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Gegenseitige elektrische Verriegelung für zwei Leistungsschalter mit
Handantrieb Es sind Hochspannungsschaltanlagen bekannt, bei denen zwei Leistungsschalter
in einem Stromkreis miteinander in Reihe geschaltet sind, z. B. dort, wo elektrische
Kraft aus einem Hochspannungsnetz über einen Transformator an ein Verbrauchernetz
geliefert werden soll. Bei solchen Hochspannungsschaltanlagen ist es zur Vermeidung
von Schaltfehlern beim Ausschalten bzw. Wiedereinschalten der Leistungsschalter
bekannt, die beiden Leistungsschalter gegeneinander mechanisch und elektrisch zu
verriegeln. Zu diesem Zweck sind Hilfsorgane, z. B. Hilfskontakte, vorgesehen, welche
bei durch Hand oder durch Auslöser gefallenem Hochspannungsschalter zwangläufig
auch den anderen Leistungsschalter abschalten und die Wiedereinschaltung beider
Leistungsschalter in bestimmter Reihenfolge erzwingen.
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Diese bekannte Verriegelung hat noch den Nachteil, daß beim Ausschalten
des Unterspannungsschalters der Oberspannungsschalter nicht mit ausgeschaltet wird.
Dabei bleibt der Transformator mit dem Oberspannungsnetz verbunden. Hierdurch entstehen
Transformator-Leerlaufverluste.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine gegenseitige elektrische Verriegelung
für zwei Leistungsschalter mit Handantrieben und Freilaufkupplungen zwischen den
Handantrieben und den Schaltorganen und mit überstrom- und Spannungsauslösern für
jeden Schalter. Der obenerwähnte Nachteil ist erfindungsgemäß dadurch vermieden,
daß mechanische und elektrische Hilfsorgane vorgesehen sind, mit welchen bei der
Abschaltung eines beliebigen der beiden Leistungsschalter zwangläufig auch der andere
Leistungsschalter abgeschaltet und die Wiedereinschaltung der beiden Leistungsschalter
in bestimmter Reihenfolge dadurch erzwungen wird, daß Hilfskontakte und ein zusätzlicher
Hilfsschalter mit nur in einer Richtung wirksamem Antrieb vorgesehen sind, und daß
der Antrieb desjenigen Leistungsschalter den zusätzlichen Hilfsschalter erhält,
welcher zuletzt eingeschaltet werden soll.
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Dabei ist es vorteilhaft, eine Drucktaste mit schwenkbarem Antriebsglied
und einem Drucktastenkontakt als zusätzlichen Hilfsschalter zu verwenden und das
Antriebsglied von einer Nockenscheibe oder einem Nocken betätigen zu lassen und
den Nocken mit der Schalterantriebsstange bzw. die Nockenscheibe mit der Schalterantriebswelle
zu verbinden. Die Nockenscheibe bzw. der Nocken kann auf der Schalterantriebswelle
bzw. auf der Schalterantriebsstange verstellbar angeordnet sein, wodurch sich Einstellungsmöglichkeiten,
und zwar in der Weise ergeben, daß das Betätigen der Drucktaste gegenüber dem Betätigen
der Hilfskontakte zeitlich veränderlich ist.
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Das schwenkbare Antriebsglied der Drucktaste arbeitet mit einem Anschlag
zusammen, gegen welchen es durch den Nocken bei einer Bewegungsrichtung gedrückt
wird. Dadurch wird der Drucktastenkontakt geschlossen. Bei einer Bewegung des Nockens
in entgegengesetzter Richtung kann das schwenkbare Antriebsglied aber ausschwenken,
so daß der Drucktastenkontakt nicht geschlossen wird.
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Weitere Vorteile der Erfindung sind der folgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispieles einer Verriegelung nach der Erfindung an Hand der Fig. 1 bis
4 zu entnehmen.
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Fig. 1 bis 3 veranschaulichen in schematischer Darstellung die Schaltung
und die Schaltvorgänge bei der Herbeiführung der verschiedenen Betriebszustände,
wie z. B. »eingeschaltet« oder »ausgeschaltet«; Fig. 4 stellt schematisch die Ausbildung
eines besonderen Hilfsschalters dar.
