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Elektropneumatische Steuerung für ein-oder mehrphasige Leistungssehalter.
Die Erfindung betrifft eine elektropneumatische Steuerung für ein-oder mehrphasige Leistungs- schalter mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Kontaktstellen, von denen wenigstens eine beblasen wird und sich selbsttätig wieder schliesst, während die andere eine einfache Lufttrennstelle ist unter
Verwendung von je einem Ein-und Aussehaltzylinder für die einfache Lufttrennstelle und eines Schalt- ventils am Druckbehälter für die beblasene Kontaktstelle, die durch Ventile gesteuert werden.
Die
Erfindung besteht darin, dass der Antriebszylinder für das Einschalten der einfachen Trennstelle über das zugehörige elektrisch gesteuerte Ventil mit dem Druckbehälter unmittelbar verbunden ist, während der Antriebszylinder für das Ausschalten der einfachen Trennstelle mit dem Schaltventil in Verbindung steht und unmittelbar über dieses oder mittelbar über das zugehörige elektrisch gesteuerte Ventil mit
Druckluft gespeist wird. Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Antriebszylinder für das Ausschalten der einfachen Trennstelle über eine Anzapfungsleitung der Druckzuleitung zur beblasenen Kontaktstelle mit dem Schaltventil und das zugehörige elektrisch gesteuerte Ventil einerseits mit dem Zylinder des Steuerkolbens des Schaltventils, anderseits mit dem Druckbehälter ver- bunden ist.
In der Zeichnung sind in Fig. 1 und 2 Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch an einem dreiphasigen Leistungsschalter dargestellt, Fig. 3 zeigt einen einphasigen Schalter. In den Figuren bedeutet a einen Behälter für unter Überdruck stehende Luft oder Gas, welche als Steuermittel und gleichzeitig als Löschmittel für den Offnungslichtbogen an der beblasenen Kontaktstelle dient. Der Behälter a ist mit einer nicht dargestellten Druckgas-oder Drucklufterzeugungsanlage verbunden.
Im Innern des Druckluftbehälters a sitzt das Schaltventil b, das gegebenenfalls eine direkte Verbindung mit Aussenluft hat und mittels eines pneumatisch bewegten Kolbens c geöffnet und geschlossen wird.
Der Zylinder, in dem der Kolben c des Schaltventils b gleitet, steht durch das Steuerventil sa mit dem Druckluftbehälter a in Verbindung. Das Schaltventil b gibt den Zustrom von Druckluft einerseits über die Zuleitungen e,-e, zu den in den Löschkammer < - liegenden Löschkontaktstellen und den mit den beweglichen und abgefederten Löschkontakten derselben verbundenen Triebkolben i-/g frei und stellt anderseits eine Verbindung des Behälters a über das an die Zuleitung ei angeschlossene Rohr g mit dem Antriebszylinder za her. Der Antriebszylinder Ze steht über das Steuerventil se ebenfalls mit dem Druckluftbehälter in Verbindung.
Die in den Antriebszylindern Ze und à gleitenden Kolben treiben mittels ihrer an dem zweiarmigen Hebel h angelenkten Kolbenstangen die Antriebswelle i und verstellen so die Trennkontakte k,-k, der Trennstellen, die mit den in den Löschkammer d1 bis a3 liegenden Löschkontakten in Reihe geschaltet sind. Die Bewegung der Kolben der Antriebszylinder Ze und X bzw. der Antriebswelle i ist durch Dämpfer n gedämpft. R, S, T sind die Zu-und Ableitungen zu den Kontaktstellen des Leistungsschalters. Die Trennkontakte kr-k3 sind mit den mit den Triebkolben fr-/3 versehenen beweglichen Löschkontakten in der Einschaltstellung des Leistungssehalters z.
B. dadurch verklinkt, dass die Trennkontakte ein verstärktes Ende besitzen, mit dem sie in die vorgespannten Kontaktbürsten am Ende der beweglichen Löschkontakte eingelegt werden. An die Löschkammer -3 sind Auspuffkühler mi-wus angebaut. Die Elektromagnetspulen re, ra der Steuerventile Se und Sa werden mit Hilfe eines Umschalters oder Druckknopfes o wechselweise an das Netz p angeschlossen. Mit t ist noch ein von der Antriebswelle i gesteuerter Hilfskontakt bezeichnet, der die Stromkreise für die Steuerspulen der Steuerventile vorbereitet. Das Öffnen
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des Leistungsschalters und damit des durch ihn geschützten Stromkreises R S T kann selbsttätig mittels Maximalstromrelais oder von Hand mittels des Umschalters o herbeigeführt werden.
