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Dokumentenidentifikation DE10203478A1 31.07.2003
Titel Leistungsschalter mit einer Antriebsvorrichtung zur Betätigung einer Kontakteinheit
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Bach, Michael, 12437 Berlin, DE;
Schmidt, Detlev, 12055 Berlin, DE;
Sebekow, Michael, 13125 Berlin, DE;
Seidler-Stahl, Guenter, 13359 Berlin, DE;
Thiede, Ingo, 12159 Berlin, DE;
Tuerkmen, Sezai, 13629 Berlin, DE;
Wajnberg, Artur, 10555 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 23.01.2002
DE-Aktenzeichen 10203478
Offenlegungstag 31.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.07.2003
IPC-Hauptklasse H01H 33/40
IPC-Nebenklasse H01H 33/66   H01H 3/30   
Zusammenfassung Ein Leistungsschalter weist eine Kontakteinheit (43) mit einer Kontaktkraftfeder (45) auf, die bei einer Überführung der Kontakteinheit aus einer AUS-Stellung in einer EIN-Stellung gespannt wird. Ein Energiespeicher weist wenigstens zwei Speichereinheiten (35, 36) auf, die mittels einer Z. B. als Kurvenscheiben (39, 40) ausgebildeten Steuereinrichtung freigegeben werden. Die in den Speichereinheiten (35, 36) bereitgehaltene Energie ist wesentlich geringer als bei bisherigen Leistungsschaltern, die einen einzigen Energiespeicher für den gesamten Schaltvorgang enthalten.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit einer Kontakteinheit und mit einer Antriebsvorrichtung zur Betätigung der Kontakteinheit, wobei

  • - die Kontakteinheit eine Kontaktkraftfeder aufweist, die bei einer Überführung der Kontakteinheit aus einer AUS- Stellung in eine EIN-Stellung zur Bereitstellung einer vorbestimmten Kontaktkraft gespannt wird und wobei ferner
  • - die Antriebsvorrichtung einen Energiespeicher und eine Steuereinrichtung zur Aufrechterhaltung eines aufgeladenen Zustandes des Energiespeichers und zur willkürlichen Freigabe des Energiespeichers umfasst.

Leistungsschalter mit diesem Merkmalen sind in zahlreichen Ausführungen bekannt, z. B. durch die DE 27 17 958 A1 für einen Mittelspannungs-Leistungsschalter mit Vakuumschaltröhren oder durch die DE 22 09 351 A1 für einen Niederspannungs- Leistungsschalter mit in Luft schaltenden Kontakten. Für die Schalteigenschaften solcher Leistungsschalter ist es wesentlich, dass die zur Führung des Stromes erforderliche Kontaktkraft beim Einschalten in möglichst kurzer Zeit aufgebracht wird, um eine zu starke Erwärmung und Abbrand der Kontakte zu vermeiden. Hierzu ist es bekannt, Kontaktglieder, z. B. mit Auflagestücken aus Kontaktwerkstoff versehene Kontakthebel, zusammen mit Kontaktkraftfedern in einem Kontaktträger anzuordnen, der einen Anschlag zur Begrenzung einer Relativbewegung zwischen den Kontaktgliedern und ihrem Kontaktträger im ausgeschalteten Zustand besitzt. Die Kontaktkraftfedern stehen dabei im ausgeschalteten Zustand des Leistungsschalters unter einer Vorspannung, die entsprechend der minimal erforderlichen Kontaktkraft bemessen ist. Diese Anordnung hat allerdings die Eigenschaft, dass das Kraft-Weg-Diagramm der Kontakteinheit entlang dem Schaltweg drei charakteristische Abschnitte mit stark unterschiedlichem Kraftbedarf aufweist, wie dies in dem Diagramm gemäß der Fig. 1 gezeigt ist. In diesem Diagramm ist eine Kraft F über einen Schaltweg s aufgetragen, der sich von der AUS-Stellung (s0) bis zur EIN- Stellung (s1) erstreckt. Der erste dieser Abschnitte erstreckt sich von der AUS-Stellung so der Schaltkontakte bis zu einer Zwischenstellung sz, in der sich die Schaltkontakte berühren. Dieser Abschnitt weist relativ niedrige Werte der Kraft auf, weil im wesentlichen nur die Reibung von Lagern und Gelenken sowie eine schwache Rückhalte- oder Endlagenfeder zu überwinden ist, die einen leichten Anstieg der Kennlinie des ersten Abschnittes bewirkt. Ein folgender zweiter Abschnitt von extrem kurzer Erstreckung in der Zwischenstellung sz bildet die Übernahme der erwähnten Vorspannung der Kontaktkraftfedern. Ein hieran anschließender dritter Abschnitt erstreckt sich von der Zwischenstellung sz bis zur EIN-Stellung bei s1. Im Verlauf dieses Abschnittes, auch Überhub oder Durchhub genannt, werden die Kontaktkraftfedern weiter gespannt. Auf diese Weise wird für einen Ausgleich von Verschleiß und Abbrand der Schaltkontakte gesorgt, um eine vorgesehene Lebensdauer des Leistungsschalters sicherzustellen.