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Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Verbraucheranlage. Mit
1 ist das Verbrauchernetz, mit 2 ein Niederspannungsschalter, mit 3 ein Transformator,
mit 4 ein Hochspannungsschalter und mit 5 das Hochspannungsnetz bezeichnet. Zu der
Verriegelung gehören verschiedene Hilfskontakte am Hoch-und am Niederspannungsschalter,
die von einer Stromquelle 6, die eine Gleich- oder eine Wechselstromquelle sein
kann, gespeist werden. Der Niederspannungsschalter 2 hat einen Handantrieb 7 mit
der Stellung »Ein«: »E«, und der Stellung »Aus«: »A«.
Ferner hat
er drei Hilfskontakte 8, 9, 10 sowie eine Freilaufkupplung 11 mit einer Überstrom-
und einer Arbeitsstromauslöserspule 11a und 11b. Die Freilaufkupplung 11 liegt im
Zuge des aus. zwei Teilen 12 und 12a bestehenden Antriebsgestänges. Sie kuppelt
bzw. entkuppelt die beiden Antriebsstangenteile 12 und 12a. An dem Antriebsstangentei112
ist ein zur Betätigung des zusätzlichen Hilfsschalters dienender Antriebsteil, z.
B. ein Nocken 14, angeordnet, welcher einen zusätzlichen Hilfsschalter, z. B. einen
Druckknopfschalter oder eine Drucktaste 15, niederdrückt oder freigibt. Der Nocken
14 ist an dem Gestängeglied 12 des Niederspannungsschalters 2 verstellbar angeordnet.
Die Verstellbarkeit ermöglicht eine Zeiteinstellung der Drucktasten-Kontaktgabe.
Die Drucktaste 15 hat einen Stößel 15 a und an ihm angelenkt ein schwenkbares
Antriebsglied 16. Dieses bewirkt, däß der Stößel 15 a nur dann nach unten gedrückt
und der Kontakt der Drucktaste 15 geschlossen wird, wenn der Antriebsstangenteil
12 nach links bewegt wird. In diesem Fall legt sich das schwenkbare Antriebsglied
16 gegen den Anschlag 16 a, so daß die schräge Fläche 14 a den Stößel
15 a nach unten gegen die Spannung einer nicht dargestellten Feder drückt
und den Kontakt der Drucktaste 15 schließt. Bei der Betätigung des Antriebsstangenteils
12 nach rechts legt sich das schwenkbare Antriebsglied dagegen nach rechts gegen
die Spannung einer nicht dargestellten Feder um (s. die punktierte Linie
16 b), so daß die Drucktaste 15 nicht betätigt wird. Der Überstromauslöser
11 a ist an die Sekundärspule 37a eines Stromwandlers angeschlossen, dessen Primärspule
mit 37 bezeichnet ist. Die Arbeitsstromauslöserspule 11 b wird über den Hilfskontakt
9 am Niederspannungsschalter 2 und den Hilfskontakt 19 am Hochspannungsschalter
4 an die Stromquelle 6 angeschlossen, wenn beide Hilfskontakte geschlossen sind.
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Der Hochspannungsschalter 4 hat einen Handantrieb 17, der über das
Antriebsgestänge 18, 18 a mit dazwischen angeordneter Freilaufkupplung 33 mit einem
Überstrom- bzw. Arbeitsstromauslöser mit den entsprechenden Spulen 33 a und 33 b
mit dem Schaltmesser 20 verbunden ist. Mit dem Antriebsgestänge 18, 18 a sind zwei
Hilfskontakte, und zwar der bereits obererwähnte Hilfskontakt 19 und ein Hilfskontakt
21, verbunden. Der Hilfskontakt 21 liegt im Stromkreis der Arbeitsstromauslöserspule
33 b. Die überstromauslöserspuie 33 a ist mit der Sekundärwicklung 38a eines Stromwandlers
mit der Primärspule 38 verbunden.
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Die Fig. 1 zeigt die Anlage im eingeschalteten Zustand. Dabei ist
beim Niederspannungsschalter 2 der Hilfskontakt 8 geöffnet, während die Hilfskontakte
9 und 10 geschlossen sind. Die Drucktaste 15 ist geöffnet. Beim Hochspannungsschalter
4 ist der Hilfskontakt 21 geschlossen und der Hilfskontakt 19 geöffnet.
