WO2017032554A1 - Einrichtung und verfahren zum elektrischen schalten mit einem magnetischen bewegungsdämpfer - Google Patents

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WO2017032554A1
WO2017032554A1 PCT/EP2016/068280 EP2016068280W WO2017032554A1 WO 2017032554 A1 WO2017032554 A1 WO 2017032554A1 EP 2016068280 W EP2016068280 W EP 2016068280W WO 2017032554 A1 WO2017032554 A1 WO 2017032554A1
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WO
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induction body
damping
movement
rod
fields
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PCT/EP2016/068280
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English (en)
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Inventor
Hassim AL-DAIRANI
Ronald Puls
Jörg Teichmann
Dirk Weissenberg
Prosper Hartig
Maurice LESSER
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Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/60—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position
    • H01H1/54—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position by magnetic force
    • 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
    • H01H33/42—Driving mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for electric shifting, with at least one drive unit and with at least one kinetic chain for mechanical kinetic energy as well as with at least one electrical contact.
  • the Contact comprises at least one movable contact piece, wel ⁇ ches of the at least one drive unit via the we ⁇ least one kinematic chain is movable.
  • the Einrich ⁇ tion further includes a damping element for damping mechanical movements.
  • Device and method for electrical switching differ according to the application and the voltages and / or currents to be switched.
  • Power ⁇ switch comprise at least one contact having relatively movable contact pieces.
  • rated current and arc contact pieces can be used.
  • the respective mutually associated contact pieces of a contact for example, the rated current contact pieces to each other and / or the
  • Arc contact pieces to each other both can ⁇ who moved, simultaneously or with a time offset, or a contact piece is fixed and the second contact piece is movably ⁇ arranged.
  • kinetic energy is generated in a drive unit, for example by an electric motor, and / or stored kinetic energy released, for example by a mechanical spring.
  • the kinetic energy is transmitted via a kinematic chain to the at least one movable contact piece transmitted, ie a force for moving the at least one contact piece is provided by the drive unit and transmitted via the kinematic chain to the movable contact piece.
  • the drive unit and / or the kinematic chain may comprise a Ge ⁇ gear, for changing the direction and for adjusting the amount of the movement force. It can be a movement profile he witnessed ⁇ , ie a time-varying movement with different speeds of the contact piece.
  • the switching of the device for electrical switching usually requires only a very short time.
  • a switching process may, for example, comprise a few milliseconds, ie only a few milliseconds between the triggering of the switching operation and the completion of the switching.
  • an unchecked impact of a movable contact piece on a fixed contact piece can lead to irreversible deformation of the contact pieces and thus to a permanent destruction of the contact pieces.
  • Elements of a gearbox or a linkage eg comprising of the kinematic chain, can give way under high mechanical loads during shifting and be destroyed or damaged by unbraked movement changes. Abrupt changes in motion can cause vibrations that lead to damage or destruction of elements and disrupt the switching process.
  • damping elements are used.
  • a damping element can in the drive unit and / or a transmission arranged or be covered by these. Damping elements, as they are known for example from DE 100 61 164 Cl, can prevent destruction or damage to parts of the device for electrical switching.
  • Damping elements known from the prior art lead to a decelerated movement at the end of the movement profile, and thereby prevent an undisturbed collision of contact pieces and abrupt movement changes to parts of the kinematic chain. Vibrations are avoided and damage or destruction of contact pieces and / or parts of the kinematic chain are thus prevented.
  • a damping element as described, for example, in DE 100 61 164 C1, is comprised by a transmission of the switch drive. It is constructed as a hydraulic damping element, analogous to a shock absorber in vehicles. The damping element acts at the end of the movement and causes a slowing down of the movement. A movement profile with repeated acceleration and intermediate braking phases in a coherent movement is difficult to achieve. The damping element acts uniformly at the end of the movement and a precise adjustment of the damping effect is complicated. The use of hydraulic fluids can lead to increased maintenance costs.
  • Object of the present invention is to provide a device and a method for electrical switching, which allow improved damping in particular with motion profiles with repeated acceleration and intervening multiple decelerations. Furthermore, it is an object to provide a simple and cost-effective damping element, which is low-maintenance or maintenance-free, and is flexibly ⁇ settable, in particular, which can be arranged in different areas of the device for switching and act.
  • the stated objects are achieved by a device for electrical switching with the features according to claim 1 and / or by a method for damping a movement, in particular in the previously described device according to claim 13.
  • Advantageous Ausgestal ⁇ tions of the device according to the invention for electrical switching and / or the method for damping a movement are given in the dependent claims. In this case, objects of the main claims can be combined with one another and with features of subclaims and features of the subclaims.
  • the at least one electrical contact comprises at least one movable contact piece, which is movable by the at least one drive unit via the at least one kinematic chain.
  • a damping element for damping mechanical movements from the device for electrical switching is included.
  • the damping element comprises Wenig ⁇ least a means for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields.
  • damping element with a means for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields improved damping is achieved over hydraulic damping elements. It is possible to generate motion profiles with accelerated movements which are subsequently pick ⁇ brakes and, for example, be accelerated again. Beschi ⁇ ge time courses of the movement can be realized. In particular ⁇ sondere electromagnetic fields can be generated in time controlled by current- carrying conductor or regulated, and the needs to be adapted so timed the attenuation or regulated.
  • the damping element is simple and inexpensive to implement, since means for producing conditions of electromagnetic fields and / or magnetic fields are simple in construction and inexpensive.
  • the invention shown SSE damping element is maintenance or maintenance-free. There are no liquids used which can age and / or leak.
  • the damping element according to the invention can be used flexibly, in particular in different areas of the device for switching, and can be easily arranged in different positions and positions in the device for electrical switching and act.
  • the inventive device may comprise at least one Leis ⁇ tung switch for switching high voltages.
  • Flexible drives and a damping for a predetermined movement ⁇ tion profile result in particular in circuit breakers, the advantages described above.
  • the device may be formed single-pole or multi-pole, wherein at multipolar from ⁇ formation of the means for electrically switching the individual poles are equally or independently switchable from each other.
  • the flexible arrangement and control or regulation of the damping element enable switching of the poles as it or independently.
  • the means for generating magnetic fields may comprise an electromagnet and / or a permanent magnet.
  • Permanent magnets have a high reliability, are kos ⁇ ten réelle, but at a higher weight than electromagnets.
  • Fields generated by electromagnets can be timed or regulated, and thus, by using electromagnets, the damping of the damping element can be timed or regulated. The low one
  • the damping element may comprise an induction body for inducing eddy currents in the induction body.
  • the induction body may be rotatable or translationally movable, depending on the structure and design requirements of the device for switching.
  • the induction body may be formed as a rotor.
  • the induction body may have the shape of a rotatable cylinder, in particular with a circular base, for a rotational movement of the induction body.
  • the induction body can be arranged on a rotatable shaft.
  • the damping element may be designed in the manner of a swirl ⁇ power brake.
  • Such damping elements are simple, relatively hereby s ⁇ tig, reliable and require little space.
  • the damping element or the damping elements can be used at any desired positions in the device for switching, in particular at positions which have rotating axes.
  • Self-induction or induction in a rotor can be easily controlled and / or regulated via an electromagnetic field, with the associated advantages described above.
  • the induction body may have the shape of a plate, in particular a rectangular plate. It can be arranged on a rod and / or a rod, in particular along a longitudinal axis of the rod and / or the rod, for a translational movement of the induction body with the rod and / or the rod.
  • the induction body may be located at any desired positions of the device for switching, according to space and damping requirements.
  • the induction body can be arranged for example by welding, screwing, riveting, gluing to positions in the device for switching, on which, for example, vibrations or high accelerations without deceleration can cause deformations or other damage.
  • plate- tenförmige induction bodies are simple and inexpensive to produce, maintenance-free, robust and allow, controlled and / or regulated by an electromagnetic field or via a permanent magnet with changeable distance to the induction body, an adjustment of the damping according to the requirements at a position and at a certain time , with the associated benefits.
  • the induction body may be an element of the kinematic chain, in particular a part of a transmission. It can be arranged on rotating or translational parts. But it can also be an element of the drive unit, in particular a spring or a part of an electric motor. Thus, at the source, the movement can be damped, in particular at the end of the acceleration, in order to avoid abrupt deceleration and damage in the kinematic chain or on the movable contact piece.
  • the means for generating magnetic fields may be attached to a transmission housing.
  • the induction body can also be designed as an element of the kinematic chain, a rod and / or a bar, over which BEWE ⁇ conditions transmitted. As a result, an additional element in the form of eg a fixed plate is saved.
  • eddy currents can be generated directly in a metallic element of the kinematic chain
  • the induction body can also be an element of the movable
  • induction body and the means for generating electromagnetic ⁇ fields and / or magnetic fields can be used, in particular with a plurality of induction bodies and means disposed at different positions in the device for electrical switching to dampen movement and / or to suppress mechanical vibrations.
  • the induction body can be made of metal or contain metal, in particular iron, steel, copper or aluminum.
  • Weite- re electrically conductive materials which can be used in the induction body, are electrically conductive Kunststoffstof ⁇ fe. In these materials, a current can be well induced, and the electromagnetic field of the induced current, eg, an eddy current, can, in interaction with the means for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields, cause a damping or deceleration of a movement.
  • the means for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields may be arranged opposite the induction body, in particular such that the Indu Vietnameseskör ⁇ is enclosed by at least two sides of the means and / or includes at least, in each case a gap Zvi ⁇ rule the central and the induction body is formed, in particular with a gap size in the range of millimeters and / or in the range of centimeters. This allows a good induction in the induction body and high damping of movements.
  • the magnetic field can penetrate the induction body and effectively induce, for example, eddy currents in the induction body.
  • the damping element may be formed by at least two relatively movable or mutually movable means for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields.
