DE4023740C2 - Switch drive - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schalterantrieb, insbesondere einen Leistungsschalterantrieb mit einer lösbaren, mehrere Glieder umfassenden Verklinkungseinrichtung für das Öffnen oder Schließen des elektrischen Kontaktsystems, wobei mindestens ein Glied kurzzeitig in einer vorgegebenen Position arretierbar oder aus dieser lösbar ist.The invention relates to a switch drive, in particular one Circuit breaker drive with a detachable, multiple links comprehensive latching device for opening or closing of the electrical contact system, at least one link being briefly lockable in a predetermined position or from this is solvable.
Bei elektrischen Schaltgeräten einschließlich Schützen sind die vorgenannten Glieder wichtig, um Öffnungs- oder Schließvorgänge durchzuführen und definierte Ein- oder Aus-Betriebszustände zu erreichen. So weisen solche Geräte beispielsweise ein mechanisches Arretierglied für das Schaltschloß auf, zum Beispiel in Form einer Halbwelle. Weiterhin sind zur Abbremsung der beim Ausschaltvorgang bewegten Glieder beziehungsweise deren Massen Dämpfungsglieder notwendig sowie geeignete Sperren, um das Rückprellen und damit das unerwünschte kurzzeitige erneute Schließen zu verhindern. Schließlich sind Arretierglieder notwendiger Bestandteil für Hilfsauslöseeinrichtungen wie beispielsweise Unterspannungsauslöser. Schließlich geht es bei Schützen um eine Arretierung des Betriebszustandes, was bisher durch eine Leistungsspule geschieht, die während der gesamten Betriebsdauer eine relativ hohe Leistung aufnimmt, wobei gegebenenfalls zwei Schütze gegenseitig mechanisch verklinkt sein können, um deren gleichzeitigen Betrieb auszuschließen.For electrical switchgear including contactors aforementioned links important to open or close operations to be carried out and defined on or off operating states to reach. For example, such devices have a mechanical one Locking element for the key switch, for example in Half wave shape. Furthermore, to slow down the switch-off process moving links or their masses damping links necessary as well as appropriate locks to rebound and thus to prevent the undesired brief closing again. Finally, locking members are a necessary component for Auxiliary tripping devices such as undervoltage releases. After all, shooters are concerned with locking the Operating state, which so far has been done by a power coil, which is relatively high during the entire operating period Power takes up, where appropriate, two shooters to each other can be mechanically latched to prevent their simultaneous operation.
In allen vorgenannten Fällen sind also geeignete Arretier- oder Dämpfungsglieder erforderlich, die bisher in folgenden Punkten unbefriedigend waren: Der Hauptnachteil ist der zeitlich zu langsame Bewegungsablauf der mechanischen Teile. Die sich in engen Grenzen bewegende Lageabhängigkeit der in Wirkverbindung stehenden Glieder beeinträchtigt die Zuverlässigkeit nachhaltig. Auch sind diese Glieder nicht elektronisch ansteuerbar, weil die bisherige mechanische Lösung einen weit höheren Leistungsbedarf für die Auslösung erfordert, als die Steuerelektronik liefern kann. Schließlich erfordert die bisherige Mechanik die Herstellung teurer und sehr präzise dimensionierter Glieder.In all of the above cases, suitable locking or Attenuators required so far in the following points were unsatisfactory: The main disadvantage is that it is too slow Movement of the mechanical parts. Which are in tight Limiting position dependency of the operatively connected Limits have a lasting impact on reliability. Also these links cannot be controlled electronically because the The previous mechanical solution required far more power required for triggering than deliver the control electronics can. After all, the previous mechanics require production expensive and very precisely dimensioned links.
Ein Beispiel liefert der Gegenstand der deutschen Auslegeschrift 22 36 584 betreffend eine Rückprellsperre für ein Schaltgerät, deren Auslöser ab einer Kurzschlußstromhöhe von etwa 30 kA bis 50 kA ansprechen. Moderne Schalter haben heute aber Schaltvermögen bis über 100 kA, was bedeutet, daß dieser Bereich infolge der Prellgegebenheiten nur schwer zu beherrschen ist. Bei höheren Kurschlußströmen besteht insbesondere das Problem, daß die Sperrfunktion nicht mehr mit Sicherheit gewährleistet ist, d. h., es besteht die Gefahr, daß der Schalter wieder schließt. Bisher ist keine Möglichkeit bekannt, die Prellverhältnisse auf die tatsächlich auftretende jeweilige Kurzschlußstromstärke abzustimmen. Der beispielhaft angegebene Bereich von 30 bis 100 kA ist zu breit, um mit herkömmlichen Mitteln optimal abgedeckt werden zu können.The subject of the German interpretation provides an example 22 36 584 relating to a rebound lock for a switching device, their triggers from a short-circuit current level of about 30 kA to Address 50 kA. Today, however, modern switches have switching capacity up to over 100 kA, which means that this range as a result the bounce is difficult to control. At higher short-circuit currents there is in particular the problem that the locking function is no longer guaranteed with certainty, d. H., there is a risk that the switch closes again. So far there is no known way to match the bounce conditions to the actual short-circuit current that actually occurs. The range from 30 to 100 kA given by way of example is too wide to be covered optimally with conventional means can.
