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(11) | EP 1 544 879 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
Schneller Leistungsschalter für Hoch-oder Mittelspannung Fast circuit breaker for medium and high voltage Disjoncteur rapide pour moyenne et haute tension |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Primärtechnik für elektrische Leistungsschalter, insbesondere zur Leistungsschaltung in der Hoch- und Mittelspannungstechnik. Sie geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Leistungsschaltung sowie von einer Schaltanlage mit einem solchen Leistungsschalter gemäss Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
STAND DER TECHNIK
[0002] In der EP 1 180 776 A1 wird ein Hoch- oder Mittelspannungsschalter mit einem elektrodynamisch rotatorisch angetriebenen Brückenkontaktstück offenbart, das im kontaktgeschlossenen Zustand die Distanz zwischen den zwei feststehenden Kontakten überbrückt und beim Kontaktöffnen zwei Kontaktspalte freigibt. Die beiden resultierenden Teillichtbögen liegen in Serie und sind dadurch leichter löschbar als ein einzelner Lichtbogen. Der elektrodynamische Antrieb umfasst je eine Spule zum Kontaktöffnen und Kontaktschliessen, wobei jeweils durch elektromagnetische Abstossung zwischen dem Spulenstrom und dem im Brückenkontaktstück induzierten Wirbelstrom das Brückenkontaktstück in eine kontaktöffnende oder kontaktschliessende Rotation versetzt wird. Nach einem bestimmten Drehwinkel wird das Brückenkontaktstück durch eine mechanische Abbrems- und Haltevorrichtung, beispielsweise durch mechanische Reibung, erst abgebremst und dann festgehalten. Der rotatorische Kontaktantrieb erreicht sehr schnelle Schaltzeiten und benötigt weniger Schaltenergie als ein translatorischer Kontaktantrieb. Zudem kann die Schaltstelle dielektrisch vorteilhafter ausgestaltet werden.
[0003] In der EP 1 067 569 wird ein Hoch- oder Mittelspannungsschalter mit einem elektrodynamisch translatorisch angetriebenen Ringkontaktstück offenbart.
[0004] In dem U. S. Pat. No. 3'268'687 wird ein Hochspannungs-Leistungsschalter angegeben, der einen elektrodynamischen Thomson Antrieb zum sehr schnellen Öffnen der Kontakte aufweist. Der Antrieb umfasst eine leitfähige Scheibe, die elektromagnetisch durch von Spulen induzierte Wirbelstromkräfte angetrieben wird und dabei eine schnelle kontaktöffnende oder kontaktschliessende Translationsbewegung ausführt. Die notwendige Schaltgeschwindigkeit wird durch eine Kondensatorentladung erzielt, die kurz vor einem Stromnulldurchgang gestartet wird. Andere Ausführungsbeispiele betreffen eine Translationsbewegung eines rohrförmigen, axial verschiebbaren Kontaktstücks sowie eine Biegebewegung eines einseitig eingeklemmten federnden Kontaktblechs, das aufgrund der Federrückstellkraft unterstützt durch einen Thomson Antrieb bewegt wird. Dabei schwingt die biegeelastische Feder beim Schaltvorgang durch die Neutralposition und in eine Gegenauslenkung, wodurch ein Teil der Federenergie wieder zurückgewonnen und gespeichert wird.
[0005] In dem Artikel von P. Brückner, Hösel und A. Erk, "Federkraftspeicher für Schaltgeräte mit kurzen Schaltzeiten" aus A. Erk und M. Schmelzle, "Grundlagen der Schaltgerätetechnik", ETZ-A, Bd.82, H.5, 27.2.1961, S.141-147, Springer-Verlag Berlin, 1974 werden Drehstabfedern als Kraftspeicher für Schnell-Ausschaltgeräte oder für Schnell-Einschaltgeräte beschrieben. Die Antriebe mit Drehstabfedern sind zum Schalten mit hoher Geschwindigkeit nur für eine einzige Schaltrichtung geeignet. Typische Anwendungen sind daher Schnelltrenner oder Schnellerder.
