TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Schaltgerät mit einem bewegbaren Schaltglied zum
Öffnen und Schliessen eines elektrischen Kontaktes, wobei das Schaltglied über eine
flexible Welle antreibbar ist, sowie eine Schaltanlage mit einem solchen Schaltgerät.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
[0002] Eine typische elektrische Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage umfasst meistens
mindestens einen Leistungsschalter zum Öffnen einer elektrischen Verbindung zwischen
zwei Schalterpolen einer elektrischen Phase im Betrieb der Schaltanlage, sowie mindestens
ein Schaltgerät pro elektrische Phase. Unter dem Begriff Schaltgerät werden nachfolgend
Erdschalter, Trennschalter oder kombinierte Trenn-Erdungsschalter verstanden, bei
welchen ein Öffnen einer elektrischen Verbindung durch ein Bewegen eines Schaltglieds
von einer ersten Position in eine andere, zweite Position zwischen zwei Schalterpolen
einer elektrischen Phase des Schaltgeräts normalerweise nicht im Nominalbetrieb der
Schaltanlage durchgeführt wird.
[0003] Bei vielen solchen Schaltgeräten ist eine zum Bewegen des beweglichen Schaltglieds
erforderliche Antriebseinrichtung am Schaltergehäuse angeordnet oder gar darin integriert.
In der Folge sind bei einer typischen Schaltanlage die Schaltgeräte erstens örtlich
mitunter weit voneinander entfernt angeordnet und zweitens im dreidimensionalen Raum
relativ zueinander womöglich noch anders ausgerichtet. Nebst diversen Anforderungen
wie die Erfüllung der einschlägigen Vorschriften, beispielsweise der IEC-Vorschrift
62271-102:2003, gibt es Kundenforderungen zu erfüllen, welche beispielsweise fordern,
dass einem Bediener die Schaltstellung des Schaltgerätes mittels einer Schaltstellungsanzeige
jederzeit optisch anzeigt wird. Dies ist etwa bei gasisolierten Schaltanlagen oft
der Fall und führt insbesondere bei grossräumigen Schaltanlagen zu einem aufwändigen
Kontrollprozedere, wenn mehrere Schaltstellungen von einem Bediener visuell kontrolliert
werden müssen. Es sind Anlagen bekannt, bei welchen dieses Problem über eine elektronische
Schaltstellungsanzeige gelöst wird, womit eine einer vorbestimmten Schaltgliedstellung
entsprechende Antriebswellenposition elektronisch an eine bedienernahe Anzeige übermittelt
wird. Diese zweite Lösung erfüllt leider den Kundenwunsch nach einer lückenlosen mechanischen
Kette zwischen Schaltglied und Schaltstellungsanzeige nicht. Überdies erhält der Bediener
im Fehlerfall, etwa bei Ausfall des Sekundärstromsystems, keine Informationen mehr
über den Schaltzustand, das heisst die Schaltstellung der beweglichen Schaltglieder
der Schalter relativ zu den Schaltpolen. Dies wird vom Betreiber einer Schaltanlage
typischerweise nicht toleriert, da die Anzeige der Schaltstellung von elektrischen
Geräten ein sicherheitsrelevantes Kriterium darstellt.
[0004] Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Situation liegt darin, dass das Schaltglied
von einem vom tatsächlichen Schalter entfernten Ort über eine flexible Welle bewegt
wird.
[0005] Aus der
US5466902-A ist eine Schaltvorrichtung bekannt, bei welcher ein bewegliches Schaltglied eines
Schaltgerätes über eine flexible Welle mit einem Schalthebel fest verbunden ist, so
dass sich das Schaltglied von einem örtlich vom Schaltgerät entfernten Bedienbereich
aus per Schalthebel bedienen lässt. Der Schalthebel ist mit einem drehbaren Eingangsabschnitt
der flexiblen Welle und das Schaltglied mit abtriebsseitig mit dem einen drehbaren
Ausgangsabschnitt fest verbunden, so dass das bewegliche Schaltglied von einer ersten
Position in eine zweite Position überführbar ist.
[0006] Ein Vorteil einer flexiblen Welle liegt darin, dass sie eine konstruktiv einfache
Überwindung von Mass- und Lagetoleranzen zwischen Eingangsabschnitt und Ausgangsabschnitt
erlaubt, sowie Dank der unterschiedliche Orientierbarkeit beziehungswiese Ausrichtbarkeit
von Eingangsabschnitt und Ausgangsabschnitt zu einer grossen Designfreiheit beiträgt.
[0007] Ein Nachteil der flexiblen Welle zeigt sich allerdings beispielsweise beim Verlassen
der ersten Position des Schaltgliedes, dann wenn ein grösserer Krafteinsatz am Schalthebel
erforderlich ist, als wenn das Schaltglied lediglich zwischen der ersten und dem zweiten
Position bewegt wird. Dieser höhere Krafteinsatz resultiert aus einer Haftwirkung
von Kontaktelementen, welche bevorzugt am beweglichen Teil des Nominalkontaktüberganges
angeordnet sind. Mit zunehmendem Krafteinsatz wird ein Drehwinkelversatz, erzeugbar
durch einen ersten Drehwinkel der flexiblen Welle am Ausgangsabschnitt und einem zweiten
Drehwinkel am Eingangsabschnitt zum selben Zeitpunkt grösser. Wenn nun Drehmoment
in den Schalthebel eingeleitet wird, kann es je nach Torsionsfestigkeit der flexiblen
Welle vorkommen, dass beim Verlassen der ersten Position des Schaltglieds der Schalthebel
bereits in einer Stellung ist, welche einer Schaltstellung des Schaltgliedes zwischen
der ersten und der zweiten Position entspricht, während sich das Schaltglied elektrisch
gesehen immer noch in der ersten Position befindet. Da der Betreiber eines Schaltgerätes
schon aus Sicherheitsgründen stets wissen muss, ob sich ein Schaltglied noch in einer
gewissen elektrischen Position befindet, oder nicht, wäre ein derartiger Zustand ungünstig,
wenn nicht gar unhaltbar.
[0008] Je nach Ausführungsform des Schaltgerätes liegt das erforderliche Antriebsdrehmoment
für die beweglichen Schaltglieder solcher Schaltgeräte beispielsweise bei etwa 10
Nm. Je nach Ausführungsform der flexiblen Welle kann ein Drehwinkelversatz zwischen
dem Eingangsabschnitt und dem Ausgangsabschnitt beim Einleiten eines Drehmoments von
wenigen Newtonmetern am Eingangsabschnitt rasch einmal grösser als 30° (Grad) sein,
beispielsweise 60° oder noch mehr bei einer Länge der flexiblen Welle von zirka 2
Metern. Mit zunehmender Länge der flexiblen Welle nimmt der Drehwinkelversatz zu.
Damit einher geht die Unsicherheit, ob sich das Schaltglied nun schon im gewünschten
Schaltzustand befindet, oder ob es sich noch in der einer Schaltposition beim vorangegangenen
Schaltzustand befindet. Diese Ungewissheit ist technisch und sicherheitsmässig nicht
tragbar.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[0009] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaltgerät vorzulegen,
welches einem Bediener zuverlässiger anzeigt, ob sich das über eine flexible Welle
angetriebene Schaltglied beispielsweise beim Verlassen der ersten Position elektrisch
noch im ersten Schaltzustand befindet, oder ob es die erste Position bereits verlassen
hat und damit ein anderer Schaltzustand herrscht.
[0010] Unter dem Begriff Schaltgerät werden im Folgenden nicht Leistungsschalter wie etwa
gasisolierte Leistungsschalter, Generatorschalter und dergleichen verstanden, sondern
Schalter, welche eine verhältnismässig geringe Antriebsleistung erfordern.
[0011] In einer Basisausführung des Schaltgeräts weist dieses ein von einer ersten Position
in eine zweite Position bewegbares Schaltglied auf. Das Schaltgerät umfasst zudem
eine Antriebseinheit zur Erzeugung einer Drehbewegung sowie eine flexible Welle zur
Übertragung der Drehbewegung zum Schaltglied. Die flexible Welle weist eine erste
Länge auf und ist drehbeweglich gelagert. Antriebsseitig weist die flexible Welle
einen drehbaren Eingangsabschnitt und abtriebsseitig einen drehbaren Ausgangsabschnitt
auf, wobei der Eingangsabschnitt mit der die Antriebskraft erzeugenden Antriebseinheit
verbunden ist. Während dem Bewegen der flexiblen Welle wenn sich das Schaltglied zwischen
der ersten Position und der zur ersten Position unterschiedlichen zweiten Position
befindet, ist ein erster Drehwinkel am Ausgangsabschnitt erzeugbar, welcher erste
Drehwinkel kleiner als ein zweiter Drehwinkel am Eingangsabschnitt zum selben Zeitpunkt
ist. Der Unterschied dieser zwei Drehwinkel begründet einen ersten Drehwinkelversatz.
Beim Bewegen der flexiblen Welle, dann wenn das Schaltglied die erste Position erreicht,
ist ein dritter Drehwinkel am Ausgangsabschnitt erzeugbar. Dieser dritte Drehwinkel
ist kleiner als der zweite Drehwinkel am Eingangsabschnitt zum selben Zeitpunkt, so
dass ein zweiter Drehwinkelversatz erzeugbar ist, welcher grösser als der erste Drehwinkelversatz
ist. Der Eingangsabschnitt ist über ein mechanisches erstes Zwischengetriebe mit einem
(vorzugsweise ebenfalls mechanischen) Schaltstellungsdetektionselement verbunden ist.
Das erste Zwischengetriebe weist ein Steuermittel mit einem der ersten Position des
Schaltglieds entsprechenden, beziehungsweise zugeordneten ersten Bereich auf. Dieser
erste Bereich ist derart mit dem Schaltstellungsdetektionselement gekoppelt, dass
der erste Drehwinkelversatz und der zweite Drehwinkelversatz zu einer identischen
Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements führen. Dabei entspricht eine identische
Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements einem Schaltzustand, beispielsweise
"Trenner geschlossen" oder "Trenner ganz offen".
