DE10233841B3

DE10233841B3 - Circuit breaker with drive mechanism and energy storage to provide the drive energy

Info

Publication number: DE10233841B3
Application number: DE2002133841
Authority: DE
Inventors: Christian Klocke
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-07-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter (1) mit einem Antriebsmechanismus (2), einem mit dem Antriebsmechanismus (2) verbundenen Energiespeicher (4a) zur Bereitstellung einer für einen Schaltvorgang des Leistungsschalters (1) benötigten Antriebsenergie, wobei der Energiespeicher (4a) eine Auslöseeinrichtung (5a) aufweist, die bei einer Ansteuerung durch ein Auslösesignal (S) den Energiespeicher (4a) zur Abgabe seiner Antriebsenergie veranlasst. DOLLAR A Um bei einem solchen Leistungsschalter (1) den Wert der vom Energiespeicher (4a, 4b) bereitgestellten Antriebsenergie besonders einfach und kostengünstig an den Energiebedarf des Leistungsschalters (1) anzupassen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mit dem Energiespeicher (4a) über eine mechanische Koppeleinrichtung (3) ein weiterer Energiespeicher (4b) mit einer weiteren Auslöseeinrichtung (5b) verbunden ist, wobei die weitere Auslöseeinrichtung (5b) bei Ansteuerung durch das Auslösesignal (S) den weiteren Energiespeicher (4b) zur Abgabe seiner Antriebsenergie veranlasst.The invention relates to a circuit breaker (1) with a drive mechanism (2), an energy store (4a) connected to the drive mechanism (2) for providing drive energy required for a switching operation of the circuit breaker (1), the energy store (4a) being a triggering device ( 5a) which, when triggered by a trigger signal (S), causes the energy store (4a) to release its drive energy. DOLLAR A In order to adapt the value of the drive energy provided by the energy store (4a, 4b) particularly easily and inexpensively to the energy requirement of the circuit breaker (1) in such a circuit breaker (1), the invention provides that the energy store (4a) has a mechanical one Coupling device (3) a further energy store (4b) is connected to a further triggering device (5b), the further triggering device (5b) causing the further energy store (4b) to emit its drive energy when triggered by the trigger signal (S).

Description

Leistungsschalter in Hoch-, Mittel- oder Niederspannungsschaltanlagen werden üblicherweise jeweils mittels einer speziellen Antriebsvorrichtung zwischen ihren einzelnen Schaltstellungen umgeschaltet. Zur Bereitstellung der benötigten Antriebsenergie für den Leistungsschalter weist ein solcher Antrieb typischerweise einen Energiespeicher, beispielsweise einen Federspeicher, auf. Ein solcher Federspeicher weist im Wesentlichen ein Federelement, einen Mechanismus zum Spannen des Federelementes, beispielsweise einen Elektromotorantrieb, sowie ein durch das Federelement bewegbares Kraftübertragungselement auf, um den Leistungsschalter mechanisch ansteuern zu können. Weiterhin sind als Energiespeicher in diesem Sinne auch sämtliche üblicherweise im Zusammenhang mit Leistungsschaltern eingesetzte Energiespeicher zu verstehen, beispielsweise hydraulisch arbeitende Energiespeicher.Circuit breakers in high, medium or low-voltage switchgear are usually each using a special drive device between its individual switching positions switched. To provide the required drive energy for the circuit breaker such a drive typically has an energy store, for example, a spring accumulator. Such a spring accumulator essentially has a spring element, a mechanism for tensioning the spring element, for example an electric motor drive, and a movable by the spring element power transmission element to to be able to control the circuit breaker mechanically. Furthermore are used as energy storage in this sense, all common Energy storage devices used in connection with circuit breakers to understand, for example hydraulically operating energy storage.

