im Falle solcher Regelungen kann man davon sprechen, dass das Antriebssystem ein Servoantriebssystem darstellt.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform umfasst das Antriebssystem eine Überwachungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, anhand des Feedbacksignals die eine oder mehreren Operationen des Schalters, Laststufenschalters, Lastumschalters, Wählers, Doppelwenders, Wenders, Vorwählers, Leistungsschalters, Lastschalters oder Trennschalters zu überwachen. Die Überwachung umfasst insbesondere eine Überwachung dahingehend, ob einzelne Operationen oder Teile davon ordnungsgemäß, insbesondere innerhalb vordefinierter Zeitfenster, durchgeführt werden.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung eine Steuereinheit und ein Leistungsteil zur gesteuerten oder geregelten Energieversorgung des Motors. Die Steuereinheit ist zur Ansteuerung des Leistungsteils in Abhängigkeit von wenigstens einem Sollwert, insbesondere Positions-, Geschwindigkeits-, oder Beschleunigungssollwert, eingerichtet.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Leistungsteil als Umrichter oder Servoumrichter ausgestaltet oder als äquivalente elektronische, insbesondere vollelektronische, Einheit für Antriebsmaschinen.
  • Gemäß verschiedener Ausführungsformen enthält die Steuervorrichtung das Feedbacksystem ganz oder teilweise.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Feedbacksystem dazu eingerichtet, einen ersten Wert für die Position der Antriebswelle nach einer ersten Methode zu ermitteln.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der Wert für die Position der Antriebswelle ein Wert für eine absolute Position der Antriebswelle.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der Wert für die Position der Antriebswelle ein inkrementeller Wert für eine Position der Antriebswelle oder ein Wert für eine relative Position der Antriebswelle. Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der Geber direkt oder indirekt an der Motorwelle, der Antriebswelle oder einer damit gekoppelten Welle befestigt.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist der Geber einen ersten Ausgang zur Ausgabe des ersten Wertes für die absolute Position auf.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der Geber dazu eingerichtet, die Position der Antriebswelle oder die Position der weiteren Welle anhand eines ersten Abtastverfahrens zu erfassen.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet das Abtastverfahren ein optisches, ein magnetisches, ein kapazitives, ein resistives oder ein induktives Abtastverfahren.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der Geber formschlüssig mit der Antriebswelle, der Motorwelle oder der weiteren Welle verbunden.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der Geber zusätzlich kraftschlüssig oder stoffschlüssig, beispielsweise durch eine Klebeverbindung, mit der Antriebswelle, der Motorwelle oder der weiteren Welle verbunden.
  • Durch die formschlüssige und zusätzlich stoff- oder kraftschlüssige Verbindung wird die Befestigung des Gebers und letztlich die Betriebssicherheit weiter erhöht.
  • Das Antriebssystem weist eine Steuervorrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, abhängig von dem Feedbacksignal, welches auf einem gemeinsamen Wert des Gebers und des Hilfskontakts oder den jeweils einzelnen Werten basiert, auf einen Betrieb des Motors einzuwirken.
  • Durch die Bestimmung von zwei Werten aus denen die Position der Antriebswelle ermittelt wird, kann die erfinderische Idee mit unterschiedlichster Hardware umgesetzt werden. Letztendlich wird damit die Betriebssicherheit des Antriebssystems, des Schalters und des Betriebsmittels erhöht.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist das Feedbacksystem dazu eingerichtet, einen ersten Wert durch den Geber nach einer ersten Methode zu ermitteln und den wenigstens zweiten Werte durch den Hilfskontakt nach einer zweiten Methode zu ermitteln. Die Werte werden im Anschluss zu einem Wert zusammengefasst.
  • Die Methoden können sich durch unterschiedliche technische oder physikalische Prinzipien oder unterschiedliche Bauteile (Hardwarekomponenten) unterscheiden.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der erste Wert des Gebers für die Position der Antriebswelle ein erster Wert für eine absolute Position der Antriebswelle.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der zweite Wert des Hilfskontakts für die Position der Antriebswelle ein zweiter Wert für eine relative Position der Antriebswelle.