Die Fig. 1 zeigt den Leistungsschalter nach erfolgter Abschaltung zufolge einer Störung, z. B. in Phase R. Der bewegliche Löschkontakt in der Löschkammer ist nach seiner Öffnungsbewegung durch den von der Druckluft bewegten Kolben. und nach Löschen des Lichtbogens unter der Feder-
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Zuleitungen -63 gekuppelt sind, d. h. gemeinsam vom Schaltventil b mit Druckluft gespeist werden, haben gleichzeitig auch die Schalter der übrigen Phasen angesprochen. Bei der Öffnungsbewegung der Löschkontakte sind ihre Kontaktbürsten von den verstärkten Enden der Trennkontakte kit-ka abgeglitten.
Die Trennkontakte kit-ka können nun unter der Wirkung der über die Drosselleitung g dem Antriebszylinder 2s zugeführten Druckluft und des dadurch vorgetriebenen Kolbens, der mittels der Kolbenstange und des Hebels h die Antriebswelle i verstellt, in die gezeichnete Offenstellung gebracht werden. Dabei hat auch der Kolben von Ze die gezeichnete Lage eingenommen.
Zum Wiedereinschalten des Leistungsschalters müssen die Trennkontakte k,-k"eingelegt werden. Dies geschieht durch Umlegen-des Umschalters oder Druckknopfes o in die Stellung E, wobei die Spule 1e Strom erhält und beim Ansprechen das Steuerventil Se öffnet, so dass Druckluft aus dem Druckluftbehälter a über die Leistung u in den Antriebszylinder % eintreten und den Kolben vortreiben kann. Der Kolben bewegt sich nach unten, verstellt den Arm h und dreht dabei die Antriebswelle i, so dass die Trennkontakte verzögert durch die Dämpfungen n in die Schliessstellung gelangen. Bei dieser Einsehaltbewegung wird der Kolben im Aussehaltantriebszylinder za gehoben und die vor ihm befindliche Luft über das Schaltventil b in die Atmosphäre abgeblasen.
Hat nun der Leistungsschalter auf einen Kurzschluss angesprochen und ist dieser beim Einleiten der Steuerung zum Wiedereinschalten nicht behoben, so würde bei jedesmaligem Versuch, die Trennkontakte kit-ka einzulegen, sofort der
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läufige Bewegung der durch den zweiarmigen Hebel h gekuppelten Kolben des Einschaltantriebszylinders ze und des Aussehaltantriebszylinders ist unmöglich. Um nun trotzdem die Ausschaltung des Schalters zu ermöglichen, ist die Kolbenstange des Einschaltantriebszylinders mit einem Freilauf versehen.
Die Kolbenstange ist am Kolben des Einschaltantriebszylinders gelenkig befestigt, ausserdem ist am unteren Ende der Kolbenstange ein Hebel v angelenkt, der mit der Kolbenstange einen Kniehebel bildet und an dem seinerseits eine Klinke iv drehbar ist, die in der Einschaltstellung mit einem festen Anschlag x in Berührung kommt. Die Feder y dient dazu, den Kniehebel normalerweise angenähert in der Strecklage zu halten und die Verklinkung des Endes der Kolbenstange mit der Klinke 10 zu sichern. Wird nun auf einen Kurzschluss die Steuerung der Einschaltung eingeleitet, so kann der Kolben des Einschaltantriebszylinders % frei nach unten gleiten.
Bei dieser Bewegung stösst die Klinke w am Anschlag x an, so dass die Verklinkung w gelöst und dabei der aus der Kolbenstange und dem Hebel v gebildete Kniehebel entgegen der Feder y durchgedrückt wird. Das selbsttätige Ausschalten des Schalters kann erfolgen, ein Pumpen ist somit vermieden. Sobald der Kurzschluss behoben ist und der Kolben des Aussehaltantriebszylinders % von Druckluft entlastet ist, wird der Kniehebel durch die Wirkung der Feder y in seine angenäherte Strecklage gebracht, die Antriebswelle i wird gedreht und die Trennkontakte k1-k2 werden eingelegt.