  • An induction body is thus not necessary for a Dämp ⁇ tion of movement, the means for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields act directly on each other, for example, each other repulsive effect, whereby upon movement of the means to each other to a deceleration or damping of movement towards each other.
  • damping can be achieved by moving away from each other with attractive path.
  • the damping element may be formed such that a predetermined, time-dependent damping profile and / or movement profile of the at least one movable contact ⁇ piece is generated. This can be done by changing the distance between means for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields or by changing the distance between a means for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields and an induction body. It can at least be made of an electromagnetic field strength and / or magnetic field strength at a fes ⁇ th place also by changing, for example by change in distance of a means for generating magnetic fields by an induction body.
  • a motion profile for example, can at different times different movement speeds are generated which, for example, different pieces movable contact acting offset in time, for example, current contact pieces on the main or nominal and sidestream or Lichtbogennapstü ⁇ blocks.
  • the damping can be designed to be dependent on the time, according to the contact piece to be moved at this time and its speed to be reached.
  • An inventive method for damping a movement comprises the steps that in the device for electrical switching of at least one drive unit mechanical kinetic energy is transmitted to at least ei ⁇ ne kinematic chain, which moves at least one movable contact piece of an electrical contact, wherein a damping element dampens movement and / or completely in derogation.
  • the damping of the movement and / or the complete inhibition of the movement are with
  • a movement profile of the at least one movable contact ⁇ piece can be generated by a time-varying damping, which is effected by the damping element, depending on a change of an electromagnetic field at a location and / or a change of a magnetic field at a location.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the construction principle of a single-pole device 1 according to the invention for electrical switching with damping element 7, and
  • FIG. 2 shows a representation of a device 1 analogous to FIG. 1 with a three-pole construction
  • Fig. 3 is a detailed schematic representation of the damping units 7 shown in FIGS. 1 and 2 with plate-shaped, translatory induction body 9, and
  • Fig. 4 is a detailed schematic representation of the damping units 7 shown in FIGS. 1 and 2 with induction body 9 in the form of a rotatable cylinder.
  • the device 1 comprises a single-pole high-voltage circuit breaker 13 with an electrical contact 5, which has a movable contact piece 6.
  • the bewegli ⁇ che contact piece 6 of the electrical contact 5 is moved to turn on the device 1 in open contact 5, for example, to a fixed contact piece until there is an electrical contact between the movable 6 and fixed contact piece.
  • the contact 5 is closed, the movable contact piece 6 is moved away for switching off the device 1, for example, from the fixed contact piece, until there is no longer electrical contact between the movable 6 and fixed contact piece.
  • SF 6 can be used as the gas.
  • the contacts of the contacts 5 are electrically connected to terminals 12 outside the housing 14, to which the devices to be switched, such as high voltage lines are electrically connected.
  • An electrical connection of movable contact pieces 6 with the respective associated terminals 12 can be done for example via sliding contacts within the housing 14.
  • Deflection and transmission devices may be arranged in the housing 13 in order to move a plurality of contact pieces simultaneously or with a time offset.
  • High-voltage circuit breakers and their function are generally known, and their detailed structure should not be discussed below for the sake of simplicity, as far as details are not essential to the invention.
  • Other types of switches can be used, such as circuit breakers or earthing switches.
  • the device for switching comprises a drive unit 2 and a transmission 3, which transmit a ge ⁇ directed movement with a certain motion profile on a kinematic chain 4.
  • the transmission 3, if provided, may be part of the kinematic chain 4 or the drive unit 2.
  • a drive unit 2 for example, a preloaded spring or an electric motor can be used.
  • the drive unit 2 stores and / or generates kinetic energy and provides the ⁇ se in the form of kinetic energy directly to the kinematic Ket ⁇ te 4 available or where the kinetic energy through the transmission 3 adapted in time sequence, strength and / or direction of the kinematic Chain 4 available.
  • damping element 7 is in operative connection with the kinematic chain 4.
  • damping elements 7 can be in operative connection directly or indirectly with the drive unit 2 and / or the movable contact piece or pieces 6.
  • the damping element 7 comprises at least one means 8 for generating electromagnetic fields
  • the induction body 9 may be identical to an element of the kinematic chain 4, e.g. a rod or a rod of the kinematic chain 4, which transmit kinetic energy.
  • the induction body 9 may be an element of the drive unit 2 and / or the transmission 3, in particular a gear, a shaft or a portion of a spring.
  • the induction body 9 can also be a region of the movable contact piece 6. Combinations of the above-described induction body 9 are also possible.
  • the means 8 generates, for example via a current-carrying Spu ⁇ le, an electromagnetic field, which induces a current in the induction body 9.
  • the means 8 may for example comprise a permanent magnet which is moved relative to the induction body 9, and the magnetic field changing at a specific position of the induction body 9 induces a current in the induction body 9.
  • the induction body 9 is or comprises an electrically conductive material and / or a chemical compound which is electrically conductive.
  • a current which is induced in the induction body 9 by the means 8 counteracts its cause.
  • the electromagnetic field generated by the induced current is opposite to the field of the means 8 and causes a repulsive force between means 8 and In ⁇ production body 9.
  • the repulsion counteracts the movement of the means 8 relative to the induction body 9 and attenuates or slows down relative movement.
  • the means 8 for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields may be arranged fixed in space and the induction body 9 are moved to induce a current in the induction body 9.
  • the induction body 9 can be spatially fixed and the means 8 for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields can be moved. Both can be arranged to be movable and the means 8 for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields and the
  • Induction body 9 are moved simultaneously in opposite Richtun ⁇ gene. Essential for the induction, and thus for the damping effect on the movement, the relative movement of the means 8 for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields to the induction body 9.
  • the opposite polarity or direction of the respective fields is substantially in the range of the spatial overlap of the fields for the damping effect on the movement.
  • An induction body 9 may have the shape of a plate in translatory movement, in particular a flat metal plate. As shown in FIG. 1, the plate is fastened to an element of the kinematic chain 4. As a member to which the induction body 9 is fixed, a movable rod or a movable rod of the kinematic chain 4 can serve. For example, the induction body may be attached to the element by welding, gluing, riveting, and / or screwing. By the damping element 7, the movement, in particular ⁇ special vibrations and translational movements of the Ele- ments on which the induction body 9 is fixed, damped or braked.
  • the induction bodies 9 may also be identical to an element of the kinematic chain 4 with translatory movement, be an element of the drive 2 and / or the movable con tact ⁇ piece. 6 To adapt the damping effect over time, eg when using a coil as the means 8, the current flow in the middle 8 can be changed. When using a permanent magnet as a means 8, the distance of the
  • the Indukti ⁇ onsêt 9 as an electrical conductor can also be embedded in an electrically insulating material.
  • a movably mounted permanent magnet may be embedded in a non-magnetic material.
  • a rod or a rod 10 of the kinematic chain 4 or in a range of a spring drive unit 2, or in an area of the movable contact 6 in Elongated direction of extension alternately a non-conductive region, for example made of plastic, followed by a conductive region or a permanent magnet may be arranged.
  • the device 1 according to the invention is shown in a multi-pole structure, with three high-voltage power breaker poles 13.
  • Each pole 13 has, analogous to einpoli ⁇ gen circuit breaker, as shown in Fig. 1, an electrical contact 5, which comprises a movable contact piece 6.
  • the structure of the device 1 for electrical switching in FIG. 2 is analogous to the structure of the device 1, as shown in FIG. ruled that, instead of a high-voltage circuit breaker pole 13, three high-voltage circuit breaker poles 13 are used, which are mounted on a common carrier 15.
  • a drive unit 2 and optionally a transmission 3 are arranged on the carrier 15.
  • the drive unit 2 schematically represented as an exemplary embodiment in FIG. 2 as a spring, provides the kinetic energy.
  • the spring when expanding translational kinetic energy be ⁇ riding, which is converted in the transmission 3 in a rotation of a lever, which is shown by dashed line in the transmission 3.
  • the rotation of the lever is a linkage that is transmitted to the kinematic chain 4, and converted into egg ne translational movement of a bar or rod to ⁇ .
  • the three movable contacts 6 via lever and shafts or bolts are ver ⁇ connected, ie with the kinetic energy of the drive unit 2, the three contacts 6 can be moved simultaneously or temporally offset over the kinematic chain 4.
  • Fig. 2 by way of example, different positions are shown 16 to 20, may be located at each of which alone or dung OF INVENTION ⁇ according damping elements 7.
  • a damping element 7 with a translationally movable induction body 9 and a means 8 immovably fixed to the housing of the carrier 15 for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields is shown schematically in more detail.
  • the structure and the function ⁇ way of the damping element 7 at position 16 corresponds to the Damping element 7, as previously described for the device 1 in Fig. 1.
  • Alternative or additional ⁇ Posi tions of such damping elements 7 with a translatory movable induction bodies 9 include the positive ones. 17 and 18
  • FIG. 3 such a damping element 7 with trans ⁇ latorisch movable induction body 9 is shown by way of example in more detail.
  • the rod is for example an element of a kinematic chain 4, as previously described in connection with FIGS. 1 and 2.
  • the rod or rod 10, and thus the induction body 9 fixed thereto, can be moved back and forth in a translatory manner in accordance with the direction of filing 11 in FIG.
  • the elekt ⁇ romagnetician field which extends between the two ends of the U-shape iron core and is produced by the strom trimflos- sene coil, penetrates the area of the plate 9 completely, is disposed between the ends of the U-shape iron core.
  • the field strength of the field is greatest on a straight connecting line between the two ends of the U-shaped iron core, and decreases radially from the point at which the line pierces the plate.
  • the area of the plate which is penetrated by the electromagnetic field changes. This change or change in field strength at a fixed point of the plate as the plate moves, induces a current, a circular or eddy current in the plate.
