EP4540846A1 - Schaltgerät - Google Patents

Schaltgerät

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Publication number
EP4540846A1
EP4540846A1 EP22761127.4A EP22761127A EP4540846A1 EP 4540846 A1 EP4540846 A1 EP 4540846A1 EP 22761127 A EP22761127 A EP 22761127A EP 4540846 A1 EP4540846 A1 EP 4540846A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
isolating
switching device
path
switching
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP22761127.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Schacherer
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.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global 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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP4540846A1 publication Critical patent/EP4540846A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H01H33/6661—Combination with other type of switch, e.g. for load break switches
    • 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
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/14—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/14—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc
    • H01H33/143—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc of different construction or type
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/10—Adaptation for built-in fuses
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/10—Adaptation for built-in fuses
    • H01H9/106—Adaptation for built-in fuses fuse and switch being connected in parallel
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
    • H01H9/542—Contacts shunted by static switch means
    • 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
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/664—Contacts; Arc-extinguishing means, e.g. arcing rings
    • H01H2033/6648—Contacts containing flexible parts, e.g. to improve contact pressure

Definitions

  • the invention relates to a switching device with a commutation current path.
  • short circuits can occur if the insulation fails or for other reasons.
  • the short circuit causes large currents to flow, which may... Can damage or destroy equipment in the energy supply network.
  • the short-circuit current can increase to such an extent that the rated values of the existing equipment are exceeded.
  • One way to prevent an unacceptably high short-circuit current is to use a current-limiting device, such as a current-limiting device.
  • a current-limiting device such as a current-limiting device.
  • the principle of these devices is to quickly switch off the short-circuit current in the event of a short circuit. This is achieved by separating functions. For normal operation, there is a rated current path that can be opened in the event of a short circuit. Parallel to the rated current path there is another current path (the commutation current path, parallel path) with a fuse that can switch off the short-circuit current.
  • the rated current path In the event of a short circuit, the rated current path is opened, resulting in an arc. The arc voltage causes a complete commutation of the current into the parallel path. The fuse then trips, causing the arc to go out.
  • the impedances of the parallel current path and the rated current path must be matched to enable commutation of the short-circuit current. In addition, may In nominal operation, the current through the fuse does not become too high so that the fuse does not trip prematurely.
  • a high arc voltage is advantageous to support the commutation of the current from the rated current path into the parallel current path, which arises primarily when the rated current path is blown open, which is used in the prior art.
  • a switching device with two isolating paths connected electrically in series is known.
  • the publication discloses a switching device with a commutation current path, a first isolating path and a second isolating path, the first isolating path and the second isolating path forming an electrical series circuit which is arranged parallel to the commutation current path, the second isolating path having a first contact, a second Contact and a third contact, the first contact being designed as a moving contact tet and wherein the first contact is mounted movably from a galvanic first contacting position with the second contact to a second galvanic contacting position with the third contact, the second contact and the third contact are at an electrical potential, and the first contact is movable along a switching axis is stored.
  • This known switching device must be comparatively precise, particularly with regard to the position of the third contact and the movement of the first contact from the first contacting position to the second contacting position, in order to enable a secure closing of the second isolating path in the second contacting position.
  • the invention is based on the object of specifying a switching device and a method that can be manufactured inexpensively.
  • a switching device with a commutation current path, a first isolating path and a second isolating path, the first isolating path and the second isolating path forming an electrical series circuit which is arranged parallel to the commutation current path, the second isolating path having a first contact, a second contact and a third contact, wherein the first contact is designed as a moving contact and wherein the first contact is movably mounted from a galvanic first contacting position with the second contact to a second galvanic contacting position with the third contact, the second contact and the third contact at an electrical potential (i.e.
  • the contact force acts perpendicular to the direction of movement of the first contact.
  • the contact force therefore acts perpendicular to the switching direction or to the switching axis. This advantageously means that no bouncing occurs between the first contact and the third contact when closing.
  • no high accuracy requirements regarding the axial position of the third contact have to be met when manufacturing the switching device, since the radial contact force can be realized independently of the axial position of the third contact.
  • the switching device can be designed so that
  • the third contact is a clamping contact and the contact force is a (radially acting) clamping force.
  • Such a clamping force may well allow axial movement between the first contact and the third contact.
  • the clamping force can have a braking effect on the first contact.
  • the clamping force can in particular brake the first contact in such a way that it comes to a standstill in the second galvanic contacting position.
  • the switching device can be designed so that
  • the third contact has resilient contact elements (in particular resilient in the radial direction). These resilient contact elements can advantageously achieve a clamping effect; They can also be referred to as resilient clamping elements.
  • the switching device can be designed so that
  • the third contact has a recess which at least partially accommodates the first contact in the second contacting position.
  • the first contact and the third contact are designed such that at least a part of the first contact moves into the recess during the movement from the first contacting position to the second contacting position. This allows a compact design of the switching device to be achieved.
  • the switching device can be designed so that
  • the recess (in the direction of the switching axis) is designed to be essentially hollow, cylindrical. Such a recess can be manufactured relatively easily.
  • the switching device can also be designed so that
  • the recess and/or the first contact (in the direction of the switching axis) is conical. As a result, a clamping effect can advantageously be achieved between the third contact having the recess and the first contact.
  • the switching device can be designed so that
  • the second isolating section is a gas isolating section.
  • a gas separation gap has a relatively large arc voltage when it is opened. This allows a comparatively large commutation voltage to be achieved. This means that the commutation of the current into the commutation current path occurs quickly.
  • the switching device can be designed so that
  • the second contact and the third contact of the second isolating path are resiliently mounted in the direction of the switching axis.
  • the switching device can be designed so that - During a switching process, there is an intermediate state in which the contacts of the first isolating path are arranged in a galvanically contact-free manner and the contacts of the second isolating path are arranged in a galvanically contact-free manner.
  • the switching device can be designed so that
  • a switching arc occurs between the contacts of the first isolating gap and a switching arc occurs between the contacts of the second isolating gap.
  • a switching arc occurs between the contacts of the first isolating path and between the contacts of the second isolating path, as a result of which a comparatively high arc voltage is present in the current path containing the two isolating paths, which is also referred to as the nominal current path.
  • the high arc voltage leads to reliable commutation of the flowing electrical current from the rated current path into the commutation current path.
  • the switching device can be designed so that
  • the second isolating path which has a total of three contacts, is preferably designed such that the switching arc is present between the first and the second contact during the switching process.