Die zur Betätigung von Leistungsschaltern einsetzbaren Energiespeicher haben die Eigenschaft, dass die verfügbare Kraft im gespannten oder aufgeladenen Zustand am größten ist und entlang des Schaltweges abnimmt. Dem steht gegenüber, dass der Kraftbedarf am Ende des Schaltweges (s1) am höchsten ist. Diese Bedingungen sind in der Fig. 1 durch eine strichpunktierte Linie K1(s) dargestellt. Es ist somit unvermeidlich, dass die Energiespeicher überdimensioniert werden müssen und insgesamt eine überschüssige Energie vorhanden ist, deren Beherrschung einen bedeutenden technischen Aufwand erfordert. Wird andererseits dieser Gesichtspunkt nicht oder nicht ausreichend beachtet, so ist mit einer verringerten Lebensdauer des Leistungsschalters zu rechnen.

Es wurden daher zahlreiche Ausgestaltungen der Antriebsvorrichtungen von Leistungsschaltern entwickelt, um die nachteiligen Folgen des Überschusses der Energie beim Einschalten zu verringern, darunter energieverzehrende Anschläge und Einrichtungen zur Anpassung von Kraft und Weg. Die grundsätzliche Eigenschaft der genannten Energiespeicher, nämlich die entlang dem Arbeitsweg abnehmende Kraft, kann jedoch nicht aufgehoben werden.

Der Erfindung liegt ausgehend hiervon die Aufgabe zu Grunde, einen Leistungsschalter mit einer Antriebsvorrichtung zu schaffen, die mit einem minimalen Energieüberschuss auskommt und damit den Bau gleichermaßen technisch und wirtschaftlich verbesserter Leistungsschalter ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass

  • - der Energiespeicher wenigstens zwei Speichereinheiten umfasst und
  • - die Steuereinrichtung Mittel zur aufeinanderfolgenden Freigabe der Speichereinheiten während einer Überführung aus der AUS- in die EIN-Stellung aufweist.

Damit ist die Möglichkeit geschaffen, Speichereinheiten entlang dem Schaltweg in Abhängigkeit vom jeweils auftretenden Kraftbedarf freizugeben. Insbesondere kann bei einem Schaltkontaktsystem mit vorgespannter Kontaktkraftfeder eine der Speichereinheiten erst dann freigegeben werden, wenn im Verlauf der Überführung der Kontakteinheit in die EIN-Stellung die Vorspannung der Kontaktkraftfeder zu überwinden ist. Im Prinzip ermöglicht die Erfindung damit eine wirtschaftliche Bereitstellung einer Antriebsenergie, die dem Kraftbedarf eines Schaltkontaktsystems genau angepasst ist, auch dann, wenn dieser Kraftbedarf, z. B. bei mehrstufigen Kontaktsystemen, in mehreren Stufen ansteigt.

