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Überstromschalter mit Kraftspeicher.
Die Erfindung bezieht sich auf Überstromschalter mit Kraftspeicher und einem sowohl durch den Strom des zu schützenden Stromkreises als auch durch einen Hilfsstrom erregbaren
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angegebenen Art zu schaffen, der die Eigenschaft besitzt, dass er nach Beseitigung der störenden Ursache sich nicht von selbst wieder einschalten kann, sondern so lange geöffnet bleibt, bis der Hilfsstromkreis von Hand geeffnet wird, und der sich durch einfache Bauweise, bequeme Handhabung und hohe Betriebssicherheit auszeichnet.
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Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht.
Bei dem aus Filg. 1 ersichtlichen, ersten Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass ein nicht dargestellter Stromverbraucher, z. B. ein Gleichstrommotor, durch den selbsttätigen Schalter vor Überstrom geschützt werden soll. Im einzelnen bedeutet A die Hauptstromwicklung,
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unmittelbar wirkenden elektromagnetischen Schalters. A3 stellt eine Zugfeder dar, welche die Stromschlussbürste A2 mit zwei an die zu unterbrechende Leitung angeschlossenen Stromschlussklötzen A4 und AS in Berührung zu setzen sucht.
Auf dem Magnetkern Al ist ausser der Haupt- stromwicklung A parallel zu dieser und der mit ihr in Reihe liegenden Unterbrechungsstelle eine Hilfswicklung AG angeordnet. Im Hauptstromkreise ist ferner ein doppelpoliger Handausschalter B vorgesehen, der dazu dient, den Stromverbraucher und gleichzeitig die Hilfs-
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Die beiden im gleichen Sinne wirkenden Magnetwicklungen A und A8 sind so bemessen und angeordnet, dass ihre gemeinsame Zugkraft in der Einschaltstellung des Schalters geringer
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normalen oder einem geringeren Strome durchflossen wird, dass ihre Zugkraft aber die Federkraft überwiegt, sobald eine unzulässig hohe Stromstärke im Hauptstromkreise, d. h. im Stromkreise des Stromverbrauchers, auftritt.
Dabei ist die Hilfswicklung AG im besonderen so bemessen, dass ihre Zugkraft allein bei voller Erregung ausreicht, den durch Abheben der Stromschlussbürste von den Stromschlussklötzen A4 und A5 geöffneten Schalter in der aus Fig. i ersichtlichen Ausschaltstellung festzuhalten, nicht aber kann sie (A6) den in der Einschaltstellung befindlichen Schalter ohne Mitwirkung der von einem unzulässig starken Strome durchflossenen Hauptstrom-
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Bei der Betrachtung der Wirkungsweise sei angenommen, dass sowohl der selbsttätige Schalter A2, A4, As als auch der Handausschalter B sich in der Einschaltstellung befinden, so dass der Stromverbraucher Strom aus der Gleichstromquelle aufnimmt. Tritt nun, z. B. durch Festbremsen des den Stromverbraucher darstellenden Motors, ein Überstrom im Stromkreis des Stromverbrauchers auf, so schaltet der Schalter A2, A, 4 AS unter der Wirkung der Hauptstromwicklung aus. Da die elektromotorische Gegenkraft des Motors, sobald der die Hauptstromwicklung A enthaltende Stromkreis unterbrochen ist, schnell verschwindet, liegt die Hilfswicklung A6 nach
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sie voll erregt wird und den Schalter in der Ausschaltstellung festzuhalten vermag.
Nach Be- seitigung der störenden Ursache wird zunächst der Schalter B von Hand geöffnet. Infolgedessen wird auch die Wicklung AG stromlos und der Schalter A2, A4, AI ; schaltet sich unter der Wirkung der Feder A3 wieder ein. Nun kann der Schalter B geschlossen und der Motor vom neuen angelassen werden. Der Schalter A2, A4, A5 bleibt dann, falls die Störung endgültig beseitigt ist, geschlossen, andernfalls schaltet er sich sofort vom neuen aus.