Das Öffnen des Leistungsschalters auf elektropneumatischem Wege erfolgt durch Umlegen des Umschalters o auf Stellung A. Hiedurch wird die Spule 1a erregt, das Steuerventil sa geöffnet und Druckluft aus dem Behälter a hinter den Kolben c des Schaltventils b geführt. Die Druckluft strömt nun über die Rohre cl-eu zu den Löschkammern d1-d2 und in den Antriebszylinder %,, so dass in der früher erläuterten Weise die Trennkontakte geöffnet werden.
Um nun dafür zu sorgen, dass eine einmal eingeleitete Steuerung für das Ein-oder für das Ausschalten auch dann restlos durchgeführt wird, wenn der Umschalter oder Druckknopf o zu kurze Zeit in der entsprechenden Steuerstellung belassen bzw. unmittelbar darauf in die andere Steuerstellung gelegt wird, ist eine besondere Verriegelung vorgesehen, die während der Durchführung der eingeleiteten Steuerung die Einleitung der zweiten Steuerung verhindert, d. h. das jeweils andere Steuerventil und den Anker seiner Steuerspule verriegelt. Diese Verriegelungseinrichtung besitzt zwei auf der gleichen
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Bewegung aus.
Beim Ausführungsbeispiel ist die Kolbenstange des Kolbens vom Aussehaltantriebszylinder à ales Stössel st2 verlängert und an einem zweiarmigen Hebel z. angelenkt, dessen anderer Arm den Stössel si trägt.
- In der in Fig. l gezeichneten Aussehaltstellung des Leistungsschalters, d. h. der einen Endstellung, ist die Verriegelung unwirksam, weil der Stössel s < j an dem Klinkenhebel anliegt, die Steuerventile sind geschlossen und die Anker fi, ihrer Steuerspulen sind abgefallen. Wird jetzt der Umschalter oder Druckknopf o nach E gelegt, so erhält Spule ? e Strom und ihr Anker geht in die gestrichelte Lage.
Dabei wird aber dem Antriebszylinder % über das sich öffnende Steuerventil se Druck zugeführt und
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die Kolben von zc und za werden gegenläufig bewegt, wobei der Stössel si von dem Klinkenhebel Z1 abgleitet, so dass dieser und auch der Hebel Z2 durch die Feder nach rechts gezogen wird. Dabei wird
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Erst gegen Ende der eingeleiteten Einschaltsteuerung, d. h. mit dem Einlegen der Trennkontakte -k3 kommt der Stössel st2 in Berührung mit dem Klinkenhebel %, der entgegen der Feder umgelegt wird und die Anker ? i, entriegelt. Eine gleiche Verriegelung ist vorhanden für die Ausschaltsteuerung des geschlossenen Schalters. Die Steuerventile bzw.
Steuerspulen sind also wechselweise während der Durchführung einer Steuerung verriegelt, in den Endlagen aber frei.
Fig. 2 zeigt schliesslich die Verwendung der Steuerung gemäss der Erfindung bei Leistungs- t Schaltern für hohe Schaltströme, wobei die in Reihe geschalteten Kontaktstellen durch Trennmesser überbrückt sind, die dazu dienen, die Löschkontakte vom Betriebsstrom zu entlasten. Die Gegen- kontakte der Trennmesser sitzen an den Löschkammern d1-d3. Diese Überbrückungstrennmesser K/ bis K3' müssen vor den Löschkontakten geöffnet, jedoch zugleich mit den Trennkontakten k1-k3, die mit den Löschkontakten in Reihe liegen, geschlossen werden. Die Steuerung und Verriegelung der einzelnen Antriebsteile ist im wesentlichen die gleiche wie für Fig. 1 beschrieben.
Ein Unterschied in der Anordnung ist der, dass der Ausschaltantriebszylinder za mit dem Steuerventil Sa unmittelbar verbunden ist, und dass dieser Zylinder zeine unmittelbare Verbindung mit dem Schaltventil b besitzt, wobei der Anschluss der letzteren Verbindung am Antriebszylinder so angebracht ist, dass die Verbindung des Antriebszylinders %, mit dem Triebkolben des Schalterventils b erst dann hergestellt wird, wenn der Kolben des Antriebszylinders Za eine Wegstrecke zurückgelegt hat, die genügt, um die Uberbrückungs- trennmesser zu öffnen. Die Trennkontakte -k3 sind bei dem Ausführungsbeispiel auf den Über- brückungstrennmessern selbst gelagert und durch Federn mit den letzteren verbunden.
