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Schützensteuerung für die selbsttätige Umschaltung eines Verbrauchernetzes
von einer Wechsel stromquelle auf eine zur Notstromversorgung dienende Gleichstromquelle
Die Erfindung betrifft eine Schützensteuerung für die selbsttätige Umschaltung eines
Verbrauchernetzes von einer Wechselstromquelle (Hauptquelle) auf eine zur Notstromversorgung
dienende Gleichstromquelle (Hilfsquelle) mit je einem der Haupt- bzw. Hilfsquelle
zugeordneten Schütz mit Schließer zur Verbindung des Verbrauchernetzes an die zugehörige
Stromquelle und einem das Vorhandensein der Wechselspannung überwachenden Relais
mit einem Öffner im Stromkreis des Hilfschützes, welches einen Öffner im Stromkreis
des Hauptschützes liegen hat.
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Zur selbsttätigen Umschaltung eines Verbrauchernetzes auf eine Hilfsstromquelle
beim Ausbleiben der Hauptspannung ist eine Schützensteuerung mit einem Hauptschütz
und einem Hilfsschütz und ferner einem als Spannungswächter für die Hauptspannung
dienenden Steuerrelais bekannt, welche beim Ausbleiben der Hauptspannung den Verbraucher
auf die Hilfsstromquelle umschaltet und bei Wiederkehr der Hauptspannung von der
Hilfsstromquelle abschaltet. Um ein Aufeinanderschalten der Spannungen der Haupt-und
der Hilfsstromquelle zu vermeiden, hat man bereits in Reihe mit dem Öffner des die
Hauptspannung überwachenden Steuerrelais einen dem Hauptschütz zugeordneten Hilfskontakt
angeordnet, die beide in der zu dem Hilfsschütz der Gleichstromquelle führenden
Leitung liegen. Hierdurch soll erreicht werden, daß der Stromkreis für die Schaltspule
des Hilfsschützes erst geschlossen wird, wenn der Hauptspannungskreis völlig unterbrochen
ist. Diese Sicherungsmaßnahme ist aber praktisch deshalb überflüssig, weil im Falle
des Ausbleibens der Hauptspannung die Gefahr des Aufeinanderschaltens der Spannungen
bereits ausgeschlossen ist; andererseits verhindert dieser zusätzliche Hilfskontakt
des Hauptschützes nicht, daß bei Wiederkehr der Hauptspannung die Spannungen beider
Stromquellen nicht kurzzeitig aufeinandergeschaltet werden. Im Augenblick des Wiederkehrens
der I'Iauptspannung ist nämlich der Verbraucherstromkreis noch mit der zur Notstromversorgung
dienenden Gleichstromquelle verbunden. Selbst wenn moderne schnellschaltende Schütze
verwendet werden, wird zumindest über den Gleichstrom-Abschalt-Lichtbogen eine Verbindung
bestehen. Der geringe innere Widerstand der Batterie wirkt also wie ein Kurzschluß,
der Lichtbogen im Schütz wird nicht mehr erlöschen und die Batterie zerstört werden.
Zumindest tritt dieser Kurzschluß zeitweilig auf.
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Diese Nachteile sollen nun vermieden werden, und zwar mit einfachen
schaltungsmäßigen Mitteln, die eine Umschaltung des Verbrauchernetzes von Wechselstrom
auf Gleichstrom und wieder zurück von Gleich-Strom auf Wechselstrom mit gleicher
Sicherheit ohne Kurzschlußgefahr ermöglichen.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein dem Verbraucher parallel
geschaltetes Gleichstromrelais, welches einen Öffner in der zur Wechselstromwicklung
des Schützes führenden Leitung betätigt, gelöst. Dadurch ist die Wechselspannungsseite
der Umschalteinrichtung doppelt gesperrt, und die am Hauptnetz liegende Schaltspule
kann ihre Schützenkontakte erst durchschalten, wenn die Hilfsstromquelle vorher
abgeschaltet ist. Damit wird jede nur zu verlangende betriebsmäßige Sicherheit der
Schützensteuerung bei selbsttätiger Umschaltung auf Notstromversorgung und bei Zurückschaltung
von Batterie auf Netz gewährleistet.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß
das Haupt- und Hilfsschütz zu einem Umschaltschütz mit gekoppeltem Magnetsystem
vereint sind, das im spannungsfreien Zustand eine ausgeprägte Nullstellung hat,
und die Schließer zweipolig angeordnet sind. Im spannungsfreien Zustand der Anlage
sind dann alle Kontakte des Umschaltschützes, die den Verbraucher entweder mit der
Hauptstromquelle oder der Hilfsstromquelle verbinden, geöffnet, während die Steuerkontakte,
die der Wechselspannungsspule und der Gleichspannungsspule des Umschaltschützes
zugeordnet sind, geschlossen sind und somit für den zu erwartenden Schaltimpuls
in Bereitschaft stehen. Die doppelte Anordnung
der das Verbrauchernetz
schaltenden Kontakte gewährt die doppelte Sicherheit gegen Fehlschaltungen. Es ist
auch vorteilhaft, daß das Umschaltschütz beim Zurückschalten zunächst auf seine-Nullstellung
gehen muß und erst aus -dieser heraus die Wechselspannung wieder auf den Verbraucherstromkreis
schaltet.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise in
einem Schaltschema in mehreren Betriebsphasen dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1
das Schaltschema -der Schützensteuerung in spannungsfreiem Zustand, Fig. 2 dasselbe
bei Speisung aus der Wechselstromquelle und Fig. 3 bei Speisung aus der Gleichstromquelle.
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An der Verbraucherleitung 1, 2 liegt die Beleuchtungsanlage 3, die
aus dem Wechselstromnetz 4, 5 bzw. aus der Gleichstromleitung 6, 7 gespeist wird,
welche mit einer nicht dargestellten Akkumulatorenbatterie verbunden ist.
