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Österreichische
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JULES AUGUSTE EMILE MARIAGE IN PARIS.
Schaltungseinrichtung und Vorrichtung zum selbsttätigen Ein- und Ausschalten von Wechselstromtransformatoren.
Vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung, bei welcher nur ein Transformator einer Unterstation solange in Benutzung steht, als die Belastung nicht einen bestimmten Wert erreicht ; das selbsttätige Zuschalten anderer Transformatoren erfolgt gemäss der wachsenden Belastung. Umgekehrt sichert die Einrichtung das selbsttätige Ausschalten der Transformatoren im Verhältnis zur abnehmenden Belastung.
Auf der Zeichnung stellen dar : Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer Einrichtung mit zwei Transformatoren, Fig. 2 eine Seitenansicht des Umschalters, Fig. 3 eine Vorderansicht desselben, Fig. 4 eine Seitenansicht der Gesamtanordnung des Hauptapparates, Fig. 5 eine Vorderansicht desselben, Fig. 6 eine Vorderansicht des Primärschalters, Fig. 7 denselben im Grundriss und Fig. 8 eine Seitenansicht desselben ; Fig. 9 zeigt schematisch die Wirkungsweise des Primärschalters, Fig. 10 und 11 zeigen in Seiten-und Vorderansicht den Sekundärschalter. Fig. 12 zeigt schematisch die Art und Weise, in welcher der Primärund der Sekundärschalter zusammenwirken.
Es sei unter Bezugnahme auf Fig. 1 angenommen, dass eine Unterstation mit n-Trans- formatoren vorhanden ist. In der beiliegenden Zeichnung Fig. 1 sind nur die beiden ersten Transformatoren der ganzen Gruppe dargestellt und im folgenden in Betracht gezogen.
Mit A'ist der erste und mit A2 der zweite Transformator, mit B die beiden mit der Zentralstation C in Verbindung stehenden Hochspannungsleitungen und mit D die beiden Niederspannungsleitungen bezeichnet, welche von der Unterstation zu den Verbrauchsstellen fuhren. Der erste Transformator 4'ist der Haupttransformator und ist beständig mit dem Netz verbunden. Der Sekundärstrom dos Transformators A, fliesst durch eine Spule (Umschalter E), deren Kern beim Sinken durch eine später beschriebene Vorrichtung gewisse Apparate in Wirkung setzt.
Es wird angenommen, dass von der Unterstation 100 Ampere entnommen werden, was der Maximalleistung eines jeden Transformators entsprechen möge. Bei derartiger Stromentnahme wird der Kern des Umschalters derart eingezogen, dass er eine Scheibe a mit den Kontakten b und c in Berührung bringt und es fliesst nunmehr ein Zweigstrom von. 4' Über die Kontakte c und b und gelangt in einen Elektromagnet F, dessen Kern hammerartig auf einen bei e angelenkten Hebel d aufschlägt und ihn mit einer Klemme f in Kontakt bringt.
Da nunmehr die Klemmen e und f in Verbindung stehen und die Klemme e an den Umschalter E unter Zwischenschaltung des Hauptelektromagneten G angeschlossen ist, so fliesst ein zweiter Zweigstrom durch E (dessen erregende Kraft er vergrössert), den Elektromagnet G ? über die verbundenen Kontakte e, f die Kontakte g, h, die durch einen verstellbaren Schalterarm j (Fig. 4, & ) verbunden sind und kehrt zum TransformatorA'zurück.
Nunmehr zieht der Elektromagnet C seinen Kern an, welcher unter Vermittlung
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gebracht, wodurch selbsttätig die primäre Wicklung eines zweiten Transformators A2 an den Generator angeschlossen und seine sekundäre Wicklung in das Verbrauchsnetz eingeschaltet wird (Fig. 1). Die Belastung verteilt sich dann auf die beiden Transformatoren und der Kern des Umschaltens E bewegt sich langsam in eine solche Lage, dass die Scheiben a und a'eine Stellung zwischen den Kontakten b, c und r, s einnehmen. Die Scheibe a'sinkt deshalb nicht bis zu den Kontakten r, s, weil die Spule des Umschalters E derart bemessen ist, dass eine Berührung a'mit r, s nur dann stattfinden kann, wenn ein Strom von bestimmter Stärke, z.
