DE4003332A1

DE4003332A1 - Lastschalter

Info

Publication number: DE4003332A1
Application number: DE19904003332
Authority: DE
Inventors: Peter Ing Grad Illmann
Original assignee: Sachsenwerk AG
Current assignee: Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Priority date: 1990-02-05
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1991-08-08

Description

Die Erfindung betrifft einen Lastschalter nach dem Oberbegriff des 1. Patentanspruchs.

Ein solcher Lastschalter ist in der Druckschrift DE-35 14 853 A1 angegeben. Bei dem bekannten Schalter betätigt der Antriebsenergiespeicher das Schaltmesser und einen gleichsinnig bewegten, mittels eines Lenkers an der Schalterwelle geführten schwenkbaren Kolben, der in einem kreisbogenförmig angeordneten ortsfesten Zylinder das Isoliergas verdichtet. Der Zylinder ist durch eine Düse abgeschlossen, die den Gasstrom während der Stromunterbrechung auf den an das äußere Ende des Zylinders anschließenden ortsfesten Gegenkontakt lenkt. Zwischen dem Schaltmesser und dem Kolben ist ein Federspeicher so eingefügt, daß bei steigendem Kompressionsdruck im Zylinder ein Nacheilen des Kolbens eintritt. Dabei stellt sich in jedem Augenblick ein Gleichgewicht des durch die Druckkräfte gegebenen Drehmomentes mit dem durch den Federspeicher hervorgerufenen ein. Das zur Lichtbogenunterbrechung zur Verfügung stehende Löschgas strömt demnach nicht nur während der ganzen Ausschaltbewegung des Schaltmessers, sondern auch noch kurz danach gleichmäßig in die Schaltstrecke ein und stellt eine wirkungsvolle Entionisierung derselben sicher.

Der bekannte Schalter sieht jedoch für die Einschaltbewegung des Schaltmessers keine elastische Verbindung zum Schlepphebel bzw. zum Kolben vor, sondern lediglich einen starren Anschlag. So wirkt der volle Unterdruck beim Ansaugen verzögernd auf die Einschaltbewegung ein. Die dadurch entstehende Verlangsamung der Schaltmesserbewegung führt dann bei gleichgroßen Vorzündstrecken zu einer längeren Brenndauer des Vorzündlichtbogens. Da moderne Lastschalter nach den gültigen Bestimmungen auch Kurzschlußströme einschalten können müssen, resultiert aus der Verzögerung mindestens eine größere Kontaktabnutzung, wenn nicht sogar eine Kontaktverschweißung.

Zur Vermeidung von großen Unterdrücken sind Lastschalter bekanntgeworden, bei denen in der Ansaugphase besondere Ventile große Einlaßquerschnitte freigeben. Eine solche Anordnung ist aus der Druckschrift DE-38 03 117 A1 bekannt, bei der in Fig. 2 ein Plattenventil zum Ansaugen des Löschgases angegeben ist.

Bei dem bekannten Schalter nach der Druckschrift DE 35 14 853 A1 durchdringt der den Kolben tragende Schlepphebel außerdem die Zylinderwand längs der inneren Mantellinie schlitzförmig und verhindert so vor allem im ersten Teil der Ausschaltbewegung eine wirkungsvolle Gasströmung aus der Düse auf den Lichtbogen. Dieses Merkmal mag von sekundärer Bedeutung sein, es soll jedoch bei einer Weiterentwicklung vermieden werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird in einer Verbesserung des Lastschalters der bekannten Art gesehen, mit der bei gegebener Antriebsenergie eine zügige, unverzögerte Einschaltbewegung ebenso ermöglicht wird, wie eine von wirkungsvoller Gasströmung begleitete Ausschaltbewegung. Außerdem soll der Lastschalter so ausgebildet sein, daß er ohne Änderungen der Blaseinrichtung auch in einen Dreistellungsschalter umgewandelt werden kann, der neben einer Ein- und Ausschaltstellung auch eine Erdungsstellung aufweist.

Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des 1. Patentanspruchs angegeben. Durch den am Schaltmesser befestigten Zylinder ist es dabei möglich, den Kolben über eine Federanordnung am Drehpunkt-Kontaktstück im stabilen Gleichgewicht zu halten und über am Schlepphebel des Kolbens befestigte Angriffspunkte nach beiden Seiten auszulenken. Dadurch wird nicht nur während des Verdichtungshubes, sondern auch während des Ansaughubes des Löschgases ein elastisches Ausweichen des Kolbens und somit eine Reduzierung des die jeweilige Schaltbewegung verzögernden Druckdifferenz ermöglicht. Auf diese Weise ist ein unverzögertes Einschalten auch im Kurzschlußfall mit kurzer Lichtbogenzeit möglich, was den Kontaktverschleiß reduziert und eine Verschweißung der Kontakte ausschließt. Das Schaltmesser des erfindungsgemäßen Lastschalters kann darüber hinaus auch bei in dem Zylinderinnern lokalisierten Kolben in eine Erdungsstellung geschwenkt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens finden sich in den Unteransprüchen.

