DE2017835A1 - Elektrisches Schaltgerät - Google Patents

Description

8253-70/Dr.VoB./Lb
Switchgear Case No.8
GB-PA-19037/69
filed 14. April 1969

Switchgear and Equipment Limited Southam Road, Banbury, Oxford, (Großbritannien)

Elektrisches Schaltgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät mit Hauptschaltstücken, die im normalen Betrieb zumindest den größeren Teil des Stromes führen, und Hilfsschaltstücken zur Lichtbogenunterbrechung, auf die der Strom vor der Unterbrechung übergeht. .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders klein und leicht bauende Konstruktion für ein solches Schaltgerät anzugeben.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Hauptschaltstücke im Ring angeordnet sind und die Hilfsschaltstücke koaxial umgeben.

Ein bevorzugtes, jedoch nicht ausschließliches Anwendungsgebiet der Erfindung sind Säulendrehsehalter bzw. Säulen-Leistungsdrentrenner mit drei in einer Reihe angeordneten Isolatorsäulen von denen die beiden äußeren ein festes Schaltstück und die mittlere eine Schaltbrücke tragen, an deren einander entgegengesetzten Enden bewegliche Schaltstücke angeordnet sind, die mit den festen Schaltstücken zusammenwirken und miteinander

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über eine Lichtbogenlöschvorrichtung verbunden sind. Bei einem solchen Schaltgerät ist es besonders wichtig, daß die Lichtbogenlöschvorrichtung einschließlich sowohl der liaupt- als auch HiIfsschaltstücke so leicht und kompakt wie möglich ist um die Abmessungen und Masse der Schaltbrücke möglichst klein zu halten,,die beim Offnen und Schließen des Schalters geschwenkt werden muss.

Vorzugsweise hat das bewegliche Hauptschaltstück die Form einer Röhre* Das feste Hauptschaltstück kann eine Anzahl von elastischen oder elastisch gelagerten Kontaktstücksegmenten enthalten, die auf einem Kreis angeordnet sind und mit dein Ende des beweglichen Schaltstückes in Berührung gebracht werden können.

Die zur Lichtbogenunterbrechung dienenden ililfs schalt stücke können nach Art eines Stiftes und einer Buchse ausgebildet sein und das eine kann mechanisch durch eine spielbehaftete Verbindung und eine Feder mit einem bezüglich des entsprechenden HauptschaltStückes festen Bauteil verbunden sein, sodaß die Hilfsschaltstücke bei der Trennung der Hauptschaltstücke anfänglich verbunden bleiben, die Feder gespannt wird und die Hilfsschaltstücke sich schließlich sprungartig trennen, wenn der in Folge des Spiels mögliche Hub durchlaufen ist.

Vorzugsweise sind mindestens die Hilfsschaltstücke in einer abgeschlossenen Kammer angeordnet, die ein Löschgas enthält, z.B. Schwefelhexafluorid.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, es zeigen?

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1.) Eine Stirnansicht eines elektrischen Schaltgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung}

2.) eine von links gesehene Seitenansicht des*Schaltgerätes gemäß Figur 1;

3.) eine etwas vereinfachte Schnittansicht eines Satzes von Trennvorrichtungenj die Ansicht entspricht im wesentlichen einem Schnitt in einer Ebene 3-3 der Figuren 6 und 8, einige Teile sind jedoch i-jeggebr ο chen, um die Haupt schalt stücke im Schnitt längs einer Ebene 3 a - 3 a in Figur 8 zu zeigen;

4.+5.) weiter vereinfachte Ansichten, die Teilen der Figur 3 entsprechen, und das Schaltgerät in teilweise geöffneter bzw. vollgeöffneter Stellung zeigen, und

6. ,7.4-8.) vereinfachte Teilschnittansichten gesehen in den Ebenen 6-6, 7-7 bzw. 8-8 der Figur 3.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens auf ein dreipoliges elektrisches Schaltgerät, wie es gelegentlich als Leistungstrennschalter oder Leistungstrenner bezeichnet wird. Ein solches Schaltgerät ist für die Trennung eines Stromkreises unter Last, jedoch nicht unter Kurzschluiibedingungen bestimmt.