Durch die deutsche Auslegeschrift 25 52 257 ist ein Leistungsschalter mit einem durch Schaltschluß verklinkbares Kontaktsystem und mindestens einem festen und einem beweglichen Kontaktstück bekannt. Hierdurch wird eine mechanisch wirkende Rückprellsperre geschaffen, die aber keine steuerbare Dämpfung oder Arretierung eines Schaltgliedes ermöglicht.Through the German designation 25 52 257 is a circuit breaker with a contact system that can be latched by switching circuit and at least one fixed and one movable contact piece known. This creates a mechanical rebound lock created, but no controllable damping or locking of a switching element.
Weiterhin ist durch die DE 36 31 107 A1 ein regelbarer Stoßdämpfer für Kraftfahrzeuge bekannt. In diesem Stand der Technik sind aber keine Hinweise auf elektrische Schaltgeräte gegeben.Furthermore, DE 36 31 107 A1 is a controllable shock absorber known for motor vehicles. In this state of the art, however no indications of electrical switching devices given.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalterantrieb, insbesondere einen Leistungsschalterantrieb mit Dämpfungs- und Verriegelungselementen zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.The invention has for its object a switch drive, in particular a circuit breaker drive with damping and Simplify locking elements. This task is accomplished by the features characterized in claim 1 solved.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further developments of the invention are in the subclaims featured.
Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.The following are two exemplary embodiments described the invention.
In der zugehörigen Zeichnung zeigtIn the accompanying drawing shows
Fig. 1 das Schema eines Schaltschlosses mit elektronischer Verklinkung; Fig. 1 shows the diagram of a switching mechanism with electronic latch;
Fig. 2 eine Rückprellsperre für ein Schaltgerät. Fig. 2 is a rebound lock for a switching device.
Die Fig. 1 und 2 zeigen übereinstimmend ein Kontaktsystem mit der Kontaktmechanik eines Leistungsschalters höherer Nennstromstärke. Im einzelnen ist der feststehende Hauptkontakt bzw. das Hauptschaltstück mit 10 bezeichnet, das bewegliche Hauptschaltstück mit 11. Dieses ist seinerseits im Schalthebel 12 schwenkbeweglich gelagert und wird von der Kontaktdruckfeder 13 in Stellung EIN mit Druck beaufschlagt. Die Schaltwelle 14 ist ortsfest im nicht dargestellten Gehäuse drehbar gelagert und weist eine übliche Schelle 15 auf, die auf der Schaltwelle 14 festsitzt und mit einer Koppelstange 16 verbunden ist, die ihrerseits den Schalthebel 12 bewegt. Figs. 1 and 2 consistently show a contact system with the contact mechanism of a circuit breaker of higher current rating. In detail, the fixed main contact or the main contact is designated 10 , the movable main contact 11 . This in turn is pivotally mounted in the shift lever 12 and is pressurized by the contact pressure spring 13 in the ON position. The selector shaft 14 is rotatably mounted in the housing, not shown, and has a conventional clamp 15 which is fixed on the selector shaft 14 and is connected to a coupling rod 16 , which in turn moves the shift lever 12 .
Weiterhin weist die Schaltwelle 14 einen festsitzenden Mitnahmehebel 18 auf (zuweilen Kurbel genannt), der mit der Schloßmechanik verbunden ist. Zur Schloßmechanik gehören insbesondere das aus den gleichen Teilen 19a und 19b bestehende Kniegelenk, der Rollenhebel 20 mit drehbeweglich angebrachter Rolle 20a sowie der Klinkenhebel 21, der sich im Falle der Fig. 2 auf der Halbwelle 22 abstützt.Furthermore, the control shaft 14 has a stuck driving lever 18 (sometimes called a crank) which is connected to the lock mechanism. The lock mechanism includes in particular the knee joint consisting of the same parts 19 a and 19 b, the roller lever 20 with rotatably mounted roller 20 a and the ratchet lever 21 , which in the case of FIG. 2 is supported on the half shaft 22 .