Zum besseren Verständnis der Erfindungsidee wird auf die Zeichnungen verwiesen. Die einzelnen Figuren zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 Lastschalter in Stellung EIN; ausgeschaltete Stellung in Strich-Punkt-Linie,

Fig. 2 Lastschalter während eines Ausschaltvorgangs,

Fig. 3 Lastschalter während eines Einschaltvorgangs,

Fig. 4 Lastschalter als Dreistellungsschalter in Stellung "Erdung" und

Fig. 5 Lastschalter mit Kolben-Ankopplung über Zugfeder.

Das Schaltmesser 1 ist schwenkbar um den Drehpunktkontakt 9 angeordnet und fest mit dem Zylinder 2 verbunden, an dem eine auf die Schaltstrecke gerichtete Düse befestigt ist. In Fig. 1 ist der Lastschalter in Stellung EIN dargestellt, d. h. das Schaltmesser 1 berührt den Gegenkontakt 8. Der schwenkbare Kolben 3 ist an einem Schwenkhebel 4 befestigt, der ebenfalls um den Drehpunktkontakt schwenkbar ist. Mit dem Schwenkhebel 4 ist ein Federarm 6 starr verbunden. An dem Drehpunktkontakt 9 ist ein Festpunkt 7 angeordnet. Eine Schenkel-Biegefeder 5 ist so um den Drehpunkt gelegt, daß ihre beiden Schenkel in der gezeichneten Stellung für den Schwenkhebel 4 und dem mit ihm verbundenen Kolben 3 eine stabile Gleichgewichtslage bilden. In Fig. 1 ist ferner eine Schaltstange 11 zu erkennen, die den Schalter mit einem nicht dargestellten Antriebsenergiespeicher verbindet.

Während einer Ausschaltbewegung schwenkt das Schaltmesser 1 vom Gegenkontakt 8 weg und das in dem mitbewegten Zylinder 2 befindliche Löschgas wird durch die Wirkung des Kolbens 3 verdichtet. Der im Zylinder 2 entstehende Innendruck p_i bewirkt nun eine Verstellung des Kolbens aus der mit einem durchgehenden Strich gezeichneten in die strichpunktiert angedeutete Lage. Diese Verstellung geschieht unter gleichzeitiger Verdrehung des Schwenkhebels 4 und des mit ihm starr verbundenen Federarms 6, wodurch die Biegefeder 5 ebenfalls in die strichpunktierte Lage verschwenkt und gespannt wird. Dabei befindet sich in jeder Position das durch den Innendruck p_i gebildete Drehmoment mit dem durch die Biegefeder 5 aufgebrachten Drehmoment im Gleichgewicht. Gleichzeitig wird aus der Düse im Zylinder 2 Löschgas gegen den Lichtbogen geblasen. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird der Innendruck p_i während der Ausschaltbewegung sich so einstellen, daß ein zügiger Bewegungsablauf des Schaltmessers 1 möglich ist. Die erfindungsgemäße Anordnung hat zur Folge, daß bei Erreichen der Ausschaltstellung des Schaltmessers 1 noch immer ein Innendruck p_i vorhanden ist, der auch dann noch eine Auslenkung der Biegefeder 5 und des Kolbens 3 zur Folge hat. Die Biegefeder 5 bewirkt anschließend eine Rückführung des Kolbens 3 in seine stabile Gleichgewichtslage und drückt während dieser Zeit das restliche Löschgas aus der Düse in die Schaltstrecke. Auf diese Weise steht auch bei sehr großen Lichtbogenzeiten, wie sie beispielsweise bei der Unterbrechung induktiver Leerlaufströme oder kapazitiver Ströme entstehen können, ein wirkungsvoller Unterbrechungsmechanismus zur Verfügung. Während der Einschaltbewegung wird in den Zylinder 2 Löschgas durch die Düse eingesaugt. Der dabei entstehende Unterdruck p_u läßt gegenüber dem Außendruck p_a eine Druckdifferenz entstehen, die gegen die Rückstellwirkung der Biegefeder 5 den Kolben aus der gezeichneten in die strichpunktierte Lage (Fig. 3) verstellt. Durch diese Verstellung verringert sich diese Druckdifferenz; das Schaltmesser 1 kann vom Antriebsenergiespeicher unverzögert in die Einschaltstellung bewegt werden. Nach Abschluß der Einschaltbewegung befindet sich der Kolben 3 noch nicht in seiner Endstellung und die Federanordnung der Biegefeder 5 noch nicht in ihrer Gleichgewichtsposition. Die Kraft der Feder 5 bewirkt jedoch, daß auch nach Abschluß der Bewegung des Schaltmessers 1 der Zylinder 2 noch mit Löschgas vollgefüllt wird. Diese verzögerte Füllung des Zylinders 2 mit Löschgas stellt jedoch für die Funktionen eines Lastschalters keinerlei Nachteil dar, da diese Schalter keine sogenannte Kurzunterbrechung durchführen müssen.

