CH675175A5

CH675175A5 -

Info

Publication number: CH675175A5
Application number: CH4211/87A
Authority: CH
Inventors: Peter Dr Kirchesch; Arnold Meier
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1987-10-27
Filing date: 1987-10-27
Publication date: 1990-08-31
Also published as: HUT48408A; JP2769702B2; JPH01159922A; SU1729304A3; SU1741620A3; EP0313813B1; DE3883699D1; EP0313813A1; US4973806A; CN1016124B; HU198803B; EP0313813B2; CN1032882A

Description

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Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Druckgasschalter gemäss dem ersten Teil von Patentanspruch 1.

STAND DER TECHNIK

Ein derartiger Schalter ist etwa aus US-A 4 658 108 bekannt. Der bekannte Schalter weist einen vom beweglichen seiner beiden Schaltstücke umschlossenen Druckraum mit konstantem Volumen auf. Diesem Druckraum wird beim Ausschalten schaltlichtbogenerzeugtes Druckgas zugeführt, welches zur Beblasung des Schaltlichtbogens bei Annäherung des abzuschaltenden Stromes an einen Nulldruchgang verwendet wird. Hierdurch wird zwar in erheblichem Masse Antriebsenergie gespart gegenüber einem Druckgasschalter, bei dem das zur Beblasung des Schaltlichtbogens verwendete Druckgas ausschliesslich durch eine vom Schalterantrieb betätigte Kolben-Zylinder-Kompressionseinrichtung erzeugt wird, jedoch konnte bei einem solchen Schalter eine gegebenenfalls erwünschte Erhöhung der Kontakttrenngeschwindigkeit bisher nur durch eine erhebliche Vergrösse-rung der Antriebsenergie erreicht werden.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 definiert ist, löst die Aufgabe, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, dass dessen Kontakttrenngeschwindigkeit gegenüber der Antriebsgeschwindigkeit ohne nennenswerte Vergrösserung seiner Antriebsenergie und ohne Veränderung seiner Löschgeometrie wesentlich erhöht ist.

Der erfindungsgemässe Druckgasschalter zeichnet sich dadurch aus, dass er nun zusätzlich Schaltfälle beherrscht, bei denen eine hohe Kontakttrenngeschwindigkeit eine wichtige Rolle spielt. Dies ist besonders beim Schalten kapazitiver Ströme von Bedeutung, welche sich nun in sichere Weise und ohne nennenswerte Erhöhung der Antriebsenergie schalten lassen.

Aus DE-C2 2 946 929 ist es zwar bekannt, die Trenngeschwindigkeit der Leistungskontakte eines Druckgasschalters dadurch zu erhöhen, dass der Leistungskontakt des beweglichen Schaltstückes über eine vom Schalterantrieb betätigte Hebelanordnung oder ein Zahnstangengetriebe betätigt wird. Hierbei wird jedoch die Löschgeometrie der Kontaktanordnung des Druckgasschalters verändert und damit dessen Löschvermögen beeinflusst. Darüber hinaus verschliesst der Leistungskontakt des beweglichen Schaltstückes bei diesem Schalter den Strömungsausgang des Kompressionsraums einer vom Schalterantrieb während des Ausschaltens betätigten Kolben-Zylinder-Kompressionsein-richtung nahezu während der gesamten Kompressionsphase. Daher benötigt dieser Schalter eine vergleichsweise hohe Antriebsenergie.

WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen axial geführten Schnitt durch eine Kontaktanordnung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Druckgasschalters, welche im linken Teil im Einschaltzustand und im rechten Teil während des Ausschaltens dargestellt ist, und

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen axial geführten Schnitt durch eine Kontaktanordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Druckgasschalters, welche im linken Teil im Einschaltzustand und im rechten Teil im Ausschaltzustand dargestellt ist.

In Fig. 1 sind zwei in einem nicht dargestellten, iso-liergasgefüllten Gehäuse befindliche Schaltstücke 1, 2 dargestellt, welche längs einer Achse 3 miteinander in oder ausser Eingriff bringbar sind. Beide Schaltstücke 1, 2 sind im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und sind jeweils mit einem nicht dargestellten Stromanschluss elektrisch leitend verbunden. Beide Schaltstücke 1 bzw. 2 weisen jeweils einen Nennstrom- 4 bzw. 5 sowie einen Ab-brandkontakt 6 bzw. 7 auf.

Das Schaltstück 1 kann von einem ebenfalls nicht dargestellten Antrieb längs der Achse 3 verschoben werden und weist eine koaxial zwischen Nennstrom- 4 und Abbrandkontakt 6 angeordnete und starr mit dem Nennstrom- 4 und Abbrandkontakt 6 verbundene Isolierdüse 8 mit einer Düsenengstelle 9 auf sowie einen vorzugsweise zum Speichern von Druckgas vorgesehenen, ringförmigen Druckraum 10, welcher über einen zwischen Abbrandkontakt 6 und Innenwand der Isolierdüse 8 vorgesehenen Ringkanal 11 und die Düsenengstelle 9 mit einem stromabwärts der Düsenengstelle 9 befindlichen Auspuffraum 12 verbindbar ist.