  • the induced current generates an electromagnetic field which counteracts its cause, ie the change of the field strength at a fixed point of the plate or the movement of the plate.
  • the movement of the plate is damped, ie the plate and the rigidly connected rod or rod 10 are braked. Deceleration essentially occurs only in the time that the plate moves between the two ends of the U-shaped iron core.
  • 9 in a kinematic chain 4 a movement profile can be produced by corresponding to ⁇ order of means 8 and the induction body in which essentially only at times of passage of the plate through the U-shaped iron core is carried out a damping of the movement.
  • Fig. 4 is a damping element 7 with rotatable Indukti ⁇ onsharm 9, that is shown by way of example in more detail with a rotor.
  • the principle of the damping element 7 shown in Fig. 4 corresponds to that of an eddy current brake.
  • the operation is in principle analogous to the operation of the damping element 7 with translationally movable induction ⁇ body 9, which is shown in Fig. 3.
  • the damping element 7 in FIG. 3 has an eg rectangular plate-shaped induction body 9, which is fixed or fastened with its longitudinal axis to the longitudinal axis of a rod or a rod 10 of the kine ⁇ matic chain 4, and along de ⁇ a translational movement takes place.
  • the means 8 for generating electromagnetic fields in Fig. 4 is constructed analogously to the means 8 in Fig. 3.
  • the means 8 comprises an electrical coil which is wound around a Wesentli in ⁇ chen U-shaped iron core.
  • the means 8 is arranged in such a way to the plate-shaped induction body 9, that the plate of the induction body 9, in particular during ro- zenderender movement through a recess or a gap, ie the opening of the U-shaped, otherwise circumferentially closed iron core is performed.
  • a region of the plate of the induction body 9 is also arranged in the recess or the gap of the iron core.
  • a flat side of the plate-shaped induction body 9 is arranged parallel to or opposite a U-side of the iron core.
  • the electromagnetic field which Zvi ⁇ rule extends to the two ends of the U-shape iron core, and is generated by the current-carrying coil, penetrates the area of the plate 9 is completely formed between the
  • the Feldstär ⁇ ke of the field is greatest on a straight connecting line between the two ends of the U-shaped iron core, and decreases radially from the point at which the line pierces the plate.
  • the operating principle based on induced eddy currents in the plate 9 is analogous to the principle which has been described in connection with the damping element 7 of FIG.
  • the area of the plate 9 which is penetrated by the electromagnetic field changes.
  • This change or the change of field strength at a fixed Point of the plate 9 upon movement of the plate 9 induces a current, a circular or eddy current in the plate 9, an electromagnetic field is he ⁇ evidence by the induced current, which counteracts its cause, ie the amendments tion of the field strength at
  • the movement of the plate is damped, that is, the plate and the rigidly connected shaft 21 are braked. Deceleration occurs in the time of current flow and depending on the magnitude of the current flow in the coil of the means 8, and upon rotation of the shaft
  • At least one damping element 7 of FIG. 4 can be arranged on each or at least one arbitrary number of shafts 21 or axes, on which a rotational movement takes place, in order to damp and / or suppress rotational movements.
  • the damping element 7 the movement, in particular vibrations and rotational movements of the element to which the induction body 9 is fastened, is damped or braked.
  • the device 1 according to the invention can comprise two or more than three high-voltage circuit breaker poles 13 in a multi-pole structure.
  • the Po ⁇ le 13 can be switched individually or together, simultaneously or with a time offset, in particular elements of the poles 13 of the kinematic chain 4 individually or together, moved simultaneously or with a time delay.
  • Damping elements 7 may be arranged at different positions, ie at all positions with movable parts for damping vibrations, rotational and / or translational movements.
  • One or more damping elements 7 may be arranged.
  • a damping element 7 may comprise one or more means 8 for generating electromagnetic fields
  • Induction bodies 9 include electrically conductive materials or their compounds, in particular metals such as iron, steel, copper, aluminum, and / or semiconductors, and / or superconductors, and / or electrically conductive polymers or electrically conductive plastics.
  • Means 8 for generating electromagnetic fields and / or magnetic fields may comprise electrical lines, in particular in the form of electrical coils, superconducting materials, particle streams in, for example, a plasma, and / or permanent magnets.
  • Electromagnetic field generating means 8 may comprise coils having a U-shaped core and / or horseshoe magnet. The core of the coil may be a slotted iron core.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (1) und ein Verfahren zum elektrischen Schalten, mit einer Antriebseinheit (2), einer kinematischen Kette (4) für mechanische Bewegungsenergie und mit einem elektrischen Kontakt (5). Der elektrische Kontakt (5) umfasst wenigstens ein bewegliches Kontaktstück (6), welches von der Antriebseinheit (2) über die kinematische Kette (4) bewegbar ist. Ein Dämpfungselement (7) zum Dämpfen von mechanischen Bewegungen umfasst ein Mittel (8) zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern.

Description

Beschreibung
Einrichtung und Verfahren zum elektrischen Schalten mit einem magnetischen Bewegungsdämpfer
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und ein Verfahren zum elektrischen Schalten, mit wenigstens einer Antriebseinheit und mit wenigstens einer kinematischen Kette für mechanische Bewegungsenergie sowie mit wenigstens einem elektrischen Kontakt. Der wenigstens eine elektrische
Kontakt umfasst wenigstens ein bewegliches Kontaktstück, wel¬ ches von der wenigstens einen Antriebseinheit über die we¬ nigstens eine kinematische Kette bewegbar ist. Die Einrich¬ tung umfasst desweiteren ein Dämpfungselement zum Dämpfen von mechanischen Bewegungen.
Einrichtung und Verfahren zum elektrischen Schalten unterscheiden sich entsprechend dem Einsatzgebiet und den zu schaltenden Spannungen und/oder Strömen. Zum Schalten hoher elektrischer Spannungen im Bereich von bis zu einigen 10 '000 V und/oder hoher Ströme im Bereich von bis zu einigen l'OOO A werden insbesondere Leistungsschalter verwendet. Leistungs¬ schalter umfassen wenigstens einen Kontakt, welcher relativ zueinander bewegbare Kontaktstücke aufweist. Dabei können Nennstrom- und Lichtbogenkontaktstücke verwendet werden. Die jeweils einander zugeordneten Kontaktstücke eines Kontakts, z.B. die Nennstromkontaktstücke zueinander und/oder die
Lichtbogenkontaktstücke zueinander, können beide bewegt wer¬ den, gleichzeitig oder zeitlich versetzt, oder ein Kontakt- stück ist feststehend und das zweite Kontaktstück ist beweg¬ lich angeordnet.
Zum Bewegen wenigstens eines Kontaktstücks wird Bewegungs¬ energie in einer Antriebseinheit erzeugt, z.B. durch einen elektrischen Motor, und/oder gespeicherte Bewegungsenergie freigegeben, z.B. durch eine mechanische Feder. Die Bewegungsenergie wird über eine kinematische Kette auf das we- nigstens eine bewegliche Kontaktstück übertragen, d.h. eine Kraft zum Bewegen des wenigstens einen Kontaktstücks wird von der Antriebseinheit bereitgestellt und über die kinematische Kette zu dem beweglichen Kontaktstück übertragen. Dabei kann die Antriebseinheit und/oder die kinematische Kette ein Ge¬ triebe umfassen, zum Ändern der Richtung und zum Anpassen des Betrags der Bewegungskraft. Es kann ein Bewegungsprofil er¬ zeugt werden, d.h. eine zeitlich veränderliche Bewegung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Kontaktstücks.
Das Schalten der Einrichtung zum elektrischen Schalten benötigt in der Regel nur sehr kurze Zeit. Ein Schaltvorgang kann z.B. wenige Millisekunden umfassen, d.h. zwischen dem Auslösen des Schaltvorgangs und dem Abschluss des Schaltens liegen nur wenige Millisekunden. Beim Schalten, d.h. bei der Bewegung des beweglichen Kontaktstücks treten hohe Beschleunigungen auf. Um hohe Beschleunigungen zu erreichen und damit verbundene kurze Schaltzeiten, wirken auf bewegliche Kontaktstü¬ cke hohe Kräfte. Diese Kräfte können zu Schwingungen führen, und wenn die hohen Beschleunigungen nicht abgebremst werden, dann können Elemente der Einrichtung zum elektrischen Schalten, wie z.B. das bewegliche Kontaktstück beschädigt oder zerstört werden. Zum Beispiel kann ein ungebremster Aufprall eines beweglichen Kontaktstücks auf ein festes Kontaktstück zu einer irreversiblen Verformung der Kontaktstücke und somit zu einer dauerhaften Zerstörung der Kontaktstücke führen. Elemente eines Getriebes oder eines Gestänges, z.B. umfasst von der kinematischen Kette, können bei hohen mechanischen Belastungen beim Schalten nachgeben und zerstört bzw. beschä- digt werden, durch ungebremste Bewegungsänderungen. Durch abrupte Bewegungsänderungen können Schwingungen entstehen, welche zu einer Schädigung oder Zerstörung von Elementen führen und den Schaltvorgang stören. Um eine Zerstörung bzw. Schädigung von Elementen bzw. Teilen der Einrichtung zum elektrischen Schalten zu verhindern, werden Dämpfungselemente verwendet. Ein Dämpfungselement kann in der Antriebseinheit und/oder einem Getriebe angeordnet oder von diesen umfasst sein. Dämpfungselemente, wie sie z.B. aus der DE 100 61 164 Cl bekannt sind, können eine Zerstörung bzw. Schädigung von Teilen der Einrichtung zum elektrischen Schalten verhindern.