Für eine gesteuerte Freigabe der Speichereinheiten bestehen mehrere vorteilhafte Möglichkeiten. Eine dieser Möglichkeiten besteht darin, dass die Antriebsvorrichtung wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Bestimmung des Energiebedarfes in Abhängigkeit von dem bei der Überführung in die EIN-Stellung zu durchlaufenden Weg der Getriebeanordnung aufweist und dass die Freigabe wenigstens einer der Speichereinheiten in Abhängigkeit eines Signals des Sensors erfolgt.

In vielen Fällen wird gegenüber der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung eine feste Zuordnung zwischen dem Schaltweg und der Freigabe von Speichereinheiten ausreichend sein. Diese kann in der Weise erfolgen, dass die Getriebeanordnung für jede der als Schraubendruckfedern ausgebildeten Speichereinheiten eine Kurvenscheibe aufweist, auf deren Umfang eine am freien Ende jeder Speichereinheit angeordnete Rolle einwirkt und dass die Kurvenscheiben auf einer gemeinsamen Welle fest angeordnet sind, die durch Übertragungsmittel mit dem Schaltkontaktsystem verbunden ist. Dabei empfiehlt es sich, als Übertragungsmittel eine weitere auf der genannten Welle sitzende Kurvenscheibe vorzusehen. Die Kurvenscheiben sorgen gemeinsam für einen sowohl zwangsläufigen als auch stoßarmen Ablauf der Schaltvorgänge.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 ist ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Kraft vom Schaltweg während der Überführung von Schaltkontakten aus der AUS- in die EIN-Stellung bei einem bekannten Leistungsschalter.

In der Fig. 2 ist in einer Darstellung entsprechend der Fig. 1 die Verringerung des Bedarfes an Energie beim Schalten durch die Benutzung von zwei Speichereinheiten veranschaulicht.

Die Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines dreipoligen Leistungsschalters mit zwei Speichereinheiten und wahlweise ausgestalteten Steuereinheiten.

Die Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Anordnung, bei der Speichereinheiten auf eine Kontakteinheit mittels einer Anordnung von Kurvenscheiben einwirken. Die Fig. 5 zeigt die Kontur der einen Kurvenscheibe der Anordnung gemäß der Fig. 4.

Die Kontur der weiteren Kurvenscheibe in der Anordnung gemäß der Fig. 4 ist in der Fig. 6 gezeigt.

Die Fig. 7, 8 und 9 veranschaulichen den Bewegungsablauf der Anordnung gemäß der Fig. 4 beim Schließen eines Schaltkontaktsystems. Die in der Fig. 4 zwischen den durch Speichereinheiten beaufschlagten Kurvenscheiben gezeigte weitere Kurvenscheibe ist zur Vereinfachung der Darstellung in den Fig. 7, 8 und 9 fortgelassen.

Anhand der Fig. 2 wird zunächst die prinzipielle Wirkungsweise eines Leistungsschalters nach der Erfindung erläutert. In dieser Darstellung stimmt die Darstellung des Kraftbedarfes mit dem eingangs erläuterten Diagramm gemäß der Fig. 1 überein. Im Unterschied zu dem bekannten Leistungsschalter werden jedoch bei einem Leistungsschalter nach der Erfindung wenigstens zwei Speichereinheiten mit unterschiedlicher Kraftwirkung entsprechend den Kennlinien K2(s) bzw. K3(s) verwendet. Wie die Fig. 2 zeigt, wirkt zu Beginn einer Schaltbewegung bei dem Weg S0 eine Speichereinheit mit einem Anfangswert F2, der bis zum Ende der Schaltbewegung bei s1 auf einen Wert F3 abnimmt. Die Kraftwirkung dieser Speichereinheit ist nur so groß bemessen, dass die Schaltkontakte aus der getrennten Ausgangsstellung bei so relativ zueinander bewegt und in der Zwischenstellung sz miteinander zur Berührung gebracht werden. Spätestens bei dieser Position wird eine weitere Speichereinheit wirksam, deren Anfangskraft F4 größer als die Vorspannkraft der Kontaktkraftfedern ist. Die weitere Speichereinheit ermöglicht auch das weitere Spannen der Kontaktkraftfedern bis zur Endstellung s1. Da die Fläche unterhalb der gestrichelten Kennlinien der Speichereinheiten ein Maß für die mechanische Arbeit ist, lässt sich leicht erkennen, dass die beiden Speichereinheiten mit der Wirkung gemäß der Fig. 2 eine wesentliche geringere Gesamtarbeit verrichten als die einzelne Speichereinheit gemäß der Fig. 1.

