In Bearbeitung

Bitte warten ...

Einstellungen

Einstellungen

Gehe zu Anmeldung

1. WO2020200864 - OPTIMIERTER DREISTELLUNGSSCHALTER

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Beschreibung

Optimierter Dreisteilungsschalter

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanlage, insbesonde re für Mittel- und/oder Hochspannungen, mit einem optimierten Dreistellungsschalter und einen optimierten Dreistellungs schalter .

Lasttrennschalter müssen den Nennstrom eines elektrischen Netzes führen und ausschalten können, wobei im „Aus"-Schaltzustand eine definierte Isolierstrecke eingehalten wer den muss. Der Lasttrennschalter muss ebenfalls den Bemes-sungs-, sowie den Kurzzeitstrom führen, den Kurzschlussstrom einschalten und den Schaltlichtbogen löschen können. Die Leistung des Lasttrennschalters ist im Wesentlichen durch die Bemessungsspannung, den Bemessungsstrom sowie den (zu schal tenden) Nennstrom definiert.

Klassische Dreistellungsschalter werden in einer SF6-Atmosphäre verwendet und weisen einen Festkontakt und einen Bewegkontakt auf, wie beispielsweise aus der DE102005060633A1 bekannt .

Soll der Bauraum allerdings reduziert werden und/oder ein an deres Isoliergas eingesetzt werden weisen die klassischen Aufbauten Nachteile in Bezug auf die Isolation, den Bauraum, Antriebsauslegung, Kostenposition und andere Parameter.

Aufgabe der Erfindung ist es die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben und dafür eine Schaltanlage mit einem Dreistellungsschalter und einen Dreistellungsschalter bereit zu stellen.

Gelöst wird die Aufgabe durch den unabhängigen Anspruch 1 und die von diesem abhängigen Ansprüche.

Ein Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Dreistellungs schalter, insbesondere für Mittel- und/oder Hochspannungen, wobei der Dreistellungsschalter einen Hauptstrompfad und ei nen zum Hauptstrompfad parallelen Nebenstrompfad aufweist, wobei der Nebenstrompfad eine Lichtbogenlöschvorrichtung mit Lichtbogenlöschkontakten, wovon mindestens ein Lichtbogen löschkontakt ein Lichtbogenlöschbewegkontakt ist, vorsieht und wobei der Hauptstrompfad ein Kontaktsystem aus Bewegkon takten,

- einem ersten Bewegkontakt, einem zweiten Bewegkontakt und Festkontakten,

- einem ersten Hauptstrompfadfestkontakt, einem zweiten Hauptstrompfadfestkontakt, einen Nebenstrompfadfestkon- takt und einen Erdfestkontakt,

aufweist - zur Realisierung von drei Stellungen des Dreistel lungsschalters - , wobei die Bewegkontakte auf einer gemein samen Rotationsachse zwischen den Festkontakten angeordnet sind, die Bewegkontakte durch die Rotationsachse drehbar sind und mindestens der zweite Bewegkontakt derart beweglich gela gert ist, dass die Bewegung des zweiten Bewegkontaktes über ein erstes Steuermittel zusätzlich zu der Bewegung der Rota tionsachse steuerbar und bewegbar ist, wobei ein zweites Steuermittel, das beweglich mit dem ersten Steuermittel ver bunden ist, ausgebildet ist zusammen mit dem ersten Steuer mittel ein drittes Steuermittel zu bewegen, wobei das dritte Steuermittel mit dem Lichtbogenlöschbewegkontakt derart ver bunden ist, dass die Bewegung des dritten Steuermittels eine Bewegung des Lichtbogenlöschbewegkontakt erzeugt und steuert, wobei die Bewegkontakte ausgestaltet sind die Festkontakte zu kontaktieren und einen Strompfad zischen unterschiedlichen Festkontakten herzustellen. Die partielle Entkopplung der Be wegung des ersten Bewegkontaktes und des zweiten Bewegkontak tes im Hauptstrompfad bewirkt, dass der jeweils notwendige Isolierungsabstand zwischen Bewegkontakten und Festkontakten immer eingehalten wird, wobei zugleich ein kompakterer Aufbau gewährleistet ist.

Bevorzugt wird, dass der erste Bewegkontakt fest mit der Ro tationsachse oder dem ersten Steuermittel verbunden ist und sich so immer mit der Rotationsachse oder dem ersten Steuer mittel synchron bewegt.

Weiter wird bevorzugt, dass das zweite Steuermittel zusammen mit dem ersten Steuermittel bewirkt, dass das dritte Steuer mittel bei unterschiedlichen Drehrichtungen um die Rotations achse durch das erste Steuermittel und das zweite Steuermit tel zu Unterschiedlichen Positionen des ersten Bewegkontaktes eine Bewegung des Lichtbogenlöschbewegkontaktes bewirkt.

Weiter wird auch bevorzugt, dass das erste Steuermittel mit einem ersten Steuerprofil und das zweite Steuermittel mit ei nem zweiten Steuerprofil die Position und Bewegung des drit ten Steuermittels über ein am dritten Steuermittel angeordne tes drittes Steuerprofil steuern. Durch die Verzahnung der Steuerprofile wird ein komplexer Bewegungsablauf des ersten Bewegkontaktes und des zweiten Bewegkontaktes ermöglicht, oh ne dabei die Komplexität des Antriebs unnötig zu erhöhen.

Bevorzugt wird, dass die Bewegung des zweiten Bewegkontaktes, durch einen Steuerbolzen in oder entlang einer Kurvenbahn in oder an dem ersten Steuermittel gesteuert wird oder steuerbar ist .

Bevorzugt wird, dass die Lichtbogenlöschvorrichtung eine Va-kuumschaltröhre ist, insbesondere eine Vakuum-Lastschaltröhre ist .