Der Aufbau des Schaltgerätes entspricht im großen und ganzen dem der bekannten Säulen-Drehtrenner und für jede 'Phase sind drei Isolatorsäulen 10,11 und 12 vorgesehen, die in einer Linie angeordnet sind und von einem geeigneten festen Träger vorspringen. Die Säulen können senkrecht stehen, vorzugsvjeise

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divergieren jedoch die äußeren Säulen 10 und 12 in Richtung nach oben voneinander und von der mittleren Säule 11 und sie ^: sind im Abstand voneinander an einem waagrechten länglichen Träger 15 so befestigt, daß die Achsen der Säulen in senkrechten Ebenen im rechten Winkel zur Längsrichtung des Trägers verlaufen. Der Träger wird durch mindestens zwei Paare von Füßen 16 getragen, die die Form eines kopfstehenden "V" haben.

Wie Figur 2 zeigt, ist das Schaltgerät dreipolig ausgebildet und enthält drei einpolige Schalter, die im Abstand voneinander ' längs des Trägers 15 angeordnet sind, welcher den Betätigungsmechanismus, der die drei einpoligen Schalter mieinander verbindet, ganz oder teilweise einschließt. Die drei einpoligen Schalter entsprechen einander sodaß es genügt, einen davon zu beschreiben«

Die beiden äußeren Isolatorsäulen 10 und 12 tragen feste Trennschal tstücke 17 während die mittlere Säule eine Schaltbrücke IS trägt, die die beiden festen Schaltstücke elektrisch miteinander zu verbinden gestattet. Die Schaltbrücke enthält ein in der lütte befindliches Getriebegehäuse 19 und zwei Schaltergehäuse 20, in denen jeweils trennbare Hilfskontakte zur Lichtbogenunterbrechung mit einer Bog^nlöschvorrichtung, die mit einem Löschgas arbeitet, angeordnet sind. An den Enden trägt die Schaltbrücke bewegliche Trennschaltstücke 21, die mit den festen Trennschaltstücken 17 an den äußeren" Säulen zusammenarbeiten. Längs jedes Schaltergehäuses verläuft ein Widerstand 22 zur Potentialsteuerung. Jedes Schaltergehäuse enthält zwei Trennstellen in Reihe, sodaß also im ganzen vier in Reihe ge-· schaltete Trennstellen in der Schaltbrücke vorhanden sind.

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! Einzelheiten der Schaltergehäuse, auf die sich die vorliegende Erfindung in erster Linie bezieht, sind in den Figuren 3 bis 8 dargestellt. Das Schaltergehäuse enthält einen röhrenförmigen Isolator 30 in dem sechs Längsstäbe 31, 32 angeordnet sind, von denen die drei Längsstäbe 31 fest angeordnet und die drei Längsstäbe 32 in Längsrichtung verschiebbar gelagert und mit den beweglichen Teilen zur Betätigung der Schaltstücke ver-

. bunden sind. Wie Figur 7 zeigt, liegen die Achsen der Stabe an den Ecken eines regulären Sechsecks und in der Schnittansicht gemäß Figur 3 ist unten ein fester Stab 31 und oben ein beweglicher Stab 32 dargestellt. Die Stäbe bestehen mit Ausnahme bestimmter Teile, auf die noch eingegangen wird, aus Isoliermaterial.

An dem an das Getriebegehäuse angrenzenden (in Figur 3 rechten) Ende ist der röhrenförmige Isolator 30 und damit das Getriebegehäuse an einem Flansch 33 befestigt, von dem eine röhrenförmige Buchse 34 in zwei entgegengesetzten Richtungen vorspringt. An dem in das Gehäuse reichenden Ende weist die Buchse 34 einen Flansch 35 auf, an dem die hinteren Enden der festen Stäbe 31 befestigt sind. Durch das hintere Ende der rohrförmigen Buchse 34 verläuft längs der Achse eine Betätigungsstange 36 mit der ein Balgen- oder Wellrohr 37 dicht verbunden ist, um eine geschlossenen Kammer in dem röhrenförmigen Isolator 30 zu schaffen. Diese Kammer ist mit Schwefelhexafluorid unte'r Druck gefüllt. Die Betätigungsstange 36 ist an ihrem vorderen Ende mit dem hinteren Ende des hinteren beweglichen Hauptschältstückes verbunden, das durch eine Kupferröhre 40 gebildet wird. Diese Röhre reicht durch einen am Flansch 35 befestigten Anschlußring 41. ,

