DE3938295A1 - Leistungsschalteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungsschalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Es ist bei Leistungsschalteinrichtungen mit einem Leistungsschalter in Mittelspannungsfeldern ganz allgemein bekannt. Der Antriebskasten eines Leistungsschalters ist mit einem Kabelanschluß vorzusehen, über den Versorgungs- und Steuerspannungen zu einer Steueranordnung geführt werden. Diese Steueranordnung befindet sich innerhalb des Antriebskasten und weist u. a. Zeitschalteinrichtungen auf, über die beispielsweise ein Steuermotor für das Spannen von Schalterbetätigungsfedern oder elektromagnetische Auslöser für das Einschalten oder das Ausschalten des Leistungsschalters gesteuert werden. Die Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Elementen der Steueranordnung sind dabei als einzelne flexible Drähte ausgebildet, welche zu einem Kabelbaum zusammengebunden sind. Die Erstellung eines Kabelbaums ist jedoch arbeitsaufwendig und erfordert die Herstelllung einer entsprechenden Vielzahl von Anschlußenden und deren Verbindung mit entsprechenden Klemmen oder Lötfahnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Leistungschalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche eine Vereinfachung der Verdrahtung der niederspannungsseitigen Steueranordnung erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs.

Bei einem Aufbau einer Leistungsschalteinrichtung gemäß der Erfindung können die sonst an einzelnen Halterungen befestigten Elemente der Steueranordnung zumindest im Bezug auf die Zeitschaltereinrichtungen und den Kabelanschlußstecker auf der nach Art einer gedruckten Schaltung aufgebauten Steuerkarte miteinander bzw. untereinander zur Erziehlung der erforderlichen Verknüpfungen über aufgedruckte Leitungszüge auch elektrisch miteinander verbunden werden, wobei die Steuerkarte zugleich mechanischer Träger ist. Von dieser Steuerkarte brauchen dann lediglich einzelne Leitungen zum Steuermotor bzw. zu den Auslösern für das Einschalten oder das Ausschalten des Leistungsschalters verlegt zu werden. Dabei können die Zeitschalteinrichtungen und andere Auswerteeinrichtungen, die von Steuerspannungen aus dem Mittelspannungsfeld über den Kabelanschluß eingespeist werden, in elektronischen Schalteinrichtungen ausgewertet werden, die vorzugsweise einen entsprechend programmierbaren Mikroprozessor umfassen. Die über den Kabelanschluß eingespeisten Versorgungs- und Steuerspannungen weisen Werte auf, die kundenspezifisch oder anlagenspezifisch unterschiedlich sind. Dabei kann es sich um Gleichspannungen, Wechselspannungen oder Gleich- und Wechselspannungen unterschiedlicher Höhen handeln. Um derart von Schaltanlage zu Schaltanlage variierende Werte in einer Leistungsschalteinrichtung verarbeiten zu können, ohne die zu steuernden Elemente wie Steuermotor und Auslöser jeweils an die betreffenden Spannungswerte anpassen zu müssen, kann in besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung auf der Steuerkarte wenigstens ein elektrischer Wandler angeordnet sein, der die jeweils zu erfassende Versorgungs- oder Steuerspannung auf einen jeweils konstanten Pegel umsetzt. Hierdurch brauchen in der Leistungsschalteinrichtung der Steuermotor oder die Auslöser oder dergleichen Bauelemente nicht an die von außen herangeführten Spannungen angepaßt zu werden. Die Leistungsschalteinrichtung kann daher in der Serie mit gleichen Bauelementen ausgestattet werden. Als Wandler können dabei Vorwiderstände, Spannungsteiler, vorzugsweise mit Anzapfungen versehene Transformatoren, Gleichstrom- oder Wechselspannungswandler bzw. Gleich-Wechselspannungswandler auf elektronischer Basis zur Anwendung gelangen. Zweckmäßigerweise sind die Auslöser und der Steuermotor oder andere zu steuernde Elemente auch unter sich für gleiche Spannungen ausgelegt. Die Wandler liegen zweckmäßig in der jeweiligen Leitung des Kabelanschlußes nach der Steckeranordnung, so daß die Anpassung der Eingangsspannung an den nachfolgenden Teil der Steueranordnung erfolgt. Dieser Teil der Steueranordnung kann somit auch für alle Leistungsschalteinrichtungen in gleicher Weise aufgebaut sein. Es ergibt sich dadurch ein für die Massenfertigung, den Kundendienst und die Lagerhaltung einheitlicher Aufbau, bei dem lediglich Anpassungsarbeiten im Bereich der Wandler vorzunehmen sind. Die Steueranordnung ist im übrigen vorzugsweise in einem elektrischen Abschirmgehäuse angeordnet, um Einstreuungen von Störspannungen und magnetischen Feldern auszuschließen. Dabei sind vorzugsweise auch die zur Steuerkarte führenden elektrischen Leitungen durch einen Ferritkern geführt, der Störimpulse dämpft. Um zudem mit einfachem elektronischen Schaltungsmitteln arbeiten zu können, sind die Ausgänge der Steueranordnung wenn notwendig mit Ausgangsrelais ausgestattet, die von der Steueranordnung gesteuert sind und deren Schaltstrecken in die Leitungen für die Auslöser bzw. den Motor geschaltet sind. Damit ferner auch stark voneinander abweichende Eingangsspannungen erfaßt werden können, sind die Wandler für einen einfachen Austausch steckbar ausgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Im Gerätegehäuse 1 einer Leistungsschalteinrichtung befindet sich eine Schaltwelle 2, die über Schaltklauen 3 auf nicht dargestellte Leistungsschalter einwirkt. An der Schaltwelle 2 greift eine Schaltfeder 4 an, die mit ihrem anderen Ende mit einem Spanngetriebe 5 in Eingriff steht. Das Spanngetriebe 5 wird von einem Motor 6 angetrieben. Mit der Schaltwelle 2 steht auch eine weitere Schaltfeder 7 in Eingriff, die über nicht dargestellte Kuppelmittel mit dem Spanngetriebe in Eingriffverbindung steht. Über die Schaltfedern 4, 7 können die Leistungsschalter über die zwischengeschaltete Schaltwelle 2 ein- oder ausgeschaltet werden. Hierzu dient einerseits ein Ein-Auslöser 8 und andererseits ein Aus-Auslöser 9, die jeweils über elektromagnetische Steuerelemente anzusteuern sind. Die Auslöser 8, 9 wie der Elektromotor 6 werden von einer Steueranordnung gesteuert, die eine nach Art einer gedruckten Schaltung aufgebaute Steuerkarte 10 aufweist. Auf dieser Steuerkarte sitzt eine Steckeranordnung 11, an die ein Kabelanschlußstecker 12 ansteckbar ist. In den Kabelanschlußstecker 12 führen Leitungen aus einem nicht dargestellten Schaltfeld, wobei über diese Leitungen Versorgungs- und Steuerspannungen- oder impulse zugeführt werden. Auf der Steuerkarte 10 sitzen zudem Zeitschalteinrichtungen 13, die mit einem programmierbaren Mikroprozessor 14 und einer Ausgangssteuerschaltung 15 verknüpft sind. Die Ausgangssteuerschaltung 15 umfaßt dabei Leistungsverstärker, insbesondere Ausgangsrelais, von welchen flexible elektrische Steuerleitungen zum Elektromotor 6 sowie zu den Auslösern 8, 9 führen.