Beide Figuren zeigen das Kontaktsystem und die zugehörige Schloßmechanik in der Stellung EIN, wobei sich die Anlenkstange 24 samt zugehörigem Umlenkhebel 25, welcher drehbeweglich auf der Umlenkwelle 26 gelagert ist und auf dem Anschlag 28 aufliegt, in einer definierten Position befinden. In der Stellung AUS liegt der Mitnahmehebel 18 am Anschlagpuffer 27.Both figures show the contact system and the associated lock mechanism in the ON position, the link rod 24 together with the associated deflection lever 25 , which is rotatably mounted on the deflection shaft 26 and rests on the stop 28 , in a defined position. In the OFF position, the driving lever 18 lies on the stop buffer 27 .
Darüber hinaus zeigt die Fig. 2 einen Stromsensor 30 und einen mit diesem elektrisch verbundenen Auslöser 31, welcher die Höhe der Feldstärke und somit das Maß der Viskosität der Flüssigkeit steuert.In addition, FIG. 2 shows a current sensor 30 and a trigger 31 electrically connected to it, which controls the level of the field strength and thus the level of the viscosity of the liquid.
Die für die Erfindung wesentlichen Teile betreffen nun das Glied 1, das direkt oder indirekt an geeigneter Stelle der Kontaktmechanik angreift, insbesondere am Klinkenhebel 21 (wie in Fig. 1 gezeigt) oder an der Schaltwelle 14 (wie in Fig. 2 gezeigt). Das Glied 1 umfaßt einen Kolben 1a mit Überströmöffnungen, der sich in einen geschlossenen Behälter 2 erstreckt, der seinerseits mit einer elektroviskosen Flüssigkeit 3 gefüllt ist. Die Elektroden können beispielsweise in axialer Richtung aufgeteilt sein als obere und untere Elektrode 4a und 4b im Falle Fig. 1. Ebenso ist eine halbschalige Aufteilung leicht zu verwirklichen, wie in Fig. 2 angedeutet.The parts essential to the invention now relate to the link 1 , which acts directly or indirectly on a suitable point of the contact mechanism, in particular on the latch lever 21 (as shown in FIG. 1) or on the selector shaft 14 (as shown in FIG. 2). The link 1 comprises a piston 1 a with overflow openings, which extends into a closed container 2 , which in turn is filled with an electroviscous liquid 3 . The electrodes can be divided, for example, in the axial direction as the upper and lower electrodes 4 a and 4 b in the case of FIG. 1. Likewise, a half-shell division is easy to implement, as indicated in FIG. 2.
Im folgenden wird die Funktion näher erläutert, zunächst im Falle eines Schaltschlosses mit elektronischer Verklinkung gemäß Fig. 1. The function is explained in more detail below, first in the case of a switch lock with electronic latching according to FIG. 1.
Fig. 1 zeigt die verklinkte Stellung EIN. Wenn nun eine Auslösung zum Zwecke der Öffnung des Kontaktsystems erfolgen soll, sei es durch Schutzauslöser, sei es durch gezielte betriebliche Steuersignale, wird die Spannung an den Elektroden 4a, 4b abgeschaltet. Dies bedeutet, daß der in Stellung EIN durch die erstarrte elektroviskose Flüssigkeit 3 arretierte Hubzylinder 1a freigegeben wird und unter der Wirkung der Kontaktkräfte (einschließlich Feder 13) sich nach unten wegbewegt bzw. im Falle der Darstellung tiefer in den Behälter eintaucht. Damit gibt der Klinkenhebel 21 die Rolle 20a frei, und der Rollenhebel 20 verschiebt sich im Gegenuhrzeigersinn derart, daß das Kniegelenk 19a, 19b über den gestreckten Totpunkt in die instabile Lage gebracht wird. Damit dreht sich der Mitnahmehebel 18 samt Schaltwelle 14 unter dem Druck des Kontaktsystems im Gegenuhrzeigersinn und öffnet über die Koppelstange 16 und den Schalthebel 12 das bewegliche Hauptschaltstück 11. Fig. 1 shows the latched position ON. If tripping is now to take place for the purpose of opening the contact system, be it by means of a protective release or by specific operational control signals, the voltage at the electrodes 4 a, 4 b is switched off. This means that the lift cylinder 1 a locked in the ON position by the solidified electroviscous liquid 3 is released and moves downwards under the action of the contact forces (including spring 13 ) or, in the case shown, dips deeper into the container. Thus, the pawl lever 21 releases the roller 20 a, and the roller lever 20 moves counterclockwise such that the knee joint 19 a, 19 b is brought into the unstable position via the extended dead center. The driving lever 18 together with the switching shaft 14 thus rotates counterclockwise under the pressure of the contact system and opens the movable main switching element 11 via the coupling rod 16 and the switching lever 12 .