Anhand der Fig. 3 wird nun erläutert, wie zwei getrennte Speichereinheiten vorteilhaft zur Wirkung gebracht werden können. Zwei gezeigten Speichereinheiten 10 und 11 stellen die Kräfte entsprechend der Fig. 2 zwischen den Werten F2 und F3 bzw. F4 und F5 zur Verfügung. Eine Spannvorrichtung 12 gestattet in bekannter Weise das Aufladen der Speichereinheiten 10 und 11, bei denen es sich zweckmäßig um die für vergleichbare Zwecke bekannten Schraubendruckfedern handeln kann. Eine Steuereinheit 13 sorgt in Verbindung mit Verklinkungseinrichtungen 14 und 15 dafür, dass der gespeicherte Zustand der Speichereinheiten 10 und 11 aufrecht erhalten wird. Eine Getriebeanordnung 16 nimmt die Kräfte beider Speichereinheiten 10 und 11 auf, bevor diese über ein Schaltschloss 17 zu einer Schaltwelle 20 gelangen, mit der die Kontakteinheiten 21, 22 und 23 unter Zwischenschaltung von Kontaktkraftfedern 24, 25 und 26 verbunden sind.

Zum Schließen der Kontakteinheiten 21, 22, und 23 erhält die Steuereinrichtung 13 einen EIN-Befehl, wie dies in der Fig. 3 mittels eines Pfeiles 18 angedeutet ist. Die Steuereinrichtung 13 löst daraufhin die Verklinkungseinrichtung 14, wodurch die Speichereinheit 10 über die Getriebeanordnung 16, das Schaltschloss 17 und die Schaltwelle 20 zur Einwirkung auf die Kontakteinheiten 21, 22 und 23 gelangt. Die Energie der Speichereinheit 10 ist dabei so bemessen, dass ein sicheres Überführen der Kontakteinheiten aus der gezeigten AUS- Stellung bis zu Berührung der Schaltkontakte (Position sz in der Fig. 2) sicher ausreicht. Nun sorgt die Steuereinheit 13 für die Freigabe der weiteren Speichereinheit 11 durch Lösen der Verklinkungseinrichtung 15. Die Vorspannung der Kontaktkraftfedern 24, 25 uns 26 wir nun überwunden und der Schaltvorgang durch eine anschließende weitere Spannung der Kontaktkraftfedern beendet. In dieser der Position s1 in der Fig. 2 entsprechenden Stellung werden die Kontakteinheiten mittels des Schaltschlosses 17 verklinkt. Damit ist der EIN- Zustand des Leistungsschalters gesichert, der in der Fig. 3 durch einen gestrichelten Rahmen 1 angedeutet ist.

Für die Freigabe der Verklinkungseinrichtungen 15 und 16 mittels der Steuereinrichtung 14 sind in der Fig. 3 zwei unterschiedliche Ausführungsformen angedeutet. Die eine dieser Ausführungsformen umfasst eine Sensoreinrichtung 27, die mit der Getriebeanordnung 16 verbunden ist und die auf deren Bewegung und den hiervon abhängigen Energiebedarf reagiert. Ein von der Sensoreinrichtung 27 ausgehendes Signal kann bei geeigneter Ausgestaltung der Steuereinrichtung 14 dieser direkt zugeführt werden, oder, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist, über ein geeignetes zusätzliches Auswertungsgerät 28.