B. von 35 Ampere durch die Spule des Umschalters fliesst bezw. wenn beide Transformatoren einen Strom von 70 Ampère liefern. Es sei nun angenommen, dass nach selbsttätiger Einschaltung des zweiten Transformators die Entnahme auf 65 Ampère oder darunter fällt. Die Scheibe a'berührt dann r, s ; ein von dem Transformator A'ausgehender Strom fliesst durch r, s, welch letzterer Kontakt durch eine Zweigleitung an den Sekundärstromkreis des Transformators A'angeschlossen ist, k, l und durchfliesst sodann einen Elektromagneten J.
Der Kern dieses Elektromagneten lässt den Schalterarm. i niedersinken, wodurch die Verbindungen der Kontakte p, q des Sekundärschalters und die der Kontakte m, it des Primärschalters unterbrochen werden ; gleichzeitig wird die Verbindung k, I unterbrochen, die Verbindung < y, A wieder hergestellt und durch eine besondere Vorrichtung, welche später beschrieben wird, der Hebel d von dem Kontakt entfernt. Der erste Transformator gibt dann allein den Strom für den Abonnenten ab.
Wenn die Abgabe anstatt auf 65 Ampère herunterzugehen, wie angenommen wurde, wächst und z. B. 200 Ampere erreicht, schaltet sich ein anderer Transformator mit Hilfe einer zweiten Setbstknppetvorrichtung und eines zweiten elektromagnetischen Umschalters E ein ; der Kontakt b, c wird aufrecht erhalten werden, aber kein Strom fliesst durch die Selbst- kuppel vorrichtung, da die Verbindung g, h unterbrochen ist. Eine gegenteilige Wirkung der Apparate findet somit nicht statt.
Der Umschalter (Fig. 2 und 3) besteht ans einem Solenoid 1, das von dem Strom des ersten Transformators durchlaufen wird. Der Kern 2 ist an einer Kette 3 aufgehängt, welche über eine Scheibe geführt ist, die unter der Einwirkung einer Feder steht, die die Scheibe in einem der Uhrzeigerbewegung entgegengesetzten Sinne zu drehen sucht, und zwar auf diese Weise, dass der Kern 2 nach oben und daher die Scheibe a'gegen die Kontakte 1", s bewegt wird, wenn der das Solenoid 1 durchfliessende Strom unter eine gegebene Grenze sinkt. Das andere Ende der Kette trägt den Stab 4, welcher die Scheiben a und a trägt, die in der Höhe verstellbar sind.
Der Stab ist mit zwei Nuten versehen, in welche Führungsrollen 5 eingreifen. 6 ist ein Puffer, welcher mit dem Stabe 4 verbunden ist und dazu bestimmt ist, eine langsame Bewegung der Scheiben a und a'zu sichern und das Schleudern der in Bewegung befindlichen Masse durch eine plötzliche Änderung der Belastung zu vermeiden. Der Puffer kann durch andere Ausgleichvorrichtungen, z. B. durch Flügel ersetzt werden, welche sich in einem geschlossenen mit Luft oder Flüssigkeit gefüllten Raum bewegen.
Der Hauptapparat, welcher die Bewegung des Primär-und Sekundärschalters herbei- führt, ist in seiner Gesamtheit in den Fig. 4 und r) dargestellt.
G, F und J sind die Elektromagnete mit Kernen, welche oben erwähnt sind und deren Zweck bereits angegeben ist. Es ist ersichtlich, dass, sobald der Schalterarm j des Primär- und Sokundärschalters unter der Wirkung des in den Elektromagneten G ge- schickten Stromes nach oben verschoben worden ist, die Kontakte g, h unterbrochen und die Kontakte k, l wieder verbunden werden. Dieses wird mittels eines bei 10 angelenkten Hebels mit drei Armen 7, 8, 9 bewerkstelligt. Der mittlere Arm 8 endigt in einem Auge, auf welches der Schalterarm j einwirkt ; der Arm 7, welcher in eine Gabel endigt, stellt den Kontakt der Backen g, h her ; der Arm 9 läuft in zwei Blattfedern aus, welche dazu bestimmt sind, mit den Kontakten ic, i in Berührung zu kommen.