Auch wird bevorzugt, dass es sich um einen Dreistellungs schalter für gasisolierte Schaltanlagen handelt, wobei das Isoliergas SF6 ist, SF6 enthält oder von SF6 verschieden ist. Mit anderen Worten, als Isoliergas ist SF6 oder ein Gasge misch mit SF6 oder ein von SF6 verschiedenes Isoliergas ver wendbar oder wird verwendet.

Insbesondere wird bevorzugt, dass das Isoliergas Fluorketone und/oder Fluornitrile und/oder Fluorierte Verbindungen und/oder Stickstoff und Kohlendioxid beinhaltet oder zum grö ßeren Teil beinhaltet oder zu mindestens 95% aus Stickstoff und Kohlendioxid gebildet ist.

Bevorzugt wird, dass der Lichtbogenlöschbewegkontakt an einem Bolzen des Lichtbogenlöschbewegkontaktes einen Einstich auf weist, in die ein Hebel des dritten Steuermittels eingreift und wobei ein Kontaktstreifen im Bereich von dem Einstich im bewegten Bolzen der Vakuumschaltröhre als eine federnde, vor gespannte Klammer ausgeführt ist. Der Kontaktstreifen verbin det elektrisch leitend den Bolzen des Lichtbogenlöschbeweg kontaktes mit dem Nebenstrompfadfestkontakt .

Insbesondere wird bevorzugt, dass der Kontaktstreifen beide planaren Flächen des Bolzens, zwischen welchen beiden plana ren Flächen des Bolzens der Hebel des dritten Steuermittels eingreift, mit einer definierten oder definierbaren Vorspann kraft. Der Hebel befindet sich dabei innerhalb der Klammerge ometrie. Bei einer Betätigung wirkt die Hebelkraft immer über das Kontaktstreifen, der ein Stromband oder ein Teil eines Strombandes bildet, auf den Bolzen der Vakuumschaltröhre.

Bevorzugt wird auch, dass im Bereich des ersten Hauptstrom-pfadfestkontaktes und/oder des zweiten Hauptstrompfadfestkon takt und/oder des Nebenstrompfadfestkontakt und/oder des Erd-festkontaktes , zusammen Kontakte, Steuerelektroden derart an geordnet sind, dass eine Spannungsfestigkeit an den jeweils den Steuerelektroden zugeordneten Kontakten erhöht ist.

Weiter wird bevorzugt, dass die Steuerelektroden aus einem leitfähigen Material gebildet sind und mit einer Isolier schicht beschichtet sind. Dies erhöht die Spannungsfestigkeit des Kommutierungsabstandes und stellt auch sicher, dass bei einer Einschaltung kein Vorzündlichtbogen auf eine der Steue relektroden zündet.

Auch wird bevorzugt, dass der erste Bewegkontakt als ein an einem von der Rotationsachse wegweisenden Ende derart ver breiterter erster Bewegkontakt ausgebildet ist, dass der ver breiterte erste Bewegkontakt bei einem Übergang zwischen dem ersten Hauptstrompfadfestkontakt und Nebenstrompfadfestkon-takt sowohl den Hauptstrompfadfestkontakt, als auch den Ne benstrompfadfestkontakt gleichzeitig berührt, also elektrisch kontaktiert .

Insbesondere wird bevorzugt, dass der verbreiterte erste Be wegkontakt zumindest an dem von der Rotationsachse wegweisen den Ende eine oder mehr Schlitzungen, insbesondere Längs schlitzungen, aufweist, so dass der erste Bewegkontakt beim Auffahren auf oder Verlassen von dem ersten Hauptstrompfad-festkontakt und/oder zweiten Hauptstrompfadfestkontakt und/oder Nebenstrompfadfestkontakt weniger steif ist und ein Prellen des ersten Bewegkontaktes beim Auffahren auf den ers ten Hauptstrompfadfestkontakt verhindert oder reduziert.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine

Schaltanlage, insbesondere Mittel- oder Hochspannungsschalt anlage, mit einem Dreistellungsschalter nach einem der vor stehenden Ausführungen.

Bevorzugt wird dabei, dass die Schaltanlage als gasisolierte Schaltanlagen ausgelegt ist, wobei als Isoliergas SF6 oder ein Gasgemisch mit SF6 oder ein von SF6 verschiedenes Iso liergas verwendbar ist oder verwendet wird.

Das Ausführungsbeispiel beschreibt ein Schaltprinzip eines Lasttrennschalters, insbesondere eines Lasttrennschalters in einer SF6-freien Umgebung, in dem bevorzugt als Lichtbogen löschvorrichtung eine Vakuum-Lastschaltröhre eingesetzt wird. Die benötigte Trennstrecke wird über ein Messersystem, die Bewegkontakte im Hauptstrompfad, im Gasraum hergestellt.

Aus Kostengründen kann es vorteilhaft sein, auf die Dauer-stromtragfähigkeit, Einschaltfestigkeit und Stoßstromfestig-keit der Vakuumröhre, auch Vakuumschaltröhre, keine oder ge ringe Anforderungen zu stellen, d.h. die Vakuumschaltröhre soll in einer bevorzugten Ausgestaltung ausschließlich zur Unterbrechung des Stromes und Löschung des Lichtbogens wäh rend einer Ausschaltung verwendet werden.

Dieses wird durch die Anordnung der Vakuumröhre in einem Ne benstrompfad gelöst. Währen einer Ausschaltung wird über die Bewegkontakte der Stromfluss vom Hauptstrompfad auf den Ne benstrompfad, also auf die geschlossene Vakuumröhre umgelei tet .

Anschließend wird kinematisch abhängig von der Position der Bewegkontakte das Öffnen der Vakuumröhre, das heißt das Öff nen der Lichtbogenlöschkontakte der Lichtbogenlöschvorrich tung, und somit eine Ausschaltung des Stromes eingeleitet.