[0006] Die Erfindung nimmt auf einen Stand der Technik Bezug, wie er aus der GB 561,590 bekannt ist. Dort wird ein Stromschalter zur Leistungsschaltung offenbart, der zwei beabstandete Festelektroden und ein dazwischen angeordnetes, rotatorisch bewegliches Schaltkontaktstück aufweist. Ein Rotationsantrieb dient zum Drehen des Schaltkontaktstücks in eine erste Rotationsschaltrichtung zum Zwecke des Kontaktöffnens und in eine zweite Rotationsschaltrichtung zum Zwecke des Kontaktschliessens der Festelektroden. Der Rotationsantrieb hat einen gemeinsamen mechanischen Torsionsfedermechanismus zum Drehen des Schaltkontaktstücks in beide Rotationsschaltrichtungen zum Kontaktöffnen und zum Kontaktschliessen. Es ist kein Mechanismus zur Wiedergewinnung von Rotationsschaltenergie vorgesehen.
[0007] In dem US 5,777,404 wird ein rotierender Aktuator zum Antreiben eines Schaltstifts in einem Schaltgerät offenbart. Der Aktuatorantrieb umfasst eine Torsionsfeder und ein Schwungrad, welches Rotationsschaltenergie zwischenspeichert, nach Entspannen der Torsionsfeder den Schaltstift weiterbewegt und während des freien Auslaufens des Schwungrads die zwischengespeicherte Rotationsenergie so weit wie möglich an die Torsionsfeder zurückgibt. Die Rekuperation erfordert ein Schwungrad mit grossem Trägheitsmoment, um möglichst viel Rotationsenergie zwischenzuspeichern und beim Auslaufen an die Torsionsfeder abzugeben. Das Schaltkontaktstück selber ist leichtgewichtig und mit geringem Trägheitsmoment ausgelegt, so dass es in schnelle Rotation versetzbar ist und in seiner Endstellung unabhängig vom Schwungrad schlagartig abgebremst werden kann.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine elektrische Schaltanlage mit einer solchen Vorrichtung zur Stromschaltung mit einem rotatorischen Kontaktantrieb anzugeben, der sich durch kurze Schaltzeit und niedrigen Schaltenergiebedarf auszeichnet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
[0009] In einem ersten Aspekt besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Stromschaltung, insbesondere in einem Schalter für Mittel- oder Hochspannung, wobei zwischen zwei beabstandeten Festelektroden ein rotatorisch bewegliches Schaltkontaktstück angeordnet ist, das durch einen Rotationsantrieb in eine erste Rotationsschaltrichtung zum Zwecke des Kontaktöffnens und in eine zweite Rotationsschaltrichtung zum Zwecke des Kontaktschliessens der Festelektroden in eine Drehbewegung versetzt wird, wobei das Schaltkontaktstück durch mechanische Torsionsfederkraft gedreht wird und die Torsionsfederkraft zum Kontaktöffnen und die Torsionsfederkraft zum Kontaktschliessen von einem gemeinsamen mechanischen Torsionsfedermechanismus aufgebracht werden. Es wird also das rotatorisch bewegliche Kontaktstück beim Schaltvorgang nicht mehr durch einen elektrodynamischen, sondern durch einen mechanischen Torsionsantrieb in kontaktöffnende oder kontaktschliessende Rotation versetzt. Dabei werden die erste und die zweite Rotationsschaltrichtung durch den gleichen Torsionsfedermechanismus angetrieben. Insbesondere kann ein Thomson Antrieb, der wenig energieeffizient und oftmals grossvolumig ist, weggelassen oder nur als kleines Unterstützungsaggregat ausgelegt werden. Dadurch entfällt oder verringert sich auch der Bedarf an grossen Kondensatoren und Schaltern, z. B. Thyristoren, zur Ansteuerung des Thomson Antriebs. So werden mit geringem baulichen Aufwand und mit geringem Bedarf an Schaltenergie sehr schnell ein- und ausschaltende Stromschalter geschaffen.
