Antrieb für einen Schalter

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Antrieb für einen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Trennschalter, kurz Trenner genannt, sind Schalter zum annähernd stromlosen Öffnen und Schließen eines Strompfades, indem beim Öffnen eines Trenners eine zuverlässig erkennbare Trennstrecke hergestellt wird, wie sie in Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen erforderlich ist. Trenner werden nur willkürlich, d. h. nicht automatisch betätigt.

[0003] Im Zuge der Einführung elektrischer Betriebsmittel steigender Leistung als auch neuartiger Verfahren der Netzbetriebsweise werden qualitativ neue Anforderungen an die Betriebsmittel in der Energieübertragung und -verteilung gestellt.

[0004] Ein Motorantrieb der eingangs genannten Art ist aus der DE-B-1 005 156 bekannt. Bei diesem ist eine fremdspannungsabhängige Steuerschaltungsanordnung vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Schwungmassendrehzahl den Strom des Antriebsmotors ab- und die elektromagnetische Kupplung einschaltet.

[0005] Hierbei ist nicht erkennbar sichergestellt, daß bei Ausfall der Netzspannung während eines eingeleiteten Schaltvorganges, der Trennschalter seine Endstellung erreicht.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Schalter der eingangs genannten Art einen Antrieb anzugeben, mit dem ein einmal eingeleiteter Schaltvorgang sicher ausgeführt wird.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

[0008] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit dem als Speicherantrieb ausgebildeten Antrieb ein einmal eingeleiteter Schaltvorgang zu Ende geführt wird, so daß der Schalter seine definierte Endstellung "Ein" oder "Aus" sicher erreicht. Eine undefinierte Zwischenstellung des Schalters, bei der unter Umständen durch einen stehenden Lichtbogen die Kontaktstücke beschädigt werden, ist damit ausgeschlossen. Dies gelingt deshalb, da aus dem Energiespeicher nicht nur der Schalter mit Antriebsenergie versorgt wird, sondern daß dieser zusätzlich zur Erzeugung einer separaten Spannungsversorgung für die Steuerung des Schalters genutzt wird, nämlich durch Umschaltung des mit dem Energiespeicher verbundenen Antriebsmotors von Motor- auf Generatorbetrieb.

[0009] Insgesamt weist der Schalter durch die autarke Stromversorgung seines Antriebes eine höhere Funktionssicherheit auf.

[0010] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

[0011] Der Speicherantrieb ist ein separates Bauteil, das anstelle eines üblichen Antriebs in einem Trennschalter verwendet werden kann. Desweiteren ist der Speicherantrieb auch für die Betätigung von Erdungsschaltern geeignet.

[0012] Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert.

[0013] Es zeigt:

Fig. 1 im Prinzip Aufbau und Steuerung eines Speicherantriebs mit Schwungradspeicher für einen Trenner,

Fig. 2 in schematischer Darstellung die Anordnung einer Kupplung zwischen Antriebsmotor mit Schwungradspeicher und Abtrieb für einen Trenner nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Stromlaufplan zur Steuerung eines Speicherantriebs für einen Trenner nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Diagramm über den Drehzahlverlauf während des Ladens bzw. Entladens des Schwungradspeichers.

[0014] Der Figur 1 ist ein Speicherantrieb 1 für einen Trenner 2 zu entnehmen, mit einem Antriebsmotor 3, einen Schwungradspeicher 4, einer elektromagnetischen Kupplung 5, einer elektromagnetischen Arretierbremse 6, einem Getriebe 7 sowie mit einem Fliehkraftschalter 8.

[0015] Speicherantrieb 1 und Trenner 2 sind mit einer elektrischen Steuerung 9 verbunden. Es wird zunächst der Aufbau des Speicherantriebs anhand der Fig. 2 beschrieben. Eine genaue Funktionsbeschreibung erfolgt weiter unten anhand eines Stromlaufplanes nach Fig. 3.