Dämpfungselemente, bekannt aus dem Stand der Technik führen zu einer abgebremsten Bewegung am Ende des Bewegungsprofils, und verhindern dadurch ein unabgebremstes Aufeinanderprallen von Kontaktstücken und abrupte Bewegungsänderungen an Teilen der kinematischen Kette. Schwingungen werden vermieden und eine Schädigung oder Zerstörung von Kontaktstücken und/oder Teilen der kinematischen Kette werden so verhindert. Ein Dämpfungselement, wie es z.B. in der DE 100 61 164 Cl be- schrieben ist, wird von einem Getriebe des Schalterantriebs umfasst. Es ist als hydraulisches Dämpfungselement aufgebaut, analog einem Stoßdämpfer in Fahrzeugen. Das Dämpfungselement wirkt am Ende der Bewegung und bewirkt ein Abbremsen der Bewegung. Ein Bewegungsprofil mit mehrmaliger Beschleunigung und dazwischen liegenden Abbremsphasen in einer zusammenhängenden Bewegung ist schwer realisierbar. Das Dämpfungselement wirkt am Ende der Bewegung gleichmäßig und eine genaue Ein¬ stellung der Dämpfungswirkung ist aufwendig. Die Verwendung von Hydraulikflüssigkeiten kann zu einem erhöhten Wartungs- aufwand führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Verfahren zum elektrischen Schalten anzugeben, welche eine verbesserte Dämpfung insbesondere mit Bewegungsprofilen mit wiederholter Beschleunigung und dazwischen liegenden mehrmaligem Abbremsen ermöglichen. Desweiteren ist es Aufgabe ein einfaches und kostengünstiges Dämpfungselement anzugeben, welches Wartungsarm bzw. Wartungsfrei ist, und flexibel ein¬ setzbar ist, insbesondere welches in verschiedenen Bereichen der Einrichtung zum Schalten angeordnet werden und wirken kann . Die angegebenen Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zum elektrischen Schalten mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und/oder durch ein Verfahren zum Dämpfen einer Bewegung insbesondere in der zuvor beschriebenen Einrich- tung gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal¬ tungen der erfindungsgemäßen Einrichtung zum elektrischen Schalten und/oder des Verfahrens zum Dämpfen einer Bewegung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei sind Gegenstände der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen von Unter- ansprüchen sowie Merkmale der Unteransprüche untereinander kombinierbar .
Eine erfindungsgemäße Einrichtung zum elektrischen Schalten umfasst wenigstens eine Antriebseinheit und wenigstens eine kinematischen Kette zur Übertragung von mechanischer Bewegungsenergie sowie wenigstens einen elektrischen Kontakt. Der wenigstens eine elektrische Kontakt umfasst wenigstens ein bewegliches Kontaktstück, welches von der wenigstens einen Antriebseinheit über die wenigstens eine kinematische Kette bewegbar ist. Desweiteren ist ein Dämpfungselement zum Dämpfen von mechanischen Bewegungen von der Einrichtung zum elektrischen Schalten umfasst. Das Dämpfungselement weist wenigs¬ tens ein Mittel zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern auf.
Durch das Dämpfungselement mit einem Mittel zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern wird eine verbesserte Dämpfung erreicht gegenüber hydraulischen Dämpfungselementen. Es ist möglich Bewegungsprofile mit beschleu- nigten Bewegungen zu erzeugen, welche darauffolgend abge¬ bremst werden und z.B. nochmals beschleunigt werden. Beliebi¬ ge zeitliche Verläufe der Bewegung sind realisierbar. Insbe¬ sondere elektromagnetische Felder können durch stromdurch- flossene Leiter zeitlich gesteuert oder geregelt erzeugt wer- den und somit zeitlich die Dämpfung gesteuert oder geregelt den Erfordernissen angepasst werden. Das Dämpfungselement ist einfach und kostengünstig realisierbar, da Mittel zum Erzeu- gen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern einfach im Aufbau und kostengünstig sind. Das erfindungsgemä¬ ße Dämpfungselement ist Wartungsarm bzw. Wartungsfrei. Es werden keine Flüssigkeiten verwendet, welche altern und/oder auslaufen können. Das erfindungsgemäße Dämpfungselement ist flexibel einsetzbar, insbesondere in verschiedenen Bereichen der Einrichtung zum Schalten, und kann einfach in verschiedenen Positionen und Lagen in der Einrichtung zum elektrischen Schalten angeordnet werden und wirken.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann wenigstens einen Leis¬ tungsschalter zum Schalten von Hochspannungen umfassen. Flexible Antriebe und eine Dämpfung für ein vorbestimmtes Bewe¬ gungsprofil ergeben insbesondere in Leistungsschaltern die zuvor beschriebenen Vorteile. Die Einrichtung kann einpolig oder mehrpolig ausgebildet sein, wobei bei mehrpoliger Aus¬ bildung der Einrichtung zum elektrischen Schalten die einzelnen Pole gleichsam oder unabhängig voneinander schaltbar sind. Insbesondere die flexible Anordnung und Steuerung bzw. Regelung des Dämpfungselements ermöglichen ein Schalten der Pole gleichsam oder unabhängig.
Das Mittel zum Erzeugen von Magnetfeldern kann einen Elektromagneten und/oder einen Permanentmagneten umfassen. Perma- nentmagneten weisen eine hohe Zuverlässigkeit auf, sind kos¬ tengünstig, jedoch bei höherem Gewicht als Elektromagneten. Felder, welche von Elektromagneten erzeugt werden, können zeitlich gesteuert oder geregelt werden, und somit kann durch Verwendung von Elektromagneten die Dämpfung des Dämpfungsele- ments zeitlich gesteuert oder geregelt werden. Der geringe
Platzbedarf ermöglicht einen Einbau an beliebigen vorbestimmten Positionen der Einrichtung zum Schalten. Bewegungen unterschiedlicher Teile können je nach Bedarf gedämpft werden. Störende Schwingungen in der kinematischen Kette und/oder an den Kontaktstücken können vermieden oder zumindest reduziert werden . Das Dämpfungselement kann einen Induktionskörper umfassen, zur Induktion von Wirbelströmen in dem Induktionskörper. Der Induktionskörper kann drehbar oder translatorisch bewegbar sein, je nach Aufbau und konstruktiven Erfordernissen der Einrichtung zum Schalten.
Der Induktionskörper kann als Rotor ausgebildet sein. Der Induktionskörper kann die Form eines rotierbaren Zylinders aufweisen, insbesondere mit einer kreisrunden Grundfläche, für eine Rotationsbewegung des Induktionskörpers. Desweiteren kann der Induktionskörper an einer rotierbaren Welle angeordnet sein. Das Dämpfungselement kann nach Art einer Wirbel¬ strombremse ausgebildet sein. Derartige Dämpfungselemente sind einfach, relativ kostengüns¬ tig, zuverlässig und benötigen wenig Raum. Dadurch kann an beliebigen Positionen in der Einrichtung zum Schalten das oder die Dämpfungselemente eingesetzt werden, insbesondere an Positionen welche rotierende Achsen aufweisen. Eine Selbstin- duktion bzw. Induktion in einem Rotor kann einfach über ein elektromagnetisches Feld gesteuert und/oder geregelt werden, mit den damit verbundenen, zuvor beschriebenen Vorteilen.
Der Induktionskörper kann die Form einer Platte, insbesondere einer rechteckigen Platte aufweisen. Er kann an einem Stab und/oder einer Stange angeordnet sein, insbesondere entlang einer Längsachse des Stabs und/oder der Stange, für eine Translationsbewegung des Induktionskörpers mit dem Stab und/oder der Stange. Da Elemente der kinematischen Kette Translationsbewegungen ausführen, kann somit der Induktionskörper an beliebigen Positionen der Einrichtung zum Schalten angeordnet sein, entsprechend den Platz und Dämpfungs-Erfordernissen. Der Induktionskörper kann z.B. durch Schweißen, Schrauben, Nieten, Kleben an Positionen in der Einrichtung zum Schalten angeordnet sein, an welchen z.B. Schwingungen auftreten oder hohe Beschleunigungen ohne Abbremsung Verformungen oder andere Beschädigungen hervorrufen können. Plat- tenförmige Induktionskörper sind einfach und kostengünstig herstellbar, wartungsfrei, robust und ermöglichen, über ein elektromagnetisches Feld gesteuert und/oder geregelt oder über einen Permanentmagneten mit änderbarem Abstand zum In- duktionskörper, eine Einstellung der Dämpfung entsprechend den Erfordernissen an einer Position und zu einer bestimmten Zeit, mit den damit verbundenen Vorteilen.
Der Induktionskörper kann ein Element der kinematischen Kette sein, insbesondere ein Teil eines Getriebes. Dabei kann er an rotierenden oder translatorischen Teilen angeordnet sein. Er kann aber auch ein Element der Antriebseinheit, insbesondere eine Feder oder ein Teil eines elektrischen Motors sein. Damit kann an der Quelle die Bewegung insbesondere am Ende der Beschleunigung gedämpft werden, um ein abruptes Abbremsen und Beschädigungen in der kinematischen Kette oder am bewegbaren Kontaktstück zu vermeiden. Das Mittel zum Erzeugen von Magnetfeldern kann an einem Getriebegehäuse befestigt sein. Der Induktionskörper kann auch als ein Element der kinematischen Kette eine Stange und/oder ein Stab sein, über welche Bewe¬ gungen übertragen werden. Dadurch wird ein zusätzliches Element in Form z.B. einer befestigten Platte eingespart.