Während der Stromausschaltung bewegt sich der erste Bewegkon takt auf einem den mit dem Lichtbogenlöschbewegkontakt der Vakuumröhre zugehörigen Nebenstrompfadfestkontakt, einen Schleifkontakt, wie der erste Hauptstrompfadfestkontakt, der zweite Hauptstrompfadfestkontakt und der Erdfestkontakt .

Somit ist die Vakuumröhre nur für die kurze Zeit der Aus schaltung mit Strom belastet. Die Einschaltfestigkeit sowie Dauerstromtragfähigkeit ist über den Hauptstrompfad gewähr leistet, der wie bisher bekannt über ein bewegtes Messersys tem, die Bewegkontakte, und zwei Festkontakte, den ersten Hauptstrompfadfestkontakt und den zweiten Hauptstrompfadfest kontakt, für den Sammelschienen- und den Kabelabgangsan schluss gestaltet ist.

Die Vakuumröhrenöffnung wird kinematisch über ein erstes Steuermittel und ein zweites Steuermittel, z.B. über eine Kurvenscheibe, und ein drittes Steuermittel , beispielsweise einen Hebel oder mit einem Hebel versehendes Mittel entspre chend der rotatorischen Stellung des Schaltmessersystems, der Bewegkontakte gesteuert.

Der bewegte Bolzen der Vakuumröhre, der mit dem Lichtbogen löschbewegkontakt verbunden ist, der die Hubbewegung aus führt, besteht bevorzugt an der Schnittstelle zum Hebel aus einem einteiligen Stab mit einem Einstich, bzw. einer Verjün gung oder Einschnürung, in die der Hebel eingreift. Dies er spart zusätzliche Bauteile und ergibt eine kostengünstige, wie auch zuverlässige mechanische Anbindung.

Weiterhin ist der bewegte Bolzen über ein flexibles Stromband elektrisch an den Nebenstrompfadfestkontakt angebunden. Übli cherweise werden Strombänder an den Vakuumröhrenbolzen ange schraubt .

Da die Vakuumröhre bei dem vorliegenden Schaltkonzept nur kurzzeitig den Betriebsstrom über den Nebenstrompfad führen muss, unterliegt der Nebenstrompfad geringeren Anforderungen bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit.

Dies ermöglicht bevorzugte, neue Ausführungsvarianten für die Anbindung des Strombandes an die Vakuumröhre, wie ein Anklip sen oder anklippen über eine Klammerwirkung, ähnlich Wellen sicherungselementen, einer Steckverbindung, oder auch einem Druckknopfanschluss einer 9V-Batterie bzw. eines ESD-Spiralkabels .

In einem Beispiel ist das Stromband im Bereich von dem Ein stich im bewegten Bolzen der Vakuumschaltröhre als eine fe dernde, vorgespannte Klammer ausgeführt, und kontaktiert bei de planaren Flächen des Bolzens mit einer definierten Vor spannkraft. Der Hebel befindet sich dabei innerhalb der Klam mergeometrie. Bei einer Betätigung wirkt die Hebelkraft immer über das Stromband auf den Bolzen der Vakuumröhre. Dies erhöht während einer Betätigung die Andruckkraft der strom-führenden Teile aufeinander und verbessert damit die elektri sche Kontaktierung. Diese beschriebene Verbindung hat den Vorteil einer schnellen, einfachen aber auch fehlerfreien Montage. Sie entkoppelt das Stromband von der rotatorischen Ausrichtung der Vakuumröhre um die eigene Achse und erfordert daher keine zusätzlichen Maßnahmen, um einen Verzug des

Strombandes zu unterbinden.

Bei einem Dreistellungsschalter ist es notwendig in der ent gegengesetzten Schaltrichtung den Strom einzuschalten. Daher kann die kinematische Ansteuerung des Ausschaltens nicht ohne weiteres für die Einschaltbewegung durchlaufen werden, da an sonsten ein Einschaltlichtbogen in der Vakuumröhre stattfin den würde. Diese ist für diesen Schaltfall allerdings nicht ausgelegt. Daher ist in Einschaltrichtung eine Modifikation der kinematischen Steuerung hilfreich. Hierfür ist das zweite Steuermitte, z. B. eine Klappe, als Verlängerung des ersten Steuermittels, der Kurvenscheibe vorgesehen, die nur bei ei ner Einschaltung zur Wirkung kommt, und die Kurvenscheibe verlängert. Bei einer Ausschaltung wird diese Klappe durch den Hebel aus der kinematischen Funktion weggeschwenkt. Dies ermöglicht jeweils unterschiedlichen Kurvenbahnen für die Aus- und Einschaltung und realisiert damit unterschiedliche Schaltzustände der Vakuumröhre. So kann man trotz des Zurück schaltens über den Nebenstrompfad auf den Hauptstrompfad, durch das Offenhalten der Vakuumröhre, den Einschaltlichtbo-gen in der Vakuumröhre ausschließen.

Die Möglichkeit des „Zurückschaltens (Einschaltens)" über den Nebenstrompfad ist hilfreich, um die Schaltstellung Erde ebenfalls in diesem Schaltaufbau zu ermöglichen.

Die Erdstellung ist wie bisher bekannt durch Weiterschalten nach der „AUS"-Stellung zu erreichen. Somit ergibt sich ein Schalter mit den bekannten drei Schaltstellungen Ein /

Aus / Erde.

Die für eine Ausschaltung beschriebene Kommutierung des

Stromflusses vom Hauptstrompfad auf den Nebenstrompfad sollte unterbrechungsfrei erfolgen. Die entsprechenden Kontakte, der erste Hauptstrompfadfestkontakt und der Nebenstrompfadfest kontakt (Sammelschienenkontakt und Nebenstrompfadkontakt) er fordern jedoch einen Abstand zueinander, der gegenüber der Nennspannung, sowie weiteren Überspannungen, die während ei ner Ausschaltung entstehen, spannungsfest ist. An den

Kontakten angeordnete Steuerelektroden erhöhen dabei die Spannungsfestigkeit der Kontakte zueinander.