Die Trenn- kontakte können aber auch gemeinsame Drehachsen mit den Überbrückungstrennmessern haben.
Beim Öffnen der Überbrückungstrennmesser K1'-K3' werden zunächst die Federn zwischen ihnen und den Trennkontakten il-kg gespannt, bis nach Freigabe der früher beschriebenen Verriegelung der Trennkontakte mit den beweglichen Löschkontakten die sich entspannende Feder die Trennkontakte öffnet. Eine Veränderung der Phasenabstände der Schalter untereinander kann durch auswechselbare
Zwischenstücke in den die Schalteinrichtungen verbindenden Druckluftleitungen erzielt werden.
Damit nun das Hauptventil bzw. ein ihm vorgelagertes gleichartiges Vorsteuerventil unabhängig von der Lage des Serietrennmessers nach Einleitung des Öffnens desselben, aber nach Löschen des
Lichtbogens an der beblasenen Kontaktstelle sich jederzeit in seine Schliessstellung zurückbewegen kann, sind gemäss Fig. 3 diese Ventile so ausgebildet, dass die dem Steuerkolben der Ventile zugeführte
Druckluft auf die Gegenseite der beaufschlagten Kolbenseite treten kann und so nach einem bestimmten
Kolbenweg einen gewissen Druckausgleich auf beiden Kolbenseiten schafft, so dass diese Ventile unter
Wirkung der Kolbenfeder leicht in die Schliessstellung sich bewegen können.
In Fig. 3 bezeichnen gleiche Buchstaben gleiche Gegenstände wie in Fig. 1 und 2. Der Ventil- teller b des Hauptventils D1, der durch eine Stange mit einem Steuerkolben c verbunden ist, ist in einem vom Ventilkörper getrennten Zylinder Do federnd gelagert. Der Steuerkolben c ist mit min- destens einer Bohrung a beliebiger Form versehen, die auch am Kolbenrand sitzen kann. Eine Ver- bindung zwischen beiden Kolbenseiten kann auch durch genügendes Spiel des Kolbens c im Zylinder Do gebildet werden. Dieser Zylinder steht über Rohrleitungen und das Steuerventil sa für Ausschalten mit dem Druckluftbehälter a in Verbindung.
An den Ventilkörper des Hauptventils D1 ist durch den
Isolator ei die Kammer d1 für die beblasene Kontaktstelle angebaut, welche aus der Kammerwand als festem Kontakt K und dem in der Kammer isoliert angebrachten, kolbenartig geführten und abge- federten beweglichen Kontakt K1 besteht. Mit kl ist das Messer des Serietrennschalters, dessen Gegen- kontakt durch eine Verlängerung des beweglichen Kontaktes K1 des beblasenen Schalters gebildet ist, bezeichnet. Das Trennmesser ist an den Isolator e angelenkt, der gegen das Gehäuse des Druckluft- behälters a abgestützt ist.
Der Antrieb des Trennmessers erfolgt beim Ausschalten mittels des Steuer- ventils Sa und des Aussehaltzylinders s und des Gestänges h, n ; beim Einschalten aber mittels des
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ist über das Rohr g1 mit dem Ventilkörper des Hauptventils D1 und über das Rohr g mit dem Ausschaltsteuerventil z, direkt verbunden. Die Schalterkombination ist eingeschaltet gezeichnet. Die Wirkungsweise ist wie folgt : Für das Öffnen der in Reihe liegenden Kontaktstellen der Schalter wird das Steuerventil Sa mechanisch oder elektrisch, gegebenenfalls durch Fernsteuerung, geöffnet, so dass Druckluft aus dem Behälter a hinter den Kolben c des Hauptventils tritt, diesen entgegen der Feder vortreibt und das Ventil öffnet.