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Es sei angenommen, daß der Hochspannungsschalter 4 aus irgendeinem
Grunde, sei es von Hand mit dem Hebel 17 oder automatisch über den Stromwandler
38 und die überstromauslöserspule 33 a, z. B. infolge eines Kurzschlusses oder eines
Erdschlusses, ausgeschaltet wird. In diesem Fall öffnet der Hilfskontakt 21 und
schließt der Hilfskontakt 19. Der Handhebel 1.7 nimmt die Stellung »A« ein. Dadurch
wird bewirkt, daß der Niederspannungsschalter 2 ebenfalls ausgeschaltet wird, weil
der Hilfskontakt 19 den Stromkreis für die Arbeitsstromauslöserspule 11 b schließt,
wodurch die Freilaufkupplung 11 gelöst und der Antriebsstangenteil 12 a unter der
Wirkung einer nicht dargestellten Kraft, z. B. einer Feder, nach links bewegt wird.
Beim Öffnen des Kontaktmessers 13
des Niederspannungsschalters 2 wird der
Hilfskontakt 8 geschlossen, dessen Wirkungsweise weiter unten erklärt werden wird.
Ferner wird die Arbeitsstromauslöserspule 11 b durch Öffnen des Hilfskontaktes 9
spannungslos gemacht. Die Hilfsorgane 10, 14 und 15, welche rechts von der Freilaufkupplung
11 liegen, bleiben unberührt. Auch der Handhebel 7 behält die in der Zeichnung dargestellte
»Ein«-Stellung bei. Dieser Schaltungszustand ist in der Fig. 2 dargestellt.
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Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel wurde der Niederspannungsschalter
2 als derjenige angenommen, welcher nicht zuerst eingeschaltet werden darf; infolgedessen
ist er mit dem zusätzlichen Hilfsschalter der Drucktaste 15 mit dem nur in einer
Richtung wirksamen Antrieb 14, 16 ausgestattet.
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Bei dem in der Fig. 2 wiedergegebenen Betriebszustand des Schaltungsvorganges
kann der Hochspannungsschalter 4 noch nicht eingeschaltet werden. Würde man das
versuchen und den Handhebel nach rechts herüberlegen, so öffnet sich der Hochspannungsschalter
automatisch, weil die Hilfskontakte 8 und 10 am Niederspannungsschalter 2 geschlossen
sind und durch das Schließen des Hilfskontaktes 21 am Hochspannungsschalter 4 die
Arbeitsstromauslöserspule 33 b am Hochspannungsschalter 4 an Spannung gelegt werden
würde. Es wird also in diesem Fall die Freiauslösung wirksam. Der Hilfskontakt 8
am Niederspannungsschalter 2 hat die Wirkung, das Wiedereinschalten des Hochspannungsschalters
4 zu verhindern, solange nicht am Niederspannungsschalter 2 der Handantrieb 7 in
die »Aus«-Stellung gebracht worden ist, ein Vorgang, der auch als Quittieren der
Störstellung des Niederspannungsschalters bezeichnet wird, was weiter unten näher
erläutert ist.
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Soll die Anlage wieder in Betrieb genommen werden, so muß zunächst
der Handantrieb 7 in die Stellung »Aus« gebracht werden. Geschieht das, so wird
der Hilfskontakt 10 geöffnet und der Nocken 14 in seine Stellung links von der Drucktaste
15 gebracht. Hierbei wird die Drucktaste 15 betätigt, was aber keine Wirkung hat,
weil der Hochspannungsschalter 4 geöffnet ist. Jetzt sind beide Handantriebe 7 und
17 in der »Aus«-Stellung, und der Hilfskontakt 1.0 ist geöffnet (s. Fig. 3). Würde
man jetzt entgegen der Bestimmung versuchen, den Niederspannungsschalter 2 einzuschalten,
dann würde das nicht gelingen, weil der Hilfskontakt 19 am Hochspannungsschalter
4 und der Hilfskontakt 9 am Niederspannungsschalter 2 einen Stromkreis noch geschlossen
halten, der die Arbeitsstromauslöserspule 11b an Spannung legt und danach die Freilaufkupplung
11 öffnet, so daß der Niederspannungsschalter 2 automatisch öffnet, obwohl der Handhebel
7 in der Stellung »E« steht.
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Wird dagegen an Stelle des Niederspannungsschalters 2 der Hochspannungsschalter
4 eingelegt, so bleibt der Hochspannungsschalter geschlossen, weil durch den offenen
Hilfskontakt 10 und die offene Drucktaste 15 der Stromkreis der Arbeitsstromauslöserspule
33 b geöffnet bleibt. Nach dem Einschalten des Hochspannungsschalter 4 ist der Hilfskontakt
21 geschlossen und der Hilfskontakt 19 geöffnet. Anschließend kann der Niederspannungsschalter
2 eingeschaltet werden. Auch er bleibt geschlossen, weil der in seinem Arbeitsstromauslöserspulenkreis
liegende
Hilfskontakt 19 geöffnet ist. Dadurch wird der in der Fig. 1 dargestellte Zustand
wieder hergestellt.