Die Anordnung nach Fig. 2, welche in erster Linie zum Schutze eines ein Netz speisenden Gleichstromgenerators gedacht ist, unterscheidet sich von der beschriebenen nur dadurch, dass die Hilfswicklung AG über einen Ausschalter C, der zweckmässig als Druckknopfschalter ausgebildet ist, an die beiden Pole des von dem Gleichstromgenerator gespeisten Netzes angeschlossen ist
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der Schalter C in der Einschaltstellung, so sind beide Iagnetwicklungen A und AG erregt. Steigt nun die Stromstärke im Hauptstromkreise aus irgendeinem Grunde, z. B. infolge Kurzschlusses im
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Dadurch wird die IIilfswicklung AS stromlos, und der Schalter gelangt in seine Einschaltstellung. Besteht nun wider Erwarten noch ein unzulässig hoher Strom, so schaltet der Schalter A2, , A5 sofort vom neuen aus, während er eingeschaltet bleibt, wenn der Strom inzwischen auf das zulässige Mass herabgesunken ist.
Fig. 3 zeigt eine für Leonardbetriebe geeignete Ausführungsform des Schalters. Die Hauptstromwicklung A liegt hier im gemeinsamen Ankerstromkreis des Leonardgenerators D und des zugehörigen Motors E. Die Unterbrechungsstelle des Schalters , , dagegen ist in den Erregerstromkreis des Generators D gelegt. Die IIilfswicklung AG ist über einen Umschalter F an die den Erregerstrom liefernde Stromquelle konstanter Spannung angeschlossen.
Die Wirkungsweise stimmt im wesentlichen mit derjenigen der Anordnung nach Fig. 2 überein. Ein Unterschied besteht nur darin, dass der Ankerstromkreis stromlos gemacht werden kann, ohne dass er unterbrochen zu werden braucht.
Soll der selbsttätige Schalter den Leonardmaschinensatz auch gegen Stromstösse schützen, bei denen sich die Stromrichtung im Ankerstromkreis umkehrt, wie sie z. B. bei elektrischer Bremsung des Motors E auftreten, so ist es zweckmässig, den Schalter mit getrennten magnetischen Kreisen für die Hauptstrom-und für die Hilfswicklung auszuführen. Da nämlich die Hilfswicklung AG so bemessen ist, dass ihre magnetische Zugkraft auf alle Fälle ausreicht, den Schalter in der Ausschaltstellung zu halten, sind bei getrennten magnetischen Kreisen Veränderungen in der Stärke des magnetischen Feldes der Hauptstromwicklung A nicht imstande, den Schalter in die Einschaltstellung zu bringen. Es wird dadurch vermieden, dass infolge der Stromumkehr in der Hauptstromwicklung ein vorzeitiges Wiedereinschalten stattfinden kann.
In Fig. 4 ist eine für einphasigen Wechselstrom geeignete Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Schaltmagnet durch einen Schaltmotor ersetzt ist. Dieser ist als Repulsionsmotor ausgebildet. Auf der Welle seines Ankers G ist ein Arm gl befestigt, der in einen Zapfen g2 endigt. Mit diesem greift er in ein Langloch h2 einer Stange hl ein, die an die Stromschlussbürste H des in dem zu unterbrechenden Stromkreis angeordneten Schalters angelenkt ist. In diesem Stromkreis, der zum Speisen eines Stromverbrauchers bestimmt sein möge, liegen ferner ein doppelpoliger Handausschalter j und die Primärwicklung K eines Stromwandlers.
Der Sekundärstromkreis des Stromwandlers, der dessen Sekundärwicklung Kl und die Feldwicklung G3 des Schaltmotors in Reihenschaltung enthält, ist parallel zur Unterbrechungsstelle des Hauptstromkreises an diesen angeschlossen.
Bei geschlossenen Schaltern H und j und normaler Stromeiitnahme des angeschlossenen Stromverbrauchers wird der die Feldwicklung G des Repulsionsmotor enthaltende Stromzweig nur von dem schwachen Strome durchflossen, der in der Sekundärwicklung Kl des Stromwandlers K, Kl induziert wird. Die Stärke dieses induzierten Stromes, welche der Stärke des in der Primärwicklung K fliessenden Stromes verhältnisgleich ist, reicht nicht aus, im Motor G, ca ein Drehmoment hervorzurufen, das zum Öffnen des Schalters B genügen würde. Die Verhältnisse sind vielmehr so gewählt, dass erst bei einer ganz bestimmten, die normale übersteigenden Stromstärke im Hauptstromkreis die Zugkraft des Schaltmotors die Federkraft des Schalters überwiegt, so dass der Schalter H in die gezeichnete Ausschaltstellung gelangt.