Es tritt jetzt Druckluft aus dem Druckluftbehälter a über das Hauptventil und Isolator e1 in die Löschkammer i4 zu der beblasenen Kontaktstelle. Der bewegliche Kontakt K1 wird entgegen der Federwirkung nach unten bewegt und die in der Löschkammer und dem Isolator enthaltene Druckluft strömt zwischen die getrennten Kontakte K, K1, löscht den vorhandenen Abschaltlichtbogen und strömt über Mi in die Atmosphäre ab. Gleichzeitig ist aber Druckluft über das Hauptventil und die Rohrleitung g1 hinter den Kolben des Ausschaltzylinders Za getreten, wodurch das Öffnen des Trennmessers kx über das Gestänge h, n eingeleitet wird.
Während dieser Vorgänge ist jedoch die den Kolben c beaufschlagende Druckluft durch die Öffnungen CI. vor den Kolben c getreten,
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und es hat sich nach einem bestimmten Kolbenweg ein gewisser Druckausgleich auf beiden Kolbenseiten eingestellt, so dass das Hauptventil unter der Wirkung der Kolbenfeder sich leicht schliesst.
Um nun trotz des geschlossenen Hauptventils die Öffnungsbewegung des Trennmessers kl zu Ende führen zu können, ist das Rohr g vorgesehen, das unmittelbar hinter dem Ausschaltkolben sa angeschlossen ist und Druckluft direkt dem Kolben des Ausschaltzylinders à zuführt. Da durch Anordnung des zusätzlichen Rohres g am Aussehaltzylinder die Möglichkeit besteht, dass nach Lüften des Trennmessers die Druckluft aus dem Rohr g über den Raum hinter dem Kolben des Ausschaltzylinders Za und das Rohr gl in die Löschkammer dl gelangt und eventuell in Atmosphäre geblasen wird, kann im Rohr gl ein Rückschlagventil vorgesehen sein.
Um weiter zu verhüten, dass zu Beginn der Öffnungsbewegung das Trennmesser 7 ;, durch die dem Ausschaltzylinder za über das Rohr g direkt zuströmende Druckluft geöffnet wird, bevor der beblasene Kontakt geöffnet ist, ist an dem Kolben des Aussehaltzylinders Za ein das Rohr g absperrender Bolzen z befestigt. Die Länge der durch den Bolzen z herbeigeführten Absperrung der Öffnung des Rohres g muss so bemessen sein, dass die beblasene Schaltstelle K, K1 vor dem Trennmesser k1 betätigt wird.
Für den Fall, dass der am bewegten Kontakt Xi der beblasenen Kontaktstelle sitzende Gegenkontakt des Trennmessers kl so ausgebildet ist, dass das Trennmesser durch die Öffnungsbewegung des erstgenannten Kontaktes freigegeben wird, ist das Verbindungsrohr i mit dem Rückschlagventil entbehrlich.
Das Absperren des in den Ausschaltzylinder mündenden Rohres g kann auch auf andere als die dargestellte Weise erfolgen, z. B. durch Anschliessen des Rohres am Zylindermantel, wobei die Rohr- öffnung ebenfalls in Abhängigkeit vom Kolbenweg freigegeben wird.
Anstatt wie beim Ausführungsbeispiel das Rohr yi mit einem Rückschlagventil und das Rohr g mit einem Steuerzapfen zu versehen, kann man auch für beide Rohre eine Schiebersteuerung vorsehen, die abwechselnd die Eintrittsöffnungen der Rohre in den Ausschaltzylinder freigibt.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Elektropneumatische Steuerung für ein-oder mehrphasige Leistungsschalter mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Kontaktstellen, von denen wenigstens eine beblasen wird und sich selbsttätig wieder schliesst, während die andere eine einfache Lufttrennstelle ist unter Verwendung von je einem Ein-und Aussehaltzylinder für die einfache Lufttrennstelle und eines Schaltventils am Druckbehälter für die beblasene Kontaktstelle, die durch Ventile gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebszylinder (se) für das Einschalten der einfachen Trennstelle (kl) über das zugehörige elektrisch gesteuerte Ventil (se) mit dem Druckbehälter (a) unmittelbar verbunden ist, während der Antriebs- zylinder (s)
für das Ausschalten der einfachen Trennstelle mit dem Schaltventil (b) in Verbindung steht und unmittelbar über dieses oder mittelbar über das zugehörige elektrisch gesteuerte Ventil (sa) mit Druckluft gespeist wird.