[0010] Erfindungsgemäß wird eine Rotationsenergie des Schaltkontaktstücks beim Kontaktöffnen und/oder Kontaktschliessen teilweise wiedergewonnen. Der Rotationsantrieb umfasst also eine Vorrichtung zur Rückgewinnung und Speicherung überschüssiger Torsionsspannung aus einem vorhergehenden Schaltvorgang. Vorzugsweise lässt man hierfür den Torsionsfedermechanismus in entgegengesetzte Richtung zur ursprünglichen Vorspannrichtung überschwingen und blockiert ihn in einer möglichst weit durch Überschwingen ausgelenkten Position. Auf diese Weise wird eine deutlich bessere Energieeffizienz hinsichtlich der aufzubringenden Schaltenergie erreicht.
[0011] In einem Ausführungsbeispiel werden Rotationsenergieverluste des Schaltkontaktstücks beim Kontaktöffnen und/oder beim Kontaktschliessen durch eine Torsionsspannvorrichtung wiederaufgeladen. Die Torsionsspannvorrichtung kann ein Thomson Antrieb oder ein Schrittmotor sein. Dadurch können mit relativ kleinen elektrischen Unterstützungsantrieben hohe Schaltenergien und damit sehr schnelle Schaltzeiten erreicht werden. Die erforderlichen Kondensatoren, Thyristoren oder allgemein Schalter und/oder Schrittmotoren können viel kompakter und sparsamer ausgelegt werden.
[0012] In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Stromschalter zur Leistungsschaltung, insbesondere zur Ausführung des zuvor beschriebenen Verfahrens, umfassend zwei beabstandete Festelektroden, ein rotatorisch bewegliches Schaltkontaktstück und einen Rotationsantrieb zum Drehen des Schaltkontaktstücks in eine erste Rotationsschaltrichtung zum Zwecke des Kontaktöffnens und in eine zweite Rotationsschaltrichtung zum Zwecke des Kontaktschliessens der Festelektroden, wobei der Rotationsantrieb einen gemeinsamen mechanischen Torsionsfedermechanismus zum Drehen des Schaltkontaktstücks sowohl in die erste Rotationsschaltrichtung als auch in die zweite Rotationsschaltrichtung aufweist.
[0013] Erfindungsgemäß umfasst der Rotationsantrieb eine Verklinkungsvorrichtung zum teilweisen Wiedergewinnen mechanischer Rotationsschaltenergie und eine Torsionsspannvorrichtung zum mechanischen Wiederaufladen von Rotationsschaltenergieverlusten.
[0014] Weitere Ausführungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden Beschreibung und den Figuren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0015]
- Fig. 1
- zeigt in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Rotations-Stromschalters mit elektrodynamischem Antrieb und Rotationsfederkraftunterstützung;
- Fig. 2a, 2b
- zeigen die Kontaktanordnung aus Fig. 1 vergrössert in Draufsicht und Seitenansicht;
- Fig. 3a-3d
- zeigt die Verklinkungsvorrichtung in geschlossener Schalterstellung (Fig. 3a), beim Öffnen (Fig. 3b), in offener Schalterposition (Fig. 3c) und in vorgespannter offener Schalterposition (Fig. 3d); und
- Fig. 4
- zeigt den Torsionswinkel als Funktion der Zeit beim Kontaktöffnen des Brückenkontakts.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0017] Fig. 1a, 1b zeigt schematisch in Draufsicht einen Stromschalter 1 mit zwei feststehenden Elektroden 2a, 2b und einem Schaltkontaktstück 2c, hier einem Brückenkontaktstück 2c, das um eine Rotationsachse 4, hier eine Symmetrie- oder Mittelachse 4, drehbar gelagert ist und durch einen Rotationsantrieb 3, 6-9 antreibbar ist. Der Schalter 1 ist in einem gekapselten und gegebenenfalls evakuierten oder isoliergasgefüllten Schaltergehäuse 5 angeordnet. Der Rotationsantrieb ist typischerweise, jedoch nicht notwendigerweise, ausserhalb angeordnet und über eine gasdichte Rotationsdurchführung 6, z. B. eine magnetische Rotationsdurchführung oder eine Metallfaltenbalgdurchführung, mit dem Schaltkontaktstück 2c mechanisch verbunden.