  • the switching device can be designed so that
  • the commutation current path has a fuse and/or a semiconductor element.
  • a semiconductor element can be, for example, an IGBT, a transistor, a diode or a MOSFET.
  • a fuse can melt within a few milliseconds due to the high current that commutates into the commutation current path and thus interrupt the current flow very quickly.
  • the switching device can be designed so that - the first isolating distance has a fixed contact and a moving contact, the moving contact is mounted so that it can move in translation along the switching axis, and when the first isolating distance is closed, a mechanical contact force acts between the moving contact and the fixed contact in the axial direction (with respect to the switching axis).
  • the fixed contact can be resiliently mounted.
  • the moving contact is in particular the contact driven by a drive.
  • the switching device can be designed so that
  • the first isolating section is a vacuum isolating section.
  • the switching device can be designed so that
  • the first isolating path is designed as a vacuum interrupter.
  • the vacuum interrupter In contrast to the gas isolating path, the vacuum interrupter has the advantage that sufficient insulation can be built up with a relatively short contact stroke (and therefore in a short time).
  • the switching device and the method have the same or similar properties and/or advantages.
  • Figure 1 shows an exemplary embodiment of a switching device with a commutation current path in a closed state
  • Figure 2 shows the switching device in a partially open intermediate state with switching arcs
  • Figure 3 shows the switching device in an open state, and in
  • Figure 4 shows an exemplary embodiment with a conical
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of a switching device 2 is shown in FIG. 1, which has a nominal current path 3 and a commutation current path 4.
  • the nominal current path 3 passes through at least two isolating paths, a first isolating path 6 and a second isolating path 8.
  • a fuse 36 is arranged in the commutation current path 4.
  • a (particularly fast-switching) semiconductor element semiconductor switching element
  • Parallel to the commutation current path 4 or Additional electrical elements can optionally be arranged parallel to the fuse 36 or to the semiconductor element.
  • the first isolating path 6, which in this case is designed as a vacuum interrupter 10, has the property that, compared to conventional gas isolating paths, the vacuum interrupter 10 can be achieved with a very short switching stroke, which can also be achieved in a shorter time with a conventional drive 38 compared to a longer switching stroke a high level of insulation can be produced.
  • a comparable gas isolation path would have to have a significantly longer stroke, which is why the switch-off time of such a switching device would be longer compared to the use of the vacuum interrupter 10.
  • the second isolating section 8, which in this example is designed as a gas isolating section 22, has three contacts.
  • a first contact 12 is designed as a movable contact.
  • the first contact 12 is mounted in a translationally movable manner along a switching axis 24 by the drive 38, which also realizes the movement of the first isolating distance.
  • the first isolating distance 6 and the second isolating distance 8 are designed to be rotationally symmetrical with respect to the switching axis 24;
  • the switching axis 24 therefore also represents an axis of symmetry.
  • the drive drives a switching rod 39 in a translational manner. This results in a translational drive movement 37.
  • the drive 38 is designed such that it advantageously drives the first isolating path 6 and the second isolating path 8 together. In principle, however, two independent drives can also be used with other switching devices.
  • the first contact 12 of the second isolating path 8 i.e. the gas isolating path 22, can be moved back and forth between the second contact 14 and the third contact 16.
  • the first contact 12 rests on the second contact 14.
  • the galvanic contact pairing between the first contact 12 and the second contact 14 of the second isolating path 8 also has a galvanic contact when the switching device 2 is closed, through which the rated current path 3 runs.
  • a first mechanical contact force 48 occurs between the fixed contact 32 and the moving contact 34 of the first isolating path 6, which acts in the axial direction (with respect to the switching axis 24). runs.
  • This first contact force causes the first isolating distance 6 to close securely.
  • the first contact force 48 is from the Drive 38 generated.
  • a suspension 44 of the first isolating section 6 brings about improved contact. In particular, the suspension 44 ensures that sufficient contact pressure can be achieved, which contributes to stronger galvanic contacting.
  • a second mechanical contact force 50 occurs between the first contact 12 and the second contact 14 of the second isolating path 8, which acts in the axial direction (with respect to the switching axis 24). runs.
  • This second contact force 50 causes a secure closing of the second isolating distance 8 in the first contacting position 18.
  • the second contact force 50 is generated by the drive 38.
  • a suspension 40 of the second isolating section 8 brings about improved contact. In particular, the suspension 40 ensures that sufficient contact pressure can be achieved, which contributes to stronger galvanic contacting.
  • FIG. 2 An intermediate state 26 of the switching device 2 is shown in FIG. 2, which arises when the switching device 2 opens.
  • the translational opening movement is carried out by the drive 38 along the switching axis 24.
  • the first contact 12 of the second isolating distance 8 is located between the second contact 14 and the third contact 16.
  • the intermediate state 26 is a dynamic state that ends in the state according to FIG.
  • Figure 3 shows the open state of the switching device 2.
  • the first isolating section 6 is open.
  • the second isolating path 8 is located in a second galvanic contacting position 20.
  • the second galvanic contacting position 20 occurs between the first contact 12 and the third contact 16.
  • the first contact 12 of the second isolating distance 8 rests on the third contact 16.
  • the second contact 14 and the third contact 16 are at the same electrical potential and are connected to a node of the rated current path 3.
  • This means that the moving first contact is 12 the second isolating path 8 is at the same electrical potential as the second contact 14 and the third contact 16 both in the open and in the closed state of the switching device 2.
  • the second isolating path 8 is therefore also closed in the second contacting position 20. This has the advantage that the first contact 12 (and also the moving contact 34) is at a defined electrical potential.
  • a third mechanical contact force 52 occurs between the first contact 12 and the third contact 16 in the radial direction (with respect to the switching axis 24). This advantageously means that no bouncing occurs between the first contact 12 and the third contact 16 when closing. In addition, no special accuracy requirements regarding the axial position of the third contact 16 have to be met when manufacturing the switching device.
  • the third contact 16 is a clamping contact in the exemplary embodiment;
  • the third contact force 52 is a (radially acting) clamping force.
  • the third contact 16 has resilient contact elements 56.
  • the resilient contact elements 56 can be, for example, resilient contact plates.
  • the contact elements 56 can spring in particular in the radial direction.
  • the third contact 16 has a recess 54.
  • the recess 54 accommodates a part of the first contact 12. This allows the switching device 2 to have a compact design.
  • the recess 54 can be designed in various ways.