Um einen Energiespeicher an den Energiebedarf und das Schaltverhalten des jeweiligen Leistungsschalters anzupassen, ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 09 407 A1 bekannt, einen Federspeicher als Energiespeicher mit mehreren Federelementen und entsprechend angeordneten Schwenklagern zur Kraftübertragung zwischen den einzelnen Federelementen solchermaßen auszugestalten, dass eine beliebige mechanische Parallel- oder Reihenschaltung bzw. eine Kombination aus beiden Schaltungsmöglichkeiten der einzelnen Federelemente untereinander ermöglicht wird. Bei dem bekannten Federspeicher werden die einzelnen Federelemente über die Schwenklager innerhalb eines Federspeichers, der nach außen hin ein eigenständiges Bauteil darstellt, miteinander mechanisch gekoppelt. Ferner wird in der genannten Druckschrift die Möglichkeit angesprochen, durch eine Bestückung des Federspeichers mit unterschiedlich starken Federelementen eine Anpassung des Federspeicher an den jeweiligen Leistungsschalter vorzunehmen.In order to adapt an energy store to the energy requirement and the switching behavior of the respective circuit breaker, it is, for example, from the German published application DE 196 09 407 A1 It is known to design a spring accumulator as an energy store with a plurality of spring elements and correspondingly arranged pivot bearings for power transmission between the individual spring elements in such a way that any mechanical parallel or series connection or a combination of the two switching options of the individual spring elements with one another is made possible. In the known spring accumulator, the individual spring elements are mechanically coupled to one another via the swivel bearings within a spring accumulator, which is an independent component to the outside. Furthermore, the possibility is mentioned in the cited document of adapting the spring accumulator to the respective circuit breaker by equipping the spring accumulator with spring elements of different strengths.

Die Erfindung geht von einem Leistungsschalter dieser Art aus, betrifft also einen Leistungsschalter mit einem Antriebsmechanismus, einem mit dem Antriebsmechanismus verbundenen Energiespeicher zur Bereitstellung einer für einen Schaltvorgang des Leistungsschalters benötigten Antriebsenergie, wobei der Energiespeicher eine Auslöseeinrichtung aufweist, die bei einer Ansteuerung durch ein Auslösesignal den Energiespeicher zur Abgabe seiner Antriebsenergie veranlasst, und stellt sich die Aufgabe, einen solchen Leistungsschalter derart auszugestalten, dass eine Anpassung der bereitgestellten Antriebsenergie an den Energiebedarf des jeweiligen Leistungsschalters auf besonders einfache und gleichzeitig kostensparende Weise erfolgen kann.The invention relates to a circuit breaker this type, so it concerns a circuit breaker with one Drive mechanism, one connected to the drive mechanism Energy storage for providing a switching operation of the circuit breaker required Driving energy, the energy storage device being a triggering device has when triggered by a trigger signal causes the energy storage device to release its drive energy, and the task is to design such a circuit breaker in such a way that an adaptation of the provided drive energy to the Energy requirements of the respective circuit breaker in a particularly simple and can be done in a cost-saving manner at the same time.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Leistungsschalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß solchermaßen ausgestaltet, dass mit dem Energiespeicher über eine mechanische Koppeleinrichtung ein weiterer Energiespeicher mit einer weiteren Auslöseeinrichtung verbunden ist, wobei die weitere Auslöseeinrichtung bei Ansteuerung durch das Auslösesignal den weiteren Energiespeicher zur Abgabe seiner Antriebsenergie veranlasst. Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft mit bereits entwickelten und in ihrer Anwendung gängigen Energiespeichern gearbeitet werden. Beispielsweise kann auf diese Weise für einen Leistungsschalter im Hochspannungsbereich mit besonders hohem Antriebsenergiebedarf durch einfaches Zusam menschalten zweier oder mehrerer vorhandener Energiespeicher die benötigte Antriebsenergie bereitgestellt werden. Für solche Leistungsschalter mit besonders hohem Antriebsenergiebedarf müsste ansonsten mit hohem maschinenbautechnischem Aufwand und Materialbedarf ein entsprechender Energiespeicher konstruiert werden. Dies ist häufig auch wegen der geringen verkauften Stückzahlen solcher Antriebe wirtschaftlich wesentlich ineffektiver als das Zurückgreifen auf mehrere vorhandene Energiespeicher und deren Zusammenschalten zum Erreichen der geforderten Antriebsenergie.To solve this problem, a Circuit breakers of the type mentioned at the outset are designed in such a way according to the invention, that with the energy storage over a mechanical coupling device another energy store with another triggering device is connected, the further triggering device when activated by the trigger signal causes the further energy storage device to release its drive energy. This way it can be particularly advantageous with already developed ones and common in their application Energy storage to be worked. For example, on this Way for a circuit breaker in the high voltage range with particularly high Drive energy requirement by simply connecting two or several existing energy storage devices provide the required drive energy become. For such circuit breakers with a particularly high drive energy requirement should otherwise with high mechanical engineering expenditure and material requirements an appropriate energy storage device can be constructed. This is frequently also economically because of the small number of such drives sold much less effective than resorting to multiple existing ones Energy storage and their interconnection to achieve the required Drive energy.