[0018] Erfindungsgemäss weist der Rotationsantrieb 3, 6-9 einen mechanischen Torsionsfedermechanismus 3 auf, der zum Drehen des Schaltkontaktstücks 2c sowohl in eine erste Rotationsschaltrichtung 30 zum Kontaktöffnen als auch in eine zweite Rotationsschaltrichtung 31 zum Kontaktschliessen dient.
[0019] Mit Vorteil umfasst der Rotationsantrieb 3, 6-9 eine Verklinkungsvorrichtung 7 zum teilweisen Wiedergewinnen mechanischer Rotationsschaltenergie und/oder eine Torsionsspannvorrichtung 9 zum mechanischen Wiederaufladen von Rotationsschaltenergieverlusten. Diese entstehen durch Reibung und anderweitige irreversible Vorgänge. Ferner ist eine Schaltersteuerung 8 zur Steuerung der Verklinkungsvorrichtung 7 mittels Schaltbefehle 8a und der Torsionsspannvorrichtung 9 mittels Torsionsspannbefehle 8b vorhanden.
[0020] Fig. 2a und Fig. 2b zeigen im Detail in Draufsicht und Seitenansicht die Funktionsweise des rotierenden Brückenkontakts 2c der Länge 1 und Breite b. Die Länge 1 ist nach Massgabe einer erforderlichen dielektrischen Festigkeit des isolierenden Mediums, der erforderlichen Durchschlagsfestigkeit (BIL=basic insulation level) des Schalters 1 und der Elektrodengeometrie 2a, 2b, 2c gewählt. Die Breite b oder genauer der Leiterquerschnitt ist gemäss der geforderten Stromtragfähigkeit des Leistungsschalters 1 gewählt. An den Festelektroden 2a, 2b sind federnde Kontakte 10, z. B. Multikontaktfedern 10, vorhanden, die ein federndes Verhalten der Festelektroden 2a, 2b, symbolisiert durch 10', bewirken und dafür sorgen, dass eine hohe Kontaktkraft, ein niedriger Kontaktwiderstand und ein niederohmiger Stromübergang zwischen den Elektroden 2a, 2b, 2c gewährleistet ist. Dadurch wird auch verhindert, dass sich die Kontakte 2a, 2b, 2c bei Nominalstrom übermässig erhitzen und bei Überströmen durch den kontaktgeschlossenen Schalter 1 miteinander verschweissen. Zudem werden durch die Federkontakte 10 die dynamischen Reaktionskräfte beim Kontaktschliessen 31 aufgefangen und kompensiert.
[0021] Fig. 2b zeigt vier Winkelpositionen des Brückenkontaktstücks 2c und damit des Torsionsfedermechanismus 3, nämlich eine kräftefreie neutrale Winkelauslenkung 11b des Torsionsfedermechanismus 3, die zwischen einer kontaktgeschlossenen Winkelauslenkung 11a und einer kontaktgeöffneten Winkelauslenkung 11c liegt, sowie eine durch die Torsionsspannvorrichtung 9 (hier nicht sichtbar) vorgespannte kontaktgeöffnete Winkelauslenkung 11d. Im Normalfall werden die erste und die zweite Rotationsschaltrichtung 30, 31 einander entgegengesetzt sein. Es sind aber auch Anordnungen denkbar und hier mitbeansprucht, bei denen die Rotationsschaltrichtungen 30, 31 gleichgerichtet sind, d. h. das Schaltkontaktstück 2c immer gleichsinnig rotiert und gegebenenfalls die Vorspann- und Drehrichtung des Torsionsfedermechanismus 3 alterniert wird. Zu Beginn des Kontaktöffnens wird typischerweise ein Lichtbogen gezogen. Wie dargestellt entstehen im Falle eines Brückenkontaktschaltstücks 2c in den Kontaktspalten 13a, 13b zwei Teillichtbögen 12a, 12b, die zueinander in Serie liegen. Dadurch können Ströme bei höherem Spannungsniveau und mit weniger Aufwand beim Lichtbogenlöschen ausgeschaltet und eingeschaltet werden. Mit Vorteil ist der Stromschalter 1 für beide Rotationsschaltrichtungen 30, 31 schnell schaltend und insbesondere ein schnell schaltender Synchronschalter 1.