  • the intermediate state 26 according to FIG a switching arc 28, 30 forms on the contacts.
  • An arc 28 is formed between the fixed contact 32 (first contact 32) and the moving contact 34 (second contact 34) of the vacuum interrupter 10.
  • a switching arc 30 correspondingly forms between the first contact 12 and the second contact 14 of the gas isolating gap 22.
  • the two switching arcs 28 and 30 differ in particular in the level of the voltage dropped therein, i.e. the arc voltage.
  • the arc voltage Unbo2 in the switching arc 30 in the gas separation gap 22 is higher than the arc voltage Unboi in the switching arc 28 in the vacuum switching tube 10. This is because 22 gas molecules are ionized in the gas separation section, which leads to a higher applied voltage.
  • the arc voltage Unbo2 in the switching arc 30 in the gas separation gap 22 is at least equal to (or greater than) the arc voltage Unboi in the switching arc 28 in the vacuum interrupter 10.
  • the higher arc voltage Unbo2 in the gas isolation path 22 leads to the commutation of the current from the nominal current path 3 into the commutation current path 4 being improved, so that safe commutation into the commutation current path 4 is guaranteed. If only the vacuum interrupter 10 were used in the rated current path 3, there would be a conflict of objectives between the highest possible impedance of the commutation current path 4 for normal operation and the lowest possible impedance of the commutation current path 4 for the short circuit case.
  • the commutation of the current into the commutation current path 4 can also take place at a higher impedance of the commutation current path 4, which reduces the risk of the fuse 36 being accidentally triggered in normal operation.
  • the suspension 44 is provided at the first separating section 6 and is shown in various deflections in FIGS. 1-3. So in Figure 1 the spring 44 is tensioned. In FIG. 2, the spring 44 is deflected in such a way that one end moves towards a stop 46. In Figure 3, the end of the spring 44 rests on the stop 46.
  • the resilient mounting of the contacts means that the spring 44 presses the first contact 32, which is essentially designed as a fixed contact 32, against the movable second contact 34, which is in operative connection with the drive 38, in the closed state.
  • the first contact 14 and the second contact 16 of the gas separation path 22 are also mounted in a translationally resilient manner along the switching axis 24 according to FIGS. 1-3.
  • the spring 40 is provided, which is tensioned in the closed state of the second isolating path 8 according to FIG. In the intermediate state according to FIG. 2, the spring 40 is deflected so that one end moves towards a stop 42. In the open state according to FIG. 3, the end of the spring 40 rests on the stop 42. At this point, the first contact 12 is in a galvanic contact with the third contact 16.
  • the recess 54 of the third contact 16 is essentially hollow cylindrical in the direction of the switching axis 24.
  • FIG. 4 An exemplary embodiment is shown in FIG. 4, in which the recess 54 of the third contact 16 is essentially conical in the direction of the switching axis 24.
  • the cone is shown exaggeratedly in the figure for better visibility.
  • the first contact 12 can also be designed conically in the direction of the switching axis 24.
  • the part of the first contact 12 that is used in the second contact ation position 20 is received by the recess 54 of the third contact 16, be designed conically in the direction of the switching axis 24.
  • a switching device was described that can be manufactured inexpensively. This switching device advantageously has no bouncing when it reaches its open switching position.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät (2) mit einem Kommutierungsstrompfad (4), einer ersten Trennstrecke (6) und einer zweiten Trennstrecke (8). Dabei bilden die erste Trennstrecke (6) und die zweite Trennstrecke (8) eine elektrische Reihenschaltung, die parallel zum Kommutierungsstrompfad (4) angeordnet ist. Die zweite Trennstrecke (8) weist einen ersten Kontakt (12), einen zweiten Kontakt (14) und einen dritten Kontakt (16) auf, wobei der erste Kontakt (12) als Bewegkontakt ausgestaltet ist. Der erste Kontakt (12) ist von einer ersten galvanischen Kontaktierungsposition (18) mit dem zweiten Kontakt (14) zu einer zweiten galvanischen Kontaktierungsposition (20) mit dem dritten Kontakt (16) entlang einer Schaltachse (24) bewegbar gelagert. In der zweiten Kontaktierungsposition (20) wirkt eine mechanische Kontaktkraft (52) zwischen dem ersten Kontakt (12) und dem dritten Kontakt (16) in radialer Richtung.

Description

Beschreibung
Schaltgerät
Die Erfindung betri f f ein Schaltgerät mit einem Kommutierungsstrompfad .
In elektrischen Stromkreisen, insbesondere zur Energieversorgung bei Mittelspannung oder Hochspannung, kann es beim Versagen der I solation oder aus sonstigen Gründen zu Kurzschlüssen kommen . Durch den Kurzschluss fließen große Ströme , die ggf . Betriebsmittel im Energieversorgungsnetz beschädigen oder zerstören können . Durch den Ausbau von dezentralen Einspeiseanlagen kann der Kurzschlussstrom so weit ansteigen, dass die Bemessungswerte der bestehenden Betriebsmittel überschritten werden .
Eine Möglichkeit , einen unzulässig hohen Kurzschlussstrom zu verhindern, ist der Einsatz eines strombegrenzenden Geräts , wie z . B . einer sehr schnellen Sicherung als Kurzschlussstrombegrenzer .
Das Prinzip dieser Geräte ist das schnelle Abschalten des Kurzschlussstromes im Kurzschluss fall . Dies wird durch die Trennung der Funktionen erreicht . Für den Normalbetrieb existiert ein Nennstrompfad, der im Kurzschluss fall geöf fnet werden kann . Parallel zum Nennstrompfad befindet sich ein weiterer Strompfad ( der Kommutierungsstrompfad, Parallelpfad) mit einer Schmel zsicherung, die den Kurzschlussstrom abschalten kann .
Bei einem Kurzschluss wird der Nennstrompfad geöf fnet , wodurch ein Lichtbogen entsteht . Die Lichtbogenspannung bewirkt eine vollständige Kommutierung des Stroms in den Parallelpfad . Daraufhin löst die Sicherung aus , wodurch der Lichtbogen erlischt . Die Impedanzen des Parallelstrompfads und des Nennstrompfads müssen aufeinander abgestimmt sein, um die Kommutierung des Kurzschlussstroms zu ermöglichen . Zudem darf im Nennbetrieb der Strom durch die Sicherung nicht zu groß werden, damit die Sicherung nicht vorzeitig auslöst .