Als weitere Ausführungsform veranschaulicht die Fig. 3 in gestrichelter Darstellung eine rein wegabhängige Freigabe der weiteren Speichereinheit 11 durch einen mit der Getriebeanordnung 16 gekuppelten Stellungsgeber 30, der gleichfalls mit der Steuereinrichtung 13 verbunden ist. Der Stellungsgeber 30 erfasst insbesondere die Zwischenstellung sz (Fig. 1 und 2), um rechtzeitig weitere benötigte Energie zum Schalten freizugeben.

Zum Ausschalten der Kontakteinheiten 21, 22 und 23 in Abhängigkeit von einem Messwert des Stromes und vorgegebenen Strom-Zeit-Kennlinien ist in der Fig. 3 eine elektronische Auslöseeinheit 31 gezeigt, die auf das Schaltschloss 17 in bekannter Weise einwirkt.

In der Fig. 3 sind die Getriebeanordnung 16 und die Schaltwelle 20 mit Pfeilsymbolen 32 und 33 markiert, die eine Drehbewegung bzw. eine translatorische Bewegung veranschaulichen. Hierdurch wird angedeutet, dass die Getriebeanordnung 16 und die Schaltwelle 20 wahlweise als in Lagern drehbar gelagerte Wellen oder als verschiebbar geführte Balken oder Traversen ausgebildet sein können. Beide Anordnungen sind für die Verwirklichung der Erfindung geeignet.

Die im folgenden zu erläuternde Ausführungsform gemäß der Fig. 4 zeichnet sich durch einen besonders kompakten und betriebssicheren Aufbau aus. Durch die Verwendung von Kurvenscheiben in der Steuereinheit wird ein zwangsläufiger und stoßarmer Ablauf bei der Freigabe von zwei Speichereinheiten 35 und 36 erzielt. Die in bekannter Weise an ihrem einen Ende ortsfest abgestützten Speichereinheiten 35 und 36 sind an ihrem freien Ende mit je einer Rolle 37 bzw. 38 versehen, die mit einer Kurvenscheibe 39 bzw. 40 zusammenwirkt. Beide Kurvenscheiben 39 und 40 sind fest auf einer Kupplungswelle 41 angeordnet. Durch die Gestaltung der Kurvenscheiben 39 und 40 wird dafür gesorgt, dass in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Kupplungswelle 41 die eine, die andere oder beide Speichereinheiten 35 und 36 wirken. Eine weitere, dritte Kurvenscheibe 42 dient zur Weiterleitung einer Schaltbewegung auf eine Kontakteinheit 43, oder, entsprechend der Fig. 3, auf mehrere solcher Kontakteinheiten. Wie auch in den Ausführungsbeispielen gemäß der Fig. 3 ist in die Kraftübertragung zu dem Schaltkontaktsystem 43 eine Kontaktkraftfeder 45 eingefügt. Hierfür kann eine gesonderte Schaltwelle 44 zur Verbindung der Kurvenscheibe 42 mit den Kontakteinheiten 43 vorgesehen sein.