Vorteilhafterweise stellt jeder Energiespeicher denselben Wert der Antriebsenergie bereit. Auf diese Weise lässt sich eine symmetrische Belastung zwischen den einzelnen Energiespeichern und an der Koppeleinrichtung zwischen den Energiespeichern erreichen. Außerdem weisen Energiespeicher derselben Antriebsenergie im Wesentlichen übereinstimmende Eigenschaften bezüglich ihrer Auslösegeschwindigkeit und ihres Weg/Zeit-Verhaltens auf, so dass hier keine weiteren Anpassungen nötig sind.Each energy store advantageously provides the same value of the drive energy ready. This way a symmetrical load between the individual energy stores and reach on the coupling device between the energy stores. Moreover have energy storage of the same drive energy essentially matching Properties regarding their release speed and their path / time behavior, so no further adjustments here are necessary.

Alternativ kann es allerdings auch von Vorteil sein, dass die Energiespeicher unterschiedliche Werte der Antriebsenergien bereitstellen. Auf diese Weise kann nämlich eine besonders genaue Anpassung der gesamten Antriebsenergie an den jeweiligen Leistungsschalter erfolgen, wenn man beispielsweise einen Energiespeicher mittlerer Antriebsenergie und einen Energiespeicher hoher Antriebsenergie zusammenschaltet. Durch die somit mögliche Vermeidung von überdimensionierten Energiespeichern können zudem Kosten eingespart werden.Alternatively, it can be advantageous that the energy storage different values of the drive energies. In this way, namely Particularly precise adaptation of the entire drive energy to the respective circuit breaker take place if you have an energy storage medium Interconnects drive energy and an energy store of high drive energy. Because of the possible Avoiding oversized Can store energy costs can also be saved.

Ferner kann ein erfindungsgemäßer Leistungsschalter solchermaßen ausgestaltet sein, dass die mechanische Koppeleinrich tung eine Koppelstange ist. Mittels einer Koppelstange lässt sich die mechanische Kopplung zwischen den einzelnen Energiespeichern besonders einfach bewerkstelligen.Furthermore, a circuit breaker according to the invention thus be configured that the mechanical coupling device a coupling rod is. The mechanical coupling can be made using a coupling rod between the individual energy stores in a particularly simple manner.