Auf der Steuerkarte 10 befinden sich außerdem ein oder mehrere einstellbare elektrische Wandler 19, wobei deren Anzahl durch die Zahl der unterschiedlichen, über den Kabelanschlußstecker 12 zugeführten Spannungen bemessen ist. Der oder die Wandler 19 können Vorwiderstände, Spannungsteiler oder Transformatoren mit Anzapfungen sein, so daß die über den Kabelanschlußstecker 12 bereitgestellten Versorgungs- und/oder Steuerspannungen auf vorbestimmte Werte umgesetzt werden können. Selbstverständlich können auch AC/AC- bzw. AC/DC- bzw. DC/AC- bzw. DC/DC-Wandler angewendet werden. Unabhängig von den am Kabelanschlußstecker 12 anstehenden Eingangsspannungen wird jedenfalls die Ausgangsspannung des jeweiligen Wandlers auf einen vorbestimmten Wert festgelegt. Dadurch können für die nachfolgenden Schalteinrichtungen 13, 14, 15 gleiche Bauelemente verwendet werden. Auch die Betriebsspannungen des Motors 6 und der Auslöser 8, 9 kann dann jeweils in den einzelnen Leistungsschalteinrichtungen und auch untereinander gleich sein. Der bzw. die Wandler sind vorzugsweise steckbar ausgebildet und geben ihr Ausgangssignal an den zugehörigen elektrischen Eingang der nachfolgenden, die Zeitschalteinrichtung 13 umfassenden Steuerschaltung ab. Über die einstellbaren Wandler 19 wird somit das jeweilige vom Kabelanschlußstecker 12 herrührende Signal einer beliebigen Schaltanlage an die Eingangsbedingungen der nachfolgenden Steuerschaltung angepaßt.