Für die Gestaltung der Kurvenscheiben 39 und 40 in der Anordnung gemäß der Fig. 4 stehen dem Fachmann mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. Ist es beispielsweise erwünscht, dass die Kupplungswelle 41 beim Einschalten einen möglichst großen Drehwinkel durchläuft, so kann dies dadurch erreicht werden, dass Anfang und Ende des nutzbaren Umfanges der Kurvenscheiben 39 und 40 durch einen Rücksprung getrennt werden. Dies erfordert es allerdings, den Ausgangszustand der Anordnung durch eine Rückwärtsdrehung der Welle 41 wieder herzustellen oder die Speichereinheiten 35 und 36 durch gesonderte Mittel aufzuladen und die Kurvenscheiben 39 und 40 in ihre Startposition zu bringen. Erscheint es demgegenüber vorteilhaft, das Einschalten und das Aufladen der Speichereinheiten 35, 36 bei gleichbleibendem Drehsinn der Welle 41 durchzuführen, so ist dies durch Unterteilung des Umfanges der Kurvenscheiben in einen zum Einschalten und einen zum Aufladen vorgesehenen Abschnitt zu erreichen. Dabei können die Abschnitte etwa x und R des Umfanges der Kurvenscheiben betragen.

Diese Gestaltungen werden nachstehend anhand der Fig. 5 und 6 erläutert. Zunächst wird anhand der Fig. 5 eine Kurvenscheibe 50 betrachtet, die zur Bereitstellung der Kraft K2(s) (Fig. 2) dient. Die Kurvenscheibe 50 sitzt auf einer Welle 51 und besitzt eine spiralförmige Umfangsfläche, die in einem Anfangspunkt 52 mit einem Radius 53 beginnt und sich mit kontinuierlicher Steigung zu einem Endpunkt 54 erstreckt, bei dem der Radius 55 einen geringeren Wert besitzt. Den Übergang zwischen dem Anfangspunkt 52 und dem Endpunkt 54 bildet ein etwa radialer Rücksprung 56. Eine entsprechend der Fig. 4 auf die Kurvenscheibe 50 in der Richtung eines Pfeiles 57 wirkende Speichereinheit bewirkt somit an der Welle 51 ein kontinuierliches Drehmoment in der Richtung eines Pfeiles 58 entlang einer vollen Umdrehung.

Zur Aufladung der Speichereinheit kann die Welle 51 mittels einer geeigneten Vorrichtung entgegen dem Pfeil 57 gedreht werden, sofern nicht, wie schon erwähnt, die Speichereinheit mittels einer gesonderten Vorrichtung gespannt und dann durch eine geringe Weiterdrehung der Kurvenscheibe 50 der Ausgangszustand wieder hergestellt wird. Wird jedoch davon abgesehen, den vollen Umfang der Kurvenscheibe 50 beim Einschalten auszunutzen, sondern nur bis zu einem Endpunkt 59, der bei etwa x des Umfanges liegt, so kann ein verbleibender Teil des Umfanges entsprechend dem gestrichelten Abschnitt 60 gestaltet sein. Dieser gestattet es, die Speichereinheit durch Weiterdrehung der Kurvenscheibe 50 im Sinn des Pfeiles 58 aufzuladen und den Ausgangszustand wieder herzustellen.

Die weitere Kurvenscheibe 61 gemäß der Fig. 6 ist dazu bestimmt, die zum Spannen der Kontaktkraftfeder (45 in der Fig. 4) und zur Überwindung einer Vorspannkraft benötigte Kraft K3(s) (Fig. 2) aufzubringen. Hierzu besitzt die Kurvenscheibe 61 zwischen ihrem Anfangspunkt 62 und einem etwa diagonal gegenüberliegenden Zwischenpunkt 63 einen konstanten Radius 64. Anschließend nimmt der Radius bis zu einem Endpunkt 65 auf einen Radius 66 ab. Diese Gestaltung bewirkt, dass bei der Drehung der Kurvenscheibe 61 nur zwischen den Punkten 63 und 65 ein Drehmoment an der Welle 51 auftritt. Dieses Drehmoment addiert sich zu dem Drehmoment der Kurvenscheibe 50. Durch die Summe der Drehmomente bzw. Kräfte wird der Kraftbedarf bei sz und anschließend daran bis s1 (Fig. 2) gedeckt.

Die Kurvenscheibe 61 kann sinngemäß wie in der Fig. 5 einen gestrichelt gezeigten Abschnitt 67 aufweisen, um eine Speichereinheit bei gleichbleibenden Drehsinn erneut aufzuladen.