Alternativ dazu sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die mechanische Koppeleinrichtung eine Antriebswelle ist. Die einzelnen Energiespeicher treiben in diesem Falle nebeneinander geschaltet dieselbe Antriebswelle an. Mittels dieser Antriebswelle wird die Antriebsenergie an den Antriebsmechanismus des Leistungsschalters übertragen.Alternatively, another looks advantageous Embodiment of the invention that the mechanical coupling device is a drive shaft. In this case, the individual energy stores drive the same drive shaft when connected side by side. The drive energy is transmitted to the drive mechanism of the circuit breaker by means of this drive shaft.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist inFor a more detailed explanation of the invention is in

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Leistungsschalters mit einem Antriebsmechanismus und zwei über eine Koppelstange verbundenen Energiespeichern und in 1 a schematic representation of the circuit breaker according to the invention with a drive mechanism and two energy stores connected via a coupling rod and in

2 eine schematische Darstellung einer weiteren Möglichkeit zur mechanischem Kopplung der Energiespeicher angegeben. 2 a schematic representation of a further possibility for mechanical coupling of the energy storage specified.

In 1 ist schematisch ein Leistungsschalter 1 dargestellt, mit dem ein in der Figur nicht gezeigter Laststromkreis geschlossen bzw. unterbrochen werden kann. Mit dem nur schematisch angedeuteten beweglichen Kontakt 1a des Leistungsschalters 1 ist ein Antriebsmechanismus 2 verbunden. Über den Antriebsmechanismus 2 wird die jeweilige Veränderung des Schaltzustandes des Leistungsschalters 1 vorgenommen. Zur Bereitstellung der benötigten Antriebsenergie für den Leistungsschalter 1 sind mit dem Antriebsmechanismus 2 über eine Koppelstange 3 als mechanische Koppeleinrichtung ebenfalls über die Kopppelstange 3 mechanisch gekoppelte Energiespeicher 4a und 4b verbunden. Der Energiespeicher 4a weist eine Auslöseeinrichtung 5a auf, die bei einem anliegenden Auslösesignal S den Energiespeicher 4a zur Abgabe seiner Antriebsenergie veranlasst. Analog dazu weist der Energiespeicher 4b eine Auslöseeinheit 5b auf, die ebenfalls bei anliegendem Auslösesignal S den Energiespeicher 4b zur Abgabe seiner Antriebsenergie veranlasst.In 1 is a circuit breaker schematically 1 with which a load circuit, not shown in the figure, can be closed or interrupted. With the only schematically indicated moving contact 1a of the circuit breaker 1 is a drive mechanism 2 connected. About the drive mechanism 2 is the respective change in the switching state of the circuit breaker 1 performed. To provide the required drive energy for the circuit breaker 1 are with the drive mechanism 2 via a coupling rod 3 as a mechanical coupling device also via the coupling rod 3 mechanically coupled energy storage 4a and 4b connected. The energy storage 4a has a triggering device 5a on, the energy storage when a trigger signal S is present 4a prompted to release its drive energy. The energy store has the same analogy 4b a trip unit 5b on, the energy storage also when the trigger signal S is present 4b prompted to release its drive energy.

Zum Verändern der Schaltstellung des Leistungsschalters 1 wird folglich durch eine in der Figur nicht dargestellte Ansteuereinrichtung, beispielsweise ein elektrisches Schutzgerät, ein Auslösesignal S erzeugt, das in geeigneter Weise den Auslöseinrichtungen 5a und 5b der Energiespeicher 4a bzw. 4b solchermaßen zugeführt wird, dass es zeitgleich an den beiden Auslöseeinrichtungen 5a und 5b anliegt. Die Auslöseeinheiten 5a und 5b können im Falle der Verwendung von Federspeicherantrieben als Energiespeicher 4a und 4b als Verklinkungsmechanismen ausgebildet sein. Bei anliegendem Auslösesignal an den Auslöseeinrichtungen 5a und 5b werden die zugehörigen Energiespeicher 4a und 4b zur gleichzeitigen Abgabe ihrer Antriebsenergie über die mechanische Koppelstange 3 an den Antriebsmechanismus 2 des Leistungsschalters 1 veranlasst. Über den Antriebsmechanismus 2 wird daraufhin der bewegliche Kontakt 1a des Leistungsschalters 1 in die entsprechende Schaltstellung versetzt.To change the switch position of the circuit breaker 1 is consequently generated by a control device, not shown in the figure, for example an electrical protective device, a trigger signal S, which the trigger devices in a suitable manner 5a and 5b the energy storage 4a respectively. 4b is fed in such a way that it is simultaneously on the two triggering devices 5a and 5b is applied. The release units 5a and 5b can in the case of the use of spring-loaded drives as energy storage 4a and 4b be designed as latching mechanisms. When a trigger signal is present at the triggering devices 5a and 5b the associated energy storage 4a and 4b for the simultaneous delivery of their drive energy via the mechanical coupling rod 3 to the drive mechanism 2 of the circuit breaker 1 causes. About the drive mechanism 2 then becomes the moving contact 1a of the circuit breaker 1 moved to the appropriate switch position.