Die geschilderte Bewegung endet, indem der Mitnahmehebel 18 an den elastischen Anschlagpuffer 27 zur Anlage kommt entsprechend der Stellung AUS.The movement described ends when the driving lever 18 comes to rest against the elastic stop buffer 27 in accordance with the OFF position.
Der Hauptvorteil des Ersatzes üblicher Verklinkungsglieder, insbesondere der in Fig. 2 gezeigten Halbwelle, durch die erfindungsgemäße Anordnung gemäß Fig. 1 besteht darin, daß diese neue Verklinkungseinrichtung elektronisch ansteuerbar ist. Die damit im Zusammenhang stehenden Vorteile wurden bereits oben genannt.The main advantage of replacing conventional latching elements, in particular the half-wave shown in FIG. 2, by the arrangement according to the invention according to FIG. 1 is that this new latching device can be controlled electronically. The related advantages have already been mentioned above.
Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Rückprellsperre in Verbindung mit Fig. 2 näher erläutert.The function of the rebound lock according to the invention is explained in more detail below in connection with FIG. 2.
Hier ist der Fall interessant, daß die Auslösung bei höheren, prellkritischen Strömen erfolgt. Dies bedeutet, daß entsprechend höhere elektrodynamische Kräfte im System auftreten und sich beschleunigend auf die Ausschaltbewegung einschließlich Drehung der Schaltwelle etc. auswirken. Dabei erfolgt der Anschlag des Mitnahmehebels 18 am Anschlagpuffer 27 relativ heftig und kann die unerwünschte Folge haben, daß Rückstoßkräfte von solcher Größenordnung auftreten, daß sich die Bewegung der Schaltwelle 14 und der Koppelstange 16 umkehren, womit der Schalthebel 12 nach links im Bild zurückschwenkt in die Nachbarschaft des Hauptschaltstückes 10. Da sich in dessen Bereich noch ionisierte Gase befinden, besteht die erhebliche Gefahr einer Rückzündung.It is interesting here that the triggering takes place at higher, impact-critical currents. This means that correspondingly higher electrodynamic forces occur in the system and have an accelerating effect on the opening movement, including rotation of the selector shaft, etc. The stop of the driving lever 18 on the stop buffer 27 is relatively violent and can have the undesirable consequence that recoil forces of such magnitude occur that the movement of the selector shaft 14 and the coupling rod 16 are reversed, so that the shift lever 12 swings back to the left in the picture Neighboring the main contact piece 10 . Since there are still ionized gases in its area, there is a considerable risk of reignition.
Um diesen unerwünschten Rückprellvorgang zu verhindern, dient die erfindungsgemäße Rückprellsperre. Erreicht der abzuschaltende Strom, insbesondere ein Kurzschlußstrom, die Größenordnung, die prellkritisch ist, so erfaßt der Sensor 30 automatisch diese Größenordnung und beaufschlagt über den Auslöser 31 die Elektroden 4a, 4b derart, daß die Zähigkeit der Flüssigkeit 3 sich in dem Maße erhöht, daß die Bewegung des Gliedes 1 bzw. des Hubzylinders 1a in der Flüssigkeit 3 entsprechend stark gedämpft wird, gegebenenfalls bis zur vollständigen Blockierung im Bereich der der Stellung AUS entsprechenden Endposition des Zylinders 1a. Damit ist die gefürchtete Rückprellung zuverlässig unterbunden.The rebound lock according to the invention serves to prevent this undesirable rebound process. If the current to be switched off, in particular a short-circuit current, reaches the order of magnitude that is critical for bouncing, the sensor 30 automatically detects this order of magnitude and acts on the electrodes 4 a, 4 b via the trigger 31 in such a way that the viscosity of the liquid 3 increases to the extent that the movement of the link 1 or the lifting cylinder 1 a in the liquid 3 is correspondingly strongly damped, if necessary until complete blocking in the region of the end position of the cylinder 1 a corresponding to the OFF position. The feared rebound is thus reliably prevented.