Die leitfähigen Steuerelektroden sind zusätzlich mit einer Isolierschicht beschichtet. Dies erhöht die Spannungsfestig keit des Kommutierungsabstandes und stellt auch sicher, dass bei einer Einschaltung kein Vorzündlichtbogen auf eine der Steuerelektroden zündet.

Zu einer unterbrechungsfreien Kommutierung vom ersten Haupts trompfadfestkontakt auf den Nebenstrompfadfestkontakt, also zum Beispiel vom Sammelschienenkontakt auf einen

feststehenden Nebenkontakt, eignet sich ein verbreiterter erster Bewegkontakt, also zum Beispiel ein verbreitertes Schaltmesser, welches geometrisch in der Lage ist beide Kon takte kurzzeitig gleichzeitig zu kontaktieren.

Da der Nebenstrompfadfestkontakt nur kurzzeitig den Nennstrom führt und als Gleit- bzw. Schleifkontakt ausgeführt ist, sollte zur Verschleißreduktion die Andruckkraft der

Schaltmesser auf dem Nebenstrompfadfestkontakt gesenkt wer den. Dies kann über eine dünnere Ausführung des Nebenstrom pfadfestkontakt im Vergleich zu dem ersten Hauptstrompfad-festkontakt, dem zweiten Hauptstrompfadfestkontakt und dem Erdfestkontakt, bzw. über eine separate Kontaktstelle mit we niger Andruckkraft erfolgen. Die Kontaktierung kann ebenfalls radial, oder von außen auf die Bewegkontakte erfolgen.

Alternativ kann der Nebenstrompfadfestkontakt beweglich aus geführt werden. Dies hat den Vorteil, dass das Schaltmesser schmaler und der Nebenstrompfadfestkontakt kompakter ausge- führt werden können. Abhängig von der gesamten Auslegung des Schaltgerätes kann dies zu einer kleineren Bauweise führen. Bei dieser Ausführungsvariante muss der Nebenstrompfadfest kontakt während einer Ausschaltung gemeinsam mit dem Schalt messer mitbewegt werden, bis die Vakuumröhre den Strom ausge schaltet hat. Die Auslegung muss so erfolgen, dass sich der Abstand zwischen dem Nebenkontakt samt Schaltmesser gegenüber dem Sammelschienenkontakt hinreichend schnell vergrößert, um gegenüber den auftretenden Überspannungen, die während einer Ausschaltung entstehen, spannungsfest zu sein.

Dieses Prinzip der Kontaktierungsverlängerung kann bei einem doppelunterbrechenden Trenner in gleicher Weise auf den Kabe labgangskontakt übertragen werden.

Um beim Wiedereinschalten einem Prellen der Schaltmesser auf dem Sammelschienenkontakt, beispielsweise den erste Haupts-trompfadfestkontakt oder den zweiten Hauptstrompfadfestkon-takt, entgegenzuwirken, ist der erste Bewegkontakt, z.B. das entsprechende Schaltmesser, zur mechanischen Entkopplung der beiden Bewegkontaktkontaktflächen des ersten Bewegkontaktes längst, also in Bezug auf die Kreisbewegung des Schaltmessers radial, geschlitzt.

Der erste Bewegkontakt erfährt über den Nebenstrompfadfest kontakt eine Vorausrichtung, bevor es auf den Sammelschienen kontakt auffährt. Die Aufweitung des ersten Bewegkontaktes während des Überfahrens und Verlassens des Nebenstrompfad festkontakt hat durch die Längsschlitzung keinen

relevanten Einfluss auf das Auffahren des ersten Bewegkontak tes / das Einschalten auf den ersten Hauptstrompfadfestkon takt, den Sammelschienenkontakt.

Die Kontaktandruckkraft und die Auffahrdynamik auf den ersten Hauptstrompfadfestkontakt verhalten sich autonom zur Kontak tierung mit dem Nebenstrompfadfestkontakt .

Das Schaltgerät muss die drei Schaltstellungen Ein / Aus / Erde realisieren und eine dynamische Zwischenstellung zur Stromausschaltung Vorhalten. Gleichzeitig erfordert es gegenüber SF6-isolierten Schaltanlagen größere Spannungsab stände .

Um den Anforderungen auf kompakten Bauraum gerecht zu werden, sind die Bewegkontakte zentrisch rotierend und doppelunter brechend ausgeführt.

Zusätzlich beinhaltet die Bewegkontakte ein Gelenk, um eine Knickung, und somit eine optimale Bauraumaufteilung aber auch unterschiedliche Bewegungsabläufe der einzelnen Bewegkontakte zu ermöglichen.

Der erste Bewegkontakt, welcher die Kommutierung durchläuft, ist hier direkt an die Rotationsachse, den Hauptrotor, ange bunden. Der zweite Bewegkontakt, auch als sekundäres Schalt messer bezeichnet, soll während einer Ausschaltung bis nach der Ausschaltung des Stromflusses auf dem zweiten Hauptstrom pfadfestkontakt, z.B. dem Kabelabgangskontakt, verbleiben. Erst danach soll der zweite Bewegkontakt eingekuppelt werden und der Bewegung der Rotationsachse, des Hauptrotors, folgen.

Diese Steuerung wird über ein Zusammenspiel aus einem Steuer bolzen und mindestens zweier Kurvenbahnen realisiert. Eine der Kurvenbahnen befindet sich an einem unbewegten Bauteil, z.B. Trägerkonstruktion, z.B. einer Zwischenwand. Die

zweite Kurvenbahn befindet sich am ersten Steuermittel, das fest mit dem Hauptrotor verbunden ist.

Die zwei Kurvenbahnen haben jeweils einen individuellen Ver lauf, sind nebeneinander in parallelen Ebenen angeordnet und bilden zu jeder Zeit eine gemeinsame Überschneidung, in der sich der Steuerbolzen befindet.

