DE102011075727A1

DE102011075727A1 - Vorrichtung zum Auslösen eines elektrischen Schalters

Info

Publication number: DE102011075727A1
Application number: DE102011075727A
Authority: DE
Inventors: Torsten Ahlert; Johannes Nestler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2012-11-15
Also published as: CN102779696A; US8618896B2; US20120285805A1; CN102779696B

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Auslösen eines elektrischen Schalters offenbart, die einen Selektivauslöser und eine kraftspeichernde Mechanik umfasst, wobei der elektrische Schalter durch den Selektivauslöser über die kraftspeichernde Mechanik auslösbar ist.

Description

Elektrische Schalter dienen dem Schalten elektrischer Ströme. Eine Klasse von elektrischen Schaltern sind die sogenannten Leistungsschalter, die typischerweise Ströme von 100 A und mehr schalten können. Leistungsschalter sind typischerweise in einem Gehäuse untergebracht. Die einzelnen Phasen der Ströme werden typischerweise in sogenannten Polkassetten geschaltet. Eine Polkassette umfasst dazu ein Gehäuse, in dem ein Beweg- und ein Festkontakt untergebracht sind, die mechanisch getrennt bzw. zusammengebracht werden können, zum Aus- bzw. Einschalten der Ströme. Beim Trennen von Beweg- und Festkontakt einer Polkassette entsteht ein Lichtbogen, der in einer sogenannten Löschkammer gelöscht wird. Der Lichtbogen ionisiert das Gas der Löschkammer und erzeugt einen Überdruck in der Löschkammer. Der Löschkammerdruck ist äquivalent zur Lichtbogenenergie. Die heißen Gase strömen aufgrund des Überdrucks aus der Löschkammer durch dafür vorgesehene Ausblaskanäle heraus.
Es ist bekannt, Leistungsschalter in der Energieverteilung einzusetzen und diese im Kurzschlussfall selektiv abschalten zu lassen. Darunter wird verstanden, dass vorgeordnete Leistungsschalter nur dann auslösen, wenn kein nachgeordneter Leistungsschalter den vom Kurzschluss betroffenen Abzweig trennen kann. Zum selektiven Abschalten werden sogenannte Selektivauslöser verwendet.
Ab einer gewissen Auslösegrenze soll der Leistungsschalter über den Selektivauslöser ausgeschaltet werden. Bekannte Selektivauslöser nutzen beispielsweise den in der Löschkammer entstehenden Gasdruck bei Schaltvorgängen oder sie initiieren eine Auslösung durch die im Kurzschlussfall entstehenden Magnetkräfte. Um die elektrischen Kontakte des Leistungsschalters zu öffnen, betätigt der Selektivauslöser das Schaltschloss. Zum Auslösen des Schaltschlosses wird eine gewisse minimale Kraft benötigt, die aufzubringen ist. Um diese Kraft aufzubringen, haben typischerweise Selektivauslöser eine kraftverstärkende Mechanik.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Auslösen eines elektrischen Schalters zur Verfügung zu stellen, die einen Selektivauslöser ohne kraftverstärkende Mechanik umfasst und somit einen vereinfachten Aufbau und eine platzsparende, kompakte Bauweise ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst gemäß Anspruch 1. Die Vorrichtung zum Auslösen eines elektrischen Schalters umfasst einen Selektivauslöser und eine kraftspeichernde Mechanik, wobei der elektrische Schalter durch den Selektivauslöser über die kraftspeichernde Mechanik auslösbar ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass der Selektivauslöser keine eigene Kraftverstärkung benötigt und keine eigene Schnittstelle zum Schaltschloss des elektrischen Schalters. Dies ermöglicht eine platzsparende, kompakte Bauweise. Es lassen sich Bauteile einsparen, woraus ein Kostenvorteil entsteht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zusätzlich eine Auslöseeinheit zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises durch den elektrischen Schalter, wobei die Auslöseeinheit die kraftspeichernde Mechanik umfasst und die kraftspeichernde Mechanik mit der Auslöseeinheit zum Öffnen oder Schließen des Stromkreises durch den elektrischen Schalter zusammenwirkt.