[0012] Eine identische Anzeige ist sowohl beim rein mechanischen Ablesen, als auch bei einem
elektrischen Ablesen oder Auslesen des Schaltzustandes wichtig, denn die Information
über den Schaltzustand eines Schaltgerätes dient oft als Input für eine Schaltlogik,
welche beispielsweise verhindert, dass ein weiteres Schaltgerät einen bestimmten Schaltvorgang
überhaupt durchführen kann. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Kenntnis über
den Schaltzustand eines Schaltgerätes nicht nur wichtig für einen störungsfreien Betrieb
einer Schaltanlage, sondern auch, wenn beispielsweise zu Inspektions- oder Wartungszwecken
bestimmte Schaltanlagenteile sicher und absolut zuverlässig stromfrei geschaltet werden
können. Unter dem Begriff "erste Position" oder "zweite Position" wird nachfolgend
eine mechanische Lage beziehungsweise ein geometrischer Ort verstanden, in welche
das bewegliche Schaltglied verbringbar ist.
[0013] Unter dem Begriff "Schaltstellung" wird nachfolgend lediglich die elektrische Schaltstellung,
sprich der elektrische Schaltzustand, verstanden. In einer Basisausführung des Schaltgeräts
als Trenner weist diese zwei definierte Schaltzustände auf, nämlich "Trenner geschlossen"
oder "Trenner ganz offen", wobei die Lage des Schaltglieds relativ zu den Schaltpolen
folgendermassen sein kann:
- Ganz offen (in Endlage)
- Ganz geschlossen (in weiterer Endlage)
- Irgendwo zwischen diesen zwei Endlagen
[0014] Ein derartiges Schaltgerät kann beispielsweise als Trenner (disconnector) oder Erdschalter
(earthing switch) eingesetzt werden.
[0015] Wenn das Schaltgerät nicht eine Basisausführung ist, sondern mehrere elektrische
Schaltstellungen umfasst, wie beispielsweise bei einem kombinierten Trenn-/Erdschalter,
so sind folgende Schaltzustände möglich:
- Ganz offen (in erster Endlage)
- In vordefinierter Mittelstellung
- Ganz geschlossen (in zweiter Endlage)
- Irgendwo zwischen der ersten Endlage und der Mittelstellung
- Irgendwo zwischen der zweiten Endlage und der Mittelstellung
[0016] All diesen Ausführungsformen von Schaltgeräten ist gemein, dass das Schaltglied innerhalb
gewisser Grenzen bewegbar ist, ohne dass sich die elektrische Schaltstellung, sprich
der elektrische Schaltzustand, und entsprechend die Anzeige ändert. Anders ausgedrückt,
befindet sich ein Schaltgerät elektrisch in der Geschlossen-Stellung, sobald das bewegliche
Schaltglied auf einen Gegenkontakt, beispielsweise einen Festkontakt auftrifft. Die
tatsächliche Position des Schaltglieds entspricht dabei jedoch noch Endposition des
Schaltglieds in dieser Schaltstellung, denn diese wird erst nach einem Weiterbewegen
des Schaltglieds in derselben Richtung zu einem späteren Zeitpunkt erreicht. Im dazwischen
liegenden Zeitraum presst ein beispielsweise als linear bewegbarer Stiftkontakt ausgebildetes
Schaltglied die Kontaktelemente zwischen dem Stiftkontakt und dem Gegenkontakt zusammen.
Dieses Zusammendrücken erfordert zwar beim Einfahren einen Kraftaufwand zum Überwinden
einer von den Kontaktelementen (beispielsweise Lamellenkontakte) erzeugten Gegenkraft,
ändert jedoch nichts am elektrischen Schaltzustand.
[0017] Zusammengefasst hat das bewegliche Schaltglied in demselben elektrischen Schaltzustand
tatsächlich mehrere mögliche mechanische Positionen, beispielsweise zwischen der ersten
elektrischen Kontaktierung und der Erreichung der ersten vorgesehenen Endposition.
[0018] Dasselbe gilt entsprechend beim Herausziehen des Stiftkontakts aus dem rohrförmigen
Gegenkontakt, wobei die Kontaktelemente eine "Haftwirkung" auf den Stiftkontakt ausüben.
[0019] Dank dem ersten Zwischengetriebe ist es möglich, den Effekt des Drehwinkelversatzes,
sowie Abweichungen von unterschiedlichen Drehwinkelversätzen, wie sie beispielsweise
als Folge von flexiblen Wellen desselben Typs aber unterschiedlicher Länge auftreten,
sowie produktionsbedingter Toleranzen der Hilfskontakte aufzunehmen, so dass er nicht
zu abweichenden elektrischen Schaltanzeigpositionsdarstellungen und damit einer inkorrekten
Anzeige des tatsächlichen elektrischen Schaltzustandes führt.
[0020] Das mechanische erste Zwischengetriebe erfüllt das Erfordernis, dass die Antriebseinheit
und das Schaltgerät keinerlei elektronischen Bauteile beinhaltet, wie sie bei Regelungen
sonst üblicherweise eingesetzt sind. Stattdessen ist das erste Zwischengetriebe im
Allgemeinen und dessen Steuermittel im Besonderen so konfiguriert, das die mechanisch
"weiche", sprich durch die als Torsionsfeder wirkende flexible Welle weitestgehend
ein Abbild des tatsächlichen Schaltzustandes auf der abtriebsseitigen Seite der flexiblen
Welle beim Schaltglied nachformt, ohne dass dabei irgendeine Nachregelung zum Ausgleichen
des Drehmomentversatzes der flexiblen Welle erforderlich ist.
[0021] Des Weiteren erfüllt das mechanische erste Zwischengetriebe die Anforderungen gemäss
der IEC 62271-102:2003, indem stets eine mechanische Verbindung zwischen Schaltglied
und dem Schaltstellungsdetektionselements vorhanden ist. Je nach Bedarf kann das Schaltstellungsdetektionselements
ein- oder mehrteilig sein und zur Ansteuerung eines oder mehrerer Hilfskontakte dienen.
In diesem Fall ist eine lückenlose elektromechanische, kinematische Kette zwischen
Schaltglied und Hilfskontakt erzielbar. In diesem Fall ist die Anzeige bei Bedarf
über Hilfskontakte elektrisch auslesbar beziehungswiese ermittelbar, wenn das Schaltstellungsdetektionselement
seinerseits direkt oder über ein weiteres Hilfsgetriebe einen oder mehrere Hilfskontakte
ansteuert.
[0022] Je nach Ausführungsform des Schaltgerätes ist das bewegliche Schaltglied beispielsweise
ein drehbares Kontaktstück oder ein Schubkontaktstück, auch Schaltstift genannt.
[0023] In einer weiterentwickelten Ausführungsform ist das Schaltgerät, dadurch gekennzeichnet,
dass sein Steuermittel überdies einen der zweiten Position des Schaltglieds entsprechenden
zweiten Bereich aufweist. Dieser zweite Bereich ist dabei derart mit dem Schaltstellungsdetektionselement
gekoppelt, dass der erste Drehwinkelversatz und der zweite Drehwinkelversatz zwar
zu einer weiteren Anzeige einer anderen Schaltstellung führt, aber in jener zweiten
Schaltstellung dennoch zu einer jeweils identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements
für den zweiten Schaltzustand führt.
[0024] Analog gilt dies entsprechend auch für Schaltgeräte, welche mehr als zwei Schaltzustände
haben, etwa kombinierte Trenner/Erdschalter mit drei definierten Schaltzuständen.
[0025] Je grösser der erste und/oder der zweite Bereich des Steuermittels sind, desto grösser
können die Toleranzen des Schaltstellungsdetektionselements und/oder allfälliger damit
verbundener Elemente, wie etwa Hilfsschalter oder Hilfskontakte, sein.
[0026] Besonders dann, wenn das Schaltgerät Bestandteil einer grösseren und dadurch dimensionsmässig
unübersichtlichen Schaltanlage ist, oder wenn das Schaltgerät von einer örtlich weit
vom Schaltgerät entfernt angeordneten Steuereinheit aus bedienbar sein soll, empfiehlt
sich eine Ausführungsform einer Antriebseinheit, welche einen Elektromotor umfasst.
Dieser Elektromotor überträgt die zum Schalten des Schaltgliedes erforderliche Torsion
auf den Eingangsabschnitt der flexiblen Welle, beispielsweise über ein Nebengetriebe.
Falls erforderlich, etwa aufgrund von Sicherheitsbestimmungen in einem Notbetrieb,
ist die Antriebseinheit zusätzlich beziehungsweise alternativ auch von Hand bedienbar.
Dazu kann der Eingangsabschnitt der flexiblen Welle selber, oder eine Achse eines
mechanisch mit ihr verbundenes Nebengetriebe eine Steckkupplung zur Aufnahme einer
Handkurbel aufweisen.
[0027] Wie vorher schon erwähnt, kann es erforderlich sein, dass die Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements
am Hilfskontakt in Form eines elektrischen Signal abgreifbar ist, etwa um es einer
Schaltlogik oder Schaltanlagensteuerung zuzuführen. Dazu ist das Schaltstellungsdetektionselement
beispielsweise mit mindestens einem Hilfskontakt derart verbunden ist, dass eine der
ersten Position des Schaltgliedes entsprechende Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements,
also dem Schaltzustand, am Hilfskontakt als elektrisches Signal abgreifbar ist.
[0028] Dasselbe gilt entsprechend, wenn ein zweiter Schaltkontakt oder mehrere Schaltzustände
elektrisch ablesbar sein sollen, etwa bei einem kombinierten Trenner-/Erder.
[0029] Je nach Anforderungen kann der mindestens eine Hilfskontakt ein um eine Achse drehbares
Kontaktelement aufweisen. In einer Basisausführung einer elektromechanischen Erfassung
des Schaltzustandes ist diese Achse durch das Schaltstellungsdetektionselement selber
gebildet. Bei Bedarf ist ein weiteres (lineares) Zwischengetriebe zwischen Schaltstellungsdetektionselement
der das Kontaktelement tragenden Achse möglich.
