DE2907714A1

DE2907714A1 - Federantriebsvorrichtung fuer hochspannungsschalter

Info

Publication number: DE2907714A1
Application number: DE19792907714
Authority: DE
Inventors: Sven Dipl Ing Bachler
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1979-02-28
Publication date: 1979-09-13
Also published as: BR7901397A; US4256941A; DE2907714C2; SE413567B; SE7802673L; JPS54126967A; CA1114433A; FR2419576A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Federantriebsvorrichtung für einen Hochspannungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Durch die Erfindung soll eine Antriebsvorrichtung für einen schnellen Hochspannungsschalter, vorzugsweise einen SFg-Sehalter des Puffer-■fcyps, geschaffen werden, bei dem die Zeit zwischen Abgabe des Ausschaltimpulses und der vollzogenen Ausschaltung höchstens zwei Perioden, d.h. 33 ms bei einem 60 Hz-Netz, beträgt.

Zur Ausschaltung von SFg-Schaltern des Puffertyps ist eine große Betätigungsenergie erforderlich. Da gleichzeitig der Schaltvorgang sehr schnell erfolgen soll, müssen die beweglichen Teile der Antriebsvorrichtung eine möglichst kleine Masse haben. Eine gewöhnliche Spiralfeder hat wegen der erforderlichen HüblMnge eine relativ große Ifesse. Sie ist daher als Energiespeicher für eine Antriebsvorrichtung

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mit den hier genannten Anforderungen nicht geeignet. Man hat daher pneumatische oder hydraulische Antriebsvorrichtungen mit unter Druck stehendem Gas als Energiespeicher verwendet. Solche Antriebsvorrichtungen sind wegen der erforderlichen Kompressoren, Pumpen und anderen Hilfsvorrichtungen jedoch sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die sehr schnell schaltet und hohe Betätigungskräfte aufbringt, gleichzeitig aber relativ einfach aufgebaut ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Federantriebsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Gemäß der Erfindung werden als Speicher für die Ausschaltenergie Torsionsstäbe verwendet, die paarweise und mit entgegengesetzter Drehrichtung zueinander arbeiten. Ein Torsionsstab hat zur Speicherung einer gegebenen Energie zwar dieselbe Masse wie eine entsprechende Spiralfeder; die Masse des Torsionsstabes behindert jedoch in geringerem Maße eine schnelle Energieentnahme, da diese Masse nahe der Verdrehungsachse des Torsionsstabes konzentriert ist und daher das Trägheitsmoment des Torsionsstabes klein ist.

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Dadurch, daß zwei Torsionsstäbe in der Weise zusammenarbeiten, daß sie über den Körper, in dem sie mit ihrem einen Ende fest eingespannt sind, miteinander verbunden sind, und die freien Enden der beiden Stäbe in entgegengesetzter Richtung zueinander verdreht werden, heben sich die Reaktionskräfte und Reaktionsmomente an den Einspannstellen der Torsionsstäbe gegenseitig auf, so daß diese Kräfte nicht von dem Einbaurahmen aufgenommen werden müssen. Der gemeinsame Körper, z.B. ein Querträger, in den die beiden Torsionsstäbe fest eingespannt sind, muß natürlich das Drehmoment der beiden Stäbe aufnehmen können, wobei ein solcher Querträger mit einem Biegemoment belastet wird. Diese Belastung ist jedoch nicht kritisch.

Bei einem SFg-Schalter ist gewöhnlich unter dem Schaltertank Platz zum Verlegen der Torsionsstäbe vorhanden. Diese können dabei parallel zum Schaltertank und in deren unmittelbarer Nähe angeordnet werden, wodurch man eine bedeutende Platzersparnis erzielt. Auch bei den meisten Freiluftschaltern anderer Ausführung ist der für die Torsionsstäbe erforderliche Platz vorhanden.

Auch für das Einschalten des Schalters kann ein Federpaar aus Torsionsstäben verwendet werden. Die in diesen Federn zu speichernde Energie wird dabei so groß bemessen, daß sie sowohl für die Betätigung des Schalters wie auch zum Spannen der Ausschaltfeder ausreicht. Das System entspricht dabei dem üblichen System für ölschalter, und die gespeicherte Energie reicht aus für einen AUS-EIN-AUS-Zyklus.

