DE4141564C2 - Antrieb für Schaltgeräte - Google Patents
Antrieb für SchaltgeräteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Schaltgeräte
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Elektrische Schaltgeräte, vor allem solche für höhere
Ströme und Spannungen und hierbei wiederum insbesondere
Last- und Leistungsschalter, benötigen wegen ihrer zum
Teil erheblichen zu beschleunigenden Massen ihrer beweg
ten Kontaktglieder sowie des unterschiedlichen Profils
der Weg-Zeit-Kennlinie der jeweils verwendeten Lichtbo
genlöschsysteme, wie Ölströmungs-, Gasströmungs- oder Va
kuum-Löscheinrichtungen, als Folge der jeweiligen elek
tro-physikalischen Bedingungen beim Schalten unterschied
liche und angepaßte Antriebssysteme. Diese sind um so
wirksamer, je eher es ihnen gelingt, den jeweils erfor
derlichen Idealverlauf der Schaltgeschwindigkeit der
Schaltglieder über den Schaltweg sicherzustellen.
Man verwendet hierzu Magnet-, Motor- und Federkraft-Speicherantriebe, deren Ener
gieabgabe an die Schaltglieder der Schalter über veränderliche Hebelarme, Schaltno
cken, Federn, Dämpfungsglieder und sonstige, den Verlauf der Kraftabgabe sinnvoll
verändernden Ankopplungsglieder mehr oder weniger erfolgreich beeinflußt bzw. an
gepaßt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die genannten - in der Regel mechanischen -
Ankopplungsglieder zur Kraftbedarfsanpassung des Antriebes zu vermeiden.
Die Lösung gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.
Nunmehr wird ein elektrisch beeinflußbarer Antriebsmagnet durch Variation der ihm
zugeführten elektrischen Energie nach Zeit und/oder Weg gesteuert. Diese Steuerung
übernimmt ein Mikroprozessor, in dem schalterabhängig der Energiebedarf entlang des
Schaltweges eingespeichert ist.
Ein System zur Betätigung eines Elektromagneten zur Schaltung von Wechselstrom
kreisen mit einem mit Hilfe eines Rechners in Abhängigkeit von einem Referenzwert
gesteuerten Schaltelement ist an sich aus der DE 31 10 314 A1 bekannt. Dort werden
als Referenzwert die Perioden in einem durch die Kontakte des Elektromagneten zu
schaltenden Wechselstromkreis abgetastet und dadurch das System so gesteuert, daß
die Kontakte nach einem Schaltbefehl im wesentlichen in einem einem ersten Null
durchgang folgenden Nulldurchgang öffnen oder schließen. Dadurch wird erreicht, daß
die Schaltkontakte beim Ein- und Ausschalten möglichst geschont werden.
Demgegenüber wird bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung der Antriebsma
gnet so angesteuert, daß dem schalterspezifischen Kraftbedarf Rechnung getragen
wird.
Eine typische Kraftbedarfskurve, z. B. für ein Mittelspannungsleistungsschalter mit
Gasströmungslöscheinrichtung, sieht etwa beim Ausschalten wie folgt aus:
Während des Kontaktdurchlaufes bis zur Kontakttrennung ist ein erhöhter Kraftbedarf
notwendig, danach werden die Kontaktstücke in eine günstige Löschstellung gefahren,
die nur mit geringer Geschwindigkeit, d. h. verminderter Antriebsleistung, passiert wird;
schließlich beschleunigt der Antrieb die Kontaktstücke wieder bis sie kurz vor der Aus
schaltstellung auf die Geschwindigkeit Null abgebremst werden.
Für die einzelnen Passagen des Schaltweges wird der An
triebsmagnet mit einer dem Leistungsbedarf entsprechenden
Strom- bzw. Spannungshöhe versorgt. Durch Versuche kann
für einen Schaltertyp festgelegt werden, welche elektri
sche Leistung notwendig ist, um einen bestimmten
Schalthub in einer vorbestimmten Zeit zu absolvieren. Es
kann auch sinnvoll sein, den Schaltweg durch einen
Wegsensor am Schalter zu messen und dem Mikroprozessor
einzuspeisen. Dieser kann die Signale für eine Leistungs
steuerung mitverwenden (Regelkreis) oder aber sie dienen
nur der Meldung "Schalterendstellung erreicht" bzw.
"Störstellung".
Mechanische Stellglieder sind nunmehr entbehrlich; der
benötigte Mikroprozessor ist auf kleinstem Raum unter
bringbar und relativ preiswert.
Bei dem vorgenannten Beispiel ist davon ausgegangen wor
den, daß der Magnetantrieb die Schalterwelle direkt an
treibt. Meist wird jedoch gewünscht, daß zumindest die
Ausschaltenergie in einem Kraftspeicher (z. B. Federspei
cher) vorgehalten wird. Hierbei wirkt der Antriebsmagnet
erfindungsgemäß als Bremse und variert die vom Kraft
speicher abgegebene Energie entsprechend der Weg-Zeit-
Kennlinie des Schalters. Die Steuerung erledigt wiederum
der Mikroprozessor, der den Umrichter zuvor umgepolt
hat. Der Antriebsmagnet arbeitet daher sowohl als gesteu
erter Antrieb als auch als gesteuerte Bremse. Bei der
Einschaltung wird der als Antrieb wirkende Magnet den
Kraftspeicher dann mit aufladen. Die Verklinkung des
Speichers erfolgt in üblicher Manier.