[0030] Besonders dann, wenn die Hilfskontakte beispielsweise aufgrund deren Konstruktion
eine nicht-lineare, also unstetige, ruckartige Ansteuerung erfordern, empfiehlt sich
ein Schaltgerät bei welchem das erste Zwischengetriebe ein nicht-lineares Getriebe
ist, mit welchem das Schaltstellungsdetektionselement nicht-linear zum zweiten Drehwinkel
des Eingangsabschnitts ansteuerbar ist. Ein nicht-lineares Schalten der Hilfskontakte
kann erforderlich sein, weil es zu einer genügend hohen Schaltgeschwindigkeit an den
elektrischen Kontakten der Hilfskontakte führt, so dass selbst bei Unterspannungen
(langsamstmögliche Ansteuerung der Hilfskontakte) und bei Überspannung (schnellstmögliche
Ansteuerung der Hilfskontakte) eine zuverlässige Schaltung der Hilfskontakte sichergestellt
ist. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines nicht-linearen Getriebes liegt darin,
dass das ruckartige Schalten der Hilfskontakte beim Erreichen einer Sollposition verhindert,
dass die Kontaktzungen der Hilfskontakte am Gegenkontakt haften bleiben "festkleben",
beispielsweise durch eine Schweisswirkung. Je nach Ausführungsform der Hilfskontakte,
weisen diese einen drehbares Kontaktelement und einen stationären Kontaktbereich auf.
Der Kontaktbereich wird in Umfangsrichtung vom drehbaren Kontaktelement überstrichen.
Die Länge des Kontaktbereichs wird bei der Montage des Hilfskontaktes konfektioniert
und kann daher mitunter grösseren Abweichungen vom Idealmass und/oder der Idealform
unterworfen sein. Durch eine entsprechende Gestaltung des Bereichs des Steuermittels
sind die Auswirkungen solcher Toleranzen jedoch weitestgehend kompensierbar.
[0031] Als Beispiel einer sehr zuverlässigen, wartungsarmen Ansteuerung des Stellmittels
mit einem ersten Bereich, einem zweiten Bereich und allfällige weiteren Bereichen
mit dem Schaltstellungsdetektionselement sei an dieser Stelle eine Kulissensteuerung
genannt. In einer Basisausführung der Kulissensteuerung ist dabei ein Schaltzapfen
in einer Langlochnut geführt, oder die Langlochnut führt einen Schaltzapfen. Anders
ausgedrückt umfasst das Steuermittel eine Kulissensteuerung. Je nach Ausführungsform
des Steuermittels kann dieses selber wieder eine Kulissensteuerung sein, beispielsweise,
um eine Linearbewegung wieder in eine Drehbewegung umzuwandeln. Im Normalfall sind
Kulissensteuerungen aufgrund ihrer Einfachheit preiswert und ökonomisch herstellbar.
Falls erforderlich kann anstelle der Kulisse oder in Kombination dazu auch ein Hebelmechanismus
eingesetzt werden. Des Weiteren ist das Steuermittel oder wenigsten ein Bereich davon
auch drehbar gelagert sein. Überdies kann die Kulissensteuerung auch mehrteilig sein,
beispielsweise aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein. Auch bei einer solchen Ausführungsform
sind bei einem Schaltgerät, dessen Schaltglied zwei definierte Schaltzustände kennt,
vor allem die Grösse und Form der Endlagen der Kulissensteuerung entscheidend.
[0032] Um den Antriebsmechanismus mit der Antriebseinheit des Schaltgerätes zum Antrieben
von flexiblen Wellen unterschiedlicher Länge nutzen zu können, ohne dass Einstellarbeiten
erforderlich werden, kann das Steuermittel derart ausgelegt sein, dass selbst bei
einer Verwendung einer flexiblen Welle mit einer zur ersten Länge unterschiedlichen
zweiten Länge und damit einem grössenmässig anderen ersten Drehwinkelversatz und einem
grössenmässig anderen zweiten Drehwinkelversatz wiederum zu einer identischen Anzeige
des Schaltstellungsdetektionselements und damit des vordefinierbaren Schaltzustandes
führen. Als Vertreter einer Vielzahl von Möglichkeiten einer solchen Toleranz gegen
geänderte Drehwinkelversätze wird an dieser Stelle eine Kulissensteuerung genannt,
deren Langlochnut in einem einem Schaltzustand entsprechenden Abschnitt so lang und/oder
eine derartige Form hat, dass ein gewisser Drehwinkelversatzbereich damit abdeckbar
ist, ohne dass sich die Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements ändert. Vereinfacht
ausgedrückt bildet der den Drehwinkelversatzbereich bildenden Kulissenabschnitt in
diesem Fall steuertechnisch einen Überlauf.
[0033] Falls das erste Zwischengetriebe eine von der Antriebseinheit erzeugbaren Drehbewegung
am Eingangsabschnitt in eine Linearbewegung umwandeln soll, kann das erste Zwischengetriebe
mindestens eine Spindel-Mitnehmermutter-Kombination aufweisen.
[0034] Bei Bedarf ist beim Erreichen der ersten Position oder der zweiten Position des Schaltglieds
über die Mitnehmermutter der Spindel- Mitnehmermutter-Kombination mindestens ein (elektrischer)
Endschalter betätigbar, vorzugsweise ein Endschalter, mit welchem das Erreichen einer
vordefinierbaren Lage oder Position elektrisch auslesbar beziehungsweise erfassbar
und weiterleitbar ist. Je nach Ausführungsform kann der Endschalter durch einen weiteren
Hilfskontakt gebildet sein.
[0035] Es ist auch denkbar, dass der Endschalter an einer in Abhängigkeit von einem Drehwinkelversatzcharakteristik,
insbesondere einer Gesamtlänge, der flexiblen Welle ausgewählten Montageposition relativ
zur Mitnehmermutter der Spindel- Mitnehmermutter-Kombination angeordnet ist. Diese
Montageposition kann beispielsweise anhand einer Tabelle von entsprechenden getesteter,
unterschiedlicher Längen der flexiblen Wellen desselben Typs oder sogar unterschiedlicher
Typen, etwa von anderen Herstellern, entnommen werden.
[0036] Eine typische flexible Welle ist zur Übertragung von einer Drehbewegung in einer
Drehrichtung ausgelegt. Wird sie dennoch in Gegenrichtung betrieben, so ist das Torsionsfederverhalten
und somit der Drehwinkelversatz oft derart anders, dass sie sich nicht für einen Einsatz
in einem Schaltgerät eignen. Nicht so im Fall des erfindungsgemässen Schaltgerätes,
welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die flexible Welle mindestens zwei Litzenlagen
mit einer unterschiedlicher Wickelrichtung aufweist, welche Litzenlagen derart beschaffen
sind, dass bei identischem zweiten Drehwinkel der erste Drehwinkelversatz oder der
zweite Drehwinkelversatz bei einem Betrieb der flexiblen Welle im Uhrzeigersinn weniger
als 20 % vom ersten Drehwinkelversatz beziehungsweise dem zweiten Drehwinkelversatz
bei einem Betrieb der flexiblen Welle im Gegenuhrzeigersinn abweicht. Dies ist beispielsweise
durch ein entsprechend gewähltes Rechts/Links-Verhältnis der Litzen, einer unterschiedlichen
Materialwahl, einer unterschiedlichen Anzahl Litzen pro Litzenlage, unterschiedlich
grossen Litzendurchmessern pro Litzenlage oder eine Kombination dieser Möglichkeiten
erreichbar. Des Weiteren ist es je nachdem vorteilhaft, wenn die flexible Welle von
einer gepanzerten Umhüllung geschützt ist und dennoch einen geringen Mindestbiegeradius
ermöglicht. Letzterer beeinflusst die Verlegbarkeit der flexiblen Welle beträchtlich.
[0037] Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn die Antriebseinheit nicht dauerhaft fest mit
dem Schaltglied verbunden ist, sondern lösbar mit dem Schaltglied gekuppelt. Ein Vorteil
der Kuppelbarkeit tritt etwa dann zutage, wenn der Antriebsmechanismus auf der einen
Seite der flexiblen Welle erst am Ort der Inbetriebsetzung des Schaltgerätes auf das
ihm zugeordnete Schaltglied trifft. In einem solchen Fall kennzeichnet sich das Schaltgerät
dadurch, dass der Eingangsabschnitt und/oder der Ausgangsabschnitt der flexiblen Welle
eine lösbare weitere Kupplung aufweisen. Zahnwellenkupplungen eignen sich dazu besonders,
denn sie erlauben ein recht präzises Zusammenfügen und Kuppeln der flexiblen Welle
mit dem Schaltglied und der Antriebseinheit, besonders wenn sich diese in vorbestimmten
Grundeinstellungen befinden. Je kleiner der Winkel von Zahn zu Zahn ist, desto präziser
ist die flexible Welle relativ zum antriebsseitigen Ende des Eingangsabschnitts positionierbar
und desto präziser ist eine Kupplung mit dem sich in einer vordefinierbaren Ausgangsstellung
des Schaltglieds am abtriebsseitigen Ende des Ausgangsabschnitts durchführbar. In
der Folge ist die flexible Welle auch als ein Einstellelement einsetzbar.
[0038] Wie dem auch sei, es sind alternativ auch andere Kupplungstypen wie beispielsweise
eine Polygonwellenkupplung eine Wellenkeilverbindung oder gar ein Flansch einsetzbar.
Wichtig ist, dass das von der Antriebseinheit auf den Eingangsabschnitt der flexiblen
Welle eingeleitete Drehmoment in Umfangsrichtung relativ zu einer neutralen Achse
der flexiblen Welle möglichst spielfrei übertragbar ist.