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Wie Figur 6 zeigt enthält der Anschlußring eine Anzahl von Anschlußsegmenten 42, die um Achsen, welche parallel zu der des Schalters verlaufen, schwenkbar sind und durch Federn 43 gegen die Außenseite des aus der Kupferröhre bestehenden beweglichen Hauptsehaltstückes 40 gedrückt werden um diesen elektrisch mit dem, Flansch 33 am hinteren Ende des Gehäuses zu verbinden.

Hinter dem Anschlußring ist das röhrenförmige bewegliche Hauptschaltstück 40 durch eine dreieckige Querplatte 45 fest mit den hinteren Enden der beweglichen Stäbe 32 verbunden, sodaß es sich mit diesen bewegt. Ein zweites, vorderes bewegliches Hauptsehaltstück 50 ist in entsprechender Weise durch eine dreieckige Platte 51 mit den beweglichen Stäben verbunden, aodaß es sich mit diesen bewegt, und die beweglichen Stäbe sind an ihren vorderen Enden einer weiteren dreieckigen Querplatte befestigt, deren Mitte mit einer Kolbenstange 56 eines Pufferkplbens 57 verbunden ist, auf den unten noch eingegangen wird.

In der vorderen oder geschlossenen Stellung, die in Figur 3 dargestellt ist, arbeitet das vordere Ende jedes der beweglichen Hauptschaltstücke 40 und 50 mit einem ringförmigen festen .iauptsehaltstücx zusammen, das durch einen Ring 60 bzw.

70 gebildet wird, der eine Anzahl von Schwenksegmenten 61 bzw.

71 trägt, die jeweils die Form eines radial verlaufenden He- , bels haben und um einen Stützpunkt in der ilähe ihres äußeren Endes schwenkbar sind und auf die in der Nähe ihrer Hit te e.ine wendeiförmige Druckfeder 62 bzw. 72 wirkt, die ihr inneres Ende nach hinten gegen das bex^egliche Haupts ehalt stück zu drücken strebt, da es in der geschlossenen Stellung an den Segmenten anliegt. Der die Konta^ktstücksegmente tragende

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! Ring 60 bzw. 70 ist an dem feststehenden Längsstäben 31 be- \ festigt, welche leitende „Teile aufweisen, die den hinteren festen Hauptschaltstückanschlußring 60 mit einem vorderen Anschlußring 52 des zweiten oder vorderen beweglichen Hauptschaltstück. 50 verbinden, welcher wie der hintere Anschlußring 41 wieder von den festen Längsstäben 31 getragen wird. In entsprechender Weise ist der zweite oder vordere feste Hauptkontaktring 70 ebenfalls an den festen Längsstäben 31 befestigt, die weitere leitende Teile aufweisen, die ihn elektrisch mit einer Platte 91 am vorderen Ende des Gehäuses über flexible Verbindungen 92 verbinden. Diese Platte trägt das bewegliche Trennschaltstück 21.

Vor jedem festen Hauptkontaktring 60 bzw. 70 befindet sich eine Platte 63 bzw. 73, die das Ende eines Pufferzylinders 64 bzw. bildet und zur Halterung eines zur Bogenunterbrechung dienenden festen buchsenföraigen Hilfsschaltstückes 65 bzw. 75 dient. Diese Platten werden ebenfalls von den festen Längsstäben getragen und sind jeweils elektrisch mit dem zugehörigen festen Hauptschaltstück verbunden. Jedes feste Hilfsschaltstück ist von einer Düse 66 bzw. 76 aus einem Material, wie Polytetrafluoräthylen umgeben, das durch die im Lichtbogen aus Schwefelhexafluorid entstehenden Produkte nicht beschädigt wird.