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Das Umschaltschütz X mit gekoppeltem Magnetsystem hat die Wechselspannungsspule
8 und die Gleichspannungsspule 9. Die magnetische Kopplung ist durch die
strichpunktierte Linie 10 angedeutet. Zur Wechselspannungsseite des Umschaltrelais
gehören die beiden Schließer 81 und 82 und zur Gleichstromseite desselben
die Schließer 91 und 92. Diese Kontakte liegen in den Hauptleitungen
11 und 12,
die vom Wechselstromnetz bzw. von der Notstromquelle zum
Verbraucher führen, und sind im spannungsfreien Zustand der zugehörigen Schützspulen
geöffnet. Am Wechselstromnetz 4, 5 liegt das nur auf Wechselspannung ansprechende
Relais 13 und parallel zu den Verbraucherleitungen 1 und 2 das nur
auf Gleichspannung ansprechende Relais 14. Diese Relais dienen als Spannungswächter.
Dem Wechselstromrelais 13 ist der Öffner 131 zugeordnet, der in Reihe mit der Gleichspannungsspule
9 des Umschaltschützes liegt und im spannungsfreien Zustand des Relais 13
geschlossen ist. In Reihe mit der Wechselspannungsspule 8 des Umschaltschützes liegen
die beiden als Sperrkontakte dienenden Öffner 93 und 141. Das Umschaltschütz X hat
drei Stellungen, eine Arbeitsstellung, in der seine Kontakte 81 und 82 geschlossen
sind; eine zweite Arbeitsstellung, in der seine Kontakte 91 und 92 geschlossen sind,
und eine ausgeprägte Nullstellung, in der sein Kontakt 93 geschlossen und die Kontakte
81, 82, 91 und 92 offen sind.
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Die Wirkungsweise der Schützensteuerung ist folgende: Solange der
Verbraucher im Normalbetrieb am Wechselstromnetz 4, 5 liegt, hat das Wechselstromrelais
13 Spannung, zieht an und hält den Kontakt 131 gemäß Fig. 2 offen. Dadurch ist die
Gleichstromseite des Umschaltschützes X abgeschaltet. Die Kontakte 91 und 92 sind
geöffnet. Der Sperrkontakt 93 ist geschlossen, ebenso wie der Sperrkontakt 141,
da dessen Gleichstromrelais 14 nicht auf Wechselspannung anspricht. Die Wechselspannungsseite
des Umschaltschützes hat, da die Spule 8 an Wechselspannung liegt, angesprochen.
Die Kontakte 81 und 82 sind geschlossen. Die Wechselspannung liegt am Verbraucher.
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In Fig. 3 ist die Kontaktstellung der Schützensteuerung beim Ausbleiben
der Wechselspannung und die Durchschaltung des Verbrauchers auf die Notstromquelle
dargestellt. Durch das Ausbleiben der Wechselspannung sind die Wechselspannungsspule
8 des Umschaltschützes X und das Relais 13 spannungslos geworden. Der Kontakt
131 schließt und legt die Gleichstromseite des Umschaltschützes an die Gleichstromleitung
6, 7. Das Umschaltschütz schaltet von der inzwischen eingenommenen Nullstellung
auf Gleichstrom durch Schließen seiner Kontakte 91 und 92 um, das Gleichstromrelais
14 spricht an, die Sperrkontakte 93 und 141 und die Kontakte 81 und 8`= sind geöffnet.
Der Verbraucher ist jetzt auf Notstromversorgung umgeschaltet.
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Kehrt zu irgendeinem Zeitpunkt die Netzwechselspannung wieder, so
spricht sofort das Wechselstromrelais 13 an und öffnet den Kontakt 131, wie dies
gestrichelt in Fig. 3 dargestellt ist. Die Gleichstromseite des Umschaltschützes
X wird dadurch spannungslos. Das Umschaltschütz geht in seine Nullstellung, da beide
Seiten jetzt spannungslos sind. Die Sperrkontakte 93 und 141 sind noch unterbrochen.
Die Umschaltkontakte 91 und 92 der Gleichstromseite öffnen in die gestrichelt gezeichnete
Stellung. Es entsteht an diesen Kontakten ein Gleichstromlichtbogen, der erst in
der Offenstellung der Kontakte erlischt. über diesen Lichtbogen hält sich das Gleichstromrelais
14. In der Nullstellung schließt der Sperrkontakt 93. Jetzt ist auch nach
dem Erlöschen des Lichtbogens das Gleichstromrelais 14 spannungsfrei und
schließt den zweiten Sperrkontakt 141, so daß die Wechselspannungsspule des Umschaltschützes
X erst jetzt an der wiedergekommenen Wechselspannung liegt und diese durch Schließen
seiner Umschaltkontakte 81 und 82 wieder an den Verbraucher legt, so daß damit die
Schaltstellung gemäß Fig. 2 wieder erreicht ist.
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Eine Überschaltung der wiedergekommenen Netzwechselspannung auf die
Gleichstromseite wird schon allein durch das Zusammenarbeiten des magnetisch gekoppelten
Umschaltschützes mit Nullstellung und den Gleichstromspannungswächter
14 erreicht. Es ist aber mit einfachen Mitteln, nämlich durch Zuordnung eines
weiteren Sperrkontaktes 93 zur Gleichstromseite des Umschaltschützes möglich, durch
die doppelte Sperrung der Wechselstromseite die Sicherheit gegen Überschaltung noch
weiter zu erhöhen.
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Die Schützensteuerung arbeitet mit einfachsten Mitteln völlig selbsttätig
sowohl beim Umschalten von Wechselstrom auf Gleichstrom als auch umgekehrt.