Somit besteht ein Zielkonflikt zwischen einer möglichst hohen Impedanz des Parallelstrompfads im Nennbetrieb, um die Sicherung nicht zu überlasten und einer möglichst geringen Impedanz im Kurzschluss fall , um den Strom in den Parallelstrompfad kommutieren zu können . Unterstützend für die Kommutierung des Stromes vom Nennstrompfad in den Parallelstrompfad ist eine hohe Lichtbogenbrennspannung vorteilhaft , die vor allem entsteht , wenn der Nennstrompfad aufgesprengt wird, was im Stand der Technik Anwendung findet .
Im Moment der Kontakttrennung nach dem Aufschmel zen der letzten Metallbrücke entsteht ein Lichtbogen, dessen Brennspannung praktisch nur von den Materialeigenschaften der Kontakte bestimmt wird und sich aus dem Spannungs fall an der Kathode und Anode zusammensetzt . Die Erhöhung der Lichtbogenbrennspannung durch Verlängerung des Lichtbogens wird hier nicht wirksam, da der Kommutierungsvorgang bereits bei sehr kleinen Kontaktabständen abgeschlossen ist . Bei typischen Kontaktmaterialien liegt die Lichtbogenbrennspannung nur bei ca . 20 V . Diese Spannung ist zu gering, um in der praktischen Anwendung höhere Stromstärken in den Parallelpfad zu kommutieren, weshalb an sich vorteilhafte , da im Gegensatz zu auf gesprengten Nennstrompfaden wiederholt verwendbare , konventionelle Trennstrecken für Fehlerstrombegrenzer nicht geeignet erschienen .
Aus der Of fenlegungsschri ft DE 10 2020 205 784 Al ist ein Schaltgerät mit zwei elektrisch in Reihe geschalteten Trennstrecken bekannt . Die Of fenlegungsschri ft of fenbart ein Schaltgerät mit einem Kommutierungsstrompfad, einer ersten Trennstrecke und einer zweiten Trennstrecke , wobei die erste Trennstrecke und die zweite Trennstrecke eine elektrische Reihenschaltung bilden, die parallel zum Kommutierungsstrompfad angeordnet ist , wobei die zweite Trennstrecke einen ersten Kontakt , einen zweiten Kontakt und einen dritten Kontakt aufweist , wobei der erste Kontakt als Bewegkontakt ausgestal- tet ist und wobei der erste Kontakt von einer galvanischen ersten Kontaktierungsposition mit dem zweiten Kontakt auf eine zweite galvanische Kontaktierungsposition mit dem dritten Kontakt bewegbar gelagert ist , der zweite Kontakt und der dritte Kontakt auf einem elektrischen Potential liegen, und der erste Kontakt entlang einer Schaltachse bewegbar gelagert ist .
Dieses bekannte Schaltgerät muss insbesondere im Hinblick auf die Lage des dritten Kontakts sowie auf die Bewegung des ersten Kontakts von der ersten Kontaktierungsposition zu der zweiten Kontaktierungsposition vergleichsweise präzise gearbeitet sein, um ein sicheres Schließen der zweiten Trennstrecke in der zweiten Kontaktierungsposition zu ermöglichen .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Schaltgerät und ein Verfahren anzugeben, das kostengünstig gefertigt werden kann .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schaltgerät und durch ein Verfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben .
Of fenbart wird ein Schaltgerät mit einem Kommutierungsstrompfad, einer ersten Trennstrecke und einer zweiten Trennstrecke , wobei die erste Trennstrecke und die zweite Trennstrecke eine elektrische Reihenschaltung bilden, die parallel zum Kommutierungsstrompfad angeordnet ist , wobei die zweite Trennstrecke einen ersten Kontakt , einen zweiten Kontakt und einen dritten Kontakt aufweist , wobei der erste Kontakt als Bewegkontakt ausgestaltet ist und wobei der erste Kontakt von einer galvanischen ersten Kontaktierungsposition mit dem zweiten Kontakt auf eine zweite galvanische Kontaktierungsposition mit dem dritten Kontakt bewegbar gelagert ist , der zweite Kontakt und der dritte Kontakt auf einem elektrischen Potential ( d . h . auf demselben elektrischen Potential ) liegen, und der erste Kontakt entlang einer Schaltachse ( translate- risch) bewegbar gelagert ist , wobei in der zweiten Kontaktierungsposition eine mechanische Kontaktkraft zwischen dem ersten Kontakt und dem dritten Kontakt in (bezüglich der Schaltachse ) radialer Richtung wirkt .
Mit anderen Worten gesagt , wirkt die Kontaktkraft senkrecht zur Bewegungsrichtung des ersten Kontakts . Die Kontaktkraft wirkt also senkrecht zur Schaltrichtung bzw . zur Schaltachse . Dadurch tritt vorteilhafterweise beim Schließen kein Prellen zwischen dem ersten Kontakt und dem dritten Kontakt auf . Außerdem sind bei der Fertigung des Schaltgeräts keine hohen Genauigkeitsanforderungen bezüglich der axialen Lage des dritten Kontakts zu erfüllen, da die radiale Kontaktkraft unabhängig von der axialen Lage des dritten Kontakts realisiert werden kann .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass
- der dritte Kontakt ein Klemmkontakt ist und die Kontaktkraft eine ( radial wirkende ) Klemmkraft ist .
Eine solche Klemmkraft kann durchaus eine axiale Bewegung zwischen dem ersten Kontakt und dem dritten Kontakt zulassen . Vorzugsweise kann die Klemmkraft abbremsend auf den ersten Kontakt wirken . Die Klemmkraft kann insbesondere den ersten Kontakt derart abbremsen, dass er in der zweiten galvanischen Kontaktierungsposition zum Stillstand kommt .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass
- der dritte Kontakt federnde ( insbesondere in radialer Richtung federnde ) Kontaktelemente aufweist . Diese federnden Kontaktelemente können vorteilhafterweise eine Klemmwirkung realisieren; sie können also auch als federnde Klemmelemente bezeichnet werden .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass
- der dritte Kontakt eine Ausnehmung aufweist , die in der zweiten Kontaktierungsposition den ersten Kontakt zumindest teilweise aufnimmt .