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die kraftspeichernde Mechanik einer Auslöseeinheit zum Auslösen des elektrischen Schalters durch den Selektivauslöser genutzt wird und dadurch kein weiteres, separates Bauteil als kraftverstärkende Mechanik des Selektivauslösers benötigt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die kraftspeichernde Mechanik der Vorrichtung zum Auslösen eines elektrischen Schalters kraftverstärkend ausgebildet. Die Kraftverstärkung der kraftspeichernden Mechanik kann zwischen den Faktoren 2 und 3 liegen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die kraftspeichernde Mechanik als Maglatchmodul ausgebildet. Ebenso ist es möglich, dass die Vorrichtung zum Auslösen eines elektrischen Schalters zusätzlich zur kraftspeichernden Mechanik ein Maglatchmodul umfasst.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.
1 Elektrischer Schalter mit Selektivauslöser und Auslöseeinheit mit kraftspeichernder Mechanik,
2 schematische Darstellung der Vorrichtung zum Auslösen eines elektrischen Schalters mit Selektivauslöser und Auslöseeinheit mit kraftspeichernder Mechanik, und
3 schematische Darstellung der Vorrichtung zum Auslösen eines elektrischen Schalters mit Selektivauslöser und kraftspeichernder Mechanik sowie eine Auslöseeinheit mit kraftspeichernder Mechanik.
In 1 ist ein Leistungsschalter dargestellt, der sich aus drei Polkassetten 1100, 1200, 1300 zusammensetzt. In den Polkassetten 1100, 1200, 1300 befinden sich jeweils Beweg- und Festkontakte zum Aus- bzw. Einschalten der Ströme der einzelnen Phasen. Die einzelnen Polkassetten 1100, 1200, 1300 umfassen jeweils mindestens einen Ausblaskanal 1110, 1210, 1310. Beim Trennen von Beweg- und Festkontakt einer Polkassette 1100, 1200, 1300 entsteht in den Löschkammern der Polkassetten 1100, 1200, 1300 ein Lichtbogen, der das Gas in der jeweiligen Löschkammer ionisiert. Es entsteht ein Überdruck in den Löschkammern und Gas der Löschkammern wird durch die Ausblaskanäle 1110, 1210, 1310 ausgeblasen.
Zur Detektion des Druckimpulses in den Polkassetten 1100, 1200, 1300 kann sich ein bewegliches Element mit einem Staukörper im Ausblaskanal 1110, 1210, 1310 einer jeden Polkassette 1100, 1200, 1300 befinden. Das bewegliche Element mit dem Staukörper ist Teil des Selektivauslösers 200 des Leistungsschalters. Ein möglicher Selektivauslöser 200 ist beispielsweise in der DE 10 2009 015 126 A1 näher beschrieben.
Der Selektivauslöser 200 ist über die Schnittstelle 210 mit einer kraftspeichernden Mechanik 300 verbunden. Die kraftspeichernde Mechanik 300 wiederum besitzt eine Schnittstelle zum Schaltschloss des Leistungsschalters und bringt die benötigte Kraft zum Auslösen des Leistungsschalters auf. Ebenfalls auf das Schaltschloss wirkt die Handhabe 410, mittels derer es händisch möglich ist, den Leistungsschalter ein- bzw. auszuschalten.
Detektiert nun der Selektivauslöser 200 einen Druckstoß aus der Löschkammer einer der Polkassetten 1100, 1200, 1300, so wird der Leistungsschalter über die kraftspeichernde Mechanik 300 ausgelöst.
In 2 ist die Vorrichtung 100 zum Auslösen eines elektrischen Schalters 1000 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 100 umfasst einen Selektivauslöser 200 und eine kraftspeichernde Mechanik 300. Der Selektivauslöser 200 ist über die Schnittstelle 210 mit der kraftspeichernden Mechanik 300 verbunden. Beim Auslösen des Selektivauslösers 200 wird der elektrische Schalter 1000 über die kraftspeichernde Mechanik 300 ausgelöst. Dazu ist die kraftspeichernde Mechanik 300 über die Schnittstelle 301 mit dem elektrischen Schalter 1000 verbunden.
