Für bestimmte Einsatzzwecke wie beispielsweise das Verhindern von Störlichtbögen werden im Bereich von Mittelspannungs- schaltgeräten Antriebe mit hoher Schaltgeschwindigkeit gefor- dert. Dabei soll eine Schalthandlung elektronisch ausgelöst und innerhalb weniger Millisekunden beendet sein, um die Störlichtbogenenergie zu begrenzen. Zu diesem Zweck werden Antriebsprinzipien mit hoher Antriebsleistung und-energie benötigt.

Bisher werden folgende Antriebsprinzipien, die jeweils spezi- fische Eigenheiten haben, eingesetzt : - Federspeicherantrieb : Probleme können bei schneller Ent- klinkung und aufgrund von Materialermüdung durch Kriechen od. dgl. entstehen.

- Magnetischer Antrieb : Dieser Antrieb ist wegen hoher be- wegter Massen der Antrieb relativ langsam.

- Elektromagnetischer Wirbelstromantrieb : Mit einem solchen Antrieb sind große Hübe schwierig zu erreichen.

- Explosionsantrieb : Ein wesentliches Problem ist hierbei die geringe Lebensdauer (typisch lx bis max. ; lOx).

Insbesondere letztere Explosionsantriebe sind in unterschied- licher Ausbildung bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 35 45 327 einen solchen Antrieb, der mit einem explosiven Gasgemisch arbeitet. Die DE 102 05 369 Al und die DE 297 23 872 U1 beinhalten solche Schaltglieder, bei denen pyrotechnische Materialien zum Unterbrechen des Stromkreises verwendet werden. Ähnliche Antriebseinrichtungen sind aus der GB 2 016 210 A und der US 3 700 970 A bekannt, wobei bei der-

artigen Einrichtungen neben dem schnellen Öffnen der Kontakte gleichermaßen eine Beblasung des Lichtbogens mit einem Lösch- medium erfolgt.

Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Sachverhalt ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Antrieb für ein Schaltgerät zu schaffen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa- tentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteran- sprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung wird entgegen dem Stand der Technik kein Explosionsantrieb realisiert. Vielmehr ist ein auf der Basis einer Funkenentladung, insbesondere einer Unterwasserfunken- entladung arbeitender Antrieb geschaffen, bei dem elektrisch gespeicherte Energie eingesetzt wird. Damit ist ein geeigne- tes Antriebsmedium, beispielsweise Wasser, aber auch andere geeignete flüssige oder gasförmige Medien, sehr schnell-im sub-Millisekundenbereich bis Millisekundenbereich-zu erhit- zen und zu verdampfen und den dabei explosionsartig entste- henden Gasdruck zum Antrieb eines Schaltkontaktes zu verwen- den. Die gesamte für die Schalthandlung notwendige Antriebs- energie wird dabei elektrisch zugeführt ; dadurch ist diese Methode reversibel und, von Abnutzungserscheinungen abgese- hen, nicht in der Zahl der Schalthandlungen eingeschränkt wie andere Methoden, bei denen pyrotechnische Treibsätze begrenz- ter Anzahl vorgehalten werden müssen und die Zahl der mögli- chen Schalthandlungen begrenzen. Die für die Energieumsetzung benötigte Funkenstrecke kann während der gesamten Betriebs- zeit spannungslos gehalten werden und wird nur beim Auslöse- vorgang kurzzeitig mit Spannung belastet, so dass keine unge- wollte Selbstzündung erfolgen kann. Gegebenenfalls kann über eine Hilfsspannung ein zusätzlicher Hochspannungsimpuls auf eine Hilfselektrode gegeben werden, um den Zündvorgang zu un- terstützen bzw. zu beschleunigen und die Eigenstreuung des Zündvorgangs zu verringern. Bei induktiver Entkopplung des

Hauptentladekreises kann dieser Hilfszündimpuls auch direkt auf eine der Hauptelektroden gegeben und so auf eine Hilfs- elektrode verzichtet werden.