Durch die Bewegung eines der Bauteile, erfahren die Kurven bahnen eine Relativbewegung zueinander. Durch die Relativbe wegung wird die gemeinsame Überschneidung entsprechend der Ausgestaltung der Kurvenbahnen nach Belieben verschoben. Der Verlauf der Kurvenbahnen kann so gestaltet werden, dass die gemeinsame Überschneidung der Kurvenbahnen stillsteht, eine eigene Bewegung macht, oder sich exakt mit dem bewegten Bau teil mitbewegt.

Der Steuerbolzen folgt immer der gemeinsamen Überschneidung und kann dazu genutzt werden, selbst ein weiteres Bauteil mitzunehmen, zu bewegen oder zu stoppen. Dies ermöglicht eine beliebige Ein- und Auskopplung eines Bauteils an den Hauptro tor. In dem dargestellten Anwendungsfall bewegt der Steuer bolzen den zweiten Bewegkontakt. Zum Ausgleich der radialen Bewegung zwischen dem Steuerbolzen und dem mitgenommenen zweiten Bewegkontakt, ist in dem zweiten Bewegkontakt um den Steuerbolzen herum ein radial angeordnetes Langloch einge bracht. Zum Vermeiden vom Kippen bzw. verkanten der beteilig ten Teile ist die Kurvenscheibensteuerung jeweils um die Pha senmitte symmetrisch gespiegelt bzw. gedoppelt ausgeführt.

Der Vorteil der beschriebenen Schaltkinematik liegt insbeson dere im Einsatz einer nicht-einschaltfesten und nur für die Ausschaltung ausgelegten, kostengünstigen Vakuum-Lastschaltröhre . Es wird bei der Röhre keinerlei oder nur ge ringe Anforderungen an Einschaltfestigkeit, Stoßstrombedin gungen oder gar Dauerstromtragfähigkeit gestellt. Der Strom fluss beschränkt sich im Nebenstrompfad lediglich auf die kurze Zeitspanne der Stromlöschung. Dadurch kann im Nebens trompfad der Einsatz von Kupfer verringert werden, was wiede rum Kostenvorteile mitbringt.

Durch die Möglichkeit des Einschaltens zurück über den Neben strompfad ergibt sich der entscheidende Vorteil der Realisie rung eines einfachen Dreistellungsschalters in nur einem Schaltgerät. Damit einher geht auch der Vorteil einer einfa cheren Antriebskinematik, in nur einem Antrieb.

Die Anordnung des ersten Steuermittels, der Klappe, im zwei ten Steuermittel, dem Hauptrotor, die die Kinematik zwischen der Ein- und Ausschaltung variiert, ermöglicht eine einfache und kompakte Bauweise und ein dielektrisch störungsfreies Un terbringen einer Rückholfeder auf dem elektrischen Potential der Bewegkontakte.

Ein weiterer Vorteil der fehlenden Stoßstromanforderungen ist eine sehr geringe Röhrenandruckkraft. Dadurch kann die ent sprechende Kinematik wesentlich einfacher und kostengünstiger ausfallen .

Durch die Kommutierung auf den Nebenstrompfad befindet sich der Ausschaltlichtbogen ausschließlich in der Röhre. Somit minimiert sich der Verschleiß an den Trennerkontakten wesent lich, da kein Abbrand an den Kontakten aufgrund des Lichtbo gens bei der Ausschaltung vorhanden ist.

Das Gelenk zwischen den Bewegkontakten, also z.B. der Schalt messerbaugruppe, in Kombination mit der Kurvenbahnsteuerung des zweiten Bewegkontaktes ermöglicht trotz nur einer An triebsbewegung schaltwinkelabhängig unterschiedliche Bewe gungszustände Bewegkontakte. Dies ermöglicht bislang wider sprüchliche Bewegungszustände Bewegkontakte, dadurch

eine optimale Bauraumverteilung und -ausnutzung wie auch eine Doppelunterbrechung und Maximierung der Spannungsfestigkeit der Trennstrecke.

Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele an Hand von Fi guren erläutert.

Fig.l: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen

Dreistellungsschalters in der „EIN"-Position;

Fig. 2: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Dreistellungsschalters in der Kommutierungsphase von EIN zum Löschen und eines entsprechenden Ersatz schaltbildes;

Fig. 3: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen

Dreistellungsschalters in der Löschposition und eines entsprechenden Ersatzschaltbildes ;

Fig. 4: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen

Dreistellungsschalters in der Position ERDE und eines entsprechenden Ersatzschaltbildes ;

Fig. 5: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen

Dreistellungsschalters in der Zwischenphase von AUS zu EIN und eines entsprechenden Ersatzschaltbildes;

Fig. 6: Schematische Darstellung eines Ausschnitts mit der

Anbindung des Bolzens des Lichtbogenlöschbewegkontak tes an das dritte Steuermittel und den Nebenstrom- pfadfestkontakt .

Die Figur 1 zeigt auf der linken Seite ein Ersatzschaltbild einen Dreistellungsschalter 5 mit dem Hauptstrompfad 10, dem Nebenstrompfad 15, dem ersten Hauptstrompfadfestkontakt 50, dem zweiten Hauptstrompfadfestkontakt 60, dem Nebenstrompfad festkontakt 70, dem Erdfestkontakt 80 und der Lichtbogen löscheinrichtung 150, hier eine Vakuumschaltröhre.