[0022] Fig. 3a-3d zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel für die Funktionsweise der Verklinkungsvorrichtung 7, d. h. ihrer Verklinkungsmittel 7a, 7b, 11a, 11b, 11c, 11d, für eine kontaktöffnende Rotationsschaltrichtung 30. Die Verklinkungsmittel 7a, 7b, 11a, 11b, 11c, 11d dienen zum teilweisen Wiedergewinnen mechanischer Rotationsschaltenergie beim Kontaktöffnen. Die Verklinkungsvorrichtung 7 weist auf: in Fig. 3a eine kontaktgeschlossene Torsionsarretierung 7a, 11a (umfassend eine drehbare Öffnungsklinke 7a zum Eingriff in ein Gegenstück 11a) zum Kontaktschliessen des Torsionsfedermechanismus 3 und zum Speichern der kontaktöffnenden Rotationsschaltenergie; in Fig. 3b und Fig. 3c eine kontaktgeöffnete Torsionsarretierung 7b, 11c (umfassend eine drehbare Verschliessungsklinke 7b zum Eingriff in ein Gegenstück 11c) zum teilweisen Wiedergewinnen der kontaktöffnenden Rotationsschaltenergie; und in Fig. 3d eine vorgespannte kontaktgeöffnete Torsionsarretierung 7b, 11d (umfassend die drehbare Verschliessungsklinke 7b zum Eingriff in ein Gegenstück 11d) zum Wiederaufladen von Rotationsverlusten und zum Speichern der gesamten kontaktschliessenden Rotationsschaltenergie des Torsionsfedermechanismus 3. In Fig. 3c verhindert die Verschliessungsklinke 7b das Zurückschnellen 30' des überschwingenden Torsionsfedermechanismus 3. Die Torsionsspannvorrichtung 9 muss lediglich den Energieverlust in Höhe von beispielsweise ca. 36% der gespeicherten gesamten Rotationsschaltenergie (entsprechend einem konstanten Reibungsdrehmoment von 10% des maximalen Drehmoments) kompensieren und wiederaufladen.
[0023] In gleicher Weise können Verklinkungsmittel für die kontaktschliessende Rotationsschaltrichtung 31 vorhanden sein (hier nicht dargestellt). Entsprechend kann die Torsionsspannvorrichtung 9 Torsionsspannmittel 9 zum mechanischen Wiederaufladen von Rotationsreibungsverlusten für beide Rotationsschaltrichtungen 30, 31 umfassen.
[0024] Fig. 4 zeigt einen berechneten Zeitverlauf des Torsionswinkels für ein Modellsystem mit folgenden Parametern: Trägheitsmoment I=5*10-5 kgm2 für den Torsionsfedermechanismus 3, Torsionsfederkonstante D=1000 Nm, Brückenkontaktstück mit Länge 1=567 mm und Durchmesser=16,4 mm. Nach 90 µs wird eine Kontakttrennung erreicht und nach 150 µs beträgt die Länge l1 oder l2 eines Kontaktspalts 13a oder 13b 4 mm. Nach 750 µs wird die volle Kontaktöffnung von 20 mm erreicht. Die Torsionsfederkonstante soll unter Berücksichtigung der Genauigkeit des Stromnulldurchgangs (bei Synchronschaltern 1) und der Widerstandsfähigkeit der Kontakte 2a, 2b, 2c gegen Lichtbogenabbrand ausgelegt werden. Dadurch kann die Torsionsfeder 3, die insbesondere eine Drehstabfeder 3 ist, in der Baugrösse reduziert werden. Eine Torsionsfederkonstante D=100 Nm ergäbe für ein Brückenkontaktstück mit Länge 1=263 mm und Durchmesser= 7,6 mm eine Öffnungszeit von 240 µs und nach 400 µs eine volle Kontaktöffnung von 4 mm. Die Reibungsverluste betragen in diesem Fall schätzungsweise 14 J für einen kontaktöffnenden Schaltvorgang.