In 2 umfasst die Vorrichtung zusätzlich eine Auslöseeinheit 400 zum Öffnen oder Schließen des Stromkreises durch den elektrischen Schalter 1000, wobei die Auslöseeinheit 400 die kraftspeichernde Mechanik 300 umfasst, und die kraftspeichernde Mechanik 300 mit der Auslöseeinheit 400 zum Öffnen oder Schließen des Stromkreises durch den elektrischen Schalter 1000 zusammenwirkt. Die kraftspeichernde Mechanik 300 ist somit ein Teil der Auslöseeinheit 400. Die Auslöseeinheit 400 kann ebenfalls eine Handhabe 410 umfassen, mittels derer der elektrische Schalter 1000 händisch ein- bzw. ausgeschaltet werden kann.
Die kraftspeichernde Mechanik 300 kann kraftverstärkend wirken. Beispielsweise kann an der Schnittstelle 210 von Selektivauslöser 200 zur kraftspeichernden Mechanik 300 eine Kraft im Bereich 2 bis 4 N anliegen. An der Schnittstelle 301 zwischen kraftspeichernder Mechanik 300 und elektrischem Schalter 1000 kann eine Kraft von 5 bis 10 N anliegen. Somit kann beispielsweise die Kraftverstärkung der kraftspeichernden Mechanik 300 zwischen den Faktoren 2 und 3 liegen.
Die kraftspeichernde Mechanik 300 kann ein Maglatchmodul eines Leistungsschalters sein. Leistungsschalter mit einer Elektronischen Auslöseeinheit (Electronic Trip Unit, ETU) umfassen typischerweise ein sogenanntes Maglatchmodul, welches das elektronische Signal der ETU mechanisch zum Auslösen des elektrischen Schalters umsetzt. Gemäß 2 bedeutet dies, dass die Auslöseeinheit 400 ein Maglatchmodul 300 umfasst, welches kraftspeichernd und kraftverstärkend ausgebildet ist.
3 zeigt die Vorrichtung 100 zum Auslösen eines elektrischen Schalters 1000 mit Selektivauslöser 200 und kraftspeichernder Mechanik 310. Selektivauslöser 200 und kraftspeichernde Mechanik 310 sind über die Schnittstelle 210 miteinander verbunden. Die kraftspeichernde Mechanik 310 wiederum ist mit dem elektrischen Schalter 1000 über die Schnittstelle 311 verbunden. Zusätzlich zur kraftspeichernden Mechanik 310 umfasst die Vorrichtung eine Auslöseeinheit 400 zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises mit einem Maglatchmodul 300. Dieses Maglatchmodul 300 ist ebenfalls über eine Schnittstelle 301 mit dem elektrischen Schalter 1000 in Verbindung. Der elektrische Schalter 1000 kann somit entweder über den Selektivauslöser 200 und die kraftspeichernde Mechanik 310 oder über die Auslöseeinheit 400 mit dem Maglatchmodul 300 ausgelöst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009015126 A1 [0016]

Claims

Vorrichtung (100) zum Auslösen eines elektrischen Schalters (1000) umfassend einen Selektivauslöser (200); und eine kraftspeichernde Mechanik (300; 310), dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (1000) durch den Selektivauslöser (200) über die kraftspeichernde Mechanik (300; 310) auslösbar ist.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (100) zusätzlich eine Auslöseeinheit (400) zum Öffnen oder Schließen eines Stromkreises durch den elektrischen Schalter (1000) umfasst, wobei die Auslöseeinheit (400) die kraftspeichernde Mechanik (300; 310) umfasst und die kraftspeichernde Mechanik (300; 310) mit der Auslöseeinheit (400) zum Öffnen oder Schließen des Stromkreises durch den elektrischen Schalter (1000) zusammenwirkt.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die kraftspeichernde Mechanik (300; 310) kraftverstärkend wirkt.
Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 3, bei der die Kraftverstärkung der kraftspeichernden Mechanik (300; 310) zwischen den Faktoren 2 und 3 liegt.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die kraftspeichernde Mechanik (300; 310) ein Maglatchmodul ist.
Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Vorrichtung (100) zusätzlich zur kraftspeichernden Mechanik (300; 310) ein Maglatchmodul umfasst.