Auf der rechten Seite der Figur 1 ist die schematische eines erfindungsgemäßen Dreistellungsschalters 5 in der „EIN"-Position. Der Dreistellungsschalter 5 weist einen Nebenstrom pfad bestehend aus der Lichtbogenlöschvorrichtung 150, mit den Lichtbogenlöschkontakten 160, dem Lichtbogenlöschfestkon takt 163, dem Lichtbogenlöschbewegkontakt 165, dem Kontakt streifen 170 zwischen Lichtbogenlöschbewegkontakt 165 und Ne-benstrompfadfestkontakt 70 und den Nebenstrompfadfestkon takt 70. Weiter weist der Dreistellungsschalters 5 einen ers- ten Hauptstrompfadfestkontakt 50, einen zweiten Hauptstrom-pfadfestkontakt 60 und einen Erdfestkontakt 80 auf. Zentrisch zwischen den Festkontakten 50, 60, 70, 80 befinden sich der erste Bewegkontakt 20 und der zweite Bewegkontakt 30, die mittels eines Gelenkes elektrisch leitend verbunden sind. Im Bereich der der Festkontakte 50, 60, 70, 80 sind Steuerelekt roden 180 angeordnet. Ein erstes Steuermittel 90 mit einem ersten Steuerprofil 92 und ein zweites Steuermittel 100 mit einem zweiten Steuerprofil 102 steuern die Position und Bewe gung des dritten Steuermittels 110 mit einem dritten Steuer profil 112. Das dritte Steuermittel ist mit dem Lichtbogen löschbewegkontakt verbunden und bestimmt so, ob die Lichtbo genlöschvorrichtung 150 geöffnet ist, geschlossen ist oder sich in Bewegung befindet. Der erste Bewegkontakt 20 und der zweite Bewegkontakt 30 sind um die Rotationsachse 17 drehbar, schwenkbar. Der erste Bewegkontakt 20 ist mit der Rotations achse 17 und/oder dem ersten Steuermittel 90 fest verbunden. Der zweite Bewegkontakt 30 kann sich mit dem ersten Steuer mittel 90 und der Rotationsachse 17 mitbewegen oder sich re lativ zu dem ersten Steuermittel 90 und der Rotationsachse 17 bewegen .

In der Figur 1 sind der erste Hauptstrompfadfestkontakt 50 und der zweite Hauptstrompfadfestkontakt 60 über den ersten Bewegkontakt 20 und den zweiten Bewegkontakt 30 verbunden.

Ein Strom kann also über den Hauptstrompfad 10 fließen.

Die Figur 2 zeigt auf der linken Seite ein Ersatzschaltbild einen Dreistellungsschalter 5 mit dem Hauptstrompfad 10, dem Nebenstrompfad 15, dem ersten Hauptstrompfadfestkontakt 50, dem zweiten Hauptstrompfadfestkontakt 60, dem Nebenstrompfad festkontakt 70, dem Erdfestkontakt 80 und der Lichtbogen löscheinrichtung 150, hier eine Vakuumschaltröhre.

Auf der rechten Seite der Figur 2 ist die schematische eines erfindungsgemäßen Dreistellungsschalters 5 in der „Kommutie rungsphase. Der Dreistellungsschalter 5 weist einen Nebens- trompfad bestehend aus der Lichtbogenlöschvorrichtung 150, mit den Lichtbogenlöschkontakten 160, dem Lichtbogenlösch festkontakt 163, dem Lichtbogenlöschbewegkontakt 165, dem Kontaktstreifen 170 zwischen Lichtbogenlöschbewegkontakt 165 und Nebenstrompfadfestkontakt 70 und den Nebenstrompfadfest kontakt 70. Weiter weist der Dreistellungsschalters 5 einen ersten Hauptstrompfadfestkontakt 50, einen zweiten Haupts-trompfadfestkontakt 60 und einen Erdfestkontakt 80 auf. Zent risch zwischen den Festkontakten 50, 60, 70, 80 befinden sich der erste Bewegkontakt 20 und der zweite Bewegkontakt 30, die mittels eines Gelenkes elektrisch leitend verbunden sind. Im Bereich der der Festkontakte 50, 60, 70, 80 sind Steuerelekt roden 180 angeordnet. Ein erstes Steuermittel 90 mit einem ersten Steuerprofil 92 und ein zweites Steuermittel 100 mit einem zweiten Steuerprofil 102 steuern die Position und Bewe gung des dritten Steuermittels 110 mit einem dritten Steuer profil 112. Das dritte Steuermittel ist mit dem Lichtbogen löschbewegkontakt verbunden und bestimmt so, ob die Lichtbo genlöschvorrichtung 150 geöffnet ist, geschlossen ist oder sich in Bewegung befindet. Der erste Bewegkontakt 20 und der zweite Bewegkontakt 30 sind um die Rotationsachse 17 drehbar, schwenkbar. Der erste Bewegkontakt 20 ist mit der Rotations achse 17 und/oder dem ersten Steuermittel 90 fest verbunden.

Der zweite Bewegkontakt 30 kann sich mit dem ersten Steuer mittel 90 und der Rotationsachse 17 mitbewegen oder sich re lativ zu dem ersten Steuermittel 90 und der Rotationsachse 17 bewegen. Ein Steuerbolzen 195 in der Kurvenbahn 190 steuert die Bewegung des zweiten Bewegkontaktes 30.

In der Figur 2 sind der erste Hauptstrompfadfestkontakt 50, der Nebenstrompfadfestkontakt 70 und der zweite Hauptstrom pfadfestkontakt 60 über den ersten Bewegkontakt 20 und den zweiten Bewegkontakt 30 verbunden. Ein Strom kann also über den Hauptstrompfad 10 und den Nebenstrompfad 15 fließen.

Die Figur 3 zeigt auf der linken Seite ein Ersatzschaltbild einen Dreistellungsschalter 5 mit dem Hauptstrompfad 10, dem Nebenstrompfad 15, dem ersten Hauptstrompfadfestkontakt 50, dem zweiten Hauptstrompfadfestkontakt 60, dem Nebenstrompfad festkontakt 70, dem Erdfestkontakt 80 und der Lichtbogen löscheinrichtung 150, hier eine Vakuumschaltröhre.