Das Schaltstück 2 enthält einen vom Nennstromkontakt 5 koaxial umfassten und über elektrisch leitende Stege 13 mit dem Nennstromkontakt 5 verbundenen Gleitkontakt 14, in dem der stiftförmig ausgebildete Abbrandkontakt 7 in axialer Richtung verschieblich geführt ist. Der Stromübergang vom Gleitkontakt 14 auf den Abbrandkontakt 7 ist hierbei durch Kontaktlamellen 15, die Führung des Ab-brandkontaktes 7 durch etwa aus Polytetrafluor-äthylen bestehende Lagerringe 16 bzw. 17 gewährleistet.

Am Abbrandkontakt 7 sind ein Verklinkungsteil 18 befestigt sowie eine Ringscheibe 19, auf welcher sich eine Druckfeder 20 mit ihrem unteren Ende abstützt. Das obere Ende der Druckfeder 20 stützt sich auf dem Gleitkontakt 14 ab. In der Isolierdüse 8 ist eine im wesentlichen stromabwärts der Düsenengstelle 9 angeordnete Ausnehmung 21 vorgesehen, in der eine federbelastete und mit dem Verklinkungsteil 18 durch eine stromabwärts der Düsenengstelle 9 vorgesehene Öffnung 22 zusammenwirkende Klinke 23 drehbar gelagert ist. Eine mit der Klinke 23 zusammenwirkende Nase 24 ist auf der Innenfläche des Nennstromkontaktes 5 befestigt.

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Beim Ausschalten wird das Schaltstück 1 durch den nicht dargestellten Antrieb längs der Achse 3 nach oben bewegt. Nach einem vorgegebenen Hub trennen sich die beiden Nennstromkontakte 4, 5 und kommutiert der abzuschaltende Strom in einen durch die Abbrandkontakte 6, 7 gebildeten Strompfad. Der von der Klinke 23 gehaltene Abbrandkontakt 7 folgt dem Schaltstück 1 währenddessen so lange mit der gleichen Geschwindigkeit und unter Aufladung der Druckfeder 20 nach bis die als Ge-sperre wirkende Klinke 23 nach einer vorbestimmten Zeitspanne durch Auftreffen auf die feststehende Nase 24 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Hierbei werden das Verklinkungsteil 18 und damit auch der als Spannteil eines Spannwerks dienende Abbrandkontakt 7 freigegeben. Unter der Wirkung der nunmehr aufgeladenen Druckfeder 20 kehrt der Abbrandkontakt 7 seine Bewegungsrichtung um (rechter Teil von Fig. 1) und werden die beiden Abbrandkontakte 6 und 7 nunmehr gegenläufig angetrieben. Bedingt durch die vergleichsweise geringe träge Masse des Abbrandkontaktes 7 und eine geeignet gemessene Eindringtiefe des Abbrandkontaktes 7 im hohlen Abbrandkontakt 6 lässt sich selbst bei Verwendung einer vergleichsweise schwach bemessenen Druckfeder 20 im Moment der Trennung der beiden Abbrandkontakte 6 und 7 eine hohe, etwa der Antriebsgeschwindigkeit entsprechende aber entgegengesetzt gerichtete Geschwindigkeit des Abbrandkontaktes 7 erreichen. Im Moment der Kontakttrennung bewegen sich daher die beiden Abbrandkontakte 6 und 7 etwa mit doppelter Antriebsgeschwindigkeit auseinander.

Bei der Kontakttrennung wird zwischen den Ab-brandkontakten 6 und 7 ein Schaltlichtbogen gezogen, der den Druckraum 10 mit aufgeheiztem Isoliergas füllt. Nach Freigabe der Düsenengstelle 9 durch den Abbrandkontakt 7 wird der Schaltlichtbogen bei Annäherung des abgeschalteten Stroms an einen Nulldurchgang durch das im Druckraum 10 gespeicherte Isoliergas beblasen und zum Erlöschen gebracht. Durch die grosse Kontakttrenngeschwindigkeit ist hierbei sichergestellt, dass die Isolierdistanz zwischen den beiden Abbrandkontakten 6 und 7 gross genug ist, um der wiederkehrenden Spannung standhalten zu können. Besonders beim Schalten kapazitiver Ströme ist die Kontakttrennungsgeschwindigkeit die begrenzende Grösse, welche sich durch die beschriebenen Massnahmen, ohne die Antriebsenergie übermässig zu erhöhen und ohne die Löschgeometrie der Kontaktanordnung zu verändern, gegenüber einem vergleichbaren Schalter nach dem Stand der Technik in einfacher Weise wesentlich erhöhen lässt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Druckgasschalters wird eine erhöhte Kontakttrennungsgeschwindigkeit, ohne das Löschverhalten der Kontaktanordnung zu verändern, dadurch erreicht, dass als Wanderelement anstelle eines Sperrwerks ein Zahnstangengetriebe verwendet wird. Das Zahnstangengetriebe weist hierbei zwei am Schaltstück 2 jeweils um eine azimutal geführte Achse drehbar gelagerte Zahnräder 25, 26 auf, sowie vier parallel zur Achse 3 ausgerichtete Zahnstangen 27 bis 30,