In der zweiten Kontaktierungsposition ist also mindestens ein Teil des ersten Kontakts in der Ausnehmung angeordnet . Mit anderen Worten gesagt , sind der erste Kontakt und der dritte Kontakt derart ausgestaltet , dass mindestens ein Teil des ersten Kontakts bei der Bewegung von der ersten Kontaktierungsposition in die zweiten Kontaktierungsposition in die Ausnehmung einfährt . Dadurch kann ein kompakter Aufbau des Schaltgeräts erreicht werden .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass
- die Ausnehmung ( in Richtung der Schaltachse ) im Wesentlichen hohl zylinderförmig ausgestaltet ist . Eine derartige Ausnehmung lässt sich relativ einfach fertigen .
Das Schaltgerät kann auch so ausgestaltet sein, dass
- die Ausnehmung und/oder der erste Kontakt ( in Richtung der Schaltachse ) konisch ausgestaltet ist . Dadurch kann vorteilhafterweise eine Klemmwirkung zwischen dem die Ausnehmung aufweisenden dritten Kontakt und dem ersten Kontakt erreicht werden .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass
- die zweite Trennstrecke eine Gastrennstrecke ist . Eine Gastrennstrecke weist beim Öf fnen eine relativ große Lichtbogenspannung auf . Dadurch kann eine vergleichsweise große Kommutierungsspannung erreicht werden . Dies führt dazu, dass die Kommutierung des Stromes in den Kommutierungsstrompfad schnell stattfindet .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass
- der zweite Kontakt und der dritte Kontakt der zweiten Trennstrecke in Richtung der Schaltachse federnd gelagert sind .
Dies hat den Vorteil , dass insbesondere in der ersten Kontaktierungsposition ein ausreichender Anpressdruck erreicht werden kann, der zu einer stärkeren galvanischen Kontaktierung beiträgt .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass - während eines Schaltvorgangs ein Zwischenzustand vorliegt , in dem die Kontakte der ersten Trennstrecke galvanisch berührungs frei zueinander angeordnet sind und die Kontakte der zweiten Trennstrecke galvanisch berührungs frei zueinander angeordnet sind .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass
- in dem Zwischenzustand ein Schaltlichtbogen zwischen den Kontakten der ersten Trennstrecke und ein Schaltlichtbogen zwischen den Kontakten der zweiten Trennstrecke auftreten . Es tritt also während des Schaltvorgangs j eweils ein Schaltlichtbogen zwischen den Kontakten der ersten Trennstrecke und zwischen den Kontakten der zweiten Trennstrecke auf , wodurch eine vergleichsweise hohe Lichtbogenspannung in dem die beiden Trennstrecken aufweisenden Strompfad, der auch als Nennstrompfad bezeichnet wird, vorliegt . Die hohe Lichtbogenspannung führt zu einer zuverlässigen Kommutierung des fließenden elektrischen Stroms vom Nennstrompfad in den Kommutierungsstrompfad .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass
- der Schaltlichtbogen der zweiten Trennstrecke zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt auf tritt .
Die zweite Trennstrecke , die insgesamt drei Kontakte aufweist , ist bevorzugt derart ausgestaltet , dass der Schaltlichtbogen zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt während des Schaltvorgangs vorliegt .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass
- der Kommutierungsstrompfad eine Schmel zsicherung und/oder ein Halbleiterelement aufweist . Ein solches Halbleiterelement kann beispielsweise ein IGBT , ein Transistor, eine Diode oder ein MOSFET sein . Insbesondere eine Schmel zsicherung kann durch den hohen Strom, der in den Kommutierungsstrompfad kommutiert , innerhalb von wenigen Millisekunden aufschmel zen und somit den Stromfluss sehr schnell unterbrechen .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass - die erste Trennstrecke einen Festkontakt und einen Bewegkontakt aufweist , der Bewegkontakt entlang der Schaltachse translatorisch bewegbar gelagert ist , und bei geschlossener erster Trennstrecke eine mechanische Kontaktkraft zwischen dem Bewegkontakt und dem Festkontakt in (bezüglich der Schaltachse ) axialer Richtung wirkt . Der Festkontakt kann federnd gelagert sein . Der Bewegkontakt ist insbesondere der von einem Antrieb angetriebene Kontakt .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass
- die erste Trennstrecke eine Vakuumtrennstrecke ist .
Das Schaltgerät kann so ausgestaltet sein, dass
- die erste Trennstrecke als Vakuumschaltröhre ausgestaltet ist .
Die Vakuumtrennstrecke bzw . die Vakuumschaltröhre hat im Unterschied zur Gastrennstrecke den Vorteil , dass bei einem relativ kurzen Kontakthub (und somit in einer kurzen Zeit ) eine ausreichende I solierung aufgebaut werden kann .
Of fenbart wird weiterhin ein Verfahren zum Schalten von elektrischem Strom mittels eines Schaltgeräts nach einer der vorstehend beschriebenen Varianten, bei dem
- in der zweiten Kontaktierungsposition eine mechanische Kontaktkraft zwischen dem ersten Kontakt und dem dritten Kontakt der zweiten Trennstrecke in (bezüglich der Schaltachse ) radialer Richtung erzeugt wird .
Das Schaltgerät und das Verfahren weisen gleiche oder gleichartige Eigenschaften und/oder Vorteile auf .
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert . Gleiche Bezugs zeichen verweisen dabei auf gleiche oder gleich wirkende Elemente . Dazu ist in
Figur 1 ein Aus führungsbeispiel eines Schaltgeräts mit Kommutierungsstrompfad in einem geschlossenen Zustand, in Figur 2 das Schaltgerät in einem teilgeöf fneten Zwischenzustand mit Schaltlichtbögen, in
Figur 3 das Schaltgerät in einem geöf fneten Zustand, und in
Figur 4 ein Aus führungsbeispiel mit einer konischen
Ausnehmung des dritten Kontakts dargestellt .
In Figur 1 ist ein Aus führungsbeispiel eines Schaltgeräts 2 dargestellt , das einen Nennstrompfad 3 und einen Kommutierungsstrompfad 4 aufweist . Der Nennstrompfad 3 durchläuft dabei mindestens zwei Trennstrecken, eine erste Trennstrecke 6 und eine zweite Trennstrecke 8 . Im Kommutierungsstrompfad 4 ist im vorliegenden Beispiel eine Schmel zsicherung 36 angeordnet . Grundsätzlich kann im Kommutierungsstrompfad 4 aber auch ein ( insbesondere schnell schaltendes ) Halbleiterelement (Halbleiterschaltelement ) zur Unterbrechung des Stromflusses im Kommutierungsstrompfad 4 angeordnet sein . Parallel zu dem Kommutierungsstrompfad 4 bzw . parallel zu der Schmel zsicherung 36 oder zu dem Halbleiterelement können optional weitere elektrische Elemente angeordnet sein .