Insbesondere können direkt in einem metallischen Element der kinematischen Kette Wirbelströme erzeugt werden, welche in
Wechselwirkung mit dem Mittel zur Erzeugung von elektromagnetischen Feldern zu einer Dämpfung der Bewegungen des Elements führen. Es können in der kinematischen Kette auch elektrisch leitende und isolierende Elemente benachbart angeordnet wer- den, und ein Mittel zur Erzeugung von elektromagnetischen
Feldern und/oder von Magnetfeldern induziert Wirbelströme bei Bewegung des Elements nahe dem Mittel zur Dämpfung der Bewe¬ gung des Elements. Der Induktionskörper kann auch ein Element des beweglichen
Kontaktstücks sein, und ein Mittel zur Erzeugung von elektro¬ magnetischen Feldern und/oder von Magnetfeldern induziert Wirbelströme bei Bewegung bzw. Durchgang des Kontaktstücks in der bzw. durch die unmittelbare Umgebung des Mittels zur Dämpfung der Bewegung des Kontaktstücks. Eine Reihe weiterer Möglichkeiten der Anordnung des Induktionskörpers und der Mittel zur Erzeugung von elektromagneti¬ schen Feldern und/oder von Magnetfeldern können verwendet werden, insbesondere mit mehreren Induktionskörpern und Mitteln an unterschiedlichen Positionen angeordnet in der Ein- richtung zum elektrischen Schalten, um Bewegungen zu dämpfen und/oder mechanische Schwingungen zu unterdrücken.
Der Induktionskörper kann aus Metall sein oder Metall enthalten, insbesondere Eisen, Stahl, Kupfer oder Aluminium. Weite- re elektrisch leitende Stoffe, welche im Induktionskörper verwendet werden können, sind elektrisch leitende Kunststof¬ fe. In diesen Materialien kann ein Strom gut induziert werden und das elektromagnetische Feld des induzierten Stroms, z.B. eines Wirbelstroms, kann in Wechselwirkung mit dem Mittel zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern zu einer Dämpfung bzw. Abbremsung einer Bewegung führen.
Das Mittel zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern kann gegenüber dem Induktionskörper angeordnet sein, insbesondere derart, dass der Induktionskör¬ per von wenigstens 2 Seiten von dem Mittel umschlossen und/oder zumindest umfasst ist, wobei jeweils ein Spalt zwi¬ schen dem Mittel und dem Induktionskörper ausgebildet ist, insbesondere mit einer Spaltgröße im Bereich von Millimetern und/oder im Bereich von Zentimetern. Dies ermöglicht eine gute Induktion im Induktionskörper und hohe Dämpfung von Bewegungen. Das Magnetfeld kann den Induktionskörper durchdringen und effektiv z.B. Wirbelströme im Induktionskörper induzieren. Eine Rückwirkung der Magnetfelder, erzeugt durch die in- duszierten Ströme auf die Quelle, d.h. die Felder des Mittels zur Erzeugung von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern, führt zu einer guten Dämpf- bzw. Bremswirkung. Das Dämpfungselement kann durch wenigstens zwei relativ zu- bzw. gegeneinander bewegbare Mittel zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern ausgebildet sein. Ein Induktionskörper ist somit nicht notwendig für eine Dämp¬ fung von Bewegung, die Mittel zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern wirken direkt aufeinander, mit z.B. aufeinander abstoßender Wirkung, wodurch bei einer Bewegung der Mittel aufeinander zu eine Abbremsung bzw. Dämpfung der Bewegung aufeinander zu erfolgt. Analog kann eine Dämpfung bei Bewegung voneinander Weg mit anziehender Wirkung erzielt werden.
Das Dämpfungselement kann derart ausgebildet sein, dass ein vorbestimmtes, zeitlich abhängiges Dämpfungsprofil und/oder Bewegungsprofil des wenigstens einen beweglichen Kontakt¬ stücks erzeugbar ist. Dies kann durch Änderung des Abstands zwischen Mitteln zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern oder durch Änderung des Abstands zwi- sehen einem Mitteln zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern und einem Induktionskörper erfolgen. Es kann auch durch Änderung wenigstens einer elektromagnetischen Feldstärke und/oder Magnetfeldstärke an einem fes¬ ten Ort erfolgen, z.B. durch Abstandsänderung eines Mittels zum Erzeugen von Magnetfeldern von einem Induktionskörper.
Mit einem Bewegungsprofil können z.B. zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten erzeugt werden, welche z.B. auf unterschiedliche bewegliche Kontakt- stücke zeitlich versetzt wirken, z.B. auf Haupt- bzw. Nenn- stromkontaktstücke und Nebenstrom- bzw. Lichtbogenkontaktstü¬ cke. Die Dämpfung kann zeitlich abhängig gestaltet sein, entsprechend dem zu bewegenden Kontaktstück zu diesem Zeitpunkt und dessen zu erreichender Geschwindigkeit.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Dämpfen einer Bewegung, insbesondere mit einer zuvor beschriebenen Einrichtung zum elektrischen Schalten, umfasst die Schritte, dass in der Einrichtung zum elektrischen Schalten von wenigstens einer Antriebseinheit mechanische Bewegungsenergie auf wenigstens ei¬ ne kinematische Kette übertragen wird, welche wenigstens ein bewegliches Kontaktstück eines elektrischen Kontakts bewegt, wobei ein Dämpfungselement eine Bewegung dämpft und/oder vollständig unterbindet. Das Dämpfen der Bewegung und/oder die vollständige Unterbindung der Bewegung werden mit
und/oder vollständig durch ein elektromagnetisches Feld und/oder durch ein Magnetfeld des Dämpfungselements bewirkt.
Ein Bewegungsprofil des wenigstens einen beweglichen Kontakt¬ stücks kann durch eine zeitlich veränderliche Dämpfung erzeugt werden, welche von dem Dämpfungselement bewirkt wird, abhängig einer Änderung eines elektromagnetischen Felds an einem Ort und/oder einer Änderung eines Magnetfelds an einem Ort .
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Dämpfen ei- ner Bewegung nach Anspruch 13 sind analog den zuvor beschriebenen Vorteilen der Einrichtung zum elektrischen Schalten nach Anspruch 1 und umgekehrt.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung sche- matisch in den Figuren dargestellt und nachfolgend näher be¬ schrieben .
Dabei zeigt die Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbauprinzips einer einpoligen erfindungsgemäßen Einrichtung 1 zum elektrischen Schalten mit Dämpfungselement 7, und Fig. 2 eine Darstellung einer Einrichtung 1 analog Fig. 1 mit dreipoligem Aufbau, und Fig. 3 eine detaillierte schematische Darstellung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Dämpfungseinheiten 7 mit plattenförmigem, translatorischem Induktionskörper 9, und
Fig. 4 eine detaillierte schematische Darstellung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Dämpfungseinheiten 7 mit Induktionskörper 9 in Form eines rotierbaren Zylinders .
In der Fig. 1 ist das Aufbauprinzip einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1 zum elektrischen Schalten schematisch dargestellt. Die Einrichtung 1 umfasst einen einpoligen Hochspan- nungs-Leistungsschalter 13 mit einem elektrischen Kontakt 5, welcher ein bewegliches Kontaktstück 6 aufweist. Das bewegli¬ che Kontaktstück 6 des elektrischen Kontakts 5 wird zum Einschalten der Einrichtung 1 bei offenem Kontakt 5 z.B. auf ein festes Kontaktstück zubewegt, bis ein elektrischer Kontakt zwischen dem beweglichen 6 und festen Kontaktstück besteht. Bei geschlossenem Kontakt 5 wird das bewegliche Kontaktstück 6 zum Ausschalten der Einrichtung 1 z.B. von dem festen Kontaktstück wegbewegt, bis kein elektrischer Kontakt mehr zwischen dem beweglichen 6 und festen Kontaktstück besteht. Weitere übliche Aufbauten mit Haupt- und Nebenstromkontakt- stücken bzw. Nenn- und Lichtbogenkontaktstücken, wobei ein Kontaktstück feststehend und ein Kontaktstück beweglich angeordnet sein kann und/oder beide Kontaktstücke zueinander be¬ weglich angeordnet sein können, sind der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt. Wesentlich für das Schalten ist, dass die Kontaktstücke eines Kontaktes relativ zueinan¬ der bewegt werden. Dabei kann beim Einschalten ein Lichtbogenkontakt vor einem Nennstromkontakt geschlossen werden bzw. beim Ausschalten ein Lichtbogenkontakt nach einem Nennstrom- kontakt geöffnet werden. Das entsprechende Kontaktstück wird zeitlich versetzt zu dem Kontaktstück des anderen Kontakts bewegt . Der oder die elektrischen Kontakte 5 sind in einem Gehäuse 14, z.B. aus Keramik angeordnet, insbesondere unter Schalt¬ gasatmosphäre. Als Gas kann z.B. SF6 verwendet werden. Die Kontaktstücke der Kontakte 5 sind elektrisch mit Anschlüssen 12 außerhalb des Gehäuses 14 verbunden, an welchen die zu schaltenden Einrichtungen, wie z.B. Hochspannungsleitungen elektrisch angeschlossen sind. Eine elektrische Verbindung von beweglichen Kontaktstücken 6 mit den jeweils zugeordneten Anschlüssen 12 kann z.B. über Schleifkontakte innerhalb des Gehäuses 14 erfolgen. Umlenk- und Getriebeeinrichtungen können im Gehäuse 13 angeordnet sein, um mehrere Kontaktstücke gleichzeitig oder zeitlich versetzt zu bewegen. Hochspan- nungs-Leistungsschalter und deren Funktion sind allgemein be- kannt, und auf deren detaillierten Aufbau soll der Einfachheit halber im Weiteren nicht eingegangen werden, soweit Details nicht wesentlich sind für die Erfindung. Es können auch andere Arten Schalter verwendet werden, z.B. Trennschalter oder Erdungsschalter.