Die erfindungsgemäßen Lastschalter mit den am Schaltmesser 1 befestigten kreisbogenförmigen Zylindern 2 können ohne große Probleme auch als sogenannte Dreistellungsschalter eingesetzt werden. In Fig. 4 ist der erfindungsgemäße Schalter in der Erdungstellung dargestellt, in der das Schaltmesser 1 einen Erdungskontakt 13 berührt. Der Kolben 3 liegt dabei am Boden des Zylinders 2 an, die Biegefeder 5 ist in der anderen Richtung durch den mitgeführten Federarm 6 gespannt. Damit die Rückstellkraft der Biegefeder 5 nicht zu einer Unterbrechung der Erdverbindung führen kann, ist am Antriebsspeicher eine entsprechende Verklinkung vorzusehen. Da diese aber für die Erfindung ohne Bedeutung ist, wurde sie nicht mit dargestellt.

Statt der in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Schenkel-Biegefeder können die geforderten Funktionen auch von anderen Federanordnungen einwandfrei durchgeführt werden. So zeigt Fig. 5 eine Zugfeder 12, die zwischen dem Federarm 6 und den am Drehpunktkontakt angebrachten Festpunkt 7 eingehängt ist und die in ihrer Mittelstellung den Kolben 3 im stabilen Gleichgewicht hält. Auslenkungen des Kolbens nach einer der beiden Seiten, wie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt, führen auch hier zu einer Auslenkung des Federarms 6 und zu einem durch die Zugfeder 12 bewirkten Rückstellmoment auf den Kolben 3.

Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es, die bekannten Lastschalter, vor allen Dingen in modernen, mit Druckgas, beispielsweise SF6, isolierten Lastschalteranlagen, weiter zu verbessern. Dies geschieht durch eine Minimierung der Antriebsenergie zur Bewegung der Schaltmesser in beiden Bewegungsrichtungen ohne dadurch die Funktionsfähigkeit der Lastschalter einzuschränken. Aufwendige Ventilanordnungen werden ebenfalls vermieden.

Claims

1. Lastschalter für mit Druckgas isolierte Schaltanlagen mit einer selbsterzeugten Löschmittelströmung, bestehend aus folgenden Teilen:

- Einer aus einem ortsfesten Gegenkontakt und einem um einen Drehpunkt schwenkbaren Schaltmesser gebildeten Schaltstrecke,
- einer aus einem Zylinder und einem mittels eines an dem Drehpunkt gelagerten Schwenkhebel beweglichen Kolben gebildeten Verdrängereinrichtung für das durch eine Düse in die Schaltstrecke strömende Druckgas, und
- einer den Kolben bei der Ausschaltbewegung elastisch an das Schaltmesser anlenkenden Federanordnung,

dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) bei allen Schaltvorgängen gemeinsam mit dem Schaltmesser (1) schwenkt und die Federanordnung (5, 12) sich mit wenigstens einem Ende am ortsfesten Drehpunkt-Kontakt (9) und mit wenigstens einem anderen Ende am Schwenkhebel (4) oder einem mit diesem starr verbundenen Federarm (6) so abgestützt, daß der Kolben (3) gegenüber dem Schaltmesser (1) sowohl in der eingeschalteten als auch in der ausgeschalteten Stellung des Schalters eine stabile Gleichgewichtslage einnimmt.

2. Lastschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (4) eine gekrümmte Form aufweist, mit der er den Außenrand des Zylinders (2) in der Innenstellung des Kolbens (3) umgreift.

3. Lastschalter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung aus einer Zugfeder (12) besteht.

4. Lastschalter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung aus einer Schenkel- Biegefeder (5) besteht, deren beide Schenkel sich in der Gleichgewichtslage sowohl am Drehpunktkontakt (9), als auch am Schwenkhebel (4) oder dem zugehörigen Federarm (6) abstützen.

5. Lastschalter nach Patentanspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastschalter bei in den Zylinder (2) eingeschobenem Kolben (3) von der Ausschaltstellung in eine Erdungsstellung bringbar ist, in der das Schaltmesser (1) einen Erdungskontakt (13) kontaktiert.

6. Lastschalter nach Patentanspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckgas SF6 oder eine Mischung von Luft mit SF6 vorgesehen ist.