Die erste Trennstrecke 6 , die in diesem Fall als Vakuumschaltröhre 10 ausgestaltet ist , hat die Eigenschaft , dass gegenüber herkömmlichen Gastrennstrecken die Vakuumschaltröhre 10 bei einem sehr kurzen Schalthub, der im Vergleich zu einem längerem Schalthub auch in einer kürzeren Zeit mit einem herkömmlichen Antrieb 38 bewerkstelligt wird, eine hohe Isolierung hergestellt werden kann . Für dieselbe I soliereigenschaft müsste eine vergleichbare Gastrennstrecke einen deutlich längeren Hub aufweisen, weshalb sich die Abschaltzeit eines derartigen Schaltgeräts gegenüber der Anwendung der Vakuumschaltröhre 10 verlängern würde . Die zweite Trennstrecke 8 , die in diesem Beispiel als Gastrennstrecke 22 ausgestaltet ist , weist drei Kontakte auf . Ein erster Kontakt 12 ist dabei als beweglicher Kontakt ausgestaltet . Der erste Kontakt 12 ist hierbei durch den Antrieb 38 , der auch die Bewegung der ersten Trennstrecke realisiert , entlang einer Schaltachse 24 translatorisch bewegbar gelagert . Die erste Trennstrecke 6 und die zweite Trennstrecke 8 sind bezüglich der Schaltachse 24 rotationssymmetrisch ausgestaltet ; die Schaltachse 24 stellt also auch eine Symmetrieachse dar .
Der Antrieb treibt eine Schaltstange 39 translatorisch an . Es ergibt sich eine translatorische Antriebsbewegung 37 . Der Antrieb 38 ist im Aus führungsbeispiel so ausgestaltet , dass er in vorteilhafter Weise die erste Trennstrecke 6 und die zweite Trennstrecke 8 gemeinsam antreibt . Grundsätzlich können allerdings bei anderen Schaltgeräten auch zwei eigenständige Antriebe eingesetzt werden .
Der erste Kontakt 12 der zweiten Trennstrecke 8 , also der Gastrennstrecke 22 , ist zwischen dem zweiten Kontakt 14 und dem dritten Kontakt 16 hin und her bewegbar . Im geschlossenen Zustand des Schaltgeräts 2 gemäß Figur 1 liegt der erste Kontakt 12 an dem zweiten Kontakt 14 an . Im geschlossenen Zustand heißt dabei , dass ein Festkontakt 32 und ein Bewegkontakt 34 der ersten Trennstrecke 6 , also der Vakuumschaltröhre 10 , galvanisch kontaktiert sind, sodass der Nennstrompfad 3 geschlossen ist . Auch die galvanische Kontaktpaarung zwischen dem ersten Kontakt 12 und dem zweiten Kontakt 14 der zweiten Trennstrecke 8 weist im geschlossenen Zustand des Schaltgeräts 2 eine galvanische Kontaktierung auf , durch die der Nennstrompfad 3 verläuft . Im geschlossenen Zustand des Schaltgeräts 2 gemäß Figur 1 tritt zwischen dem Festkontakt 32 und dem Bewegkontakt 34 der ersten Trennstrecke 6 eine erste mechanische Kontaktkraft 48 auf , die (bezüglich der Schaltachse 24 ) in axialer Richtung wirkt bzw . verläuft . Diese erste Kontaktkraft bewirkt ein sicheres Schließen der ersten Trennstrecke 6 . Die erste Kontaktkraft 48 wird von dem Antrieb 38 erzeugt . Eine Federung 44 der ersten Trennstrecke 6 bewirkt eine verbesserte Kontaktierung . Insbesondere bewirkt die Federung 44 , dass ein ausreichender Anpressdruck erreicht werden kann, der zu einer stärkeren galvanischen Kontaktierung beiträgt .
Im geschlossenen Zustand des Schaltgeräts 2 gemäß Figur 1 tritt zwischen dem ersten Kontakt 12 und dem zweiten Kontakt 14 der zweiten Trennstrecke 8 eine zweite mechanische Kontaktkraft 50 auf , die (bezüglich der Schaltachse 24 ) in axialer Richtung wirkt bzw . verläuft . Diese zweite Kontaktkraft 50 bewirkt ein sicheres Schließen der zweiten Trennstrecke 8 in der ersten Kontaktierungsposition 18 . Die zweite Kontaktkraft 50 wird von dem Antrieb 38 erzeugt . Eine Federung 40 der zweiten Trennstrecke 8 bewirkt eine verbesserte Kontaktierung . Insbesondere bewirkt die Federung 40 , dass ein ausreichender Anpressdruck erreicht werden kann, der zu einer stärkeren galvanischen Kontaktierung beiträgt .
In Figur 2 ist ein Zwischenzustand 26 des Schaltgeräts 2 dargestellt , der bei einer Öf fnungsbewegung des Schaltgeräts 2 entsteht . Die translatorische Öf fnungsbewegung erfolgt durch den Antrieb 38 entlang der Schaltachse 24 . Bei dem Zwischenzustand 26 befindet sich der erste Kontakt 12 der zweiten Trennstrecke 8 zwischen dem zweiten Kontakt 14 und dem dritten Kontakt 16 . Der Zwischenzustand 26 ist ein dynamischer Zustand, der in dem Zustand gemäß Figur 3 endet .
Figur 3 stellt den geöf fneten Zustand des Schaltgeräts 2 dar . Die erste Trennstrecke 6 ist geöf fnet . Die zweite Trennstrecke 8 befindet sich in einer zweiten galvanischen Kontaktierungsposition 20 . Die zweite galvanische Kontaktierungsposition 20 tritt zwischen dem ersten Kontakt 12 und dem dritten Kontakt 16 auf . Dabei liegt der erste Kontakt 12 der zweiten Trennstrecke 8 am dritten Kontakt 16 an . Der zweite Kontakt 14 und der dritte Kontakt 16 liegen auf demselben elektrischen Potential und sind mit einem Knoten des Nennstrompfads 3 verbunden . Das bedeutet , dass der bewegte erste Kontakt 12 der zweiten Trennstrecke 8 sowohl im geöf fneten als auch im geschlossenen Zustand des Schaltgeräts 2 auf demselben elektrischen Potential wie der zweite Kontakt 14 und der dritte Kontakt 16 liegt . Die zweite Trennstrecke 8 ist also auch in der zweiten Kontaktierungsposition 20 geschlossen . Das hat den Vorteil , dass der erste Kontakt 12 (und auch der Bewegkontakt 34 ) auf einem definierten elektrischen Potential liegt .