[0039] Flexible Wellen haben die Eigenschaft, deren Drehwinkelversatz mit zunehmender Drehmomentbelastung
steigt. Diese Eigenschaft ist insbesondere bei der Verwendung von Elektromotoren als
Antriebseinheit nachteilig. Zudem haben Elektromotoren den Nachteil, dass im Vergleich
zur am Schaltglied erforderlichen Drehzahl eine zu grosse Nenndrehzahl aufweisen,
um die Nennleistung erbringen zu können. Daher ist es besonders bei der Verwendung
eines Elektromotors als Antriebseinheit zum Bewegen des Schaltglieds ein Schaltgerät
vorzusehen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass am Ausgangsabschnitt der flexiblen
Welle ein mechanisches zweites Zwischengetriebe angeordnet ist. Dabei ist das zweite
Zwischengetriebe eine Untersetzung und weist eine Eingangsanschluss und eine Ausgangsanschluss
aufweist, wobei mit dem zweiten Zwischengetriebe eine Drehzahl des Ausgangsanschlusses
gegenüber einer Drehzahl des Eingangsanschlusses reduzierbar ist. Dieses zweite Zwischengetriebe
erlaubt es, dass die Drehzahl der flexiblen Welle möglichst hoch gehalten werden kann,
wodurch die Welle nur verhältnismässig wenig Drehmoment übertragen muss - was einen
kleineren Drehwinkelversatz hervorruft, als wenn bei derselben Leistungsübertragung
aber einer geringen Drehzahl ein vergleichsweise höheres Drehmoment übertragen werden
soll. Das zweite Zwischengetriebe transformiert daraus wieder eine kleine Drehzahl
bei grossem Drehmoment, so wie dies am Schaltglied in der Regel erforderlich ist.
In der Folge lässt sich auf diese Weise ein sehr kompakter Antriebsstrang realisieren.
Bei Bedarf ist das zweite Zwischengetriebe ein Winkelgetriebe.
[0040] Wenn eine optische Schaltstellungsanzeige IEC-Vorschriftskonform direkt mechanisch
mit dem Schaltglied verbunden sein soll, ist das Schaltgerät beispielsweise dadurch
gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang eine optische Schaltstellungsanzeige aufweist,
welche verdrehsicher mit dem ersten Zwischengetriebe verbunden ist.
[0041] Im Hinblick auf die Errichtung und den Betrieb von Schaltanlagen sind vorteilhafte
Lösungen mit gasisolierte Schaltgeräten erzielbar, bei welchen das Schaltglied durch
ein Isoliergas von einem metallgekapselten Gehäuse des eigentlichen Schalters elektrisch
isoliert angeordnet ist. Dies ist besonders vorteilhaft für gasisolierte Schaltanlagen,
deren Schaltglieder räumlich oft mehrere Meter an mitunter schwer zugänglichen Orten
in einem Schaltfeld angeordnet sind. Die räumliche Trennung des Schaltglieds und der
Antriebseinheit erlaubt beispielsweise zudem eine Anordnung der Antriebseinheit im
Steuerschrank der Schaltanlage, während der eigentliche Schalter irgendwo in der Schaltanlage
selber angeordnet ist. In der Folge ist es mit der vorliegenden Erfindung auch möglich,
die lückenlose mechanische Kette, auch kinematische Kette genannt, optisch für auf
einfachste Art abzubilden, beispielsweise indem ein Schauglas des hinter einer Abdeckung
des Steuerschrankes angeordneter Antriebs die Abdeckung lokal durchbricht und so einem
Bediener den direkten visuellen Zugang zur Schaltstellungsanzeige ermöglicht.
[0042] Ein weiterer Vorteil der flexiblen Welle liegt darin, dass sie selbst bei versetzten
und/oder um die Achsen des orthogonalen Ausrichtungssystems rotierten Ausrichtungen
des Schaltgerätes -sprich im dreidimensionalen Raum -einen verhältnismässig einfach
realisierbaren, zuverlässigen mechanischen Anschluss an das bewegliche Schaltglied
ermöglicht. Eine zuverlässige und für den Bediener leicht zugängliche Einsicht der
Schaltstellungsanzeige an einer ergonomisch bevorzugten Lage ist mit dem erfindungsgemässen
Schaltgerät selbst dann realisierbar, wenn der das Schaltglied enthaltende Schalter
selber vom Bediener abgewandt in einer nur schwer zugänglichen Position in der Schaltanlage
eingebaut ist. Eine weitestgehend freie Anordnung des Schaltgerätes im dreidimensionalen
Raum einer Schaltanlage trägt erheblich zur flexiblen Einsetzbarkeit von mit biegsamen
Wellen angeordneten Schaltgeräten bei.
[0043] Ferner verleiht die biegsame Welle der Einsetzbarkeit des Schaltgerätes und dessen
Antriebes einen sehr grossen Freiheitsgrad. So sind zum Beispiel Form und/oder Lage
und/oder Massabweichungen zwischen Antriebseinheit und Schaltglied/Schalter durch
die flexible, biegsame Welle unkompliziert ausgleichbar. Anders ausgedrückt, ermöglicht
die flexible Welle beispielsweise zwischen dem Steuerschrank und einer Schaltanlage
mit einem solchen Schaltgerät eine weitestgehend freie Verlegungsweise.
[0044] Hinsichtlich der Schaltanlage wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass sie mindestens
ein erfindungsgemässes Schaltgerät aufweist. Die im Zusammenhang mit dem Schaltgerät
genannten Vorteile gelten dementsprechend auch für solche Schaltanlage.
[0045] Obwohl die oben genannte Erfindung nachfolgend hauptsächlich am Beispiel einer gasisolierten
Schaltanlage (GIS), insbesondere einer Hochspannungsschaltanlage beziehungsweise einem
Schaltgerät davon erklärt werden, ist die Erfindung prinzipiell auch für Schaltgeräte
im Zusammenhang mit einem Dead Tank Breaker (DTB), einem Live Tank Breaker (LTB) und
luftisolierten Schaltanlagen (AIS) entsprechend einsetzbar ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
[0046] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung rein schematisch dargestellt.
Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht einer gasisolierten Schaltanlage mit einem Schalter im Teilschnitt,
sowie eine Darstellung eines ersten Drehwinkels und eines zweiten Drehwinkels bei
einer Schaltstellung des Schaltgliedes zwischen den Endpositionen;
- Fig. 2
- der schematische Aufbau einer Ausführungsform des Schaltgerätes;
- Fig. 3
- ein Steuermittel für zwei eindeutig zu erfassende elektrische Schaltstellungen;
- Fig. 4
- eine Darstellung eines ersten Drehwinkels und eines zweiten Drehwinkels zum jeweils
selben Zeitpunkt bei demselben Schaltzustand aber unterschiedlichen örtlichen Positionen
des beweglichen Schaltglieds relativ zu einem ortsfesten Gegenkontakt;
- Fig. 5
- eine Darstellung der Drehwinkelversätze und der tatsächlichen mechanischen Position
des Schaltzapfens in der Kulisse gemäss Figur 3;
- Fig. 6
- ein Darstellung der sich je nach der tatsächlichen mechanischen Position des Schaltzapfens
in der Kulisse gemäss Figur 3 ändernden Schaltzustands;
- Fig. 7
- ein Drehmoment-Zeit-Diagramm, welches eine Drehmomenteinleitung in den antriebsseitigen
Eingangsabschnitt der flexiblen Welle von einer ersten Schaltstellung (Schalter komplett
offen) in eine zweite Schaltstellung (Schalter komplett geschlossen) wiedergibt;
- Fig. 8
- ein Drehmoment-Zeit-Diagramm, welches eine Drehmomenteinleitung in den schaltgliedseitigen
Ausgangsabschnitt der flexiblen Welle zu den in Figur 6 entsprechenden Zeitpunkten
wiedergibt;
- Fig. 9
- ein Drehzahl-Zeit-Diagramm, welches eine Drehzahl des antriebsseitigen Eingangsabschnitts
der flexiblen Welle zu den in Figur 6 entsprechenden Zeitpunkten wiedergibt; und
- Fig. 10
- ein Steuermittel für drei eindeutig zu erfassende elektrische Schaltstellungen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0047] Aus der
Figur 1 wird ersichtlich, dass es dank einer flexiblen Welle 1 und eines ihr zugeordneten
Antriebs 2 möglich ist, ein Schaltglied 3 eines Schaltgeräts 4 in einem örtlich vom
tatsächlichen Antrieb 2 des Schaltglieds 3 entfernten Ort anzuordnen und dennoch einen
sicheren Betrieb einer Schaltanlage 5 gewährleisten zu können. Die Figur 5 zeigt eine
Seitenansicht einer gasisolierten Schaltanlage mit in Teilschnitt stilisiert dargestelltem
Schaltgerät 4, wobei nur eine elektrische Phase illustriert ist.
[0048] Die flexible Welle 1 umfasst einen drehbeweglich gelagerten Teil, sowie einen im
Betrieb der flexiblen Welle statischen Teil, welcher durch eine gepanzerte Umhüllung
gebildet ist.
[0049] Der Antrieb 2 ist in einem Antriebsschrank 6 angeordnet. Der Antriebsschrank 6 grenzt
unmittelbar an einen Bediengang 7 an, so dass ein Bediener 8 der Schaltanlage einen
optimalen Zugang und eine optimale optische Einsicht auf den Antrieb 2 hat. Das Schaltgerät
weist ein von einer ersten vordefinierbaren Position in eine zweite vordefinierbare
Position bewegbares Schaltglied auf. In diesem Fall ist das Schaltgerät 4 ein Trenner
(disconnector), mit welchem ein erster Nominalleiter 9 einer elektrischen Phase (R,
S oder T) mit einem zweiten Nominalleiter 10 korrespondierender elektrischer Phase
elektrisch zueinander verbindbar oder trennbar sind. Die schaltgliedseitigen Enden
dieser Nominalleiter bilden die Schaltpole. Pro elektrische Phase wird typischerweise
mindestens ein Trenner oder Schaltgerät dieser Art eingesetzt.