Das buchsenförmige Schaltstück nimmt einen Schaltstift 67 bzw. 77 auf, der koaxial innerhalb des beweglichen Hauptschaltstückes 40 bzw. 50 durch die Düse vorspringt. Die als Hilfsschaltstück zur Bogenunterbrechung dienenden Schaltstifte 67, 77 werden jeweils vom vorderen Ende einer von zwei Führungen getragen, die * ähnlich sind und mit dem gleichen Bezugszeichen 80 versehen wurden* Jede Führung trägt Liehtbogenstromübertragungsfinger 81,

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die an der Innenseite des zugehörigen beweglichen Hauptschaltstückes 40 bzw. 50 anliegen und eine Bohrung aufweisen, die einen Bolzen 82 enthält, der sich durch das hintere Ende der Führung erstreckt und entweder im vorderen Ende der Betätigungsstange 36 oder eines Pufferkolbens 85^ auf den unten noch eingegangen wird, befestigt ist. Zwiscnen dem Kopf des Bolzens 82 und dem hinteren Ende der Bohrung in d.er Führung befindet sich eine wendelförraige Feder 83, die den Schaltstift nach hinten oder nach rechts in Figur 3 bezüglich des HauptschaltStückes 40 oder 50 zurükzuziehen strebt.

Wenn also die röhrenförmigen beweglichen Hauptschaltstücke zurückgezogen werden, drücken sie die Federn 83 zusammen während die zur Lichtbogenunterbrechung dienenden Schaltstifte in den entsprechenden buchsenförmigen Hilfskontakten verbleiben. Wenn sich die Hauptschaltstücke genügend weit voneinander entfernt haben und das Spiel zwischen ihnen und den beweglichen Hilfsschaltstücken ganz durchlaufen ist (z.B„ wenn die wendelförmig gen Federn 83 ganz zusammengedrückt sind) werden die Schaltstifte durch den Formschluß aus den buchsenförmigen Hilfsschaltstücken herausgezogen, wobei sich dann die Federn rasch entspannen und eine sprungartige Trennung der Hilfsschaltstücke Lcv.'irken. ,

Der Pufferkolben 85 wird durch das zweite oder vordere bewegliche röhrenförmige Hauptschaltstück 50 getragen und gleitet im hinteren Pufferzylinder 64, der dem ersten oder hinteren festen buchsenförmigen Hilfsschaltstück 65 zugeordnet ist, welches an dem sonst geschlossenen Ende des Zylinders befestigt ist. Wenn also das bewegliche Hauptschaltstück öffnet, liefert der Pufferkolben einen Gasstrahl um das zur Bogeülöschung die-

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nende feste Hilfsschaltstück 65.

Der vordere Pufferzylinder 74, der dem zweiten oder vorderen buchsenförmigen Hilfsschaltstück 75 zugeordnet ist, nimmt den Pufferkolben 57 auf, von dem bereits erwähnt worden war, daß er mit den vorderen Enden der beweglichen Längsstäbe 32 verbunden ist. Wenn sich also diese Längsstäbe bewegen^ liefert « dieser Pufferkolben ebenfalls einen Gasstrahl um das zweite _: oder vordere feste Hilfsschaltstück 75. . .

Der auf die Abdichtbalgen 37 wirkende Gasdruck erzeugt eine beträchtliche Kraft, die die Kontakte zu öffnen strebt. Sie wird durch die Kraft von Federn unterstützt, die in dem unten beschriebenen Betätigungsmechanismus enthalten sind.

Die beschriebene Anordnung stellt eine außergewöhnlich gedrängt aufgebaute und verhältnismäßig leichte Konstruktion der zur Lichtbogenlöschung dienenden Hilfsschaltstücke dar, die parallel zu den Hauptsehaltstücken liegen, welche bei geschlossenem Schalter Strom führen und zuerst öffnen um den Strom vor seiner Unterbrechung auf die zur Lichtbogenlöschung dienenden Hilfsschaltstücke zu übertragen. Dies ist, wie oben erwähnt wurde, besonders wichtig, wenn die ganze Lichtbogenlöschanordnung in einer Schaltbrücke oder einem Schaltarm untergebracht ist, der zur Trennung zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung schwenkbar ist.

uie ßetatigungsstangen 36 der beiden Schaltergehäuse, die durch die entsprechenden Balgen in das in der Mitte befindliche Getriebegehäuse 19 reichen, sind durch geeignete Verbindungsglieder mit einer senkrechten Betätigungsstange verbunden, die durch

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die mittlere Isolatorsäule koaxial nach unten reicht. Die vertikale Betätigungsstange ist mit den beiden horizontalen Betätigungsstangen so verbunden, daß sich letztere bei der Vertikalbewegung der senkrechten Betätigungsstange in entgegengesetzten Richtungen bewegen, zum Beispiel beide nach außen oder beide nach innen.