  • Der erste und der zweite Wert bilden einen Wert für die absolute Position der Antriebswelle.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform sind der Geber und der Hilfskontakt direkt oder indirekt an der Motorwelle, der Antriebswelle oder einer damit gekoppelten Welle befestigt.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform weist der Geber einen ersten Ausgang zur Ausgabe des ersten Wertes und der Hilfskontakt einen zweiten Ausgang zur Ausgabe des zweiten Wertes auf, wobei die Werte die absolute Position der Antriebswelle bilden.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der Hilfskontakt dazu eingerichtet, die Position der Antriebswelle oder die Position der weiteren Welle zusätzlich anhand eines Abtastverfahrens zu erfassen.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet das Abtastverfahren ein mechanisches, ein optisches, ein magnetisches, ein kapazitives, ein resistives oder ein induktives Abtastverfahren.
  • Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der Hilfskontakt zusätzlich kraftschlüssig oder stoffschlüssig, beispielsweise durch eine Klebeverbindung, mit der Antriebswelle, der Motorwelle oder der weiteren Welle verbunden.
  • Durch die formschlüssige und zusätzlich stoff- oder kraftschlüssige Verbindung wird durch die Befestigung des Hilfskontakts letztlich die Betriebssicherheit weiter erhöht.
  • Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Verfahren zum Antreiben eines Laststufenschalters angegeben. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen von wenigstens einem Werten für eine absolute Position einer Antriebswelle zum Antreiben des Laststufenschalters, ein Erzeugen eines Feedbacksignals basierend auf dem wenigstens einen Wert und ein Steuern eines Motors zum Antreiben des Laststufenschalters abhängig von dem Feedbacksignal.
  • Weitere Ausgestaltungsformen und Implementierungen des Verfahrens ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen der Stufenschalteranordnung. Insbesondere können einzelne oder mehrere der bezüglich der Stufenschalteranordnung beschriebenen Komponenten und/oder Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens entsprechend implementiert sein.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail erklärt. Komponenten, die identisch oder funktionell identisch sind oder einen identischen Effekt haben, können mit identischen Bezugszeichen versehen sein. Identische Komponenten oder Komponenten mit identischer Funktion sind unter Umständen nur bezüglich der Figur erklärt, in der sie zuerst erscheinen. Die Erklärung wird nicht notwendigerweise in den darauffolgenden Figuren wiederholt.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines beispielhaften nicht erfindungsgemäßen Antriebssystems; und
    Figur 2
    eine schematische Darstellung des Antriebssystems gemäß dem verbesserten Konzept.
  • Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die Figuren stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, ohne jedoch die Erfindung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele zu beschränken.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebssystems 3 für einen Schalter 1. Das Antriebssystem 3 ist über eine Antriebswelle 16 mit dem Schalter 1 verbunden. Das Antriebssystem 3 beinhaltet einen Motor 12, welcher über eine Motorwelle 14 und optional über ein Getriebe 15 die Antriebswelle 16 antreiben kann. Eine Steuervorrichtung 2 des Antriebssystems 3 umfasst ein Leistungsteil 11, welches beispielsweise einen Umrichter (nicht dargestellt) zur gesteuerten oder geregelten Energieversorgung des Motors 12 enthält, sowie eine Steuereinheit 10 zur Ansteuerung des Leistungsteils 11, beispielsweise über einen Bus 18. Das Antriebssystem 3 weist einen Geber 13 auf, welcher als Feedbacksystem 4 dient oder Teil des Feedbacksystems 4 ist und mit dem Leistungsteil 11 verbunden ist. Ferner ist das Geber 13 direkt oder indirekt mit der Antriebswelle 16 gekoppelt.
  • Der Gebers 13 ist dazu eingerichtet, mindestens einen ersten Wert für eine Position, insbesondere eine Winkelposition, beispielsweise eine absolute Winkelposition der Antriebswelle 16 zu erfassen. Dazu kann der Geber 13 zum Beispiel einen Absolutwertgeber, insbesondere einen Multi-Turn-Absolutwertgeber, umfassen, welcher an der Antriebswelle 16, der Motorwelle 14 oder einer anderen Welle, deren Position eindeutig mit der absoluten Position der Antriebswelle 16 verknüpft ist, befestigt ist. Zum Beispiel kann die Position der Antriebswelle 16 aus der Position der Motorwelle 14 eindeutig bestimmt werden, beispielsweise über ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes.
  • Das Feedbacksystem 4 ist dazu eingerichtet, einen Wert für die Position der Antriebswelle 16 zu erfassen.