Beim geöf fneten Zustand des Schaltgeräts 2 , also bei der zweiten Kontaktierungsposition 20 der zweiten Trennstrecke 8 , tritt eine dritte mechanische Kontaktkraft 52 zwischen dem ersten Kontakt 12 und dem dritten Kontakt 16 in (bezüglich der Schaltachse 24 ) radialer Richtung auf . Dadurch tritt vorteilhafterweise beim Schließen kein Prellen zwischen dem ersten Kontakt 12 und dem dritten Kontakt 16 auf . Außerdem sind bei der Fertigung des Schaltgeräts keine besonderen Genauig- keitsanf orderungen bezüglich der axialen Lage des dritten Kontakts 16 zu erfüllen .
Der dritte Kontakt 16 ist im Aus führungsbeispiel ein Klemmkontakt ; die dritte Kontaktkraft 52 ist eine ( radial wirkende ) Klemmkraft . Zum Erzeugen der dritten Kontaktkraft 52 weist der dritte Kontakt 16 federnde Kontaktelemente 56 auf . Die federnden Kontaktelemente 56 können beispielsweise federnde Kontaktbleche sein . Die Kontaktelemente 56 können dabei insbesondere in radialer Richtung federn .
Der dritte Kontakt 16 weist eine Ausnehmung 54 auf . Bei der in Figur 3 dargestellten zweiten Kontaktierungsposition 20 nimmt die Ausnehmung 54 einen Teil des ersten Kontakts 12 auf . Dadurch kann das Schaltgerät 2 kompakt auf gebaut werden . Die Ausnehmung 54 kann verschiedenartig ausgestaltet sein .
Der Zwischenzustand 26 gemäß Figur 2 ist insofern interessant , als dass sich sowohl in der ersten Trennstrecke 6 , also in der Vakuumschaltröhre 10 , als auch in der zweiten Trennstrecke 8 , also in der Gastrennstrecke 22 , j eweils zwischen den Kontakten ein Schaltlichtbogen 28 , 30 bildet . Dabei bildet sich zwischen dem Festkontakt 32 ( ersten Kontakt 32 ) und dem Bewegkontakt 34 ( zweiten Kontakt 34 ) der Vakuumschaltröhre 10 ein Lichtbogen 28 . Zwischen dem ersten Kontakt 12 und dem zweiten Kontakt 14 der Gastrennstrecke 22 bildet sich entsprechend ein Schaltlichtbogen 30 . Die beiden Schaltlichtbögen 28 und 30 unterscheiden sich insbesondere in der Höhe der darin abfallenden Spannung, also der Lichtbogenspannung . Die Lichtbogenspannung Unbo2 im Schaltlichtbogen 30 in der Gastrennstrecke 22 ist im Aus führungsbeispiel höher als die Lichtbogenspannung Unboi im Schaltlichtbogen 28 in der Vaku- umschaltröhre 10 . Dies liegt daran, dass in der Gastrennstrecke 22 Gasmoleküle ionisiert werden, was zu einer höheren anliegenden Spannung führt . In der Vakuumschaltröhre 10 herrscht Vakuum vor, was zu einer niedrigeren Lichtbogenspannung führt . Im Allgemeinen ist die Lichtbogenspannung Unbo2 im Schaltlichtbogen 30 in der Gastrennstrecke 22 mindestens gleich groß ( oder größer ) der Lichtbogenspannung Unboi im Schaltlichtbogen 28 in der Vakuumschaltröhre 10 .
Die höhere Lichtbogenspannung Unbo2 in der Gastrennstrecke 22 führt dazu, dass die Kommutierung des Stromes vom Nennstrompfad 3 in den Kommutierungsstrompfad 4 verbessert wird, sodass eine sichere Kommutierung in den Kommutierungsstrompfad 4 gewährleistet ist . Würde lediglich die Vakuumschaltröhre 10 im Nennstrompfad 3 zum Einsatz kommen, würde ein Zielkonflikt zwischen einer möglichst hohen Impedanz des Kommutierungsstrompfads 4 für den Normalbetriebs fall und einer möglichst geringen Impedanz des Kommutierungsstrompfads 4 für den Kurzschluss fall vorherrschen . Durch die Gastrennstrecke 22 mit dem beschriebenen Aufbau kann die Kommutierung des Stromes in den Kommutierungsstrompfad 4 auch bei einer höheren Impedanz des Kommutierungsstrompfads 4 erfolgen, wodurch im Normalbetrieb die Gefahr einer unbeabsichtigten Auslösung der Schmel zsicherung 36 verringert wird .
Um einen gewissen Anpressdruck sowohl in der ersten Trennstrecke 6 als auch in der zweiten Trennstrecke 8 zu gewähr- leisten, ist es vorteilhaft , die Kontaktsysteme beider Trennstrecken 6 , 8 federnd zu lagern . An der ersten Trennstrecke 6 ist dabei die Federung 44 vorgesehen, die in den Figuren 1-3 in verschiedenen Auslenkungen dargestellt ist . So ist in Figur 1 die Feder 44 gespannt . In der Figur 2 ist die Feder 44 so ausgelenkt , dass sich deren eines Ende auf einen Anschlag 46 zubewegt . In Figur 3 liegt das Ende der Feder 44 an dem Anschlag 46 an . Die federnde Lagerung der Kontakte führt dazu, dass durch die Feder 44 der erste Kontakt 32 , der im Wesentlichen als Festkontakt 32 ausgestaltet ist , gegen den bewegbaren zweiten Kontakt 34 , der mit dem Antrieb 38 in Wirkverbindung steht , im geschlossenen Zustand angedrückt wird .
Auch der erste Kontakt 14 und der zweite Kontakt 16 der Gastrennstrecke 22 sind dabei gemäß der Figuren 1-3 entlang der Schaltachse 24 translatorisch federnd gelagert . Hierzu ist die Feder 40 vorgesehen, die im geschlossenen Zustand der zweiten Trennstrecke 8 gemäß Figur 1 gespannt ist . Im Zwischenzustand gemäß Figur 2 ist die Feder 40 so ausgelenkt , dass sich deren eines Ende auf einen Anschlag 42 zubewegt . Im geöf fneten Zustand gemäß Figur 3 liegt das Ende der Feder 40 an dem Anschlag 42 an . An dieser Stelle ist der erste Kontakt 12 mit dem dritten Kontakt 16 in einer galvanischen Kontaktierung .