Die beschriebenen Funktionen der Kurvenscheiben 50 und 61 sind zum leichteren Verständnis in den Fig. 7, 8 und 9 veranschaulicht, die den charakteristischen Positionen s0, s2 und s1 in der Fig. 2 entsprechen. Den Kurvenscheiben 50 und 61 zugeordnete Speichereinheiten 70 und 71 sind in der Fig. 7 voll aufgeladen gezeigt und wirken an den Anfangspunkten 52und 62 der Kurvenscheiben 50 und 61. An der Welle 51 wirken, wie schon erläutert, zunächst nur die Speichereinheit 70 und die Kurvenscheibe 50. Eine Kontakteinheit 72 wird nun aus der vollständig geöffneten Stellung ("AUS") soweit geschlossen, dass sich die Schaltkontakte berühren. In dieser Stellung gemäß der Fig. 8 (entsprechend Position sz in der Fig. 2) stehen sich der Punkt 63 am Umfang der Kurvenscheibe 61 und die Speichereinheit 71 gegenüber. Bei weiterer Drehung der Welle 51 wirkt nun die Speichereinheit 71 auf den Abschnitt der Kurvenscheibe 61 mit abnehmendem Radius und bringt an der Welle 51 das zur Überwindung der Vorspannung der Kontaktkraftfeder in der Kontakteinheit 72 benötigte zusätzliche Drehmoment auf. Dieses wirkt bis zum Erreichen der Endstellung (entsprechend s1 in der Fig. 2), in der die Kontakteinheit geschlossen ("EIN") und die Kontaktkraftfeder gespannt ist.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind jeweils zwei Speichereinheiten vorgesehen. Wie schon einleitend erwähnt, können jedoch auch drei oder mehr Speichereinheiten benutzt werden, beispielsweise in Verbindung mit Kontakteinheiten, die mehrere Kontaktsätze enthalten und somit einen mehrfach gestuften Kraftbedarf beim Einschalten haben. Auch ist darauf hinzuweisen, dass alle in Leistungsschaltern bereits bekannte Mittel zur Anpassung von Kraft und Weg, wie ein- oder mehrstufige Hebelgetriebe, Kurvenscheiben und ähnliche Anordnungen im Rahmen der Erfindung gleichfalls bzw. zusätzlich eingesetzt werden können. In der Regel wird dabei gegenüber den bisher bekannten Leistungsschaltern ein wesentlich geringerer Aufwand ausreichen, weil die Aufgabe der Anpassung der Antriebsenergie an die Kraft-Weg-Kennlinie der Kontakteinheiten durch die Erfindung bereits im Prinzip gelöst ist. Bezugszeichenliste 1 Leistungsschalter