[0025] Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Stromschaltung, insbesondere in einem Schalter 1 für Mittel- oder Hochspannung der beschriebenen Art, wobei zwischen zwei beabstandeten Festelektroden 2a, 2b ein rotatorisch bewegliches Schaltkontaktstück 2c angeordnet ist, das durch einen Rotationsantrieb 3, 6-9 in eine erste Rotationsschaltrichtung 30 zum Zwecke des Kontaktöffnens und in eine zweite Rotationsschaltrichtung 31 zum Zwecke des Kontaktschliessens der Festelektroden 2a, 2b in eine Drehbewegung versetzt wird, wobei das Schaltkontaktstück 2c durch mechanische Torsionsfederkraft Ff0, FfS gedreht wird und die Torsionsfederkraft Ff0 zum Kontaktöffnen und die Torsionsfederkraft FfS zum Kontaktschliessen von einem einzigen gemeinsamen mechanischen Torsionsfedermechanismus 3 aufgebracht werden. Hierzu einige Ausführungsbeispiele.
[0026] Bevorzugt wird die Rotationsenergie des Schaltkontaktstücks 2c beim Kontaktöffnen und/oder Kontaktschliessen teilweise wiedergewonnen. Mit Vorteil werden Rotationsenergieverluste des Schaltkontaktstücks 2c beim Kontaktöffnen und/oder Kontaktschliessen durch eine Torsionsspannvorrichtung 9, insbesondere durch einen Thomson Antrieb 9 oder einen Schrittmotor 9, wiederaufgeladen. Hier seien die EP 1 180 776 A1 und EP 1 067 569 mit ihrem gesamten Offenbarungsgehalt, insbesondere hinsichtlich der Auslegung und Ansteuerung eines elektrodynamischen Thomson Antriebs 9, in die Beschreibung aufgenommen. Die erste und die zweite Rotationsschaltrichtung 30, 31 sind typischerweise einander entgegengesetzt. Insbesondere wird vom Schaltkontaktstück 2c beim Kontaktöffnen und/oder Kontaktschliessen eine kräftefreie neutrale Winkelauslenkung 11b des Torsionsfedermechanismus 3 oder des Schaltkontaktstücks 2c durchlaufen. Das Kontaktöffnen und das Kontaktschliessen soll synchron und mit hoher Geschwindigkeit unter Vermeidung oder Reduktion von Lichtbogenbildung 12a, 12b durchgeführt werden.
[0027] Anwendungen der Vorrichtung 1 betreffen u.a. den Einsatz als Schalter 1 für mittlere oder hohe Spannungen und/oder Ströme, als Leistungsschalter 1, Trenner, Strombegrenzer oder strombegrenzender Schalter in Stromversorgungsnetzen. Die Erfindung umfasst auch eine elektrische Schaltanlage, insbesondere eine Hoch- oder Mittelspannungsschaltanlage, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung 1 wie zuvor beschrieben.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0028]
- 1
- Leistungsschalter, Synchronschalter
- 2a, 2b
- feststehende Elektroden, Metallplatten
- 2c
- rotierende Elektrode, Brückenkontaktstück
- 20
- Strompfad, Nennstrompfad
- 3
- Torsionsfedermechanismus, Drehstabfeder
- 30
- erste Rotationsschaltrichtung zum Kontaktöffnen
- 30'
- Rückschlagbewegung beim Kontaktöffnen
- 31
- zweite Rotationsschaltrichtung zum Kontaktschliessen
- 4
- Rotationsachse
- 5
- gekapseltes Schaltergehäuse
- 6
- Durchführung für Rotationsantrieb
- 7
- Verklinkungsvorrichtung
- 7a
- Öffnungsklinke
- 7b
- Verschliessungsklinke
- 8
- Schaltersteuerung
- 8a
- Schaltbefehl, Öffnungssignal, Schliesssignal
- 8b
- Torsionsspannbefehl, Energienachladung
- 9
- Torsionsspannvorrichtung, Thomson Antrieb, Schrittmotor
- 10
- Federkontakt, Multikontaktfedern
- 10'
- Federverhalten der Fixkontakte (symbolisch)
- 11a