Wenn der Schalterarm j nach oben verschoben worden ist, wird er in dieser Lage mittels einer kleinen Rolle 11 festgehalten welche sich in eine Auskerbung einlegt, die in einem Ansatz 13, welcher mit dem Schalterarm j aus einem Stück besteht, vorgesehen ist. Die Rolle 11 wird von einem knioförmigen Hebel 14 getragen, welcher bei 15 angelenkt ist und unter der
Wirkung einer Feder gegen den Ansatz 13 sich anlegt. Wenn dagegen der Schalterarm i sich nach unten bewegt, d. h. wenn die Stromentnahme z.
B. auf 65 Ampère heruntergeht und somit der zweite Transformator A2 ausser Betrieb gesetzt werden soll, so wird der
Elektromagnet. J erregt und sein Kern übt einen Stoss auf den knieförmigen Hebel aus, wodurch die Rolle 11 aus der Kerbe 12 ausgehoben wird, so dass sich der Schalter- arm j unter der Wirkung ihres Eigengewichtes nach unten verschieben kann.
Während dieser Verschiebung stützt sich eine an einem Ansatz des Scbalterarmes ; angelenkte Sperr- klinke 16 gegen das Ende des Hebels d und bringt diesen ausser Eingriff mit dem Kontakt/ zu dem bereits erwähnten Zweck.
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die in einem Rohre oder einer Hohlwelle beweglich und von dieser isoliert ist, sind eine Kurbel-'19 und eine Kurbelscheibe 20 befestigt; letztere trägt einen Zapfen 21, der gegen die Kurbel 19 um 180 () versetzt-ist. Auf der Hohlwelle 18 ist eine Kurbel 22 befestigt, welche gegen die Kurbel 19 normal um zirka 900 versetzt ist und mit ihr durch eine Feder 23 verbunden ist.
Auf der Hohlwelle : M, welche sich in zwei Lagern oder Trägern 24,25 drehen kann, sind eine gewisse Anzahl Scheiben 26 (vier auf der Zeichnung) vorgesehen, von. denen eine jede mit einem Zapfen 27 versehen ist. Diese Zapfen sind dazu bestimmt, auf Kontaktplatten 28 zu wirken, welche bei 29 angelenkt sind und zwei Ausnehmungen 30 und 31 besitzen, welche dazu bestimmt sind, die Bewegung der Scheiben 26 in den beiden Richtungen zu begrenzen. Die Zapfen werden von Buchsen aus isolierendem Material ge- tragen, die in den Scheiben befestigt sind. Der elektrische Strom kommt von dem Kontakt m (Fig. 1 und 7) und geht zum Kontakt n (Fig. 1 und 7).
Wenn die Kontaktplatten gesenkt sind, ist die elektrische Verbindung zwischen den Kontakten m und durch die Platten 28, die Brücken 32, welche die Träger 33 der Platten 28 verbinden und durch die die Kontaktbackon 35 verbindenden Brücken 34 hergestellt, und zwar im Sinno der in Fig. 7 ein-
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strichpunktiert ist, ist die Verbindung zwischen den Kontakten m und n unterbrochen.
Die Wirkungsweise des Schalters ist folgende : Es wird angenommen, dass, wenn der Schalter geschlossen ist, die Kurbeln 19, 20 und 22 in der in Fig. 9 in vollen Linien dargestellten Stellung sich befinden. Wenn in diesem Augenblick der Schalterarm j des Primär-und Seknndärschalters sich in der Pfeilrichtung verschiebt, werden die auf der vollen Welle befestigten Kurbeln 19 und 20 die in strichpunktierten Linien dargestellten Stellungen 19'und 20'einnehmen, während die auf der Hohlwelle 18 befestigte Kurbel 22 während einer gewissen Zeit unbeweglich bleibt, weil diese Welle selbst durch die Scheiben 26 unbeweglich gemacht ist, deren Zapfen 27 sich gegen die Sporne 31 der Platten 28 legen.