Die Einrichtung zum Schalten 1, wie sie in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dargestellt ist, umfasst eine Antriebseinheit 2 und ein Getriebe 3, welche eine ge¬ richtete Bewegung mit einem bestimmten Bewegungsprofil auf eine kinematische Kette 4 übertragen. Über die kinematische Kette 4 wird die Bewegung auf das bewegliche Kontaktstück 6 übertragen. Das Getriebe 3, wenn vorgesehen, kann Teil der kinematischen Kette 4 oder der Antriebseinheit 2 sein. Als Antriebseinheit 2 kann z.B. eine vorgespannte Feder oder ein elektrischer Motor verwendet werden. Die Antriebseinheit 2 speichert und/oder erzeugt kinetische Energie und stellt die¬ se in Form von Bewegungsenergie direkt der kinematischen Ket¬ te 4 zur Verfügung, oder stellt die kinetische Energie durch das Getriebe 3 angepasst in zeitlicher Folge, Kraft und/oder Richtung der kinematischen Kette 4 zur Verfügung. Ein Dämpfungselement 7 ist mit der kinematischen Kette 4 in Wirkverbindung. Alternativ oder zusätzlich können Dämpfungselemente 7 in Wirkverbindung direkt oder indirekt mit der Antriebseinheit 2 und/oder dem oder den beweglichen Kontaktstü- cken 6 stehen. Das Dämpfungselement 7 umfasst wenigstens ein Mittel 8 zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern
und/oder Magnetfeldern sowie wenigsten einen Induktionskörper 9. Der Induktionskörper 9 kann identisch mit einem Element der kinematischen Kette 4 sein, z.B. einem Stab oder einer Stange der kinematischen Kette 4, welche Bewegungsenergie übertragen. Der Induktionskörper 9 kann ein Element der Antriebseinheit 2 und/oder des Getriebes 3 sein, insbesondere ein Zahnrad, eine Welle oder ein Bereich einer Feder. Der Induktionskörper 9 kann auch ein Bereich des beweglichen Kon- taktstücks 6 sein. Kombinationen der zuvor beschriebenen Induktionskörper 9 sind ebenfalls möglich.
Das Mittel 8 erzeugt, z.B. über eine stromdurchflossene Spu¬ le, ein elektromagnetisches Feld, welches im Induktionskörper 9 einen Strom induziert. Alternativ oder zusätzlich kann das Mittel 8 z.B. einen Permanentmagneten umfassen, welcher relativ zum Induktionskörper 9 bewegt wird, und das an einer bestimmten Position des Induktionskörper 9 sich verändernde Magnetfeld induziert im Induktionskörper 9 einen Strom. Der Induktionskörper 9 besteht oder umfasst ein elektrisch leitendes Material und oder eine chemische Verbindung, welche elektrisch leitend ist. Ein Strom, welcher im Induktionskörper 9 induziert wird durch das Mittel 8, wirkt seiner Ursache entgegen. Das durch den induzierten Strom erzeugte elektro- magnetische Feld ist dem Feld des Mittels 8 entgegengesetzt und bewirkt eine abstoßende Kraft zwischen Mittel 8 und In¬ duktionskörper 9. Die Abstoßung wirkt der Bewegung des Mittels 8 relativ zum Induktionskörper 9 entgegen und dämpft bzw. bremst die Relativbewegung.
Bei Verwendung von zwei Mitteln 8 zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern statt eines Mit- tels 8 und eines Induktionskörpers 9, besteht bei entspre¬ chender Polung bzw. entgegen gerichteter Orientierung der Felder gegeneinander eine Abstoßung zwischen den zwei Mitteln 8. Diese wirkt der Bewegung der beiden Mittel 8 relativ zuei- nander entgegen und dämpft bzw. bremst die Relativbewegung.
Das Mitteln 8 zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern kann räumlich feststehend angeordnet sein und der Induktionskörper 9 bewegt werden, um einen Strom im Induktionskörper 9 zu induzieren. Alternativ kann der Induktionskörper 9 räumlich feststehend angeordnet sein und das Mitteln 8 zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern bewegt werden. Es können auch beide beweglich angeordnet sein und das Mittel 8 zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern und der
Induktionskörper 9 gleichzeitig in entgegengesetzte Richtun¬ gen bewegt werden. Wesentlich für die Induktion, und somit für die dämpfende Wirkung auf die Bewegung ist die relative Bewegung des Mittels 8 zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern zum Induktionskörper 9. Bei
Verwendung von zwei Mitteln 8 zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern ist die entgegengesetzte Polung bzw. Richtung der jeweiligen Felder wesentlich im Bereich der räumlichen Überlappung der Felder für die dämpfende Wirkung auf die Bewegung.
Ein Induktionskörper 9 kann bei translatorischer Bewegung die Form einer Platte aufweisen, insbesondere einer flachen Metallplatte. Die Platte ist, wie in Fig. 1 dargestellt, an ei- nem Element der kinematischen Kette 4 befestigt. Als Element, an welchem der Induktionskörper 9 befestigt ist, kann eine bewegliche Stange oder ein beweglicher Stab der kinematischen Kette 4 dienen. Der Induktionskörper kann z.B. an das Element durch Schweißen, Kleben, Nieten, und/oder Schrauben befestigt sein. Durch das Dämpfungselement 7 wird die Bewegung, insbe¬ sondere Schwingungen und translatorische Bewegungen des Ele- ments an welchem der Induktionskörper 9 befestigt ist, gedämpft bzw. abgebremst.
Der Induktionskörper 9 kann bei translatorischer Bewegung auch identisch einem Element der kinematischen Kette 4 sein, ein Element des Antriebs 2 sein und/oder das bewegliche Kon¬ taktstück 6 sein. Zur Anpassung der dämpfenden Wirkung mit der Zeit kann, z.B. bei Verwendung einer Spule als Mittel 8, der Stromfluss im Mittel 8 verändert werden. Bei Verwendung eines Permanentmagneten als Mittel 8 kann der Abstand des
Mittels 8 zum Induktionskörper 9 oder zu definierten Bereichen des Induktionskörpers 9 verändert werden. Der Indukti¬ onskörper 9 als elektrischer Leiter kann auch in einem elektrisch isolierenden Material eingebettet sein. Bei Verwendung von zwei Mitteln 8, insbesondere zwei Permanentmagneten, kann ein beweglich gelagerter Permanentmagnet in einem nicht magnetischen Material eingebettet sein. Z.B. kann in einem Ausführungsbeispiel, welches der Einfachheit halber in den Figu¬ ren nicht dargestellt ist, in einem Stab oder einer Stange 10 der kinematischen Kette 4, oder in einem Bereich einer Feder der Antriebseinheit 2, oder in einem Bereich des beweglichen Kontaktstücks 6 in länglicher Ausdehnungsrichtung abwechselnd ein nichtleitender Bereich, z.B. aus Plastik, gefolgt von einem leitenden Bereich oder einem Permanentmagneten angeordnet sein. Es können zur Erstellung von Bewegungsprofilen auch periodisch oder unregelmäßig lange Bereiche von Isolator bzw. nicht magnetischen und leitenden bzw. permanentmagnetischen Bereichen abwechselnd hintereinander angeordnet sein. In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Einrichtung 1 dargestellt in einem mehrpoligen Aufbau, mit drei Hochspannungs-Leis- tungsschalterpolen 13. Jeder Pol 13 weist analog dem einpoli¬ gen Leistungsschalter, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, einen elektrischen Kontakt 5 auf, welcher ein bewegliches Kontakt- stück 6 umfasst. Der Aufbau der Einrichtung 1 zum elektrischen Schalten in Fig. 2 ist analog dem Aufbau der Einrichtung 1, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, mit dem Unter- schied, dass statt einem Hochspannungs-Leistungsschalterpol 13 drei Hochspannungs-Leistungsschalterpole 13 verwendet wer¬ den, welche auf einem gemeinsamen Träger 15 montiert sind. Eine Antriebseinheit 2 und optional ein Getriebe 3 sind an dem Träger 15 angeordnet.
Die Antriebseinheit 2, als ein Ausführungsbeispiel in Fig. 2 schematisch als Feder dargestellt, stellt die Bewegungsenergie bereit. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel stellt die Feder bei Ausdehnung translatorische Bewegungsenergie be¬ reit, welche in dem Getriebe 3 in eine Rotation eines Hebels, welcher durch gestrichelte Linie im Getriebe 3 dargestellt ist, umgewandelt wird. Die Rotation des Hebels wird auf die kinematische Kette 4, d.h. ein Gestänge übertragen und in ei- ne translatorische Bewegung einer Stange oder eines Stabs um¬ gewandelt. Mit der Stange oder Stab sind die drei bewegbaren Kontaktstücke 6 über Umlenkhebel und Wellen bzw. Bolzen ver¬ bunden, d.h. mit der Bewegungsenergie der Antriebseinheit 2 können die drei Kontaktstücke 6 gleichzeitig oder zeitliche versetzt über die kinematische Kette 4 bewegt werden. Alter¬ nativ, der Einfachheit halber in den Figuren nicht dargestellt, können für jeden Hochspannungs-Leistungsschalterpol 13 unabhängige oder voneinander abhängige Antriebseinheiten 2 verwendet werden. Der Aufbau mit drei unabhängigen Antriebs- einheiten 2 entspricht drei Mal der Einrichtung 1, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, z.B. montiert auf einem gemeinsamen Trä¬ ger .
In Fig. 2 sind beispielhaft unterschiedliche Positionen 16 bis 20 dargestellt, an welchen jeweils oder allein erfin¬ dungsgemäß Dämpfungselemente 7 angeordnet sein können. Für Position 16 ist schematisch in mehr Detail ein Dämpfungselement 7 mit translatorisch bewegbarem Induktionskörper 9 und einem am Gehäuse des Trägers 15 unbeweglich befestigtem Mit- tel 8 zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder von Magnetfeldern dargestellt. Der Aufbau und die Funktions¬ weise des Dämpfungselements 7 an Position 16 entspricht dem Dämpfungselement 7, wie es zuvor für die Einrichtung 1 in Fig. 1 beschrieben wurde. Alternative oder zusätzliche Posi¬ tionen für derartige Dämpfungselemente 7 mit translatorisch bewegbaren Induktionskörpern 9 sind unter anderem die Positi- onen 17 und 18.