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Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 in zum Teil perspektivischer Darstellung eine Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung für einen Hochspannungsschalter, und zwar in normaler Betriebslage, d.h. im eingeschalteten Zustand und mit gespannter Einschaltfeder,

Fig. 2 in separater Darstellung die Ausschaltfeder der Antriebsvorrichtung,

Fig. 3 die Antriebsvorrichtung unmittelbar nach dem Ausschalten des Schalters,wobei sich der Einschaltmechanismus noch in der Einschaltlage befindet,

Fig. 4 den Schalter in der AUS-Stellung in zum Einschalten bereite Lage,

Fig. 5 den Schalter in eingeschalteter Stellung mit entspannter Einschaltfeder,

Fig. 6 den Schalter in AUS-Stellung, wobei sich der Mechanismus noch in der Einschaltlage befindet und die Einschaltfeder entlastet ist,

Fig. 7 und 8 eine andere Ausführung der Ausschaltfeder in zwei verschiedenen Stellungen.

Die in den Figuren gezeigte Antriebsvorrichtung hat eine Ausschaltfeder, die aus zwei parallel angeordneten Torsionsstäben 1,2 aus Federstahl besteht, welche in einen Querträger 3 fest eingespannt sind. Jeder Torsionsstab hat beispielsweise eine Länge von ca. 2 m

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und einen Durchmesser von ca. 50 mm. Die freien Enden der Stäbe sind über Hebelarme 4,5 und Stangen 6,7 mit einem auf einer drehbaren Welle 8 fest angeordneten Schalterarm 9 derart verbunden, daß die beiden Stäbe sich zueinander in entgegengesetzter Richtung verdrehen. Auf der Welle 8 ist außerdem ein Arm 10 fest angeordnet, der über eine Stange 11 an den beweglichen Kontakt 12 des Schalters angeschlossen ist.

Zum Einschalten des Schalters werden ebenfalls zwei parallel angeordnete Torsionsstäbe 13, 14 verwendet, die fest im Querträger 3 eingespannt sind. Die freien Enden der Stäbe sind über Hebelarme 15, 16 und Stangen 17, 18 mit einem drehbar auf der Welle 8 angeordneten Betätigungsarm 19 verbunden. Bei gespannter Einschaltfeder wird der Arm 19 von einer ortsfest angeordneten Sperrvorrichtung 20, die durch Betätigung eines Einschaltmagneten 21 gelöst werden kann, festgehalten.

Ein weiterer Arm 22, der nachstehend Einschaltarm genannt wird, ist drehbar auf der Welle 8 angeordnet und wird in der einen Drehrichtung vom Betätigungsarm 19 beim Einschalten des Schalters und in der anderen Drehrichtung von einer Rückstellfeder 23 beaufschlagt.

Am Einschaltarm 22 ist eine Sperrvorrichtung 24 vorhanden, die aus drei kaskadengeschalteten Rollsperren besteht, die durch Betätigung eines ortsfest angeordneten Ausschaltmagneten 25 gelöst werden können. Bei eingeschaltetem Schalter (Fig. 1 und 55 ist der Schalterarm 9

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mit Hilfe der Sperrvorrichtung 24 mit dem Einschaltarm 22 verbunden. Der Schalter wird von einer ortsfest angeordneten Sperre 26, die den Einschaltarm 22 arretiert, in der Einschaltlage festgehalten. Die Sperre 26 wird beim Ausschalten des Schalters durch den Einfluß einer Stange 27 gelöst, die von einem auf der Welle 8 angebrachten Nocken 28 gesteuert wird. Beim Einschalten des Schalters wird die Sperre 26 von einer Rückstellfeder 29 in ihre Sperrlage zurückgeführt.

Figur 1 zeigt die Antriebsvorrichtung in normaler Betriebslage. Der Schalter ist eingeschaltet, und sowohl die Ausschaltfeder 1, 2 wie die Einschaltfeder 13, 14 sind gespannt. Wenn ein Betätigungsimpuls auf den Ausschaltmagneten 25 gegeben wird, so wird die Sperre 24 gelöst und die aus den Torsionsstäben 1, 2 bestehende Ausschaltfeder dreht den beweglichen Kontakt des Schalters schnell in die Ausschaltlage (Fig. 3).