[0050] Wie aus
Figur 2 hervorgeht, weist das Schaltgerät 4 selber einen Antrieb 2 mit einer Antriebseinheit
13 zur Erzeugung einer Drehbewegung der flexiblen Welle 1 und zwecks Übertragung der
Drehbewegung zum Schaltglied 3 auf. Die Antriebseinheit 13 umfasst einen Elektromotor,
welcher über ein erstes Nebengetriebe 14 mit einem drehbaren Eingangsabschnitt 16
der flexiblen Welle 1 verbunden ist. Der Eingangsabschnitt 16 umfasst seinerseits
eine Spindel 17. Diese Spindel 17 ist mit einer Mitnehmermutter 18 beweglich verbunden,
so dass eine Umdrehung der Spindel eine Linearbewegung mit einer Länge entsprechend
der Steigung der Gewindespindel 17 verursacht. Die Mitnehmermutter 18 weist einen
Schaltnocken 19 zum Zusammenwirken mit Endschaltern 20 auf. Die Mitnehmermutter 18
weist zudem einen Schaltzapfen 22 auf, welcher in eine Langlochnut eines Steuermittels
23 in Form einer in Querrichtung zum Schaltzapfen 22 beweglich gelagerten Kulisse
23 eingreift. Diese Kulisse 23 ist steuert ihrerseits ein Schaltstellungsdetektionselement
24 mechanisch an, so dass die Antriebseinheit 13 und das Schaltglied 3 letztlich über
eine kinematische Kette aus ausschliesslich mechanischen Bauteilen zusammengesetzt
und mit dem Schaltstellungsdetektionselement 24 verbunden ist. Die Kulisse 23 ist
in Fig.2 zugunsten der Verständlichkeit in einer gegenüber dem Schaltzapfen 22 um
90° gedrehten Position gezeigt.
[0051] Abtriebsseitig, also auf der Seite des Schaltglieds 3, weist die flexible Welle 1
einen drehbaren Ausgangsabschnitt 25 auf. Beim Bewegen der flexible Welle 1 bei einer
mechanischen Position des Schaltgliedes zwischen einer ersten Position 34 und der
unterschiedlichen zweiten Position 33 ist an der flexiblen Welle zum Zeitpunkt t2,
t3 (bis kurz vor t4) ein erster Drehwinkel 28 am Ausgangsabschnitt erzeugbar, welcher
kleiner als ein zweiter Drehwinkel 29 am Eingangsabschnitt 16 zum selben Zeitpunkt
(t2, t3) ist, so dass ein erster Drehwinkelversatz 30 resultiert (siehe dazu die Figuren
3 bis 5 in Zusammenschau mit Figur 2).
[0052] Weiter ist beim Bewegen der flexible Welle 1 beim Erreichen der ersten Position 34
zum Zeitpunkt t5 ein dritter Drehwinkel 31 am Ausgangsabschnitt 25 erzeugbar, welcher
kleiner als der zweite Drehwinkel 29 am Eingangsabschnitt zum selben Zeitpunkt ist,
so dass ein zweiter Drehwinkelversatz 32 resultiert, welcher grösser als der erster
Drehwinkelversatz 30 ist (siehe dazu die Figuren 3 bis 6 in Zusammenschau mit Figur
2).
[0053] Der Eingangsabschnitt 16 der flexiblen Welle 1 ist über ein mechanisches erstes Zwischengetriebe
37 mit dem Schaltstellungsdetektionselement 24 verbunden, wobei das erste Zwischengetriebe
37 in der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform die Gewindespindel 17, die Mitnehmermutter
18, den Schaltnocken 19, die Endschalter 20, den Schaltzapfen 22, sowie die das Steuermittel
bildende Kulisse 23 umfasst. Das Steuermittel 23 weist weiter einen der ersten Position
des Schaltglieds 3 entsprechenden ersten Bereich 38 auf, welcher derart mit dem Schaltstellungsdetektionselement
24 gekoppelt ist, dass der erste Drehwinkelversatz 30 und der zweite Drehwinkelversatz
32 zu einer identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements 24 führen und
damit denselben elektrischen Schaltzustand anzeigen. Auf die technische Auswirkung
einer solchen Anzeige im Zusammenhang mit dem entsprechenden Schaltzustand wird im
Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 6 näher eingegangen werden. Bevor auf die restlichen
Merkmale des schematischen Aufbaus dieser Ausführungsform des Schaltgerätes näher
eingegangen wird, wird zuerst auf die Funktionsweise des erfindungsgemässen Schaltgerätes
eingegangen.
[0054] Die
Figur 3 zeigt ein Steuermittel 23 für zwei eindeutig zu erfassende elektrische Schaltstellungen
(Schaltzustände). Um die Auswirkung des ersten Zwischengetriebes besser erläutern
zu können, wurde der Schaltzapfen zum Zeitpunkt t4 liniert und in den Zeitpunkten
t3 und t5 lediglich stilisiert dargestellt. Wie oben erwähnt, verschiebt der Schaltzapfen
22 die Kulisse 23 je nach Schaltzustand seitlich in Richtung des Doppelpfeils 43.
Der Schaltzapfen 22 und die Kulisse 23 bilden zusammen eine Kulissensteuerung. Um
aus dieser Linearbewegung des Steuermittels 23 eine Drehbewegung für ein um eine stationäre
Rotationsachse 44 drehbares Schaltstellungsdetektionselement zu schaffen, ist das
Steuermittel 23 über eine weitere Kulissensteuerung 45 mit dem Schaltstellungsdetektionselement
24 verbunden. Von der weiteren Kulissensteuerung 45 ist in der Figur 3 der Übersichtlichkeit
wegen nur eine bogenförmige Langlochbahn und ein Ansteuerzapfen dargestellt.
[0055] Da beim als Trenner ausgeführten Schaltgerät zwei elektrische Schaltzustände zu erfassen
sind, weist die Kulisse 23 nebst dem dem ersten Schaltzustand zugeordneten ersten
Bereich 38 einen dem zweiten Schaltzustand zugeordneten zweiten Bereich 39 auf. Ein
dazwischenliegender Verbindungsbereich 40 verbindet den ersten und den zweiten Bereich
38, 39 und repräsentiert eine elektrische Zwischenstellung zwischen den Schaltpolen,
in welcher Zwischenstellung das Schaltglied 3 mechanisch zwischen der ersten Endlage
(Trenner ganz geschlossen) und der zweiten Endlage (Trenner ganz offen) befindet.
[0056] Die
Figur 4 zeigt eine Darstellung eines ersten Drehwinkels und eines zweiten Drehwinkels zum
jeweils selben Zeitpunkt t3, t4 und t5 bei demselben Schaltzustand im Bereich 38 aber
unterschiedlichen örtlichen Positionen des beweglichen Schaltglieds relativ zum ortsfesten
Gegenkontakt (siehe Figur 6).
[0057] Die
Figur 5 zeigt eine Darstellung der entstehenden Drehwinkelversätze und der tatsächlichen
mechanischen Position des Schaltzapfens in der Kulisse gemäss Figur 3 zu den Zeitpunkten
t3, t4 und t5.
[0058] Die
Figur 6 zeigt eine Darstellung der sich je nach der tatsächlichen mechanischen Position des
Schaltzapfens in der Kulisse gemäss Figur 3 ändernden Schaltzustands zu den Zeitpunkten
t3, t4 und t5. In Zusammenschau mit Figur 3 bis 5 geht hervor, dass zwischen den Zeitpunkten
t3 und t4 der Drehwinkelversatz im Wesentlichen konstant ist, da das Schaltglied 3
bis dahin noch auf keinen Widerstand stösst, denn das Schaltglied hat bis zu diesem
Zeitpunkt den ihm zugeordneten Gegenkontakt 46 noch nicht erreicht. Elektrisch gesehen,
befindet sich das Schaltglied des Schaltgerätes im Übergang von einer Offenstellung
in die Geschlossenstellung. Da die Drehrichtung der Gewindespindel hingegen bekannt
ist und bekannt ist, dass der durch den zweiten Bereich 39 abgebildete definierte
Schaltzustand eindeutig verlassen worden ist, weiss der Benutzer des Schaltgeräts
über die Anzeige, dass sich das Schaltglied in einer Zwischenposition zwischen zwei
Endpositionen befindet. Beim Zeitpunkt t4 stösst das Schaltglied 3 an Kontaktelemente
47 des Gegenkontaktes 46, welche eine zuverlässige Übertragung der elektrischen Leistung
bei einer Schalterstellung im ersten elektrischen Schaltzustand entsprechend dem ersten
Bereich 38 sicherstellen. Obwohl das als Stiftkontakt ausgeführte Schaltglied 3 noch
nicht vollständig in den Gegenkontakt 46 hineingefahren ist, ist von nun an dennoch
bereits ein anderer elektrischer Schaltzustand erreicht, welchen das erste Zwischengetriebe
über die Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements korrekt wiedergibt. Diese korrekte
Wiedergabe wird auch durch eine entsprechende Abstimmung der Schaltzustände und der
Stellung des Schaltzapfens 22 in der Kulisse 23 erreicht. Bei Bedarf kann die Flanke
der Langlochkurvenbahn 48 zwischen dem Verbindungsbereich 40 und dem ersten Bereich
38 gegen den zweiten Bereich hin verschoben werden, um sicherzustellen, dass der Schaltzustand
"geschlossen" durch den vergrösserten ersten Bereich 38 während des Übergangs von
der Offenstellung in die Geschlossenstellung zeitlich leicht verfrüht den Schaltzustand
"geschlossen", also bevor dieser zeitlich tatsächlich eingetreten ist.
[0059] Weiter geht aus der Figur 5 in Zusammenschau mit den Figuren 6 bis 8 hervor, dass
der Drehmomentversatz 32 beim Überwinden der Kontaktkräfte der Kontaktelemente 47
(z.B. Lamellenkontakte) zum Zeitpunkt t5 am Grössten ist. Dies daher, weil zum Überwinden
der Kontaktkräfte der Kontaktelemente 47 der Stiftkontakt 3 mit grösserer Kraft vorwärts
getrieben beziehungsweise bewegt werden muss, als zum Zeitpunkt zwischen t2 und t3.