In den Figuren 1 - 3 ist die Ausnehmung 54 des dritten Kontakts 16 in Richtung der Schaltachse 24 im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgestaltet .
In Figur 4 ist ein Aus führungsbeispiel dargestellt , bei dem die Ausnehmung 54 des dritten Kontakts 16 in Richtung der Schaltachse 24 im Wesentlichen konisch ausgestaltet ist . Der Konus ist in der Figur der besseren Erkennbarkeit wegen übertrieben stark dargestellt .
Alternativ kann auch der erste Kontakt 12 in Richtung der Schaltachse 24 konisch ausgestaltet sein . Insbesondere kann der Teil des ersten Kontakts 12 , der bei der zweiten Kontak- tierungsposition 20 von der Ausnehmung 54 des dritten Kontakts 16 aufgenommen wird, in Richtung der Schaltachse 24 konisch ausgestaltet sein . Es wurde ein Schaltgerät beschrieben, dass kostengünstig gefertigt werden kann . Dieses Schaltgerät weist vorteilhafterweise beim Erreichen seiner of fenen Schaltstellung kein Prellen auf .
Be zugs Zeichen :
2 Schaltgerät
3 Nennstrompfad
4 Kommutierungsstrompfad
6 erste Trennstrecke
8 zweite Trennstrecke
10 Vakuumschaltröhre
12 erster Kontakt
14 zweiter Kontakt
16 dritter Kontakt
18 erste Kontaktierungsposition
20 zweite Kontaktierungsposition
22 Gastrennstrecke
24 Schaltachse
26 Zwischenzustand
28 Schaltlichtbogen erste Trennstrecke
30 Schaltlichtbogen zweite Trennstrecke
32 Festkontakt erste Trennstrecke
34 Bewegkontakt erste Trennstrecke
36 Schmel zsicherung
37 Antriebsbewegung
38 Antrieb
39 Schaltstange
40 Federung zweite Trennstrecke
42 Anschlag Federung zweite Trennstrecke
44 Federung erste Trennstrecke
46 Anschlag Federung erste Trennstrecke
48 erste Kontaktkraft
50 zweite Kontaktkraft
52 dritte Kontaktkraft
54 Ausnehmung
56 federndes Kontaktelement
Uiiboi Lichtbogenspannung des Schaltlichtbogens der ersten Trennstrecke
Unbo2 Lichtbogenspannung des Schaltlichtbogens der zweiten Trennstrecke

Claims

Patentansprüche
1. Schaltgerät (2) mit einem Kommutierungsstrompfad (4) , einer ersten Trennstrecke (6) und einer zweiten Trennstrecke (8) , wobei die erste Trennstrecke (6) und die zweite Trennstrecke (8) eine elektrische Reihenschaltung bilden, die parallel zum Kommutierungsstrompfad (4) angeordnet ist, wobei die zweite Trennstrecke (8) einen ersten Kontakt (12) , einen zweiten Kontakt (14) und einen dritten Kontakt (16) aufweist, wobei der erste Kontakt (12) als Bewegkontakt ausgestaltet ist und wobei der erste Kontakt (12) von einer ersten galvanischen Kontaktierungsposition (18) mit dem zweiten Kontakt (14) zu einer zweiten galvanischen Kontaktierungsposition (20) mit dem dritten Kontakt (16) entlang einer Schaltachse (24) bewegbar gelagert ist, und der zweite Kontakt (14) und der dritte Kontakt (16) auf einem elektrischen Potential liegen, dadurch gekennzeichnet, dass
- in der zweiten Kontaktierungsposition (20) eine mechanische Kontaktkraft (52) zwischen dem ersten Kontakt (12) und dem dritten Kontakt (16) in radialer Richtung wirkt.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- der dritte Kontakt (16) ein Klemmkontakt ist und die Kontaktkraft (52) eine Klemmkraft ist.
3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- der dritte Kontakt (16) federnde Kontaktelemente (56) aufweist.
4. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der dritte Kontakt (16) eine Ausnehmung (54) aufweist, die in der zweiten Kontaktierungsposition (20) den ersten Kontakt (12) zumindest teilweise aufnimmt.
5. Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Ausnehmung (54) im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgestaltet ist.
6. Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Ausnehmung (54) und/oder der erste Kontakt (12) konisch ausgestaltet ist.
7. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die zweite Trennstrecke (8) eine Gastrennstrecke (22) ist.
8. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der zweite Kontakt (14) und der dritte Kontakt (16) der zweiten Trennstrecke (8) in Richtung der Schaltachse (24) federnd gelagert sind.
9. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- während eines Schaltvorgangs ein Zwischenzustand (26) vorliegt, in dem die Kontakte sowohl der ersten Trennstrecke (6) als auch der zweiten Trennstrecke (8) galvanisch berührungsfrei sind.
10. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- in dem Zwischenzustand (26) ein Schaltlichtbogen (28) zwischen Kontakten (32, 24) der ersten Trennstrecke (6) und ein Schaltlichtbogen (30) zwischen den Kontakten (12, 14, 16) der zweiten Trennstrecke (8) auftreten.
11. Schaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - der Schaltlichtbogen (30) der zweiten Trennstrecke (8) zwischen dem ersten Kontakt (12) und dem zweiten Kontakt (14) auf tritt .
12. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Kommutierungsstrompfad (4) eine Schmelzsicherung (36) und/oder ein Halbleiterelement aufweist.
13. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Trennstrecke (6) einen Festkontakt (32) und einen Bewegkontakt (34) aufweist, der Bewegkontakt (34) entlang der Schaltachse (24) translatorisch bewegbar gelagert ist, und bei geschlossener erster Trennstrecke (6) eine mechanische Kontaktkraft (48) zwischen dem Bewegkontakt (34) und dem Festkontakt (32) in axialer Richtung wirkt.
14. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Trennstrecke (6) eine Vakuumtrennstrecke ist, insbesondere als Vakuumschaltröhre (10) ausgestaltet ist.
15. Verfahren zum Schalten von elektrischem Strom mittels eines Schaltgeräts (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem
- in der zweiten Kontaktierungsposition (20) eine mechanische Kontaktkraft (52) zwischen dem ersten Kontakt (12) und dem dritten Kontakt (16) in radialer Richtung erzeugt wird.
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