Auf der rechten Seite der Figur 3 ist die schematische eines erfindungsgemäßen Dreistellungsschalters 5 in der „Lösch"-Position. Der Dreistellungsschalter 5 weist einen Nebenstrom pfad bestehend aus der Lichtbogenlöschvorrichtung 150, mit den Lichtbogenlöschkontakten, dem Lichtbogenlöschfestkontakt 163, dem Lichtbogenlöschbewegkontakt 165, dem Kontaktstreifen 170 zwischen Lichtbogenlöschbewegkontakt 165 und Nebenstrom-pfadfestkontakt 70 und den Nebenstrompfadfestkontakt 70. Wei ter weist der Dreistellungsschalters 5 einen ersten Haupts trompfadfestkontakt 50, einen zweiten Hauptstrompfadfestkon takt 60 und einen Erdfestkontakt 80 auf. Zentrisch zwischen den Festkontakten 50, 60, 70, 80 befinden sich der erste Be wegkontakt 20 und der zweite Bewegkontakt 30, die mittels ei nes Gelenkes elektrisch leitend verbunden sind. Im Bereich der der Festkontakte 50, 60, 70, 80 sind Steuerelektroden 180 angeordnet. Ein erstes Steuermittel 90 mit einem ersten Steu erprofil 92 und ein zweites Steuermittel 100 mit einem zwei ten Steuerprofil 102 steuern die Position und Bewegung des dritten Steuermittels 110 mit einem dritten Steuerprofil 112. Das dritte Steuermittel ist mit dem Lichtbogenlöschbewegkon takt verbunden und bestimmt so, ob die Lichtbogenlöschvor richtung 150 geöffnet ist, geschlossen ist oder sich in Bewe gung befindet. Der erste Bewegkontakt 20 und der zweite Be wegkontakt 30 sind um die Rotationsachse 17 drehbar, schwenk bar. Der erste Bewegkontakt 20 ist mit der Rotationsachse 17 und/oder dem ersten Steuermittel 90 fest verbunden. Der zwei te Bewegkontakt 30 kann sich mit dem ersten Steuermittel 90 und der Rotationsachse 17 mitbewegen oder sich relativ zu dem ersten Steuermittel 90 und der Rotationsachse 17 bewegen.

In der Figur 3 sind der Nebenstrompfadfestkontakt und der zweite Hauptstrompfadfestkontakt 60 über den ersten Bewegkon takt 20 und den zweiten Bewegkontakt 30 verbunden. Die Licht- bogenlöschvorrichtung löscht den Lichtbogen 164 zwischen dem Lichtbogenlöschfestkontakt 163 und dem Lichtbogenlöschbeweg kontakt 165.

Die Figur 4 zeigt auf der linken Seite ein Ersatzschaltbild einen Dreistellungsschalter 5 mit dem Hauptstrompfad 10, dem Nebenstrompfad 15, dem ersten Hauptstrompfadfestkontakt 50, dem zweiten Hauptstrompfadfestkontakt 60, dem Nebenstrompfad festkontakt 70, dem Erdfestkontakt 80 und der Lichtbogen löscheinrichtung 150, hier eine Vakuumschaltröhre.

Auf der rechten Seite der Figur 4 ist die schematische eines erfindungsgemäßen Dreistellungsschalters 5 in der „ERDE"-Position. Der Dreistellungsschalter 5 weist einen Nebenstrom pfad bestehend aus der Lichtbogenlöschvorrichtung 150, mit den Lichtbogenlöschkontakten 160, dem Lichtbogenlöschfestkon takt 163, dem Lichtbogenlöschbewegkontakt 165, dem Kontakt streifen 170 zwischen Lichtbogenlöschbewegkontakt 165 und Ne-benstrompfadfestkontakt 70 und den Nebenstrompfadfestkon takt 70. Weiter weist der Dreistellungsschalters 5 einen ers ten Hauptstrompfadfestkontakt 50, einen zweiten Hauptstrom pfadfestkontakt 60 und einen Erdfestkontakt 80 auf. Zentrisch zwischen den Festkontakten 50, 60, 70, 80 befinden sich der erste Bewegkontakt 20 und der zweite Bewegkontakt 30, die mittels eines Gelenkes elektrisch leitend verbunden sind. Im Bereich der der Festkontakte 50, 60, 70, 80 sind Steuerelekt roden 180 angeordnet. Ein erstes Steuermittel 90 mit einem ersten Steuerprofil 92 und ein zweites Steuermittel 100 mit einem zweiten Steuerprofil 102 steuern die Position und Bewe gung des dritten Steuermittels 110 mit einem dritten Steuer profil 112. Das dritte Steuermittel 110 ist mit dem Lichtbo genlöschbewegkontakt 165 verbunden und bestimmt so, ob die Lichtbogenlöschvorrichtung 150 geöffnet ist, geschlossen ist oder sich in Bewegung befindet. Der erste Bewegkontakt 20 und der zweite Bewegkontakt 30 sind um die Rotationsachse 17 drehbar, schwenkbar. Der erste Bewegkontakt 20 ist mit der Rotationsachse 17 und/oder dem ersten Steuermittel 90 fest verbunden. Der zweite Bewegkontakt 30 kann sich mit dem ers ten Steuermittel 90 und der Rotationsachse 17 mitbewegen oder sich relativ zu dem ersten Steuermittel 90 und der Rotations achse 17 bewegen.

In der Figur 4 sind der Erdfestkontakt 80 und der zweite Hauptstrompfadfestkontakt 60 über den ersten Bewegkontakt 20 und den zweiten Bewegkontakt 30 verbunden.

Die Figur 5 zeigt auf der linken Seite ein Ersatzschaltbild einen Dreistellungsschalter 5 mit dem Hauptstrompfad 10, dem Nebenstrompfad 15, dem ersten Hauptstrompfadfestkontakt 50, dem zweiten Hauptstrompfadfestkontakt 60, dem Nebenstrompfad festkontakt 70, dem Erdfestkontakt 80 und der Lichtbogen löscheinrichtung 150, hier eine Vakuumschaltröhre.