- kontaktgeschlossene Winkelauslenkung (Schalterposition) oder Winkelhalterung
- 11b
- neutrale (kräftefreie) Winkelauslenkung
- 11c
- kontaktgeöffnete Winkelauslenkung oder Winkelhalterung
- 11d
- vorgespannte kontaktgeöffnete Winkelauslenkung oder Winkelhalterung
- 7a, 11a
- kontaktgeschlossene Torsionsarretierung
- 7b, 11c
- kontaktgeöffnete Torsionsarretierung
- 7b, 11d
- vorgespannte kontaktgeöffnete Torsionsarretierung
- 12a, 12b
- Teillichtbögen
- 13a, 13b
- Kontaktspalte
- b
- Breite des Brückenkontakts
- l
- Länge des Brückenkontakts
- l1, l2
- Länge der Kontaktspalte
- Ff0
- Torsionsfederkraft auf Brückenkontaktstück beim Öffnen
- FfS
- Torsionsfederkraft auf Brückenkontaktstück beim Schliessen
- ϕ
- Torsionswinkel
- t
- Zeit
a) die erste und die zweite Rotationsschaltrichtung (30, 31) einander entgegengesetzt sind und/oder
b) vom Schaltkontaktstück (2c) beim Kontaktöffnen und/oder Kontaktschliessen eine kräftefreie neutrale Winkelauslenkung (11b) des Torsionsfedermechanismus (3) durchlaufen wird und/oder
c) das Kontaktöffnen und das Kontaktschliessen synchron und mit hoher Geschwindigkeit unter Vermeidung oder Reduktion von Lichtbogenbildung (12a, 12b) durchgeführt wird.
a) eine kräftefreie neutrale Winkelauslenkung (11b) des Torsionsfedermechanismus (3) vorhanden ist, die zwischen einer kontaktgeschlossenen Winkelauslenkung (11a) und einer kontaktgeöffneten Winkelauslenkung (11c) des Torsionsfedermechanismus (3) liegt und/oder
b) die erste und die zweite Rotationsschaltrichtung (30, 31) einander entgegengesetzt sind.
a) die Verklinkungsvorrichtung (7) Verklinkungsmittel (7a, 7b, 11a, 11b, 11c, 11d) zum teilweisen Wiedergewinnen mechanischer Rotationsschaltenergie für beide Rotationsschaltrichtungen (30, 31) aufweist und/oder
b) die Torsionsspannvorrichtung (9) Torsionsspannmittel (9) zum mechanischen Wiederaufladen von Rotationsenergieverlusten für beide Rotationsschaltrichtungen (30, 31) umfasst,
c) insbesondere dass der Rotationsantrieb (3, 6-9) eine Schaltersteuerung (8) zur Steuerung der Verklinkungsvorrichtung (7) und der Torsionsspannvorrichtung (9) umfasst.
a) der mechanische Torsionsfedermechanismus (3) eine Drehstabfeder (3) ist und/oder
b) die Torsionsspannvorrichtung (9) ein Thomson Antrieb (9) oder ein Schrittmotor (9) ist und/oder
c) das Schaltkontaktstück (2c) ein Brückenschaltkontaktstück (2c) ist, das um eine Mittelachse (4) rotierend gelagert ist und das beim Kontaktöffnen zu jeder Festelektrode (2a, 2b) jeweils einen Kontaktspalt (13a, 13b) freigibt und/oder
d) der Stromschalter (1) in einem gekapselten Schaltergehäuse (5) angeordnet ist und für den Rotationsantrieb (3, 6-9) eine gasdichte Rotationsdurchführung (6) aufweist und/oder
e) der Stromschalter (1) für beide Rotationsschaltrichtungen (30, 31) schnell schaltend ist und insbesondere ein schnell schaltender Syhchronschalter (1) ist.
a) the first and the second rotary switching direction (30, 31) are opposite one another and/or
b) a force-free, neutral angular deflection (11b) of the torsion spring mechanism (3) is carried out by the switching contact piece (2c) when the contact is opened and/or closed and/or
c) opening and closing of the contact is performed synchronously and at a high speed whilst avoiding or reducing arc formation (12a, 12b).