  • Die Steuervorrichtung 2, insbesondere die Steuereinheit 10 und/oder das Leistungsteil 11, sind dazu eingerichtet, den Motor 12 zu steuern oder zu regeln, abhängig von einem Feedbacksignal, welches das Feedbacksystem 4, basierend auf dem Wert, erzeugt.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 3. Hier kann zusätzlich zum Geber 13, der als, Single-Turn-Absolutwertgeber oder Single-turn-Drehgeber ausgebildet ist, ein Hilfskontakt 9 vorgesehen sein. Das Antriebssystem 3 weist somit einen Geber 13 und einen Hilfskontakt 9 auf, welche als Feedbacksystem 4 dienen oder Teil des Feedbacksystems 4 sind und mit dem Leistungsteil 11 verbunden sind.
  • Der Hilfskontakt 9 kann als mindestens ein Mikroschalter oder ein Resolver oder ein Sin-Cos-Geber ausgebildet sein. Die Position der Antriebswelle 16 kann mittels des Gebers 13 in Verbindung mit dem Hilfskontakt 9 eindeutig bestimmt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung 2 dazu eingerichtet sein, aus einer Rotorposition des Motors 12 einen Wert für die Position der Antriebswelle 16 zu ermitteln.
  • Die Steuervorrichtung 2, insbesondere die Steuereinheit 10 und/oder das Leistungsteil 11, ist dazu eingerichtet, den Motor 12 zu steuern oder zu regeln, abhängig von einem Feedbacksignal, welches das Feedbacksystem 4, basierend auf dem ersten Wert, erzeugt. Je nach Ausgestaltung wird der Wert durch ein Ausgangssignal eines Gebers 13 oder durch ein Ausgangsignal eines Gebers 13 in Verbindung mit einem Hilfskontakt 9 erzeugt.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Schalter
    2
    Steuervorrichtung
    3
    Antriebssystem
    4
    Feedbacksystem
    9
    Hilfskontakt
    10
    Steuereinheit
    11
    Leistungsteil
    12
    Motor
    13
    Geber
    14
    Motorwelle
    15
    Getriebe
    16
    Antriebswelle
    18
    Bus

Claims (5)

  1. Antriebssystem (3) für einen Schalter (17), das Antriebssystem (3) beinhaltend
    - eine Antriebswelle (16), welche das Antriebssystem (3) mit dem Schalter (17) verbindet;
    - einen Motor (12) zum Antreiben der Antriebswelle (16); und
    - ein Feedbacksystem (4), welches dazu eingerichtet ist;
    wenigstens einen Wert für eine Position der Antriebswelle (16) zu bestimmen; und
    basierend auf dem wenigstens einen Wert ein Feedbacksignal zu erzeugen; und
    - eine Steuervorrichtung (2), welche dazu eingerichtet ist, abhängig von dem Feedbacksignal auf einen Betrieb des Motors (12) einzuwirken;
    wobei
    - das Feedbacksystem (4) mindestens einen Geber (13) beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber als Singleturn-Drehgeber ausgebildet ist, und das Feedbacksystem einen Hilfskontakt (9) beinhaltet, die in Kombination dazu eingerichtet und angeordnet sind, eine absolute Position der Antriebswelle (16) oder eine absolute Position einer weiteren Welle, welche mit der Antriebswelle (16) verbunden ist, zu erfassen und, basierend auf der erfassten Position, wenigstens ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen und dazu eingerichtet ist, den Wert für die Position der Antriebswelle (16) anhand des wenigstens ersten Ausgangssignals zu ermitteln.
  2. Antriebssystem (3) nach Anspruch 1, wobei der Wert für die Position der Antriebswelle (16) ein Wert für eine absolute Position der Antriebswelle (16) ist.
  3. Antriebssystem (3) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hilfskontakt (9) als mindestens ein Mikroschalter oder Resolver ausgeführt ist.
  4. Antriebssystem (3) nach einer der vorhergehenden Ansprüche 1 - 3, wobei der Schalter (17) ein Laststufenschalter oder ein Lastumschalter oder Lastwähler oder ein Wähler oder ein Wender oder ein Doppelwender oder ein Vorwähler oder ein Leistungsschalter oder ein Lastschalter oder ein Trennschalter ist.
  5. Verfahren zum Antreiben eines Schalters (17) mittels eines Antriebssystems (3) gemäß Anspruch 1 bis 4, das Verfahren umfassend:
    - Bestimmen von wenigstens einem Wert für eine absolute Position einer Antriebswelle (16) zum Antreiben des Schalters (17);
    - Erzeugen eines Feedbacksignals basierend auf dem wenigstens einem Wert; und
    - Steuern eines Motors (12) zum Antreiben des Schalters (17), abhängig von dem Feedbacksignal.
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