Der auf der Welle 8 angeordnete Nocken 28 wirkt bei der Ausschaltbewegung auf die Stange 27, welche die Sperre 26 für den Einschaltarm 22 löst. Unter dem Einfluß der Rückstellfeder 23 wird dabei der Einschaltarm 22 im Uhrzeigersinn gedreht, und mit Hilfe der Sperrvorrichtung 24 geht der Einschaltarm 22 in Kupplungseingriff mit dem Schalterarm 9 (Fig. 4).

Zum Einschalten des Schalters aus der in Fig. 4 gezeigten Ausschaltlage wird ein Betatigungsimpuls auf den Einschaltmagneten 21 gegeben, der die Sperrvorrichtung 20 löst. Die aus den Torsionsstäben 13 und

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bestehende Einschaltfeder dreht dabei den Betätigungsarm 19, wobei über u.a. den Einschaltarm 22 und den Schalterarm der Kontakt 12 in die Einschaltlage geführt wird. Die Sperre 26 geht gleichzeitig in Sperrstellung und sperrt den Einschaltarm 22 (Fig. 5). Während des Einschaltvorganges wird die Ausschaltfeder 1, 2 gespannt. Der Schalter kann daher unmittelbar nach einem Einschalten ausgeschaltet werden. (Figur 6).

Für die Ausschaltbewegung eines Puffersehalters wird ein Kraftverlauf angestrebt, bei dem zu Beginn eine große Kraft auftritt, um eine schnelle Öffnung der Kontakte zu erreichen. Danach ist eine herabgesetzte Kraft zur Aufrechterhaltung der Kontaktgeschwindigkeit erwünscht und schließlich soll eine sehr große Kraft vorhanden sein, um den Pufferdruck im Endstadium zu überwinden.

Indem man zwei Torsionsstäbe 30, 31 über einen Gelenkarm 32, der zwei auf je einem Torsionsstab fest angeordnete Hebelarme 33, 34 verbindet, mit in geeigneter Weise gewählten geometrischen Abmessungen parallel koppelt (Fig. 7 und 8), kann man ein System mit einer resultierenden Federkraft F erzeugen, deren Verlauf dem gewünschten Verlauf angenähert ist. Die Ausschaltfeder besteht dabei aus vier Torsionsstäben oder aus mehreren parallel arbeitenden Gruppen aus je vier Torsionsstäben.

Die Einschaltfeder wird mit Hilfe einer Spannvorrichtung gespannt, die sich automatisch unmittelbar nach jedem Einschalten in Gang setztj so daß die Antriebsvorrichtung normalerweise jederzeit für ■3:1 ΐΐ i2iiaI'b"'j-al^s^."-_-:ü5 "il«cl<3]rslaset2altaa ^Jb©p«sit ist,, tmnn als© Jkis=»

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE;: ;·..

1. Federantriebsvorrichtung für Hochspannungsschalter mit einer

an den beweglichen Kontakt des Schalters gekuppelten Ausschaltfeder, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschaltfeder aus mindestens zwei zusammenarbeitenden Torsionsstäben (1, 2) besteht, die mit einem Ende fest eingespannt sind,und daß die freien Enden der Torsions-

» mit

stäbe (1,2) derart^dem beweglichen Kontakt (12) des Schalters gekuppelt sind, daß die Stäbe (1, 2) in entgegengesetzter Richtung zueinander verdreht werden.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsstäbe (1, 2) parallel zueinander angeordnet sind und an ihren freien Enden radial gerichtete Hebelarme (4, 5) tragen, die über ein Stangensystem (6, 7) die Federkraft auf den beweglichen Kontakt (12) des Schalters übertragen.

3. Antriebsvorrichtung für einen in einer länglichen, im wesentliche zylindrischen Metallkapsel eingeschlossenen Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsstäbe (1, 2) parallel zu der Kapsel und in deren nahen Umgebung ange ordnet sind.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Einschaltfeder zum Einschalten des Schalters und zum Spannen der Ausschaltfeder _t dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltfeder

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aus Torsions stäben (13, 14) besteht, die in entsprechender Weise angeordnet sind, wie die Torsionsstäbe (1,, 2) der Ausschaltfeder.

5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschaltfeder mindestens vier Torsionsstäbe (30, 31 usw.) umfaßt, die über Gelenke (32) derart paarweise miteinander verbunden sind, daß am Ende der Ausschaltbewegung eine erhöhte Ausschaltkraft (F) auftritt.

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