Die vertikale Betätigungsstange ist an ihrem--unteren Ende mit irgendeinem gewünschten Betätigungsmechanismus verbunden» der vorzugsweise Federn zum Offnen der Kontakte, Verriegelungsglie-■ der wie Klinken oder Kniehebel, die die Kontakte geschlossen halten, und eine pneuraatische, hydraulische oder elektrische Einrichtung zum Schließen der Kontakte gegen die Wirkung der Federn (und des Gasdruckes) enthält. Der Betätigungsmechanismus dreiic auch die mittlere Isolatorsäule um ihre Acnse um die Trennschaltstücke nach Öffnung der Schalterkontakte zu trennen und die Trennlcontakte vor dem Schließen der Schalterkontakte zu schließen» Der Betätigungsmechanismus kann in bekannter Weise ausgeführt sein und ist nicht näher dargestellt, da er keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.

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Claims (8)

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   Patentansprüche

   Elektrisches Schaltgerät mit Haupt schaltstücken, die im normalen Betrieb zumindest den größeren Teil des Stromes führen, und mit Hilfsschaltstücken zur Lichtbogenunterbrechung, auf die der Strom vor der Unterbrechung übergeht, dadurch gekennzeichnet daß die Hauptsehaltstücke (40,50,60,61,70,71) in einem Ring angeordnet sind, der die zur Lichtbogenlöschung dienenden HiIfsschaltstücke (65,67,75,77,) koaxial umgibt*
2. 2.) Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1 das als Säulendrehschalter ausgebildet ist und drei in einer Reihe angeordnete Isolatorsäulen enthält, von denen die äußeren jeweils ein festes Schaltstück und die mittlere eine Schaltbrücke, an deren entgegengesetzten Enden bewegliche Sehalt-• stücke, die mit den festen Schaltstücken zusammenarbeiten, tragen dadurch gekennzeichnet daß die. beweglichen Schaltstücke (21) miteinander über die üauptschaltstücke (40,50,60,61,70,71) und die Hilfsschaltstücke (65,67,75,77) verbunden sind.
3. 3.) Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2 d a durch gekennzeichnet daß das bewegliche Hauptschaltstück (40,50) die Fora einer Röhre hat.
4. 4.) Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1,2 oder 3 dadurch gekennzeichnet daß das feste Schaltstück eine Anzahl federnder oder federnd gelagerter Andruck-Kontaktstücksegmente (61,71) enthält, die um einen Ring herum so angeordnet sind, daß sie mit dem Ende des

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   - 12 beweglichen Schaltsüticks (40,50) Kontakt machen,
5. 5.) Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet daß die Hilfsschaltstücke nach Art eines Schaltstiftes bzw. einer Buchse ausgebiliet sind, daß das eine Hilfsschaltstück mechanisch über ei α gewisse Bewegungsfreiheit oder Spiel aufweisende Verbii" ,ung und eine Feder mit einem bezüglich des entsprechenden HauptschaltStückes festen Bauteil verbunden ist sodaß die HiIfsschaltstücke beim Offnen der Hauptschaltstücke im Eingriff bleiben solange die Feder gespannt und das Spiel durchlaufen wird, bis sie schließjlieh sprungfurtig Öffnen.
6. 6.) Elektrisches Schattgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet daß zumindest die zur Lichtbogenunterbrechung dienenden Hilfssehaltstücke in einem geschlossenen Gehäuse (20) untergebracht sind, daß ein Löschgas enthält.
7. 7.) Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet daß das Löschgas Schwefelhexa-

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   fluorid ist.
8. 8.) Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 6 oder 7 gekennzeichnet durch eine Einrichtung (57, 74,75) zum Erzeugen einer Gasströmung zwischen den Ililfsschaltstücken.

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