Auf der rechten Seite der Figur 5 ist die schematische eines erfindungsgemäßen Dreistellungsschalters 5 in Zwischenphase von AUS zu EIN.

Der Dreistellungsschalter 5 weist einen Nebenstrompfad beste hend aus der Lichtbogenlöschvorrichtung 150, mit den Lichtbo genlöschkontakten 160, dem Lichtbogenlöschfestkontakt 163, dem Lichtbogenlöschbewegkontakt 165, dem Kontaktstreifen 170 zwischen Lichtbogenlöschbewegkontakt 165 und Nebenstrompfad festkontakt 70 und den Nebenstrompfadfestkontakt 70. Weiter weist der Dreistellungsschalters 5 einen ersten Hauptstrom pfadfestkontakt 50, einen zweiten Hauptstrompfadfestkontakt 60 und einen Erdfestkontakt 80 auf. Zentrisch zwischen den Festkontakten 50, 60, 70, 80 befinden sich der erste Beweg kontakt 20 und der zweite Bewegkontakt 30, die mittels eines Gelenkes elektrisch leitend verbunden sind. Im Bereich der der Festkontakte 50, 60, 70, 80 sind Steuerelektroden 180 an geordnet. Ein erstes Steuermittel 90 mit einem ersten Steuer profil 92 und ein zweites Steuermittel 100 mit einem zweiten Steuerprofil 102 steuern die Position und Bewegung des drit ten Steuermittels 110 mit einem dritten Steuerprofil 112. Das dritte Steuermittel ist mit dem Lichtbogenlöschbewegkontakt verbunden und bestimmt so, ob die Lichtbogenlöschvorrichtung 150 geöffnet ist, geschlossen ist oder sich in Bewegung be findet. Der erste Bewegkontakt 20 und der zweite Bewegkontakt 30 sind um die Rotationsachse 17 drehbar, schwenkbar. Der erste Bewegkontakt 20 ist mit der Rotationsachse 17 und/oder dem ersten Steuermittel 90 fest verbunden. Der zweite Beweg kontakt 30 kann sich mit dem ersten Steuermittel 90 und der Rotationsachse 17 mitbewegen oder sich relativ zu dem ersten Steuermittel 90 und der Rotationsachse 17 bewegen.

In der Figur 5 sind der erste Hauptstrompfadfestkontakt 50 und der zweite Hauptstrompfadfestkontakt 60 über den ersten Bewegkontakt 20 und den zweiten Bewegkontakt 30 verbunden.

Ein Strom kann also über den Hauptstrompfad 10 fließen.

In der Figur 5 sind der Nebenstrompfadfestkontakt 70 und der zweite Hauptstrompfadfestkontakt 60 über den ersten Bewegkon takt 20 und den zweiten Bewegkontakt 30 verbunden, zwischen dem ersten Bewegkontakt 20 und dem ersten Hauptstrompfadfest kontakt 50 hat ein Lichtbogen 164 gezündet. Die Lichtbogen löschvorrichtung 150 ist geöffnet, so dass Lichtbogenlösch vorrichtung 150 nicht mit dem Einschaltstrom belastet wird. Ein Strom kann also über den Hauptstrompfad 10 zu fließen be ginnen .

Die Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Aus schnitts mit der Anbindung des Bolzens 166 des Lichtbogen löschbewegkontaktes 165 an das dritte Steuermittel 110 und den Nebenstrompfadfestkontakt 70 mit einem Kontaktstreifen 170. Der Kontaktstreifen 170 dient hier einerseits der elektrisch leitenden Verbindung des Lichtbogenlöschbewegkon takt 165 mit dem Nebenstrompfadfestkontakt 70 und anderer seits der Bewirkung einer Kontaktraft 169 durch eine Vorspan nung für die Lichtbogenlöschvorrichtung 150. Der Einstich 167 ermöglicht die einfache mechanische Ankopplung des dritten Steuermittels an den Bolzen 166 und des Kontaktstreifen 170 an den Bolzen 166. Außerdem ermöglicht der vorgespannte Kon taktstreifen 170 ein ausreichendes Spiel 168 zwischen drittem Steuerelement 110 und Bolzen 166 für ein sauberes Schließen der Lichtbogenlöschvorrichtung 150.

Bezugszeichenliste

5 Dreistellungsschalter;

10 Hauptstrompfad;

15 Nebenstrompfad;

17 Rotationsachse;

20 erster Bewegkontakt;

30 zweiter Bewegkontakt;

50 erster Hauptstrompfadfestkontakt ;

60 zweiter Hauptstrompfadfestkontakt ;

70 Nebenstrompfadfestkontakt ;

80 Erdfestkontakt ;

90 erstes Steuermittel;

92 erstes Steuerprofil des ersten Steuerelmittels 90;

100 zweites Steuermittel;

102 zweites Steuerprofil des zweiten Steuermittels 100;

110 drittes Steuermittel;

112 drittes Steuerprofil des dritten Steuermittels 110;

150 Lichtbogenlöschvorrichtung;

160 Lichtbogenlöschkontakte;

163 Lichtbogenlöschfestkontakt ;

164 Lichtbogen;

165 Lichtbogenlöschbewegkontakt ;

166 Bolzen des Lichtbogenlöschbewegkontakt;

167 Einstich, Einschnürung in den Bolzen 166;

168 Spiel zwischen drittem Steuerelement 110 und Bolzen 166;

169 Kontaktraft;

170 Kontaktstreifen zwischen Lichtbogenlöschbewegkontakt 165 und Nebenstrompfadfestkontakt 70;

180 Steuerelektrode;

190 Kur enbahnen;

195 Steuerbolzen;

200 Trägerkonstruktion.