Hieraus folgt, dass die Feder 23 sich spannt bis zu dem Augenblick, in welchem die ihre Bewegung fortsetzende Kurbel 19 in die Stellung 19'gelangt, woselbst sie mit 22 einen kleineren Winkel als 1800 ausmacht. Da in diesem Augenblick die Kurbel 19'stehen bleibt, wird die Kurbel 22 in Stellung 22'unter der plötzlichen Wirkung der Feder 23 zurückbewegt. Bei dieser Bewegung drehen sich die Scheiben 26, welche wie die Kurbel 22 auf der Hohlwelle 18 befestigt sind, in demselben Sinne und ihre Zapfen 27 schlagen scharf auf die Schnäbel 30 der Platten 28 auf, wodurch letztere aus ihren Kontaktbacken 35 ausgehoben werden und infolgedessen die Verbindung zwischen den Kontaktbacken tit, n unterbrochen wird.
Wenn dagegen der Schaltarm j sich in umgekehrter Richtung bewegt, werden die Scheiben 26 plötzlich im umgekehrten Sinne bewegt, die Zapfen 27 schlagen auf die Platten 28 und stellen den Kontakt der letzteren mit den Backen 35 her, wodurch von neuem die Verbindung zwischen den I {ontakten mund 11 wieder hergestellt wird Die Rückbewegung der Scheiben 26 wird durch die Zapfen 27 begrenzt, welche sich gegen die
Sporne 31 der Platten 28 legen.
Der Sekundärschalter (Fig. 10 und 11) ist gleichfalls einpolig ; für die Kontaktbildung bedarf es nur einer sehr geringen Kraft ; wenn man die Ursache, welche ihn geschlossen hält, aufhebt, hat der Schalter das Bestreben, diese Kontaktstellung zu ver- anlassen. Die Vorrichtung, welche den Kontakt aufrecht erhält, ist die Ktinkenrolle 11, von der bereits mit Bezug auf Fig. 5 gesprochen worden ist.
Der Schalter besteht aus einer Platte 36 aus Isoliermaterial, auf welcher zwei
Lager 37 und zwei Kontaktstücke 38 befestigt sind. In den Lagern 37 dreht sich ein U-förmiger Schalthebel 39, welcher (bei 40) Kontaktflächen aufweist. Nach der Mitte dieses
Schalthebels zu sind zwei Muttern 41 mit zweckmässig grösserer Steigung befestigt, welche mit entgegengesetztem Schraubengewinde vorsehen sind. In diese Muttern kann man einen
Bolzen 42 mit entgegengesetzten Gewinden ein-oder herausschrauben. Da die beiden Muttern fest sind, hat eine Drehung des Schranbonbolzons 42 in dem einen oder anderen
Sinne zur Folge, die beiden die Kontaktflächen tragenden Arme des Schalthebels einander zu nähern oder voneinander zu entfernen.
Die Anordnung wird so getroffen, dass in der in Fig. 10 strichpunktiert dargestellten Stellung, also in der Ausschaltstellung die Kontakt- flächen 40 des Schalthebels einander genähert und in der in vollen Linien dargestellten
Stellung (IÜmtaldste1lung) voneinander entfernt sind und daher einen guten Kontakt mit den Backen 3S herstellen. Zu diesem Zweck ist ein an dem Schraubbolzen 42 befestigter
Hebel 43 mit einem Lenker 44 verbunden, der an einem einstellbaren Lager 45 angelenkt
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In der strichpunktierten Stellung des Schalthebels 39 ist der Strom unterbrochen.