Entsprechend ist der Drehmomentbedarf am Ausgangsabschnitt 25 der flexiblen Welle
zu diesem Zeitpunkt t5 am Höchsten.
[0060] Beim Verwenden von flexiblen Wellen unterschiedlicher Länge aber gleichen Typs können
verschieden grosse Drehwinkelversätze auftreten, welche aber dennoch nicht zu einer
geänderten Anzeige durch das Schaltstellungsdetektionselement führen soll. Als Folge
unterschiedlich grosser Drehwinkelversätze treten beim Stiftkontakt gemäss Figur 5
unterschiedlich grosse Wege auf, die es aufzunehmen gilt. Dies kann etwa durch einen
Überlaufbereich 49 für den Stiftkontakt geschehen, so dass das Schaltglied im Betrieb
des Schaltgeräts mehr oder weniger in den Überlaufbereich 49 seines Gegenkontaktes
46 einführbar ist.
[0061] Die
Figur 7 zeigt ein Drehmoment-Zeit-Diagramm, welches eine Drehmomenteinleitung T
E in den antriebsseitigen Eingangsabschnitt der flexiblen Welle von einer ersten Schaltstellung
(Schalter komplett offen) in eine zweite Schaltstellung (Schalter komplett geschlossen)
wiedergibt, während
Figur 8 ein Drehmoment-Zeit-Diagramm, welches eine Drehmomenteinleitung T
A in den schaltgliedseitigen Ausgangsabschnitt der flexiblen Welle zu den in Figur
7 entsprechenden Zeitpunkten wiedergibt.
[0062] Zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 bleibt der Kraftaufwand zum Bewegen des Stiftkontakts
3 in dieser Ausführungsform des Schaltgeräts einigermassen konstant (ebenso der Drehwinkelversatz)
weil die Kontaktkräfte der Kontaktelemente 47 den Stiftkontakt 3 an dessen Mantelfläche
festdrücken und so eine mechanische Haftwirkung durch die aufgebrachte Reibung erzeugen.
Entsprechend ist das erforderliche Drehmoment am Ausgangsabschnitt der flexiblen Welle
gleich oder zumindest kaum verändert.
[0063] Die
Figur 9 zeigt ein Drehzahl-Zeit-Diagramm, welches eine Drehzahl n
E des antriebsseitigen Eingangsabschnitts der flexiblen Welle zu den in den Figuren
4 bis 8 entsprechenden Zeitpunkten wiedergibt. Beim Anfahren der Antriebseinheit zum
Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 steigt die Drehzahl kontinuierlich auf eine Nenndrehzahl
n1 an, bis die als Torsionsfeder wirkende flexible Welle betriebsbereit vorgespannt
ist. Der Ausgangsabschnitt steht bis dahin vereinfachend gesagt noch weitgehend still,
vorausgesetzt, dass der Zeitversatz zwischen t0 und t1 klein und die Trägheit der
flexiblen Welle gross ist. Zum Zeitpunkt t2 bewegt sich dann auch der Ausgangsabschnitt
entsprechend dem Eingangsabschnitt mit der Nenndrehzahl n1. Sobald der Stiftkontakt
3 auf den Widerstand der Kontaktelemente 47 des Gegenkontaktes 46 trifft, sinkt die
Drehzahl auf einen zweiten Drehzahlwert n2 ab und bleibt dann einigermassen konstant,
bis eine dem Stiftkontakt zugedachte Endposition erreicht ist und sinkt nach dem Abschalten
der Antriebseinheit ganz ab.
[0064] Allenfalls erfolgt anschliessend ein Zurückdrehen des Eingangsabschnitts der flexiblem
Welle mitsamt dem Motor, weil der abtriebsseitige Endabschnitt der flexiblen Welle
über die auf das Schaltglied wirkenden Kontaktkräfte der Kontaktelemente 47 festgehalten
sind, während der antriebsseitige Eingangsabschnitt bei einer Entlastung der als Torsionsfeder
wirkenden flexiblen Welle zurückfedert und daher den Eingangsabschnitt um den Drehwinkelversatz
zurückdreht. Dies gilt unter der Voraussetzung, dass die Antriebseinheit beim Erreichen
der Endlage des Schaltglieds 3 nicht elektrisch oder mechanisch gebremst ist. In der
Folge kann dieses Zurückdrehen der als Torsionsfeder wirkenden flexiblen Welle durch
eine entsprechende Gestaltung des ersten und zweiten Bereichs 38, 39 des Steuermittels
23 aufgefangen werden, so dass keine unbeabsichtigte Änderung der Anzeige durch das
Schaltstellungsdetektionselement verursacht wird.
[0065] Zurückkommend auf Figur 2 wird nachfolgend nochmals auf den schematischen Aufbau
dieser Ausführungsform des Schaltgerätes näher eingegangen. Wie im Zusammenhang mit
Figur 3 erwähnt, ist das Schaltstellungsdetektionselement 24 über eine weitere Kulissensteuerung
45 mechanisch mit der Kulisse 23 verbunden. Um die Schaltstellung des Schaltgerätes
elektrisch abgreifen und weiterführen zu können, ist das Schaltstellungsdetektionselement
24 mechanisch mit einem beweglichen Kontaktelement von mindestens einem Hilfskontakt
55 verbunden. Da das Schaltstellungsdetektionselement 24 um eine Rotationsachse 44
drehbar ist, bietet sich eine Ausführungsform des mindestens einen Hilfskontaktes
als Drehkontakt an. Mit dem Hilfskontakt 55 ist eine der ersten Position des Schaltgliedes
entsprechende Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements 24 als elektrisches Signal
54 abgreifbar und an eine Schaltlogik und/oder Kontrolleinheit weiterleitbar.
[0066] Beim Betätigen der zwei Endschalter 20 durch den Schaltnocken 19 ist die Erreichung
einer vorbestimmbaren Position beziehungsweise Lage des Schaltgliedes oder zumindest
des Eingangsabschnitts 16 in Form eines weiteren elektrischen Signals 53 abgreifbar.
Je nach Ausführung des Schaltgeräts ist dieses weitere Signal zum Abschalten des Elektromotors
der Antriebseinheit verwendbar. Die Endschalter 20 sind in Abhängigkeit einer Drehwinkelversatzcharakteristik,
insbesondere der Gesamtlänge der flexiblen Welle, an einer ausgewählten Montageposition
65 relativ zur Mitnehmermutter 18 der Spindel- Mitnehmermutter-Kombination und damit
deren Schaltnocken 19 angeordnet.
[0067] Die Hilfskontakte sind ein oder mehrere durch eine Drehbewegung ansteuerbare Hilfskontakte,
welche eine ruckartige Ansteuerung erfordern. Diese erfolgt über die weitere Kulissensteuerung
45.
[0068] Um im Notbetrieb das Schaltglied 3 auch stromlos zuverlässig von der einem ersten
Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand überführen zu können, ist die flexible
Welle zusätzlich zum Elektroantrieb der Antriebseinheit 13 auch über eine Handkurbel
56 manuell betätigbar. Die Handkurbel 56 ist in diesem Fall in Pfeilrichtung bei direkt
auf ein freies, dem Bediengang 7 zugewandtes Ende 57 des Eingangsabschnitts 16 aufsteckbar.
[0069] Um dem Bediener 8 den Schaltzustand des Schaltgeräts 4 optisch anzuzeigen, ist der
Eingangsabschnitt 16 der flexiblen Welle formschlüssig über ein zweites Nebengetriebe
58 mit einer optischen Schaltstellungsanzeige 59 verbunden. Um den Schaltzustand auch
bei geschlossenem Antriebsschrank 6 erkennen zu können, weist der Antriebsschrank
im Bereich der optischen Schaltstellungsanzeige 59 einen entsprechend geformten Ausschnitt
oder ein Sichtfenster auf.
[0070] Sowohl antriebsseitig am Eingangsabschnitt, wie auch abtriebsseitig am Ausgangsabschnitt
ist die flexible Welle mittels je einer Wellenkupplung 60 lösbar mit den Anschlusselementen
verbunden. Im konkreten Fall ist sowohl der Eingangsabschnitt 16, wie auch der Ausgangsabschnitt
25 starr und aus mindestens zwei Teilen gebildet, welche zwei Teilen Betrieb des Schaltgeräts
mit einer Zahnwellenkupplung 60 miteinander drehfest verbunden sind.
[0071] Am abtriebsseitigen Ende der flexiblen Welle ist deren Ausgangsabschnitt 25 über
ein lineares, zweites Zwischengetriebe 61 in Form eines Zahnradgetriebes mit dem Schaltstift
3 verbunden. Dabei ist das zweite Zwischengetriebe eine Untersetzung und weist einen
Eingangsanschluss 62 und einen Ausgangsanschluss 63 auf. Mit dem zweiten Zwischengetriebe
61 ist eine Drehzahl am Ausgangsanschluss 63 gegenüber einer Drehzahl am Eingangsanschluss
62 reduzierbar, gleichzeitig erhöht das zweite Zwischengetriebe 61 ein niedriges Drehmoment
am Eingangsanschluss 62 auf ein höheres Drehmoment am Ausgangsanschluss 63.
[0072] Die Drehbewegung am Ausgangsanschluss 63 des Zwischengetriebes wird über eine Spindel-Mitnehmermutter-Kombination
64 in eine Linearbewegung (siehe Doppelpfeil) für den linear bewegbar gelagerten Stiftkontakt
3 umgewandelt.