Magnetantriebe sind in vielfältiger Ausführung denkbar,
insbesondere eignen sich Dreh- bzw. Linearmagnete, wobei
letztere insbesondere bei Vakuumschaltern Anwendung fin
den.
Das nachstehende Prinzipschaltbild möge die Erfindung
beispielhaft erläutern.
Der dreipolige Hoch- oder Mittelspannungsschalter 1 be
sitzt einen Verklinkungs- bzw. Auslösemechanismus 2, der
die kraftschlüssige Verbindung zu einem Kraftspeicher 3,
z. B. einen Federspeicher, herstellt. Andererseits ist
die Schalterwelle 5 des Schalters 1 mit dem Antriebsma
gnet 6 kraftschlüssig verbunden. Letzterer wird von dem
Umrichter (Gleich- oder Wechselrichter) 7 mit elektri
scher Energie versorgt. Das Maß der Versorgung steuert
ein Mikroprozessor 8. Ein Wegsensor 9 überwacht den
Schaltweg des Schalters 1 und speist die Signale über
eine Steuerleitung in den Mikroprozessor 8 mit ein. Bei
Serienschaltgeräten kann der Wegsensor 9 entfallen, da
die zu beschleunigenden Massen stets gleich sind. Eine
weitere Steuerleitung verbindet den Verklinkungsmechanis
mus 2 mit dem Mikroprozessor 8.
Zum Einschalten gibt der Umrichter 7 - vom Mikroprozessor
8 gesteuert - so viel elektrische Energie an den Magneten
6 ab, daß dieser, entsprechend der vorgegebenen Weg-Zeit-
Kurve, den Schalter 1 einschaltet und gleichzeitig den
Energiespeicher 3 für mindestens eine Ausschaltung auf
lädt. Beim Ausschalten wird die gespeicherte Energie des
Speichers 3 auf die Schalterwelle 5 abgegeben und der Um
richter 7 vom Mikroprozessor 8 umgepolt. Nunmehr greift
der Magnet 6 nur als Bremsmagnet entsprechend der Weg-
Zeit-Kurve des Schalters für die Ausschaltung ein.
Natürlich kann es, insbesondere bei Hochspannungstrenn
schaltern, so sein, daß der Magnet 6 aktiv die Ein- bzw.
Ausschaltung vornimmt, und der Energiespeicher überflüs
sig ist.
Bei Leistungsschaltern, die einen Kurzunterbrechungs
zyklus schalten sollen, kann es wiederum so sein, daß der
Magnet 6 den Speicher zunächst für mehrere Schalthandlun
gen auflädt, um beim Entladen für die Ein- bzw. Aus
schalthandlungen nur bremsend entsprechend der Weg-Zeit-
Kennlinie eingreift. Für den letzteren Fall wäre aller
dings noch eine Schaltabkopplung beim Aufladen des Spei
chers 3 notwendig, die nicht dargestellt ist.
Claims (6)
1. Antriebsanordnung für elektrische Schalter, ins
besondere Last- bzw. Leistungsschalter für Mittel- bzw.
Hochspannung, die dem Kraftbedarf des Schalters nach Zeit
und/oder Weg angepaßt ist, gekennzeichnet durch die Ver
wendung eines Antriebsmagneten (6), dessen die Energie
versorgung bewerkstelligender Umrichter (7) von einem Mi
kroprozessor (8) gesteuert wird, in dem der schalterspe
zifische Kraftbedarf nach Weg und/oder Zeit gespeichert
ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß bei Entnahme der Antriebsenergie aus einem
Kraftspeicher (3) der Antriebsmagnet (6) durch Umpolung
(Strom- bzw. Spannungsumkehr) des Umrichters (7) als
Bremsmagnet gesteuert wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Antriebsmagnet (6) ein Hubmagnet ver
wendet wird.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Antriebsmagnet (6) ein Drehmagnet ver
wendet wird.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (8) die
Strom- oder die Spannungsabgabe des Umrichters (7) steu
ert.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß der Schaltweg des Schalters (1)
vom Mikroprozessor (8) überwacht wird, der mit einem
Wegsensor (9) des Schalters (1) in Verbindung steht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19914141564 DE4141564C2 (de) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | Antrieb für Schaltgeräte |
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DE19914141564 DE4141564C2 (de) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | Antrieb für Schaltgeräte |
Publications (2)
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DE4141564A1 DE4141564A1 (de) | 1993-06-24 |
DE4141564C2 true DE4141564C2 (de) | 1998-10-15 |
Family
ID=6447231
Family Applications (1)
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DE19914141564 Expired - Fee Related DE4141564C2 (de) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | Antrieb für Schaltgeräte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4141564C2 (de) |
Cited By (2)
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DE102011081921A1 (de) * | 2011-08-31 | 2013-02-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetaktor und Verfahren zu dessen Einsatz an elektrischen Schaltanlagen |
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- 1991-12-17 DE DE19914141564 patent/DE4141564C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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DE4141564A1 (de) | 1993-06-24 |
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