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Elektrisches Schaltgerät für Mehrphasenanlagen mit selbsttätiger Öffnung der Kontakte im Überstromfalle
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät für Mehrphasenanlagen mit selbsttätiger Öffnung der Kontakte im Überstromfalle. Derartige Schaltgeräte öffnen im Falle eines Kurzschlusses infolge des Ansprechens von Schnellauslösernihre Kontakte. Es sind auch sogenannte strombegrenzende Schalter bekannt mit sehr flink und unter der dynamischen Wirkung des über die Kontakte fliessenden Stromes selbsttätig in die Öffnungsstellung gehenden Kontakten.
Im Falle eines mit Auslösern versehenen Schaltgerätes wirkt öffnend auf die Kontakte eine allen Kontakten gemeinsame (bei der Kontaktschliessung gespannte) Feder ein und alle Kontakte werden gemeinsam geöffnet. Im Falle eines strombegrenzenden Schalters mit unter der dynamischen Wirkung des Stromes selbsttätig öffnenden Kontakten ist die grösste Öffnungskraft an dem Kontakt wirksam, der in derjenigen Phase mit dem steilsten Stromanstieg, d. h. der stromstarke Phase, liegt. Bei solchen Schaltern liegt in jeder Phase ein unabhängig von den andern Kontakten öffnender (einpoliger) Kontakt und die Kontakte öffnen je nach Ausbildung der ersten Halbwelle zeitlich nacheinander.
Liesse es sich mit vertretbarem technischem Aufwand erreichen, dass der Ausschaltverzug bzw. die Krafteinwirkung auf die Kontakte entsprechend dem zeitlichen Beginn eines Kurzschlusses so variiert wird, dass sich hinsichtlich der endgültigen Unterbrechung des Kurzschlusses, d. h. also der Kontaktöffnung und Löschung des Lichtbogens gUnstige Verhältnisse ergeben, so brauchte auf die verschieden hohen augenblicklichen Ströme und Spannungen der drei Phasen keine RUcksicht genommen zu werden.
Da das nicht möglich ist, muss man einen erheblichen Aufwand für die Lichtbogenlöschung treiben, u. zw. sowohl bei Schaltgeräten mit normalem Ausschaltverzug - etwa 15 - 25 ms - als auch bei strombegrenzend abschaltenden Schaltgeräten, die im Mittel einen Ausschaltverzug von 2 bis 5 ms aufweisen.
Die Erfindung beseitigt diesenNachteil dadurch, dass bei einem Mehrphasen-Selbstschalter, bei dem jeder Schalterkontakt im Überstromfall infolge dynamischer Stromkräfte strombegrenzend öffnet, und von dem Schalterkontakt, an dem-bedingt durch die Stromverteilung in den drei Phasen - im Augenblick des Kurzschlusses die stärkste Kontaktöffnungskraft auftritt, die Öffnung der andern Schalterkontakte abgeleitet wird, die beweglichen Schalterkontakte unmittelbar kraftschlüssig gekuppelt sind. Infolge der schnellen Kontaktöffnung aller Schalterkontakte wird der Strom in der stromschwächsten Phase bei dem dem Kurzschlusseintritt folgenden nächsten natürlichen Stromnulldurchgang unterbrochen, so dass der dreiphasige Kurzschluss in einen zweiphasigen Kurzschluss mit in Reihe geschalteten Lichtbögen umgewandelt wird.
Ein einer grossen Öffnungskraft ausgesetzter Kontakt überträgt die ihm erteilte Bewegung auf einen, einer geringeren Öffnungskraft ausgesetzten Kontakt über Mitnehmer, die die Mitnahme nach kurzer Anlaufbewegung des mitnehmenden Gliedes bewirken. Dadurch ergibt sich, dass die Lichtbogenarbeit der verbleibenden Phasen verringert wird. Die Lichtbogenlöscheinrichtungen erfordern einen geringeren Aufwand, als wenn mit der maximalen Lichtbogenstärke und Brenndauer zu rechnen wäre und vor allem werden, wenn es auf strombegrenzende Ausschaltung ankommt, die Lichtbögen so schnell gelöscht, dass die Stromunterbrechung innerhalb kürzester Zeit erfolgt.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. schematisch dargestellt, u. zw. gibt die Fig. 1 die Ströme eines Mehrphasensystems bei einem Kurzschluss wieder, während Fig. 2 ein erfindungsgemäss ausgeführtes Kontaktsystem eines strombegrenzenden Schalters mit dynamisch öffnenden Kontakten darstellt.