[0073] Die
Figur 10 zeigt ein Steuermittel für drei eindeutig zu erfassende elektrische Schaltstellungen,
wie es etwa für einen kombinierten Trenner-/Erdschalter einsetzbar wäre. Im Vergleich
zur Figur 3 wurden gleiche oder zumindest gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet. Dementsprechend weist das Steuermittel 23 nun nebst dem ersten Bereich
38 und dem zweiten Bereich 39 noch einen dritten Bereich 66 auf, welcher einem dritten
Schaltzustand des Schaltgerätes entspricht.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0074]
- 1
- Flexible Welle
- 2
- Antrieb der flexiblen Welle
- 3
- Bewegliches Schaltglied
- 4
- Schaltgerät
- 5
- Schaltanlage
- 6
- Antriebsschrank
- 7
- Bediengang
- 8
- Bediener
- 9
- Erster Nominalleiter
- 10
- Zweiter Nominalleiter
- 13
- Antriebseinheit mit Elektromotor
- 14
- Erstes Nebengetriebe
- 16
- Eingangsabschnitt der flex. Welle
- 17
- Spindel
- 18
- Mitnehmermutter
- 19
- Schaltnocken
- 20
- Endschalter
- 22
- Schaltzapfen
- 23
- Steuermittel / Kulisse
- 24
- Schaltstellungsdetektionselement
- 25
- Ausgangsabschnitt
- 28
- Erster Drehwinkel
- 29
- Zweiter Drehwinkel
- 30
- Erster Drehwinkelversatz
- 31
- Dritter Drehwinkel
- 32
- Zweiter Drehwinkelversatz
- 33
- Zweite Position / Schaltzustand
- 34
- erste Position / Schaltzustand
- 37
- erstes Zwischengetriebe
- 38
- erster Bereich des Steuermittels
- 39
- zweiter Bereich des Steuermittels
- 40
- Verbindungsbereich
- 43
- Doppelpfeil
- 44
- Rotationsachse des Schaltstellungsdetektionselements
- 45
- Weitere Kulissensteuerung
- 46
- Gegenkontakt
- 47
- Kontaktelemente
- 48
- Langlochkurvenbahn
- 49
- Überlauf
- 53
- Weiteres elektrisches Signal
- 54
- Elektrisches Signal
- 55
- Hilfskontakt
- 56
- Handkurbel
- 57
- Freies Ende des Eingangsabschnittes
- 58
- Zweites Nebengetriebe
- 59
- Optische Schaltstellungsanzeige
- 60
- Wellenkupplung
- 61
- Zweites Zwischengetriebe
- 62
- Eingangsanschluss
- 63
- Ausgangsanschluss
- 64
- Spindel-Mitnehmermutter-Kombination
- 65
- Montageposition
- 66
- Dritter Bereich des Steuermittels
1. Schaltgerät (4) mit einem von einer ersten Position in eine zweite Position bewegbaren
Schaltglied (3), wobei das Schaltgerät eine Antriebseinheit (13) zur Erzeugung einer
Drehbewegung sowie eine flexible Welle (1) zur Übertragung der Drehbewegung zum Schaltglied
(3) aufweist, wobei die flexible Welle (1) eine erste Länge aufweist und drehbeweglich
gelagert ist und antriebsseitig einen drehbaren Eingangsabschnitt (16) und abtriebsseitig
einen drehbaren Ausgangsabschnitt (25) aufweist, wobei der Eingangsabschnitt (16)
mit der Antriebseinheit (13) verbunden ist,
und wobei beim Bewegen der flexible Welle (1) zwischen der ersten Position und der
zweiten Position des Schaltgliedes (3) ein erster Drehwinkel (28) am Ausgangsabschnitt
(25) erzeugbar ist, welcher kleiner als ein zweiter Drehwinkel (29) am Eingangsabschnitt
(16) zum selben Zeitpunkt ist, so dass ein erster Drehwinkelversatz (30) erzeugbar
ist,
und wobei beim Bewegen der flexible Welle (1) beim Erreichen der ersten Position ein
dritter Drehwinkel (31) am Ausgangsabschnitt (25) erzeugbar ist, welcher dritte Drehwinkel
(31) kleiner als der zweite Drehwinkel (29) am Eingangsabschnitt (16) zum selben Zeitpunkt
ist, so dass ein zweiter Drehwinkelversatz (32) erzeugbar ist, welcher grösser als
der erster Drehwinkelversatz (30) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsabschnitt (16) über ein mechanisches erstes Zwischengetriebe (37) mit
einem Schaltstellungsdetektionselement (24) verbunden ist, wobei das erste Zwischengetriebe
(37) ein Steuermittel (23) mit einem der ersten Position des Schaltglieds (3) entsprechenden
ersten Bereich (38) aufweist, welcher derart mit dem Schaltstellungsdetektionselement
(24) gekoppelt ist, dass der erste Drehwinkelversatz (30) und der zweite Drehwinkelversatz
(32) in einem vordefinierbaren elektrischen Schaltzustand des Schaltgerätes zu einer
identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements (24) führen.
2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (23) einen der zweiten Position des Schaltglieds entsprechenden
zweiten Bereich (39) aufweist, welcher derart mit dem Schaltstellungsdetektionselement
(24) gekoppelt ist, dass der erste Drehwinkelversatz (30) und der zweite Drehwinkelversatz
(32) ebenfalls zu einer identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements
(24) führen.
3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (13) einen Elektromotor umfasst.
4. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltstellungsdetektionselement (24) mit mindestens einem Hilfskontakt (55)
derart verbunden ist, dass eine der ersten Position des Schaltgliedes entsprechende
Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements (24) am Hilfskontakt (55) als elektrisches
Signal (54) abgreifbar ist.
5. Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hilfskontakt (55) ein um eine Rotationsachse (44) drehbares Kontaktelement
aufweist.
6. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zwischengetriebe (37) ein nicht-lineares Getriebe ist, mit welchem das
Schaltstellungsdetektionselement (24) nicht-linear zum zweiten Drehwinkel (29) des
Eingangsabschnitts (16) ansteuerbar ist.
7. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (38) des Steuermittels (23) mit dem Schaltstellungsdetektionselement
(24) über eine Kulissensteuerung (22, 48) gekoppelt ist.
8. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (23) derart ausgelegt ist, dass selbst bei einer Verwendung einer
flexiblen Welle mit einer zur ersten Länge unterschiedlichen zweiten Länge und damit
einem grössenmässig anderen ersten Drehwinkelversatz und einem grössenmässig anderen
zweiten Drehwinkelversatz wiederum zu einer identischen Anzeige des Schaltstellungsdetektionselements
führen.
9. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zwischengetriebe (37) mindestens eine Spindel-Mitnehmermutter-Kombination
(17, 18) zum Umwandeln der von der Antriebseinheit (13) erzeugbaren Drehbewegung am
Eingangsabschnitt (16) in eine Linearbewegung aufweist.
10. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erreichen der ersten Position oder der zweiten Position des Schaltglieds über
die Mitnehmermutter (18)der Spindel-Mitnehmermutter-Kombination mindestens ein Endschalter
(20) betätigbar ist, insbesondere ein elektrischer Endschalter.
11. Schaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Endschalter (20) an einer in Abhängigkeit von einem Drehwinkelversatzcharakteristik,
insbesondere einer Gesamtlänge, der flexiblen Welle (1) ausgewählten Montageposition
(65) relativ zur Mitnehmermutter (18) der Spindel- Mitnehmermutter-Kombination angeordnet
ist.
12. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Welle (1) mindestens zwei Litzenlagen mit einer unterschiedlicher Wickelrichtung
aufweist, welche Litzenlagen derart beschaffen sind, dass bei identischem zweiten
Drehwinkel (29) der erste Drehwinkelversatz (30) oder der zweite Drehwinkelversatz
(32) bei einem Betrieb der flexiblen Welle im Uhrzeigersinn weniger als 20 % vom ersten
Drehwinkelversatz (30) beziehungsweise dem zweiten Drehwinkelversatz (32) bei einem
Betrieb der flexiblen Welle im Gegenuhrzeigersinn abweicht.
13. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsabschnitt (16) und/oder der Ausgangsabschnitt (25) der flexiblen Welle
(1) eine lösbare weitere Kupplung (60) aufweist, insbesondere eine Zahnwellenkupplung
(60).
14. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgangsabschnitt (25) der flexiblen Welle (1) ein mechanisches zweites Zwischengetriebe
(61) angeordnet hat, wobei das zweite Zwischengetriebe (61) eine Untersetzung ist
und einen Eingangsanschluss (62) und einen Ausgangsanschluss (63) aufweist, wobei
mit dem zweiten Zwischengetriebe (61) eine Drehzahl des Ausgangsanschlusses (63) gegenüber
einer Drehzahl des Eingangsanschlusses (62) reduzierbar ist.
15. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Antriebseinheit (13) umfassender Antrieb (2) eine optische Schaltstellungsanzeige
(59) aufweist, welche verdrehsicher mit dem ersten Zwischengetriebe (37) verbunden
ist.
16. Schaltgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät (4) ein gasisoliertes Schaltgerät (4) ist.
17. Schaltanlage (5) mit mindestens einem Schaltgerät (4) gemäss einem der vorangegangenen
Ansprüche.
1. Switching device (4) with a switching element (3) which can be moved from a first
position into a second position, the switching device having a drive unit (13) for
producing a rotary movement and a flexible shaft (1) for transmitting the rotary movement
to the switching element (3), the flexible shaft (1) having a first length and being
mounted in such a way as to enable rotary movement and has, on the input-drive side,
a rotatable input section (16) and, on the output-drive side, a rotatable output section
(25), the input section (16) being connected to the drive unit (13),
and it being possible, during movement of the flexible shaft (1) between the first
position and the second position of the switching element (3), to produce a first
rotary angle (28) at the output section (25) which is smaller than a second rotary
angle (29) at the input section (16) at the same time, with the result that a first
rotary angle shift (30) can be produced,
and it being possible, during movement of the flexible shaft (1) when the first position
is reached, to produce a third rotary angle (31) at the output section (25), which
third rotary angle (31) is smaller than the second rotary angle (29) at the input
section (16) at the same time, with the result that a second rotary angle shift (32)
can be produced which is greater than the first rotary angle shift (30), characterized in that the input section (16) is connected to a switching position detection element (24)
via a mechanical first intermediate gear (37), the first intermediate gear (37) having
a control means (23) with a first region (38), which corresponds to the first position
of the switching element (3) and which is coupled to the switching position detection
element (24) in such a way that the first rotary angle shift (30) and the second rotary
angle shift (32) in a predefinable electrical switching state of the switching device
result in an identical indication of the switching position detection element (24).