[0016] Antriebsmotor 3 und Schwungradspeicher 4 sind über eine Welle 10 starr miteinander verbunden. Zwischen Antriebsmotor 3 und Schwungradspeicher 4 sitzt ein Ritzel 11 über Kugellager 12 lose auf der Welle 10. Auf die beiden Stirnseiten des Ritzels 11 wirkt zum einen die elektromagnetische Kupplung 5, oder zum anderen die elektromagnetische Arretierbremse 6. Hierzu ist an den Stirnseiten des Ritzels 11 jeweils ein Kupplungsring 13, 14 über Blattfedern 15 so befestigt, daß zum Kuppeln bzw. Arretieren die Kupplungsringe 13, 14 in axialer Richtung federnd reagieren, während sie zur Übertragung des Drehmoments bzw. zur Arretierung des Ritzels 11 in Drehrichtung starr reagieren.

[0017] Auf der ringförmigen Magnetspule 16 der elektromagnetischen Kupplung 5 ist eine kreisringförmige Metallhaube 17 gleitend drehbar angeordnet und auf der Welle 10 befestigt. Metallhaube 17 und Arretierbremse 6 weisen an den Stirnseiten Reibbeläge 18 und 19 auf, die sich selbst nachstellen, und so für eine sichere Übertragung des Drehmoments von der Welle 10 auf das Ritzel 11 sorgen. Das Ritzel 11 steht mit einem Zahnrad 20 in Eingriff, das auf einer Schaltwelle 21 des Trenners befestigt ist.

[0018] Anhand eines Stromlaufplanes nach Fig. 3 wird die Funtkionsweise des Speicherantriebs 1 beschrieben. Der Stromlaufplan zeigt den Ruhezustand der Schaltung. Über den Befehl "Ein" spricht das Schütz E an, das über den Kontakt E 13/14 in Selbsthaltung geht. Über den sich öffnenden Kontakt E 21/22 ist eine Ausschaltverriegelung während des Ladens gewährleistet. Die Kontakte E 33/34 - E 43/44 schließen, so daß über (+) Netz, F 21/22, E 33/34, Antriebsmotor 3, E 43/44, F 31/32 und (-) Netz der Antriebsmotor 3 anläuft und die Aufladung des schwungradspeichers 4 erfolgt.

[0019] Bei Spannungsausfall vor Erreichen der Auslösedrehzahl fällt das Schütz E wieder ab und der Schwungradspeicher 4 läuft aus. Die Schaltung ist wieder in Ruhestellung. Bei Wiederkehr der Spannung kann keinerlei Auslösung des Trenners 2 erfolgen, und es kann desweiteren wegen des offenen Endschalters 23 keine entgegengesetzte Drehrichtung auf den auslaufenden Schwungradspeicher 4 geschaltet werden.

[0020] Sobald die Auslösedrehzahl erreicht ist, schließt der Fliehkraftschalter 8, und das Auslöseschütz F geht über Kontakt F 13/14 in Selbsthaltung. Damit wird über den sich schließenden Kontakt F 43/44 die Arretierbremse 6 gelöst. Die Arretierbremse 6 besteht aus einem Permanentmagneten 25 und einer Wicklung 26, deren elektromagnetisches Feld so gerichtet ist, daß bei erregter Wicklung 26 das Magnetfeld des Permanentmagneten 25 neutralisiert wird, so daß die Arretierbremse 6 das Ritzel 11 freigibt. Über die gleichzeitig erregte Magnetspule 16 wird die Kupplung 5 betätigt, die den Kraftschluß zum Getriebe 7 herstellt. Der Schaltvorgang des Trenners 2 läuft.

[0021] Über die sich öffnenden Kontakte F 21/22 und F 31/32 wird der Speicherantrieb 1 von der äußeren Spannungsversorgung abgeschaltet, und es erfolgt Umschaltung von Motor- auf Generatorbetrieb. Das Schütz E hält sich weiter im Generatorkreis über die geschlossenen Kontakte E33/34, E13/14, A21/22, Endschalter 22 und Kontakt E 43/44. Wegen des nichtlückenden Generatorbetriebs ist die Anordnung auch während der kritischen Umschaltphase autark. Der geöffnete Kontakt F 31/32 verhindert auch solche Gegenbefehle, die während der Auslaufphase des Schwungradspeichers 4 über die äußere Spannung gegeben werden könnten.