10 Speichereinheit

11 Weitere Speichereinheit

12 Spannvorrichtung

13 Steuervorrichtung

14 Verklinkungseinrichtung

15 Verklinkungseinrichtung

16 Getriebeanordnung

17 Schaltschloss

18 Pfeil für EIN-Befehl

20 Schaltwelle

21 Schaltkontaktsystem

22 Schaltkontaktsystem

23 Schaltkontaktsystem

24 Kontaktkraftfeder

25 Kontaktkraftfeder

26 Kontaktkraftfeder

27 Sensoreinrichtung

28 Auswertungsgerät

30 Stellungsmelder

31 Elektronische Auslöseeinheit

32 Pfeilsymbol für Drehbewegung

33 Pfeilsymbol für Parallelverschiebung

35 Speichereinheit

36 Speichereinheit

37 Rolle der Speichereinheit 35

38 Rolle der Speichereinheit 36

39 Kurvenscheibe für Speichereinheit 35

40 Kurvenscheibe für Speichereinheit 36

41 Getriebeanordnung

42 Kurvenscheibe für Kontakteinheit 43

43 Kontakteinheit

44 Schaltwelle

45 Kontaktkraftfeder

50 Kurvenscheibe (Fig. 5)

51 Welle

52 Anfangspunkt am Umfang der Kurvenscheibe 50

53 Radius am Anfangspunkt 52

54 Endpunkt am Umfang der Kurvenscheibe 50

55 Radius am Endpunkt 54

56 Rücksprung

57 Pfeil für Wirkung einer Speichereinheit

58 Pfeil für Drehrichtung der Kurvenscheibe 50

59 Endpunkt

60 Abschnitt der Kurvenscheibe zwischen den Punkten 52 und 59 (wahlweise)

61 Kurvenscheibe (Fig. 6)

62 Anfangspunkt am Umfang der Kurvenscheibe 61

63 Zwischenpunkt

64 Radius zwischen den Punkten 62 und 63

65 Endpunkt

66 Radius am Endpunkt 65

67 Abschnitt der Kurvenscheibe 61 (wahlweise)

70 Speichereinheit (Fig. 7, 8, 9) entspr. K2(s)

71 Speichereinheit (Fig. 7, 8, 9) entspr. K3(s)

72 Kontakteinheit


Anspruch[de]
  1. 1. Leistungsschalter (1) mit einer Kontakteinheit (21, 22, 23; 43; 72) und mit einer Antriebsvorrichtung zur Betätigung der Kontakteinheit (21, 22, 23; 43; 72), wobei

    die Kontakteinheit (21, 22, 23; 43; 72) eine Kontaktkraftfeder (24, 25, 26; 45) aufweist, die bei einer Überführung der Kontakteinheit (21, 22, 23; 43; 72) aus einer AUS- Stellung in eine EIN-Stellung zur Bereitstellung einer vorbestimmten Kontaktkraft gespannt wird und wobei ferner

    die Antriebsvorrichtung einen Energiespeicher und eine Steuereinrichtung (13) zur Aufrechterhaltung eines aufgeladenen Zustandes des Energiespeichers und zur willkürlichen Freigabe des Energiespeichers umfasst,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    der Energiespeicher wenigstens zwei Speichereinheiten (10, 11; 35, 36; 70, 71) umfasst und

    die Steuereinrichtung (13) Mittel zur aufeinanderfolgenden Freigabe der Speichereinheiten (10, 11; 35, 36; 70, 71) während einer Überführung der Kontakteinheit (21, 22, 23; 43; 72) aus der AUS- in die EIN-Stellung aufweist.
  2. 2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kontakteinheit (21, 22, 23; 43; 72) mit vorgespannter Kontaktkraftfeder (24, 25, 26; 45) eine der Speichereinheiten (11; 36; 71) erst dann freigegeben wird, wenn im Verlauf der Überführung der Kontakteinheit (21, 22, 23; 43; 72) in die EIN-Stellung die Vorspannung der Kontaktkraftfeder (24, 25, 26; 45) zu überwinden ist.
  3. 3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung wenigstens eine Sensoreinrichtung (27) zur Bestimmung des Energiebedarfes in Abhängigkeit von dem bei der Überführung der Kontakteinheit (21, 22, 23; 43; 72) in die EIN-Stellung zu durchlaufenden Weg aufweist und dass die Freigabe wenigstens einer (10) der Speichereinheiten (10, 11) in Abhängigkeit eines Signals des Sensors (28) erfolgt.
  4. 4. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheiten (35, 36) als Schraubendruckfedern ausgebildet sind, die mittels einer Rolle (37, 38) auf eine Kurvenscheibe (39, 40) wirken und dass die Kurvenscheiben (39, 40) durch eine Kupplungswelle (41) verbunden sind, durch welche die Kontakteinheit (43) betätigt wird.
  5. 5. Leistungsschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kupplungswelle (41) als Übertragungsmittel zur Kontakteinheit (43) eine weitere Kurvenscheibe (42) angeordnet ist.






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