2. Switching device according to Claim 1, characterized in that the control means (23) has a second region (39), which corresponds to the second
position of the switching element and which is coupled to the switching position detection
element (24) in such a way that the first rotary angle shift (30) and the second rotary
angle shift (32) likewise result in an identical indication of the switching position
detection element (24).
3. Switching device according to Claim 1 or 2, characterized in that the drive unit (13) comprises an electric motor.
4. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching position detection element (24) is connected to at least one auxiliary
contact (55) in such a way that an indication of the switching position detection
element (24) which corresponds to the first position of the switching element can
be tapped off as an electrical signal (54) at the auxiliary contact (55).
5. Switching device according to Claim 4, characterized in that the at least one auxiliary contact (55) has a contact element capable of rotating
about a rotary spindle (44).
6. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the first intermediate gear (37) is a nonlinear gear, with which the switching position
detection element (24) can be triggered nonlinearly with respect to the second rotary
angle (29) of the input section (16).
7. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the first region (38) of the control means (23) is coupled to the switching position
detection element (24) via a slotted-link control mechanism (22, 48).
8. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the control means (23) is designed in such a way that, even when using a flexible
shaft with a second length which is different than the first length and therefore
with a first rotary angle shift with a different magnitude and a second rotary angle
shift with a different magnitude, again an identical indication of the switching position
detection element results.
9. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the first intermediate gear (37) has at least one spindle/driver nut combination
(17, 18) for converting the rotary movement which can be generated by the drive unit
(13) at the input section (16) into a linear movement.
10. Switching device according to Claim 9, characterized in that, when the first position or the second position of the switching element is reached,
at least one limit switch (20), in particular an electrical limit switch, can be actuated
via the driver nut (18) of the spindle/driver nut combination.
11. Switching device according to Claim 10, characterized in that the limit switch (20) is arranged relative to the driver nut (18) of the spindle/driver
nut combination at a fitting position (65) which is selected depending on a rotary
angle shift characteristic, in particular a total length, of the flexible shaft (1).
12. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the flexible shaft (1) has at least two litz-wire layers with a different winding
direction, which litz-wire layers are provided in such a way that, given an identical
second rotary angle (29), the first rotary angle shift (30) or the second rotary angle
shift (32) during operation of the flexible shaft in the clockwise direction deviates
from the first rotary angle shift (30) or the second rotary angle shift (32) during
operation of the flexible shaft in the counterclockwise direction by less than 20%.
13. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the input section (16) and/or the output section (25) of the flexible shaft (1) has
a releasable further coupling (60), in particular a toothed coupling (60).
14. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that a mechanical second intermediate gear (61) is arranged on the output section (25)
of the flexible shaft (1), the second intermediate gear (61) being a reduction and
having an input connection (62) and an output connection (63), it being possible for
a rotation speed of the output connection (63) to be reduced with respect to a rotation
speed of the input connection (62) by means of the second intermediate gear (61).
15. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that a drive (2) comprising the drive unit (13) has an optical switching position indication
(59), which is connected in a manner fixed against rotation to the first intermediate
gear (37).
16. Switching device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching device (4) is a gas-insulated switching device (4).
17. Switchgear assembly (5) with at least one switching device (4) according to one of
the preceding claims.
1. Commutateur (4) comprenant un organe de commutation (3) pouvant être déplacé d'une
première position dans une deuxième position, le commutateur présentant une unité
d'entraînement (13) pour produire un mouvement de rotation ainsi qu'un arbre flexible
(1) pour transmettre le mouvement de rotation à l'organe de commutation (3), l'arbre
flexible (1) présentant une première longueur et étant supporté de manière déplaçable
en rotation et présentant, du côté de l'entraînement, une portion d'entrée rotative
(16) et du côté de la sortie une portion de sortie rotative (25), la portion d'entrée
(16) étant connectée à l'unité d'entraînement (13),
et lors du déplacement de l'arbre flexible (1) entre la première position et la deuxième
position de l'organe de commutation (3), un premier angle de rotation (28) pouvant
être obtenu au niveau de la portion de sortie (25), lequel est inférieur à un deuxième
angle de rotation (29) au niveau de la portion d'entrée (16) au même instant, de sorte
que l'on puisse obtenir un premier décalage d'angle de rotation (30),
et lors du déplacement de l'arbre flexible (1) à l'obtention de la première position,
un troisième angle de rotation (31) pouvant être produit au niveau de la portion de
sortie (25), lequel troisième angle de rotation (31) est inférieur au deuxième angle
de rotation (29) au niveau de la portion d'entrée (16) au même instant, de sorte que
l'on puisse obtenir un deuxième décalage d'angle de rotation (32) qui est supérieur
au premier décalage d'angle de rotation (30), caractérisé en ce que la portion d'entrée (16) est connectée par le biais d'une première transmission intermédiaire
mécanique (37) à un élément de détection de position de commutation (24), la première
transmission intermédiaire (37) présentant un moyen de commande (23) avec une première
région (38) correspondant à la première position de l'organe de commutation (3), laquelle
première région est accouplée à l'élément de détection de position de commutation
(24) de telle sorte que le premier décalage d'angle de rotation (30) et le deuxième
décalage d'angle de rotation (32) conduisent, dans un état de commutation électrique
prédéfinissable du commutateur, à un affichage identique de l'élément de détection
de position de commutation (24).
2. Commutateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande (23) présente une deuxième région (39) correspondant à la deuxième
position de l'organe de commutation, laquelle deuxième région est accouplée à l'élément
de détection de position de commutation (24) de telle sorte que le premier décalage
d'angle de rotation (30) et le deuxième décalage d'angle de rotation (32) conduisent
également à un affichage identique de l'élément de détection de position de commutation
(24).
3. Commutateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité d'entraînement (13) comprend un moteur électrique.
4. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de détection de position de commutation (24) est connecté à au moins un
contact auxiliaire (55) de telle sorte qu'un affichage de l'élément de détection de
position de commutation (24) correspondant à la première position de l'organe de commutation
puisse être saisi sous forme de signal électrique (54) au niveau du contact auxiliaire
(55).
5. Commutateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'au moins un contact auxiliaire (55) présente un élément de contact pouvant tourner
autour d'un axe de rotation (44).
6. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première transmission intermédiaire (37) est une transmission non linéaire avec
laquelle l'élément de détection de position de commutation (24) peut être commandé
de manière non linéaire par rapport au deuxième angle de rotation (29) de la portion
d'entrée (16).
7. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première région (38) du moyen de commande (23) est accouplée à l'élément de détection
de position de commutation (24) par le biais d'une commande à coulisse (22, 48).
8. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de commande (23) est conçu de telle sorte que même lors d'une utilisation
d'un arbre flexible ayant une deuxième longueur différente de la première longueur
et par conséquent un premier décalage d'angle de rotation de valeur différente et
un deuxième décalage d'angle de rotation de valeur différente, on obtienne à nouveau
un affichage identique de l'élément de détection de position de commutation.
9. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première transmission intermédiaire (37) présente au moins une combinaison broche-écrou
d'entraînement (17, 18) pour convertir le mouvement de rotation pouvant être produit
par l'unité d'entraînement (13) au niveau de la portion d'entrée (16) en un mouvement
linéaire.
10. Commutateur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'à l'obtention de la première position ou de la deuxième position de l'organe de commutation,
au moins un commutateur de fin de course (20), en particulier un commutateur de fin
de course électrique, peut être actionné par le biais de l'écrou d'entraînement (18)
de la combinaison broche-écrou d'entraînement.
11. Commutateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le commutateur de fin de course (20) est disposé au niveau d'une position de montage
(65) sélectionnée en fonction d'une caractéristique de décalage d'angle de rotation,
en particulier d'une longueur totale, de l'arbre flexible (1) par rapport à l'écrou
d'entraînement (18) de la combinaison broche-écrou d'entraînement.
12. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre flexible (1) présente au moins deux couches de fil avec un sens d'enroulement
différent, lesquelles couches de fil sont réalisées de telle sorte que pour un deuxième
angle de rotation identique (29), le premier décalage d'angle de rotation (30) ou
le deuxième décalage d'angle de rotation (32), lors du fonctionnement de l'arbre flexible
dans le sens des aiguilles d'une montre, s'écarte de moins de 20 % du premier décalage
d'angle de rotation (30), respectivement du deuxième décalage d'angle de rotation
(32), lors du fonctionnement de l'arbre flexible dans le sens inverse des aiguilles
d'une montre.
13. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion d'entrée (16) et/ou la portion de sortie (25) de l'arbre flexible (1)
présentent un accouplement supplémentaire amovible (60), en particulier un accouplement
d'arbre denté (60).
14. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au niveau de la portion de sortie (25) de l'arbre flexible (1) est disposée une deuxième
transmission intermédiaire mécanique (61), la deuxième transmission intermédiaire
(61) étant un réducteur et présentant un raccord d'entrée (62) et un raccord de sortie
(63), une vitesse de rotation du raccord de sortie (63) pouvant être réduite par rapport
à une vitesse de rotation du raccord d'entrée (62) au moyen de la deuxième transmission
intermédiaire (61).
15. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un entraînement (2) comprenant l'unité d'entraînement (13) présente un affichage de
position de commutation optique (59) qui est connecté de manière solidaire en rotation
à la première transmission intermédiaire (37).
16. Commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le commutateur (4) est un commutateur isolé au gaz (4).
17. Installation de commutation (5) comprenant au moins un commutateur (4) selon l'une
quelconque des revendications précédentes.