[0022] Sobald der Trenner 2 in die Endstellung eingefahren ist, öffnet der zugehörige Endschalter 22 "Ein", so daß das Schütz E abfällt. Da die Kontakte E 33/34 - E 43/44 öffnen, wird der Generator allpolig abgetrennt, die elektromagnetische Kupplung 5 unterbricht die Verbindung vom Schwungradspeicher 4 zum Getriebe 7, und die Arretierbremse 6 fixiert gleichzeitig den Trenner 2 in seiner Endstellung.

[0023] Obwohl der Trennerlauf beendet ist, bleibt das Schütz F im Generatorkreis in Selbsthaltung. Dies bedeutet wegen den geöffneten Kontakten F 21/22 und F 31/32, daß diese Schaltung selbstsperrend ist und so lange keinen Gegenbefehl annimmt, als der Generator noch mit kritischer Drehzahl ausläuft.

[0024] Mit Hilfe eines Bremswiderstandes 24 wird der Generator und damit der Schwungradspeicher 4 über die Kontakte E51/52 und A51/52 abgebremst, so daß der Antrieb 1 innerhalb kurzer Zeit wieder betriebsbereit ist.

[0025] Die Figur 4 zeigt ein Drehzahldiagramm, an dessen Ordinatenachse die Drehzahl n bzw. Spannung U aufgetragen ist, während die Abszissenachse die Zeit t darstellt. Der Kurve 25, beginnend im Koordinatenursprung, ist eine relativ steile kinetische Aufladung des Schwungradspeichers 4 zu entnehmen. Im Punkt 26 der Kurve spricht der Fliehkraftschalter 8 an, und auf dem nun abfallenden Ast 27 der Kurve erstreckt sich über den Nutzbereich zwischen den Punkten 26 und 28 der Entladevorgang des Schwungradspeichers 4, wobei im Punkt 28 der Trenner 2 seine Endstellung erreicht hat. Der über den Punkt 28 hinausgehende abfallende Ast der Kurve beinhaltet die restliche, nicht nutzbare kinetische Energie, die über den Bremswiderstand 24 abgebaut wird.

Ansprüche

1. Antrieb und Steuerschaltungsanordnung (9) für einen Schalter (2) mit einem über eine Schaltwelle (21) betätigbaren Kontakt zum annähernd stromlosen Schalten, vorzugsweise in gekapselten, druckgasisolierten Schaltanlagen, wobei der Antrieb einen Schwungradspeicher (4) und einen zum Laden damit verbundenen Antriebsmotor (3) aufweist, der Schwungradspeicher (4) unmittelbar vor jedem Schaltvorgang aufladbar ist, und der mit der Schaltwelle (21) des Schalters (2) über eine elektromagnetische Kupplung (5) verbindbare Schwungradspeicher (4) während des Schaltvorgangs zur Ausführung eines einmal eingeleiteten Schaltvorganges entladbar ist, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltungsanordnung (9), durch die während der Entladung des Schwungradspeichers (4) der Antriebsmotor (3) als Generator geschaltet ist, zur Erzeugung einer autarken Spannungsversorgung der Steuerschaltungsanordnung (9) während des Schaltvorgangs.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor ein Permanentmagnet-Motor vorgesehen ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor ein Universalmotor (EinphasenreihenschluBmotor) vorgesehen ist.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladevorgang des Schwungradspeichers (4) über einen Fliehkraftschalter (8) auslösbar ist.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsmotor (3) und Schwungradspeicher (4) über eine Welle (10) starr miteinander verbunden sind, daß auf der Welle (10) ein mit einem Zahnrad (20) der Schaltwelle (21) des Trennschalters (2) in Eingriff stehendes Ritzel (11) lose angeordnet ist, daß das Ritzel (11) während des Ladevorgangs des Schwungradspeichers (4) in seiner Stellung fixiert, und während des Entladevorgangs mit der Welle (10) gekuppelt ist.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fixieren des Ritzels (11) eine elektromagnetische Arretierbremse (6) vorgesehen ist, und daß die Arretierbremse (6) und die elektromagnetische Kupplung (5) über den als Generator geschalteten Antriebsmotor (3) mit Spannung versorgt sind.