Vorteile der Erfindung sind insbesondere die Repetierfähig- keit bei vollständiger Rekondensation/Rekombination des Ar- beitsmediums, eine erheblich größere Lebensdauer als bei ei- nem Explosionsantrieb, Wegfall der Notwendigkeit des Auswech- selns bzw. der Lagerung von Explosivkartuschen. Die Antriebs- energie kann u. U., je nach Ausgestaltung der Schaltstrecke und der Anforderung bezüglich der Ausschaltzeit, direkt dem 230 V-Netz entnommen werden, so dass keine Energiespeicherung notwendig ist.

Besonderer Vorteil der Erfindung ist weiterhin, dass die Aus- lösung vollständig elektronisch-d. h. ohne elektromechanisch bewegte Teile-erfolgt, so dass keine zusätzliche mechani- sche Auslöseverzögerung berücksichtigt werden muss. Der Schaltvorgang wird bei Spannungen von einigen 100 V und Spit- zenströmen von einigen 100 A bis 1000 A im Bereich weniger Millisekunden Stromflussdauer von Halbleiterschaltelementen wie Thyristoren und IGBT's beherrscht, so dass keine alte- rungsempfindlichen Bauteile wie Schaltröhren oder elektrome- chanische Hilfsschalter benötigt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispie- len anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprü- chen. Es zeigen Figur 1 das Prinzip der Erfindung angewandt auf einen Vakuum- schalter und Figur 2/3 einen mit einem Antrieb gemäß Figur 1 elektro- hydraulisch betätigten Schnellschalter mit Schließ- funktion, sowohl in geöffnetem als auch in geschlos- senem Zustand.

In Figur 1 stellt 1 eine Vakuumschaltröhre dar, in der über einen Festkontaktbolzen ein Festkontakt starr angeordnet ist.

Demgegenüber ist über einen axial verschiebbaren Kontaktbol- zen ein Bewegkontakt angeordnet. Über einen Antrieb wird der Bewegkontakt von der dargestellten"Offen"-Position in die "Schließ"-Position gebracht.

Aus der Darstellung der Figur 1 ergibt sich der Vorteil des erfindungsgemäßen Antriebes gegenüber einem bekannten Explo- sivstoff-getriebenen Antrieb. Die Explosivstoff-gefüllte Sprengkapsel nach dem Stand der Technik wird hier ersetzt durch ein Druckgefäß 30, welches mit einem geeigneten Medium, insbesondere Wasser, gefüllt ist. Als Medien kommen Fluide, insbesondere Flüssigkeiten wie das bereits erwähnte Wasser, aber auch inerte Gase, wie z. B. Stickstoff oder Argon, in Frage. Das Fluid kann ionenleitende Zusätze enthalten.

Durch Zünden einer Funkenentladung in diesem fluiden Medium wird eine einer Explosionswelle ähnlichen Druckwelle erzeugt, welche den beweglichen Kontakt BK antreibt, im gezeigten Fall auf den Festkontakt zu. Damit wird eine entsprechende Schalt- handlung und zwar im in Figur 1 gezeigten Fall ein Schließen des Kontaktsystems, durchgeführt, die nach Abkühlung/Rekon- densation des verdampften Mediums reversibel ist und eine ho- he mechanische Lebensdauer erreichen kann.

Die Bereitstellung der elektrischen Energie kann-wie anhand der Figur 1 gezeigt-beispielsweise über einen elektrischen Energiespeicher in Form eines Kondensators erfolgen, der im Bild gezeigte Schalter kann in Form eines IGBT oder Leis- tungs-MOSFETs oder auch als Thyristor mit Freilaufdiode aus- gebildet sein. In einer besonders vorteilhaften Anordnung ist die elektrische Spitzenleistung so klein (einige 10 kW), dass sie in Form der zulässigen Kurzschlussbelastung direkt dem 230 V-Netz entnommen werden kann. Beispielsweise ist bei ei- ner zu betätigenden Masse von 2 kg, einem geforderten Kon- takthub von 15 mm und einer Schaltzeit von 5 ms nur eine

Energie von ca. 120 VAs nötig, wobei bereits ein Wirkungsgrad der Umwandlung elektrischer in mechanische Energie von 30 % angenommen wird ; die zugehörige elektrische Leistung von ca.