a) a force-free, neutral angular deflection (11b) of the torsion spring mechanism (3) is provided which lies between a closed-contact angular deflection (11a) and an open-contact angular deflection (11c) of the torsion spring mechanism (3) and/or
b) the first and the second rotary switching direction (30, 31) are opposite one another.
a) the latching apparatus (7) has latching means (7a, 7b, 11a, 11b, 11c, 11d) for partially recovering mechanical rotary switching energy for the two rotary switching directions (30, 31) and/or
b) the torsional stressing apparatus (9) comprises torsional stressing means (9) for mechanically recharging rotary energy losses for the two rotary switching directions (30, 31),
c) in particular in that the rotary drive (3, 6-9) comprises a switch controller (8) for the purpose of controlling the latching apparatus (7) and the torsional stressing apparatus (9).
a) the mechanical torsion spring mechanism (3) is a torsion bar spring (3) and/or
b) the torsional stressing apparatus (9) is a Thomson drive (9) or a stepper motor (9) and/or
c) the switching contact piece (2c) is a bridge switching contact piece (2c), which is mounted such that it can rotate about a central axis (4) and in each case opens up a contact gap (13a, 13b) when the contact is opened for each fixed electrode (2a, 2b) and/or
d) the current switch (1) is arranged in an encapsulated switch housing (5) and has a gas-tight rotary bushing (6) for the rotary drive (3, 6-9) and/or
e) the current switch (1) operates at a high speed for both rotary switching directions (30, 31) and in particular is a synchronous switch (1) operating at a high speed.
a) le premier et le deuxième sens de commutation de rotation (30, 31) sont opposés l'un à l'autre et/ou
b) une déviation angulaire (11b) neutre exempte de force du mécanisme à ressort de torsion (3) est parcourue par l'élément de contact de commutation (2c) lors de l'ouverture du contact et/ou de la fermeture du contact et/ou
c) l'ouverture du contact et la fermeture du contact s'effectue de manière synchrone et à grande vitesse en évitant ou en réduisant la formation d'arcs électriques (12a, 12b).
a) il existe une déviation angulaire (11b) neutre exempte de force du mécanisme à ressort de torsion (3), laquelle se trouve entre une déviation angulaire de contact fermé (11a) et une déviation angulaire de contact ouvert (11c) du mécanisme à ressort de torsion (3) et/ou
b) le premier et le deuxième sens de commutation de rotation (30, 31) sont opposés l'un à l'autre.
a) le dispositif d'encliquetage (7) présente des moyens d'encliquetage (7a, 7b, 11a, 11b, 11c, 11d) pour la récupération partielle de l'énergie mécanique de commutation de rotation dans les deux sens de commutation de rotation (30, 31) et/ou
b) le dispositif à contrainte de torsion (9) comprend des moyens à contrainte de torsion (9) pour recharger mécaniquement les pertes d'énergie liées à la rotation dans les deux sens de commutation de rotation (30, 31) et/ou
c) notamment en ce que le mécanisme d'entraînement de rotation (3, 6-9) comprend une commande de commutateur (8) pour commander le dispositif d'encliquetage (7) et le dispositif à contrainte de torsion (9).
a) le mécanisme à ressort de torsion mécanique (3) est une barre de torsion (3) et/ou
b) le dispositif à contrainte de torsion (9) est un mécanisme d'entraînement de Thomson (9) ou un moteur pas à pas (9) et/ou
c) l'élément de contact de commutation (2c) est un élément de contact de commutation à cavalier (2c) qui est logé de manière à tourner autour d'un axe central (4) et qui libère à chaque fois une fente de contact (13a, 13b) vers chaque électrode fixe (2a, 2b) lors de l'ouverture du contact et/ou
d) le commutateur de courant (1) est logé dans un boîtier de commutateur encapsulé (5) et présente pour le mécanisme d'entraînement de rotation (3, 6-9) une traversée de rotation (6) hermétique et/ou
e) le commutateur de courant (1) est à commutation rapide pour les deux sens de commutation de rotation (30, 31) et il est notamment un commutateur synchrone (1) à commutation rapide.