2 zeigt eine alternative Möglichkeit zur mechanischen Kopplung der Energiespeicher 4a und 4b. Diese sind gemäß 2 nebeneinander entlang einer Antriebswelle 6 angeordnet. Bei Auslösung der Energiespeicher durch in der 2 nicht dargestellte Auslöseeinrichtungen analog zu den Auslöseeinrichtungen 5a und 5b gemäß 1 wird von den Energiespei chern 4a und 4b gleichzeitig eine Antriebsenergie in Form einer Rotation der Antriebswelle 6 um ihre Längsachse abgegeben und an den Antriebsmechanismus 2 des in der 2 nicht dargestellten Leistungsschalters 1 (vgl. 1) übertragen. Durch die Verwendung einer Antriebswelle 6 und die Anordnung der Energiespeicher entlang dieser Antriebswelle 6 lässt sich eine besonders platzsparende Möglichkeit zur mechanischen Kopplung der einzelnen Energiespeicher untereinander erreichen. 2 shows an alternative way of mechanically coupling the energy storage 4a and 4b , These are according to 2 side by side along a drive shaft 6 arranged. When the energy storage is triggered by in the 2 Tripping devices, not shown, analogous to the tripping devices 5a and 5b according to 1 is saved by the energy storage 4a and 4b at the same time a drive energy in the form of a rotation of the drive shaft 6 delivered about its longitudinal axis and to the drive mechanism 2 the in the 2 Circuit breaker, not shown 1 (see. 1 ) transfer. By using a drive shaft 6 and the arrangement of the energy stores along this drive shaft 6 a particularly space-saving option for mechanically coupling the individual energy stores to one another can be achieved.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung zweier Energiespeicher zur Bereitstellung der benötigten Antriebsenergie für den Leistungsschalter beschränkt; in analoger Weise können beliebig viele Energiespeicher miteinander mechanisch gekoppelt werden, um die benötigte Antriebsenergie für den Leistungsschalter bereitzustellen.The invention is not based on the use of two Energy storage to provide the required drive energy for the circuit breaker limited; can in an analogous manner any number of energy storage devices can be mechanically coupled to one another, to the needed Driving energy for to provide the circuit breaker.

Claims

Circuit breaker ( 1 ) with - a drive mechanism ( 2 ), - one with the drive mechanism ( 2 ) connected energy storage ( 4a ) to provide a circuit breaker switching operation ( 1 ) require drive energy, the energy storage ( 4a ) a release device ( 5a ) which, when activated by a trigger signal (S), the energy store ( 4a ) to deliver its drive energy, characterized in that with the energy store ( 4a ) via a mechanical coupling device ( 3 ) another energy storage ( 4b ) with a further release device ( 5b ) is connected, the further triggering device ( 5b ) when activated by the trigger signal (S) the additional energy storage ( 4b ) prompted to release its drive energy.

Circuit breaker ( 1 ) according to claim 1, characterized in that each energy store ( 4a . 4b ) provides the same value of the drive energy.

Circuit breaker ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the energy storage ( 4a . 4b ) provide different values of the drive energies.

Circuit breaker ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical coupling device ( 3 ) is a coupling rod.

Circuit breaker ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical coupling device ( 3 ) is a drive shaft.