Claims

1. Drive and control circuit arrangement (9) for a switch (2) having a contact operable via an interrupter shaft (21) for almost currentless switching, preferably in encapsulated, compressed gas-insulated switchgear, the drive having a flywheel store (4) and a drive motor (3) connected thereto for charging, the flywheel store (4) being chargeable directly before each switching operation, and the flywheel store (4), which can be connected to the interrupter shaft (21) of the switch (2) via an electromagnetic clutch (5), being dischargeable during the switching operation for executing a once initiated switching operation, characterized by a control circuit arrangement (9), through which the drive motor (3) is connected as a generator during the discharging of the flywheel store (4), for generating an autarkic voltage supply of the control circuit arrangement (9) during the switching operation.

2. Drive according to Claim 1, characterized in that a permanent magnetic motor is provided as the drive motor.

3. Drive according to Claim 1, characterized in that a universal motor (single-phase commutator motor) is provided as the drive motor.

4. Drive according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the discharging operation of the flywheel store (4) can be triggered via a centrifugal switch (8).

5. Drive according to one of Claims 1 to 4, characterized in that drive motor (3) and flywheel store (4) are rigidly connected to one another via a shaft (10), in that a pinion (11) which engages with a cogwheel (20) of the interrupter shaft (21) of the disconnecting switch (2) is arranged loosely on the shaft (10), and in that the pinion (11) is fixed in its position during the charging operation of the flywheel store (4) and is coupled with the shaft (10) during the discharging operation.

6. Drive according to one of Claims 1 to 5, characterized in that an electromagnetic stop brake (6) is provided for fixing the pinion (11), and in that the stop brake (6) and the electromagnetic clutch (5) are supplied with voltage via the drive motor (3) connected as a generator.

Revendications

1. Dispositif d'entraînement et montage de commande (9) pour un interrupteur (2), comprenant un contact actionné par un arbre (21) pour la coupure presque sans courant, de préférence dans des installations de coupure blindées isolées au gaz comprimé, le dispositif d'entraînement comportant un volant (4) et un moteur (3) raccordé à celui-ci pour lui fournir la puissance vive nécessaire, le volant (4) pouvant absorber de la puissance juste avant chaque processus de coupure et le volant (4), raccordé à l'arbre (21) de l'interrupteur (2) par un accouplement électromagnétique (5), pouvant restituer sa puissance vive pendant le processus de coupure pour l'exécution d'un processus de coupure une fois amorcé, caractérisé par un montage de commande (9) par lequel le moteur (3) est commuté en générateur pendant la restitution de la puissance vive du volant en vue de la production d'une alimentation de courant autarchique du montage de commanda (9) pendant le processus de coupure.

2. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, comme moteur d'entraînement, on prévoil un moleur à aimant permanent.

3. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par la fait que, comme moteur d'entraînement, on prévoit un moteur universel (moteursérie monophasé).

4. Dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le processus de restitution de la puissance vive du volant (4) peut être déclenché par un interrupteur centrifuge (8).

5. Dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le moteur d'entraînement (3) et le volant (4) sont mutuellement rigidement raccordés par un arbre (10), qu'un pignon (11), en prise avec une roue dentée (20) de l'arbre (21) du sectionneur (2), est monté lâche sur l'arbre (10), que le pignon (11), est bloqué dans sa position pendant le processus d'absorption de puissance du volant (4) et est accouplé à l'arbre (10) pendant le processus de restitution de la puissance vive.

6. Dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que pour bloquer le pignon (11) on prévoit un frein d'arrêt électromagnétiqe (6) et que le frein d'arrêt (6) et l'accouplement électromagnétique (5) sont alimentés en courant par le moteur d'entraînement (3) commuté en générateur.

Zeichnung