Nach der Unterbrechung des Schalters H fliesst aus dem Netz ein Strom über die jetzt in Reihe geschalteten Wicklungen K, Kl und G3, der stark genug ist, dem Motor G, G3 ein Drehmoment zu erteilen, durch das der Schalter H in der Ausschaltstellung festgehalten wird. Erst wenn der Stromverbraucher, der das übermässige Ansteigen der Stromstärke im Hauptstromkreis veranlasst hatte, durch Öffnen des Hand- aussehalters j abgeschaltet ist, wird der die Wicklungen Kl und G3 enthaltende Stromzweig stromlos, so dass der Motor G, G3 sein Drehmoment verliert und der Schalter H wieder in seine
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In Fig. 5 ist eine für Dreiphasenstrom geeignete Anordnung dargestellt.
Entsprechend der Phasenzahl sind der an ein Dreiphasennetz P angeschlossene Stromwandler K, Kl und der hier als Induktionsmotor mit Kurzschlussanker gedachte Schaltmotor G, G"dreiphasig, der selbsttätige Schalter 11 und der Handausschalter j dreipolig ausgebildet. M bezeichnet eine durch Gleichstrom erregte Synchronmaschine, die sowohl als Drehstromerzeuger wie als synchroner Drehstrommotor arbeiten kann. Der Hub des selbsttätigen Schalters H ist in nicht dargestellter Weise auf eine Grösse einstellbar, bei der aus der Ausschaltstellung des Schalters H heraus kleine Schaltbewegungen möglich sind, welche jedoch ein Schliessen des Hauptstromkreises nicht herbeiführen.
Die Wirkungsweise des selbsttätigen, bei Überstrom wirkenden Ausschalters H entspricht in allen Punkten der für die einphasige Anordnung nach Fig. 4 beschriebenen.
Die Anordnungen nach Fig. 4 und 5 besitzen jedoch noch die sehr wichtige Nebenwirkung, dass sie auch als Einrichtungen zum selbsttätigen Parallelschalten zweier ein-oder mehrphasiger Wechselstromkreise gebraucht werden können. Dies'soll an Hand der Fig. 5 näher erläutert werden. Der eine Stromkreis sei durch das Netz P, der andere, hinzu zuschaltende Stromkreis, durch die Sychronmaschine M dargestellt. Solange nun z.
B. die Drehrichtung der Synchronmaschine 11 falsch ist oder zwischen ihrer Spanmfflg, Frequenz und Phase und den entsprechenden
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Grössen des Netzes P eine erhebliche Abweichung besteht, bleibt unter der Annahme, dass der Handausschalter y geschlossen ist. die Feldwicklung G3 des Schaltmotors G, G dauernd erregt, und der Schalter H verharrt in der Ausschaltstellung.
Bei richtiger Drehrichtung der Synchron- maschine. 11 lassen sich indessen die Unterschiede in der Spannung, Frequenz und Phase allmählich so weit verringern, dass das Drehmoment des Schaltmotors G, G3, dessen Erregung um so schwächer
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beginnt der Schalter II Schaltbewegungen auszuführen, die allmählich grösser werden, aber noch nicht ausreichen, ihn in die Einschaltstellung zu bringen. Sobald der Zustand der annähernden Übereinstimmung von Spannung. Frequenz und Phase, der sich bekanntlich periodisch wiederholt, lange genug anhält, sinkt das Drehmonent des Schaltmotors G, ( ? so weit, dass die Federkraft des Schalters H überwiegt, worauf dieser sich sofort einschaltet.
Alsdann sind Netz P und Sychronmaschine "11 prallel geschaltet. Der Schaltmotor G, G wird nun nicht mehr durch die Netzspannung, sondern durch die im Stromwandler K, Kl induzierte Spannung erregt. Er wirkt daher bei
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schaltung in der beschriebenen Weise wiederherstellen.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Überstromschalter mit Kraftspeicher und einem sowohl durch den Strom des zu schützenden Stromkreises als auch durch einen Hilfsstrom erregbaren Magnetfeld, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den Hilfsstrom erregte Magnetfeld den geöffneten Schalter bzw. H) entgegen der Wirkung des Kraftspeichers (AS) in seiner Ausschaltstellung so lange festzuhalten vermag, bis der Hilfsstromkreis von Hand geöffnet wird.