Wird der Schattorarm j in der Pft'itnchtung verstellt, so nimmt er die Schraübe 42 mit, welche durch den Hebel 43 gedreht wird und die Muttern 41 und folglich auch die K ntaktflächen 40 voneinander entfernt. In dem Augenblick, in welchem die Kontaktflächen 40 zwischen die Backen 38 gelangen, ist der Abstand der ersteren voneinander kleiner als der Abstand der Backen, da der Winkel zwischen den Hebeln 59 und 43 sich bei Verdrehung derselben nur unbedeutend ändert, aus welchem Grunde die Schraube, die mit dem Hebel 43 fest verbunden ist, nur wenig verdreht wird, so dass die Kontaktflächen des Schalthebels nicht weit auseinander gespreizt werden und daher bequem zwischen die Backen 38 geschoben werden können ; sobald sie aber zwischen die Backen.
M eintreten, werden sie viel schneller voneinander entfernt, da sich der genannte Winkel rasch verkleinert, wodurch die Schraube 42 rasch verdreht wird und stellen daher einen zuverlässigen Kontakt her.
Wenn die Kontaktflächen 40 in ihre Kontaktstellung gelangt sind, legt sich die Rotte in die Kerbe 12 ein und hält den Schalterarm in dieser Kontaktstellung fest. Sobald die Rolle 11 die Kerbe 12 verlässt, wird der Schalthebel 39 nicht mehr in der Kontaktstellung festgehalten und der Strom wird infolge der durch die Schwerkraft ver- ursachen Abwärtsbewegung des Schalterarmes j unterbrochen, indem die Kontaktflächen 40 ausser Berührung mit den Backen 38 kommen.
Das Inbetriebsetzen des Primär- und Sekundärschalters findet in folgender Weise statt, wobei auf die schematische Fig. 12 verwiesen wird. Die in vollen Linien dargestellte Stellung ist diejenige, welche der Ausserbetriebsetzung der Schalter entspricht, die punktierte Stellung diejenige, welche der Inbetriebsetzung des ersten Schalters und die strichpunktierte Stellung ist diejenige, welche der Inbetriebsetzung der beiden Schalter entspricht. Der Schalterarm j der beiden Schalter endigt in einen Schnabel 47, in welchen der Zapfen 21
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richtung verstellt, so kommt der Schnabel 47 in die Stellung 47'und der Zapfen 21 in die Stellung 21', welche der Schlussstellung des Primärschalters entspricht. Während dieser Zeit sind die Kontaktflächen 40 noch nicht in Kontakt mit den Backen 38, sondern befinden sich bei 40'.
Wird der Schaltorarm j weiter verschoben, so verbleibt der Zapfen 21 in der Stellung 21', der Schnabel 47 kommt in die Stellung 47"und die Kontaktflächen 40 kommen bei 40"in Kontakt mit den Backen 38 ; diese Lage entspricht der Einschaltung der beiden Schalter. Man sieht somit, dass in dem Augenblick des Schliessens erst der Primärschattcr in Tätigkeit tritt und darauf der Sekundärschalter. Im Augenblick der Unterbrechung wird als erster der Sekundärschalter und dann der Primärschalter unter- brochen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum selbsttätigen Einschalten und Ausschalten von Wechselstromtransformatoren in Wechselstrommnetzen, dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Sekundärstromkreis eines in Betrieb stehenden Transformators (A) eingeschalteter Elektromagnet einen Umschalter (E) bei Änderung der Belastung derart betätigt, dass der letztere in der einen Schaltstellung (b, c), die bei steigender Stromentnahme eintritt, ein Solenoid (F) an die sekundäre Leitung anlegt, dessen Kern einen zweiten Kontakt (d, f) schliesst, wodurch
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eines zweiten zu schaltenden Transformators (A2) geschlossen wird, während bei Einstellung des Umschalters (E) in der anderen Schaltstellung (r, s) bei sinkender Belastung ein Solenoid (J) in den Sokundärstromkrois eingeschaltet wird,
das eine Auslösung des Schaltarmes (j) bewirkt, der nunmehr zuerst den Sokundärschaltor (p, q) und hierauf den Primärschalter (m, n) ausschaltet.