von denen die Zahnstangen 27 bzw. 30 jeweils am stromabwärts gelegenen Ende der Isolierdüse 8 befestigt sind und jeweils mit radial nach innen gerichteten Zähnen mit radial nach aussen weisenden Zähnen des Zahnrades 25 bzw. 26 in Eingriff sind. Die Zahnstangen 28 bzw. 29 sind an einander diametral gegenüberliegenden Aussenflächen des in Richtung der Achse 3 verschieblichen Abbrandkontaktes 7 eingelassen.

Beim Ausschalten werden bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemässen Druckgasschalters das bewegliche Schaltstück 1 und damit auch die Zahnstangen 27 und 30 nach oben geführt. Diese nach oben gerichtete Bewegung wird über die Zahnräder 25 und 26 auf die Zahnstangen 28 und 29 in eine mit gleicher Geschwindigkeit erfolgende, aber entgegengesetzt gerichtete Bewegung des Abbrandkontaktes 7 umgewandelt. Bei der Kontakttrennung werden dann die Abbrandkontakte 6 und 7 bei Beibehalt der Löschgeometrie der Kontaktanordnung mit doppelter Antriebsgeschwindigkeit voneinander entfernt.

Durch die Verwendung zweier diametral zur Achse 3 angeordneter Zahnräder 25 und 26 wird eine nahezu kräftefreie Führung der auf Gleitlagern 31 bzw. 32 abgestützten Zahnstangen 28, 29 und entsprechend auch des Abbrandkontaktes 7 erreicht, wodurch erhebliche Antriebsenergie eingespart werden kann. Entsprechend lässt sich auch bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 Antriebsenergie einsparen, wenn der Abbrandkontakt 7 beim Ausschalten zunächst von 2 diametral zur Achse 3 angeordneten Klinken 23 gehalten wird.

Claims

Patentansprüche

1. Druckgasschalter mit zwei längs einer Achse (3) relativ zueinander beweglichen und jeweils mindestens einen Abbrandkontakt (6, 7) aufweisenden Schaltstücken (1, 2), von denen eines (1) beweglich und ein anderes (2) feststehend ausgebildet ist, einem am beweglichen Schaltstück (1 ) befestigten und beim Ausschalten komprimiertes Löschgas speichernden Druckraum (10) mit schalthubunabhängi-gem Volumen und einer koaxial zu den beiden Schaltstücken (1, 2) angeordneten und auf dem beweglichen Schaltstück (1) befestigten Isolierdüse (8), deren Düsenengstelle (9) in der Einschaltstellung vom Abbrandkontakt (7) des feststehenden Schaltstücks (2) durchsetzt ist und beim Ausschalten den Druckraum (10) mit einem Auspuffraum (12) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbrandkontakt (7) des feststehenden Schaltstücks (2) in axialer Richtung verschieblich in einem Gleitkontakt (14) geführt ist und Teil eines vom beweglichen Schaltstück (1) betätigten und stromabwärts der Düsenengstelle (9) angeordneten Wandlerelementes ist, welches beim Ausschalten mittels der Bewegung des beweglichen Schaltstücks (1 ) eine zu dieser Bewegung gegenläufige Bewegung auf den Abbrandkontakt (7) des feststehenden Schaltstücks (2) überträgt.

2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerelement ein Sperrwerk ist, mit einem vom beweglichen Schalt-

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stück (1) bewegten Gesperre und einem als Abbrandkontakt (7) des beweglichen Schaltstücks (2) dienenden Spannteil.

3. Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesperre mindestens eine drehbeweglich in der Isolierdüse (8) gelagerte und durch eine stromabwärts der Düsenengstelle (9) gelegene Öffnung (22) in den Auspuffraum (12) geführte Klinke (23) aufweist, und dass der als Spannteil dienende Abbrandkontakt (7) gegen die Wirkung einer Druckfeder (20) verschieblich gelagert ist und ein mit der mindestens einen Klinke (23) zusammenwirkendes Verklinkungsteil (18) aufweist.

4. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerelement ein Zahnstangengetriebe ist mit mindestens einem am zweiten Schaltstück (2) drehbar gelagerten Zahnrad (25, 26) und mindestens zwei parallel zur Achse (3) angeordneten und mit dem mindestens einen Zahnrad (25, 26) zusammenwirkenden Zahnstangen (27, 28, 29, 30), von denen mindestens eine erste (27, 30) an der Isolierdüse (8) befestigt ist und mindestens eine zweite in den Abbrandkontakt (7) des feststehenden Schaltstücks (2) eingelassen ist.

5. Druckgasschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerelement an zwei diametral zur Achse (3) angeordneten Stellen auf den Abbrandkontakt (7) des feststehenden Schaltstücks (2) wirkt.

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