Gegenüber bekannten mechanischen Rückprellsperren bestehen folgende große Vorteile: steuerbare Viskosität und damit Dämpfung, die bis zur Arretierung direkt elektronisch ansteuerbar ist; Eignung für die kostengünstige Erweiterung schon vorhandener Elektronik-Schutzbausteine.Compared to known mechanical rebound barriers following major advantages: controllable viscosity and thus Damping that can be controlled electronically directly until locked is; Suitability for the inexpensive extension existing electronic protection modules.
Die Ausbildung des Behälters 2 und des darin eintauchenden Hubkolbens 1a kann in unterschiedlicher Art erfolgen, insbesondere der Anordnung der Elektroden. Die Aufteilung der Elektroden kann, wie bereits genannt, beispielsweise in radialer oder axialer Hinsicht erfolgen. Die Überströmöffnungen des Kolbens 1a können in herkömmlicher Weise ausgebildet sein. Dies gilt für die Gestaltung allgemein, die Abdichtung gegenüber dem Glied 1 und die Isolierung der Elektroden voneinander und nach außen. Bei einer besonderen Ausführungsform kann endseitig im Behälter 3 eine Membran vorgesehen sein, welche ein Druckluftpolster 5 gegen die elektroviskose Flüssigkeit abgrenzt. Dieses Druckluftpolster 5 soll im Falle der völligen Erstarrung der Flüssigkeit 3 die mechanischen Stoßimpulse dämpfen und damit den Verschleiß der betroffenen Teile vermindern.The design of the container 2 and the reciprocating piston 1 a immersed therein can take place in different ways, in particular the arrangement of the electrodes. As already mentioned, the electrodes can be divided, for example, in a radial or axial respect. The overflow openings of the piston 1 a can be formed in a conventional manner. This applies to the design in general, the sealing against the member 1 and the isolation of the electrodes from each other and to the outside. In a special embodiment, a membrane can be provided at the end in the container 3 , which delimits a compressed air cushion 5 from the electroviscous liquid. In the case of complete solidification of the liquid 3, this compressed air cushion 5 is intended to dampen the mechanical shock pulses and thus reduce the wear on the parts concerned.
Bei einer bevorzugten Bauform können die beiden Elektroden 4a und 4b beidseitig von den Überströmöffnungen im Kolben 1a derart angeordnet werden, daß bereits beim Anlegen einer geringen Feldstärke die Viskositätsänderung nur im Bereich der Überströmöffnungen erfolgt und somit die Dämpfung des Kolbens sehr präzise wirksam wird.In a preferred design, the two electrodes 4 a and 4 b can be arranged on both sides of the overflow openings in the piston 1 a in such a way that even when a low field strength is applied, the viscosity change only occurs in the area of the overflow openings and the damping of the piston thus becomes very precisely effective .
BezugszeichenlisteReference list
1 Glied
1a Kolben
2 Behälter
3 Flüssigkeit
4a, 4b zusammenwirkende Elektroden
5 Luftpolster
10 feststehendes Hauptschaltstück (Hauptkontakt)
11 bewegliches Hauptschaltstück
12 Schalthebel, in dem Teil 11 gelagert ist
13 Kontaktdruckfeder
14 Schaltwelle, ortsfest im Gehäuse drehbar gelagert
15 Schelle, sitzt fest auf Schaltwelle 14
16 Koppelstange, beaufschlagt Schalthebel 12
18 Mitnahmehebel (meist Kurbel genannt), sitzt fest
auf Schaltwelle 14
19a, 19b Kniegelenk
20 Rollenhebel
20a drehbeweglich am Rollenhebel 20 angebrachte Rolle
21 Klinkenhebel
22 Halbwelle
24 Anlenkstange
25 Umlenkhebel
26 Umlenkwelle
27 Anschlagpuffer für Teil 18 in Stellung AUS
28 Anschlag für Teil 25 in Stellung EIN
30 Stromsensor
31 Auslöser 1 link
1 a piston
2 containers
3 liquid
4 a, 4 b interacting electrodes
5 air cushions
10 fixed main contact (main contact)
11 movable main contact
12 shift lever in which part 11 is mounted
13 contact pressure spring
14 selector shaft, rotatably mounted in the housing
15 clamp, firmly seated on selector shaft 14
16 coupling rod, acts on shift lever 12
18 Driving lever (usually called crank), sits firmly on selector shaft 14
19 a, 19 b knee joint
20 roller levers
20 a rotatably attached to the roller lever 20 roller
21 ratchet lever
22 half wave
24 link rod
25 bellcranks
26 deflection shaft
27 Stop buffer for part 18 in the OFF position
28 Stop for part 25 in the ON position
30 current sensor
31 triggers
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AEG NIEDERSPANNUNGSTECHNIK GMBH & CO. KG, 24534 NE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |