Schnellschalter. Wenn in elektrischen Verteilungsanlagen Einankerumformer, Gleichrichter usw. paral lel auf ein Netz arbeiten., so ist es nicht möglich, die Maschinen und Gleichrichter bei starken Überlastungen oder Kurzschlüssen im Netz durch gewöhnliche Schnellschalter zu schützen. Tritt beispielsweise infolge einer Störung im Netz an einem Gleichrichter eine Rückzündung auf, so liefern alle andern Gleichrichter und Umformer Strom in den be schädigten Gleichrichter hinein. Dann spricht zwar der Schnellschalter des beschädigten Gleichrichters an und schaltet diesen ab, gleichzeitig lösen aber auch die Schnellschal ter der stromliefernden Gleichrichter und Um former aus, so dass die ganze Verteilungs anlage stromlos wird.
Man hat bereits vorgeschlagen, diesen Mangel dadurch zu beseitigen, dass vor jedem Umformer und vor jedem Gleichrichter zwei in Reihe liegende Schalter angeordnet sind, die verschiedene Ausschaltzeit haben. Der eine Schalter ist als Schnellschalter gebaut und so ausgebildet, dass er nur auf Rück- strom anspricht, also nur dann auslöst, wenn die Stromrichtung im Schnellschalter sich um kehrt. Der andere Schalter kann als gewöhn licher Überstromschalter ausgebildet sein, dessen Ausschaltzeit länger als die des Rück str9mschnellschalters ist. Auf Rückstrom spricht er nicht an, weil innerhalb seiner Ausschaltzeit der Rückstrom vom Schnell schalter bereits abgeschaltet worden ist.
Die Erfindung löst die gleiche Aufgabe aber mit einem einzigen als Schnellschalter ausgebildeten Schalter. Die Erfindung besteht darin, dass die Stromspule und die Span nungsspule des Magnetsystems bei Vorwärts strom einander entgegenwirken, bei Rück strom sich dagegen unterstützen zu dem Zwecke, bei Überstrom bestimmter Höhe je nach der Stromrichtung verschiedene Auslöse zeiten zu erzielen.
Eine solche Gegenschaltung von Strom spule und Spannungsspule ist bei gewissen Selbstschaltern an sich bekannt. Sie dient dort aber zu dem Zwecke, bei verschiedenen Stromrichtungen die Auslösung von der Stärke des Stromes abhängig zu machen, so dass also bei Vorwärtsstrom beispielsweise ein starker Strom zum Auslösen erforderlich ist, bei Rückwärtsstrom aber nur ein schwa cher Strom. Bei gewissen Selbstschaltern ist dabei die Auslösezeit praktisch ganz dieselbe, ob nun der Strom in der einen oder in der andern Richtung fliesst.
Im Gegensatz hierzu wird beim Erfindungsgegenstand durch die Gegenschaltung von Stromspule und Span nungsspule erreicht, dass bei Überstrom von be stimmter Höhe die Auslösezeiten des Schnell schalters je nach der Stromrichtung wesent lich voneinander verschieden sind.
Diese Wirkung des Schnellschalters be ruht darauf, dass zwischen dein Strom und dein von ihm erzeugten Feld wegen der Wirbelstrombildung im Eisen des Magnet systems eine Phasenverschiebung besteht, und dass die Verzögerung im Anwachsen des Feldes im Verhältnis zu der sehr kurzen Auslösezeit des Schnellschalters gross ist. Dies ist an Hand der Abb. 1 zu ersehen, in der als Abszisse die Zeit, als Ordinaten das Feld (Amperewindungen) aufgetragen ist.
Das Feld, das zum Anziehen des Ankers beziehungsweise zum Auslösen des Schalters erforderlich ist, hat die Grösse 0A oder<I>OB.</I> Das von der Spannungswicklung (g in Abb. 3) erzeugte konstante Feld wird durch die Strecke<I>CD</I> dargestellt. Die das Feld, das beim Anwachsen eines Vorwärtsstromes oder Rückwärtsstromes in der Stromwicklung (f i 1r Abb. 3) entsteht, darstellenden Kurven schliessen sich im Punkt D an das Span nungsfeld<I>CD</I> an.
Um bei Vorwärtsstrom von unzulässiger Grösse eine Auslösung des Schalters herbei zuführen, muss das Spannungsfeld CD mit- telst des Stromfeldes ganz abgebaut (Kurven teil<I>DE)</I> und dann ein neues Feld CZ auf gebaut (Kurventeil EF) werden. Dies erfor dert eine gewisse Zeit, weil wegen der Wir belströme im Eisen des Magnetsystems eine Phasenverschiebung zwischen dem Feld und dem es erzeugenden Stromes auftritt. Diese Zeit ist durch den Abstand FlI' gegeben und mit to bezeichnet.
Die Feldkurve für Rückwärtsstrom glei cher Stärke schliesst sich an die Kurve<I>CD</I> im Punkt D nach der entgegengesetzten Rich tung an und schneidet die durch B parallel zur Abszissenachse gelegte gestrichelte Linie im Punkt G. Dieser Punkt hat den Abstand GiG von der Kurve CD und die diesem Ab stand entsprechende Zeit 1r ist viel kürzer als die Zeit to für Vorwärtsstrom.
Durch die Anordnung von einander ent gegenwirkenden Strom- und Spannungsspulen wird also bei gleicher Stromstärke, aber ver schiedener Richtung des Stromes eine scharf begrenzte Staffelung der Auslösezeit je nach der Stromrichtung erzielt.
In der Abb. 2 ist schematisch eine Ver teilungsanlage dargestellt, bei der Gleichrich ter gi, g2 und i inankerumforrrer ui, iez auf die Sammelschienen s arbeiten, von denen Verbraucherleitungen<I>ei, es, ei</I> ausgehen. Vor den Gleichrichtern und Umformern liegen die Schnellschalter a, <I>b, c, d</I> gemäss der Er findung.
Tritt aus irgend einem Grunde beispiels weise durch einen Kurzschluss eine Rückzün dung in dem Gleichrichter gi auf, und sind die Umformer ui, gr:: abgeschaltet, so liefert der Gleichrichter g;.2 über den Schnellschalter b Strom über den Schnellschalter a in den Gleichrichter g,. Der Strom in beiden Schnell schaltern ist also der gleiche.
Aber für den Gleichrichter g2 ist der Strom Vorwärtsstrom, für den Gleichrichter gi ist er Rilekwärts- strom. Dadurch, dass die Stromspule und die Spannungsspule beim Schnellschalter a ein ander unterstützen, beim Schnellschalter b einander entgegenwirken, wird erreicht, dass der Schnellschalter a mit grösster Sicherheit zuerst auslöst, obwohl doch in beiden Schnell schaltern die gleiche Stromstärke fliesst.
Ist umgekehrt in dem Gleichrichter g2 Rückzündung aufgetreten, so liefert der Gleichrichter gi über die Schnellschalter a und b Strom in den Gleichrichter g2. Da dieser Strom für den Gleichrichter g2 Rück wärtsstrom bedeutet, so löst zuerst der Schal ter b aus.
Sind die andern Stromquellen ui, u2 eben falls eingeschaltet, so liefern beim Auftreten einer Rückzündung im Gleichrichter g1 alle andern Stromquellen g2, ui, u2 Überstrom nicht nur zu der Fehlerstelle in das Netz, sondern auch in den beschädigten Gleich richter gi. Der Strom in g1 ist also Rück strom und der Schnellschalter a wird in kur zer Zeit ausgeschaltet, ehe noch der Schnell schalter L im Stromkreis des Gleichrichters g2 oder die Schalter e, d der andern Strom quellen angesprochen haben.
In der Abb. 3 ist der Schnellschalter nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Am Anker h des Magnetsystems m ist unmittel bar der Kontakt ki befestigt, der dem festen Gegenkontakt k2 gegenübersteht. Auf den Schenkeln des Magneten rrc sind die Strom spule f und die an konstanter Spannung lie gende Spannungsspule g angeordnet, die bei Vorwärtsstrom einander entgegenwirken. Die Spule f ist mit dem beweglichen Kontakt ki verbunden. Die Spannungsspule wirkt im Sinne des Anziehens des Ankers und damit im Sinne des Öffnens des Schalters.
Bei Rückwärtsstrom unterstützen sich die Kraft flüsse der beiden Spulen f und y.
Bei dem in Abb. 1 dargestellten Beispiel ist das Feld (0A. oder<I>OB),</I> das zum An ziehen des Ankers beziehungsweise zum Aus lösen des Schalters erforderlich ist, grösser als das von der Spannungswicklung erzeugte konstante Feld<I>CD.</I> Man kann die Verhält nisse aber auch so wählen, dass das zum An ziehen des Ankers erforderliche Feld gleich dem Feld der Spannungswicklung ist. In diesem Falle tritt die Auslösung des Schal ters beim Auftreten von Rückstrom in dem Augenblick ein, in welchem der Strom durch Null hindurchgeht, beim Auftreten von Vor wärtsstrom aber erst dann, wenn die Span nungsamperewindungen überwunden und der zusätzliche Auslösekraftfluss vorhanden ist.
Man kann das Ansteigen des Kraftflusses im Magnet bei Vorwärtsstrom durch beson dere Hilfsmittel noch verlangsamen. Beispiels weise kann man auf das Magnetsystem noch einen Kurzschlussring aufsetzen, der dem plötzlichen Ansteigen des graftflusses um ein grosses Mass Widerstand entgegensetzt.
Die Anordnung nach der Erfindung hat den Vorteil, dass von beispielsweise zwei beim Auftreten von Überstrom in Reihe liegenden Schaltern derjenige zuerst ausschaltet, für den dieser Überstrom Rückstrom bedeutet.