24 kW wird von modernen Halbleitern beherrscht und kann u. U. dem Netz direkt entnommen werden. Andernfalls wird bei einer Ladespannung des Energiespeichers von typ. 311 V (entspre- chend der Amplitude des 230 V-Netzes, unter Annahme einer Vollwellenbrücken-Gleichrichtung) eine Speicherkapazität von 2,5 mF benötigt.

Bei Zündung des Schalters wird an der Funkenstrecke eine aus- rechend hohe Spannung aufgebaut, dass es zu einem elektri- schen Überschlag im Antriebsmedium kommt ; im weiteren Verlauf wird dabei ausreichend viel Energie im Antriebsmedium depo- niert, dass dieses gegebenenfalls verdampft und anschließend so hoch erhitzt wird, dass der dabei entstehende thermodyna- mische Druck zur Betätigung des Bewegkontaktes ausreicht.

Entsprechend dem Stand der Technik sind Mittel vorhanden, um entsprechend den Anforderungen den Bewegkontakt in seiner Endstellung gegebenenfalls zu verklinken bzw. wieder in seine Ausgangsstellung zurückzuführen. Dies kann z. B. durch mecha- nische Klinken oder aber auch über Permanentmagnete erfolgen.

Um einen unvermeidlichen Zündverzug bei der im beschriebenen Beispiel ausgenutzten Überspannungszündung der Funkenstrecke zu verringern und statistische Schwankungen zu beseitigen, ist es vorteilhaft, einen separaten Hilfszündkreis mit höhe- rer Zündspannung zu verwenden. Der zusätzliche, energiearme Auslöseimpuls kann dabei über eine zusätzliche Triggerelekt- rode zunächst eine Teilentladungsstrecke zum Durchbruch brin- gen, welcher dann mit kurzem Zündverzug von nur wenigen Mik- rosekunden die Hauptfunkenstrecke folgt.

Alternativ kann die spannungsseitige Elektrode des Hauptent- ladekreises für hohe Frequenzen induktiv vom Hauptentlade- kreis entkoppelt sein, so dass ein hochfrequenter Hochspan-

nungs-Hilfsimpuls direkt an die Funkenelektrode gekoppelt werden kann und zu einem verzugsarmen Durchbruch der Fun- kenstrecke führt.

In den Figuren 2 und 3 ist der anhand Figur 1 vorstehend im Einzelnen beschriebene elektrohydraulische Antrieb pauschal mit 30 bezeichnet. Er wirkt auf den axial beweglichen Bolzen, wobei in an sich bekannter Weise ein mechanischer Ver/Ent- klinkungsmechanismus 40 vorhanden ist. Der Ver/Entklinkungs- mechanismus 40 ist an einer ortsfest angeordneten Halteplatte 41 gegenüber einer Verklinkungsfeder 42 verschiebbar befes- tigt und wirkt über eine Klinke 43 auf den axial beweglichen Bolzen 20 mit Aufnahmeelement 24 für die Klinke 42. Es ist eine Öffnungsfeder 45 vorhanden, die in Figur 2 gespannt und in Figur 3 entspannt ist.

In Figur 2 ist der elektrohydraulisch angetriebene Beweg- kontakt 21 in geschlossener, mechanisch verklinkter Stellung gezeigt. Dabei ist die entsprechend dem Stand der Technik vorhandene Öffnungsfeder 45 bereits gespannt. Die Energie zum Spannen der Öffnungsfeder 45 wird im gezeigten Ausführungs- beispiel vom elektrohydraulischen Antrieb 30,31, 32 gemäß Figur 1 aufgebracht. Bei Betätigung des EntklinkungsmechanLs- mus'40 wird die Klinke 42 gelöst, die gespannte Öffnungsfe- der 45 führt den Bewegkontakt 21 in den (geöffneten) Aus- gangszustand zurück.

In Figur 3 ist der elektrohydraulisch angetriebene Bewegkon- takt 21 in geöffneter, mechanisch entklinkter Stellung ge- zeigt, in der die Öffnungsfeder 45 entspannt ist.

Statt der anhand der Figuren 2 und 3 beschriebenen mechani- schen Verklinkung können auch solche Ver/Entklinkungsmittel vorgesehen sein, die magnetisch arbeiten, wofür Elektromagne- te geeignet sind.