Damit über äußere Leitungsverbindungen oder durch direkte Einstrahlung keine Störsignale in die Steuersschaltung eingekoppelt werden können, ist die Steuerkarte 10 in einem elektrischen Abschirmgehäuse, vorzugsweise in einem Gußgehäuse angeordnet. Zusätzlich können die zur Steuerkarte 10 bzw. davon wegführenden elektrischen Leitungen durch einen Ferritkern geführt werden, der höherfrequente Störimpulse dämpft.

Ein so aufgebauter Leistungsschalter läßt sich auch in Anlagen mit Ausfahrtechnik auf einem Fahrwagen montieren, wobei dann die Leiterplatte so instaliert ist, daß der Kabelanschlußstecker 12 vom Schaltfeld direkt auf die Leiterplatte gesteckt werden kann. Wenn das nicht unmittelbar möglich ist, kann zwischen den Kabelanschlußstecker 12 und die Steckeranordnung 11 auch ein Steckverbindungsteil mit einem steckbaren Flachleiterband eingefügt werden. Im übrigen ist es bei diesem Aufbau einfach, verschiedene Abschaltzeiten bei Kurzschluß einzustellen, nachdem bei der Anwendung elektronischer integrierter Schaltkreise derartige Änderungen durch einfach äußere Beschaltung ausführbar ist. Daneben kann jedoch auch mittels eines Potentiometers die Auslösezeit frei wählbar eingestellt werden. Insbesondere ergibt sich durch die Anwendung einer Steuerkarte eine wesentliche Verminderung der freien Verdrahtung und auch des Platzbedarfs, nachdem elektronische Schaltmittel im Vergleich zu elektromechanischen Zeitschalteinrichtungen mit wesentlich geringerem Raumbedarf auskommen. Ferner ist es möglich den elektronischen Schaltungsaufbau mit der üblichen Prüfspannung von 2 kV auf Isolationsfestigkeit zu testen.

Claims (9)

1. Leistungsschalteinrichtung mit einem Leistungsschalter in Mittelspannungsfeldern, mit einer elektromechanische Steueranordnung, die eine Steckeranordnung für einen ggf. mehrpoligen feldseitigen Kabelanschluß aufweist, über den Versorgungs- und/oder Steuerspannungen zugeführt sind, mit Zeitschalteinrichtungen, mit einem Steuermotor für das Spannen von Schalterauslösefedern sowie mit elektromagnetischen Auslösern für das Einschalten und das Anschalten des Leistungsschalters, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckeranordnung (11) und die Zeitschalteinrichtungen (13) auf einer nach Art einer gedruckten Schaltung aufgebauten Steuerkarte (10) angeordnet und elektrisch verknüpft sind und daß von der Steuerkarte (10) flexible Steuerleitungen (16, 17, 18) zu den Auslösern (8, 9) und zum Steuermotor (6) führen.

2. Leistungsschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Steuerkarte (10) wenigstens ein elektrischer Wandler (19), wie Vorwiderstand, Spannungsteiler, Transformator mit Anzapfungen, AC/AC- bzw. AC/DC- bzw. DC/AC- bzw. DC/DC-Wandler, angeordnet ist.

3. Leistungsschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Wandler (19) in je eine Leitung des Kabelanschlusses (12) nach der Steckeranordnung (11) gelegt ist/sind.

4. Leistungsschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal wenigstens eines Wandlers (19) an den zugehörigen elektrischen Eingang einer die Zeitschalteinrichtung umfassenden Steuerschaltung gelegt ist.

5. Leistungsschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung einen elektronischen Steuerprozessor (14) umfaßt.

6. Leistungsschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkarte (10) in einem elektrischen Abschirmgehäuse angeordnet ist.

7. Leistungsschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerkarte (10) führende elektrische Leitungen durch einen Ferritkern geführt sind.

8. Leistungsschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Steuerkarte (10) Ausgangsrelais (15) angeordnet sind, die von der Steueranordnung gesteuert sind und deren Schaltstrecken in die Leitungen (16, 17, 18) für die Auslöser (8, 9) und/oder den Motor (6) geschaltet sind.

9. Leistungsschalteinrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler (19) steckbar sind.