In Fig. 3 ist ein derartiges Dämpfungselement 7 mit trans¬ latorisch bewegbarem Induktionskörper 9 beispielhaft in mehr Detail dargestellt. Ein plattenförmiger Induktionskörper 9, insbesondere in Form einer rechteckigen, dünnen Metallplatte, ist an einem Stab bzw. einer Stange 10 befestigt. Die Stange ist z.B. ein Element einer kinematischen Kette 4, wie sie zuvor in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Der Stab bzw. die Stange 10, und damit der daran fixierte Induk- tionsköper 9, sind entsprechend der Feilrichtungen 11 in Fig. 1 translatorisch hin und her bewegbar, entlang der Längsachse des Stabs bzw. der Stange 10 sowie des plattenförmigen Induktionskörpers 9. Ein Mittel 8 zum Erzeugen elektromagnetischer Felder, insbesondere umfassend eine elektrische Spule um einen im Wesent¬ lichen U-förmigen Eisenkern gewickelt, ist derart zum plat¬ tenförmigen Induktionskörper 9 angeordnet, dass die Platte des Induktionskörpers 9 bei translatorischer Bewegung durch eine Ausnehmung bzw. einen Spalt des Eisenkerns geführt wird. Jeweils eine flache Seite des plattenförmigen Induktionskörpers 9 ist parallel zu einer U-Seite des Eisenkerns angeord¬ net, beim Durchgang der Platte 9 durch den Spalt. Das elekt¬ romagnetische Feld, welches sich zwischen den zwei Enden des U-förmigen Eisenkerns erstreckt und durch die stromdurchflos- sene Spule erzeugt wird, durchdringt den Bereich der Platte 9 vollständig, welcher zwischen den Enden des U-förmigen Eisenkerns angeordnet ist. Die Feldstärke des Feldes ist auf einer geraden Verbindungslinie zwischen den zwei Enden des U-förmi- gen Eisenkerns am größten, und nimmt radial ab vom Punkt, an welchem die Linie die Platte durchstößt. Bei Bewegung der Platte ändert sich der Bereich der Platte, welcher vom elektromagnetischen Feld durchdrungen wird. Diese Änderung bzw. die Änderung der Feldstärke an einem festen Punkt der Platte bei Bewegung der Platte induziert einen Strom, einen Kreis- bzw. Wirbelstrom in der Platte. Durch den induzierten Strom wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, welches seiner Ursache entgegen wirkt, d.h. der Änderung der Feldstärke an einem festen Punkt der Platte bzw. der Bewegung der Platte. Die Bewegung der Platte wird gedämpft, d.h. die Platte und der damit starr verbundene Stab bzw. die Stange 10 werden abgebremst. Ein Abbremsen erfolgt im Wesentlichen nur in der Zeit, in welcher die Platte sich zwischen den zwei Enden des U-förmigen Eisenkerns bewegt. Durch entsprechende An¬ ordnung von Mittel 8 und Induktionskörper 9 in einer kinema- tischen Kette 4 kann ein Bewegungsprofil erzeugt werden, bei welchem im Wesentlichen nur zu Zeiten des Durchgangs der Platte durch den U-förmigen Eisenkern ein Dämpfung der Bewegung erfolgt. Bei Anordnung mehrerer Platten in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen voneinander können wechselnde, gleich lange oder ungleich lange Zeiten, jeweils mit und ohne Dämpfung der Bewegung erzeugt werden.
In Fig. 4 ist ein Dämpfungselement 7 mit rotierbarem Indukti¬ onskörper 9, d.h. mit einem Rotor beispielhaft in mehr Detail dargestellt. Das Prinzip des in Fig. 4 dargestellten Dämpfungselements 7 entspricht dem einer Wirbelstrombremse. Die Funktionsweise ist im Prinzip analog der Funktionsweise des Dämpfungselements 7 mit translatorisch bewegbarem Induktions¬ körper 9, welches in Fig. 3 dargestellt ist. Das Dämpfungs- element 7 in Fig. 3 weist einen z.B. rechteckigen plattenför- migen Induktionskörper 9 auf, welcher mit seiner Längsachse an der Längsachse eines Stabs bzw. einer Stange 10 der kine¬ matischen Kette 4 fixiert bzw. befestigt ist, und entlang de¬ rer eine translatorische Bewegung erfolgt. Im Gegensatz dazu weist das Dämpfungselement 7 in Fig. 4 insbesondere einen kreisrunden, plattenförmigen Induktionskörper 9 auf, welcher mit seiner Plattenebene senkrecht zu einer Längsachse einer Welle 21 angeordnet ist, wobei die Welle 21 durch den Mittel¬ punkt der kreisrunden Platte bzw. Scheibe 9 verläuft. Die Welle 21 und der Induktionskörper 9 sind starr miteinander verbunden, z.B. durch Schweißen, Kleben, Schrauben oder Nie- ten. Bei Drehbewegung der Welle 21 um ihre Längsachse dreht sich der Induktionskörper 9 um den Mittelpunkt des Umfangs der kreisrunden Platte 9.
Das Mittel 8 zum Erzeugen elektromagnetischer Felder in Fig. 4 ist analog dem Mittel 8 in Fig. 3 aufgebaut. Das Mittel 8 umfasst eine elektrische Spule, welche um einen im Wesentli¬ chen U-förmigen Eisenkern gewickelt ist. Das Mittel 8 ist derart zum plattenförmigen Induktionskörper 9 angeordnet, dass die Platte des Induktionskörpers 9 insbesondere bei ro- tierender Bewegung durch eine Ausnehmung bzw. einen Spalt, d.h. die Öffnung des U-förmigen, ansonsten umlaufend geschlossenen Eisenkerns geführt ist. In einem Ruhezustand ist ein Bereich der Platte des Induktionskörpers 9 ebenfalls in der Ausnehmung bzw. dem Spalt des Eisenkerns angeordnet. Je- weils eine flache Seite des plattenförmigen Induktionskörpers 9 ist parallel zu bzw. gegenüber einer U-Seite des Eisenkerns angeordnet. Das elektromagnetische Feld, welches sich zwi¬ schen den zwei Enden des U-förmigen Eisenkerns erstreckt, und erzeugt wird durch die stromdurchflossene Spule, durchdringt den Bereich der Platte 9 vollständig, welcher zwischen den
Enden des U-förmigen Eisenkerns angeordnet ist. Die Feldstär¬ ke des Feldes ist auf einer geraden Verbindungslinie zwischen den zwei Enden des U-förmigen Eisenkerns am größten, und nimmt radial vom Punkt, an welchem die Linie die Platte durchstößt ab.
Das Funktionsprinzip auf Basis von induzierten Wirbelströmen in der Platte 9 ist analog dem Prinzip, welches in Verbindung mit dem Dämpfungselement 7 der Fig. 3 beschrieben wurde. Bei Bewegung der Platte 9 ändert sich der Bereich der Platte 9, welcher vom elektromagnetischen Feld durchdrungen wird. Diese Änderung bzw. die Änderung der Feldstärke an einem festen Punkt der Platte 9 bei Bewegung der Platte 9 induziert einen Strom, einen Kreis- bzw. Wirbelstrom in der Platte 9. Durch den induzierten Strom wird ein elektromagnetisches Feld er¬ zeugt, welches seiner Ursache entgegen wirkt, d.h. der Ände- rung der Feldstärke an einem festen Punkt der Platte 9 bzw. der Rotationsbewegung der Platte 9. Die Bewegung der Platte wird gedämpft, d.h. die Platte und die damit starr verbundene Welle 21 werden abgebremst. Ein Abbremsen erfolgt in der Zeit des Stromflusses und abhängig von der Größe des Stromflusses in der Spule des Mittels 8, und bei Drehbewegung der Welle
21, abhängig der Drehgeschwindigkeit. Durch entsprechende Re¬ gelung oder Steuerung des Stromflusses in der Spule des Mit¬ tels 8, kann ein Bewegungsprofil erzeugt werden. Derartige Dämpfungselemente 7 mit rotierbarem Induktionskör¬ per 9, wie es in Fig. 4 beispielhaft gezeigt sind, können z.B. an den Positionen 19 und 20 in der Einrichtung 1 zum elektrischen Schalten, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, angeordnet werden. An jeder oder wenigstens einer beliebigen Zahl von Wellen 21 oder Achsen, an welchen eine Drehbewegung erfolgt, kann wenigstens ein Dämpfungselement 7 der Fig. 4 angeordnet werden, um Drehbewegungen zu dämpfen und/oder zu unterdrücken. Durch das Dämpfungselement 7 wird die Bewegung, insbesondere Schwingungen und Rotationsbewegungen des Ele- ments, an welchem der Induktionskörper 9 befestigt ist, gedämpft bzw. abgebremst.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele können unterei¬ nander kombiniert werden und/oder können mit dem Stand der Technik kombiniert werden. So kann die erfindungsgemäße Ein¬ richtung 1 in einem mehrpoligen Aufbau zwei oder mehr als drei Hochspannungs-Leistungsschalterpole 13 umfassen. Die Po¬ le 13 können einzeln oder zusammen, gleichzeitig oder zeitlich versetzt geschaltet werden, insbesondere können Elemente der Pole 13 von der kinematischen Kette 4 einzeln oder zusammen, gleichzeitig oder zeitlich versetzt bewegt werden. Dämpfungselemente 7 können an unterschiedlichen Positionen, d.h. an allen Positionen mit bewegbaren Teilen zur Dämpfung von Schwingungen, Rotations- und/oder Translationsbewegungen angeordnet sein. Es können ein oder mehr Dämpfungselemente 7 angeordnet sein. Ein Dämpfungselement 7 kann ein oder mehr Mittel 8 zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern
und/oder Magnetfeldern umfassen und/oder kein, ein oder mehr Induktionskörper 9 umfassen. Statt einem Induktionskörper 9 kann ein Dauermagnet verwendet werden, und/oder als Indukti- onskörper 9 kann ein Element der kinematischen Kette 4, der Antriebseinheit 2 und/oder des beweglichen Kontaktstücks 6 verwendet werden, in welchem direkt vom Mittel 8 Strom indu¬ ziert wird. Induktionskörper 9 umfassen elektrisch leitende Materialien oder deren Verbindungen, insbesondere Metalle wie z.B. Eisen, Stahl, Kupfer, Aluminium, und/oder Halbleiter, und/oder Supraleiter, und/oder elektrisch leitende Polymere bzw. elektrisch leitende Kunststoffe. Mittel 8 zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder von Magnetfeldern können elektrische Leitungen umfassen, insbesondere in Form von elektrischen Spulen, supraleitende Materialien, Teilchenströme in z.B. einem Plasma, und/oder Permanentmagneten. Mittel 8 zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern können Spulen mit einem U-förmigen Kern und/oder Hufeisenmagneten umfassen. Der Kern der Spule kann ein geschlitzter Eisenkern sein.