Gemäss der Darstellung nach Fig. 1 wird der Kurzschluss zur Zeit to eingeleitet. Es ist eine symmetrische Kurzschlussbelastung eines Drehstromsystems angenommen. Die Ausbildung der ersten Halbwelle einer jeden Phase erfolgt je nach Annahme des Zeitpnnktes to und des Leistungsfaktors in ganz bestimmter Weise voneinander verschieden, jedoch so, dass die Summe zu jedem Zeitpunkt Null ergibt. Der erste Stromnulldurchgang wird zur Zeit t1 in Phase T erreicht. Zu diesem Zeitpunkt sind die beiden übrigen Phasen noch im Stromanstieg der ersten Halbwelle. Werden im Zeitraum to-t, die Kontaktsysteme der drei Phasen frühzeitig gerug geöffnet, so muss bei geeigns'rem Löschsystem der Kurzschlussstrom JT mit seinem ersten Maximum JT zur Zeit seines Nulldurchganges t1 bereits verlöschen.
Dadurch wird aus dem symmetrischen, dreiphasigen Kurzschluss ein zweiphasiger Kurzschluss.
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sen Stromhöhe sowohl durch die erfolgte Reihenschaltung der Leitungswiderstände als auch durch die stärkere Dämpfung der beiden in Reihe geschalteten Lichtbogenwiderstände im Löschsystem stärker begrenzt wird. Die gesamte Schaltarbeit und auch die Höhe des Durchlassstromes werden dadurch wirksam herabgesetzt.
Bei dem erfindungsgemässen Schaltgerät wird eine wesentliche Verminderung der Schaltarbeit und der Durchlassstromhöhe bei mehrphasigen Schaltern erreicht, indem die überschüssige Öffnungsenergie der stromanstiegsteilsten Phase an das Kontaktsystem der stromanstiegflachsten Phase abgegeben wird. So können diebeweglichen Kontaktsysteme oder die sie unmittelbar anregenden Glieder nach einem aufäglichen, voneinander unabhängig zurückgelegten Weg kraftschlüsäg gekuppelt werden.
Es ergibt sich dadurch, dass, wenn z. B. J-nicht in der Lage ist, das zugeordnete Kontaktsystem überhaupt oder aber frühzeitig genug mit sicherer Löschung zum Zeitpunkt tu zou öffnen, eine Unterstützung der Verstellkraft dieses Kontaktsystems. Dazu sind gemäss Fig. 2 die aus festem Kontakt l und beweglichem Kontakt 2 bestehenden Kontaktsysteme so angeordnet, dass sie unmittelbar von einer bestimmten Wegstrecke ab in Ausschaltrichtung miteinander kraftschlussig gekuppelt sind. Es dient dazu ein Mitnehmerbolzen 3, der in ein Langloch des beweglichen Kontaktes. 2 jedes der drei Kontakte greift. Nach kurzer Anlaufbewegung des zuerst öffnenden Kontaktes 2 wird auch ein geringerer dynamischer Öffnungskraft ausgesetzter Kontakt 2 in die Öffnungsstellung gebracht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mehrphasen-Selbstschalter, bei dem jeder Schalterkontakt im Überstromfall infolge dynamischer Stromkräfte strombegrenzend öffnet, und. von dem Schalterkontakt, an dem-bedingt durch die Stromverteilung in den drei Phasen - im Augenblick des Kurzschlusses die stärkste Kontaktöffnungskraft auftritt, die Öffnung der andern Schalterkontakte abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass diebeweglichen Schalterkontakte unmittelbar kraftschlUssig 3ekuppelt sind.