Bezugs zeichenliste
1 Einrichtung zum elektrischen Schalten
2 Antriebseinheit
3 Getriebe
4 kinematische Kette
5 elektrischer Kontakt
6 bewegliches Kontaktstück
7 Dämpfungselement
8 Mittel zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder von Magnetfeldern
9 Induktionskörper
10 Stab oder Stange
11 Bewegungsrichtungen Translation
12 elektrischer Anschluss
13 Hochspannungs-Leistungsschalterpol
14 Keramik-Gehäuse
15 Träger mit Gehäuse für Gestänge
16 Position 1 für induktive Translationsbremse
17 Position 2 für induktive Translationsbremse
18 Position 3 für induktive Translationsbremse
19 Position 4 für rotierende Scheibenbremse
20 Position 5 für rotierende Scheibenbremse
21 Welle

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung (1) zum elektrischen Schalten, mit wenigstens einer Antriebseinheit (2) und mit wenigstens einer kinemati- sehen Kette (4) zur Übertragung von mechanischer Bewegungsenergie sowie mit wenigstens einem elektrischen Kontakt (5) , wobei der wenigstens eine elektrische Kontakt (5) wenigstens ein bewegliches Kontaktstück (6) umfasst, welches von der we¬ nigstens einen Antriebseinheit (2) über die wenigstens eine kinematische Kette (4) bewegbar ist, und mit einem Dämpfungs¬ element (7) zum Dämpfen von mechanischen Bewegungen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Dämpfungselement (7) wenigstens ein Mittel (8) zum Erzeu¬ gen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern umfasst.
2. Einrichtung (1) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Einrichtung (1) wenigstens einen Leistungsschalter (13) zum Schalten von Hochspannungen umfasst, und/oder dass die
Einrichtung (1) einpolig oder mehrpolig ausgebildet ist, wo¬ bei bei mehrpoliger Ausbildung der Einrichtung (1) zum elektrischen Schalten die einzelnen Pole (13) gleichsam oder unabhängig voneinander schaltbar sind.
3. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Mittel (8) zum Erzeugen von Magnetfeldern einen Elektromagneten und/oder einen Permanentmagneten umfasst.
4. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Dämpfungselement (7) einen Induktionskörper (9) umfasst insbesondere zur Induktion von Wirbelströmen in dem Indukti- onskörper (9), insbesondere einen drehbar oder translatorisch bewegbaren Induktionskörper (9).
5. Einrichtung (1) nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Induktionskörper (9) als Rotor ausgebildet ist und/oder die Form eines rotierbaren Zylinders aufweist, insbesondere mit einer kreisrunden Grundfläche, für eine Rotationsbewegung des Induktionskörpers (9), und/oder dass der Induktionskörper (9) angeordnet ist an einer rotierbaren Welle (21) .
6. Einrichtung (1) nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Induktionskörper (9) die Form einer Platte, insbesondere einer rechteckigen Platte aufweist, und/oder dass der Induktionskörper (9) angeordnet ist an einem Stab und/oder einer Stange (10), insbesondere entlang einer Längsachse des Stabs und/oder der Stange (10), für eine Translationsbewegung des Induktionskörpers (9) mit dem Stab und/oder der Stange (10) .
7. Einrichtung (1) nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Induktionskörper (9) ein Element der kinematische Kette (4) ist, insbesondere ein Teil eines Getriebes (3) und/oder das Mittel (8) zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder von Magnetfeldern an einem Getriebegehäuse befestigt ist, und/oder der Induktionskörper (9) als ein Element der kinematische Kette (4) eine Stange (10) und/oder ein Stab und/oder eine Welle (21) ist, und/oder dass der Induktions¬ körper (9) ein Element des beweglichen Kontaktstücks (6) ist, und/oder dass der Induktionskörper (9) ein Element der Antriebseinheit (2), insbesondere eine Feder oder ein Teil ei- nes elektrischen Motors ist.
8. Einrichtung (1) nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Induktionskörper (9) aus Metall, insbesondere aus Kupfer, Aluminium, Eisen oder aus Stahl ist, oder Metall enthält.
9. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Mittel (8) zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern gegenüber dem Induktionskörper (9) angeordnet ist, insbesondere derart, dass der Induktionskörper (9) von wenigstens 2 Seiten von dem Mittel (8) umschlossen und/oder zumindest umfasst ist, wobei jeweils ein Spalt zwi¬ schen dem Mittel (8) und dem Induktionskörper (9) ausgebildet ist, insbesondere mit einer Spaltgröße im Bereich von Milli¬ metern und/oder im Bereich von Zentimetern.
10. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Dämpfungselement (7) nach Art einer Wirbelstrombremse ausgebildet ist.
11. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Dämpfungselement (7) durch wenigstens zwei relativ zu- bzw. gegeneinander bewegbare Mittel (8) zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern ausgebildet ist.
12. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Dämpfungselement (7) derart ausgebildet ist, dass ein vorbestimmtes, zeitlich abhängiges Dämpfungsprofil und/oder Bewegungsprofil des wenigstens einen beweglichen Kontakt¬ stücks (6) erzeugbar ist, insbesondere durch Änderung des Ab- stands zwischen Mitteln (8) zum Erzeugen von elektromagneti- sehen Feldern und/oder Magnetfeldern, und/oder insbesondere durch Änderung des Abstands zwischen wenigstens einem Mittel (8) zum Erzeugen von elektromagnetischen Feldern und/oder Magnetfeldern und einem Induktionskörper (9), und/oder insbesondere durch Änderung wenigstens einer elektromagnetischen Feldstärke und/oder Magnetfeldstärke an einem festen Ort.
13. Verfahren zum Dämpfen einer Bewegung, insbesondere mit einer Einrichtung (1) zum elektrischen Schalten nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei in der Einrichtung (1) zum elektrischen Schalten von wenigstens einer Antriebseinheit (2) mechanische Bewegungsenergie auf wenigstens eine kinema¬ tische Kette (4) übertragen wird, welche wenigstens ein be¬ wegliches Kontaktstück (6) eines elektrischen Kontakts (5) bewegt, wobei ein Dämpfungselement (7) eine Bewegung dämpft und/oder vollständig unterbindet,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Dämpfen der Bewegung und/oder die vollständige Unterbindung der Bewegung durch ein elektromagnetisches Feld und/oder durch ein Magnetfeld des Dämpfungselements (7) mit bewirkt wird und/oder bewirkt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
ein Bewegungsprofil des wenigstens einen beweglichen Kontakt¬ stücks (6) erzeugt wird durch eine zeitlich veränderliche Dämpfung, welche von dem Dämpfungselement (7) bewirkt wird, insbesondere abhängig einer Änderung eines elektromagneti¬ schen Felds und/oder durch Änderung eines Magnetfelds an einem Ort, insbesondere durch Änderung eines Magnetfelds in ei¬ nem Bereich eines Elements der Einrichtung (1) .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112713047A (zh) * 2020-12-11 2021-04-27 平高集团有限公司 一种灭弧室结构

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016218683B4 (de) 2016-09-28 2018-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung und Verfahren zum Schalten von Hochspannungen
DE102017212021A1 (de) 2017-07-13 2019-01-17 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung und Verfahren zum Dämpfen von Schaltbewegungen in Hochspannungsleistungsschaltern
US10236145B1 (en) * 2017-11-22 2019-03-19 Carling Technologies, Inc. High voltage DC circuit breaker with double break contacts
CN112713046B (zh) * 2020-12-11 2022-09-30 平高集团有限公司 一种缓冲装置、操动机构及极速开断高压开关

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06208819A (ja) * 1993-01-11 1994-07-26 Mitsubishi Electric Corp 開閉器の制動装置
WO2006133659A1 (de) * 2005-06-16 2006-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Elektromagnetisches schaltgerät sowie verfahren zum betrieb des elektromagnetischen schaltgeräts

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10061164C1 (de) 2000-11-30 2002-08-22 Siemens Ag Schalterantrieb

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06208819A (ja) * 1993-01-11 1994-07-26 Mitsubishi Electric Corp 開閉器の制動装置
WO2006133659A1 (de) * 2005-06-16 2006-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Elektromagnetisches schaltgerät sowie verfahren zum betrieb des elektromagnetischen schaltgeräts

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112713047A (zh) * 2020-12-11 2021-04-27 平高集团有限公司 一种灭弧室结构

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