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Wird aus irgendeinem Grunde, z. B. infolge eines Kurzschlusses oder
eines Erdschlusses, der Niederspannungsschalter 2 automatisch über den Stromwandler
37/37a zuerst ausgeschaltet, so werden nur die links von der Freilaufkupplung 11
liegenden Hilfskontakte 8 und 9 betätigt, und zwar wird der Hilfskontakt 8 geschlossen,
der Hilfskontakt 9 aber geöffnet. Durch Schließen des Hilfskontaktes 8 wird über
die Arbeitsstromauslöserspule 33 b der Hochspannungsschalter 4 automatisch geöffnet.
Es ist damit der Zustand, welcher in der Fig. 2 dargestellt ist, wieder erreicht.
Die Einschaltung muß in derselben Weise, wie oben beschrieben, vorgenommen werden.
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Falls der Niederspannungsschalter 2 von Hand mit dem Antrieb 7 geöffnet
wird, so erhält der Hochspannungsschalter 4 durch kurzzeitiges Betätigen der Drucktaste
15 seinen Ausschaltimpuls. Dieser schließt den Stromkreis für die Arbeitsstromauslöserspule
33 b des Hochspannungsschalters 4. Das Schließen der Drucktaste 15 ist nötig, weil
der Hilfsschalter 10
öffnet, bevor der Hilfsschalter 8 schließt. Die Drucktaste
15 liegt parallel zu den beiden Hilfsschaltern 8 und 10.
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Ein besonderes Merkmal dieser Verriegelung besteht darin, daß bei
einer Störung, z. B. durch überstrom, und zwar unabhängig davon, ob der Hochspannungs-
oder der Niederspannungsschalter zuerst ausschaltet und den anderen anschließend
ausschaltet, die Einschaltung des zuerst einzuschaltenden Schalters, des Hochspannungsschalters
4, immer erst nach Quittierung der Störstellung des zuletzt einzuschaltenden Schalters,
also beim gewählten AusfÜhrungsbeispiel des Niederspannungsschalters 2, durch Umlegen
des Handhebels 7 aus der »Ein«-Stellung in die »Aus«-Stellung freigegeben wird.
Die Störstellung des Niederspannungsschalters 2 ist dadurch gegeben, daß das Schaltmesser
13 seine geöffnete und der Handantrieb 7 noch seine »Ein«-Stellung inne hat, so
wie es in der Fig. 2 dargestellt ist.
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Man kann die Anordnung auch bei Schaltern verwenden, deren Handantrieb
nicht ein Schaltgestänge, sondern eine Welle betätigt. In diesem Fall wird die Drucktaste
durch eine Nockenscheibe ein- oder ausgeschaltet. Ein solches Ausführungsbeispiel
ist in der Fig. 4 schematisch dargestellt. Die Drucktaste ist mit 30, das schwenkbare
Antriebsglied mit 31 und die auf der Welle 23 sitzende Nockenscheibe mit 24 bezeichnet.
Mit 25 ist der Handantrieb der Welle 23 beziffert, der dem Handantrieb 7 in der
Fig. 7 entspricht. Der Teil 26 dient zur Befestigung der Drucktaste 30. Der Handantriebshebel
25 kann in Richtung 28 für die Aus- und in Richtung 32 für die Einschaltung bewegt
werden. Das schwenkbare Antriebsglied 31 hat ein Lager 29. Wird die Welle 23 im
Uhrzeigersinn bewegt, so wird das schwenkbare Antriebsglied 31 durch die Nockenscheibe
24 nicht umgeklappt, sondern es betätigt die Drucktaste 30. Nach dieser Bewegung
steht die Nockenscheibe 24 rechts von dem schwenkbaren Antriebsglied 31. Wird die
Welle 23 jetzt aber mit dem Handhebel 25, entgegen dem Uhrzeigersinn, also in Richtung
32 bewegt, so stößt die Fläche 35 gegen die Fläche 22. Das schwenkbare Antriebsglied
31 weicht aus, indem es sich um den Bolzen 29 im Uhrzeigersinn dreht, so daß die
Drucktaste 30 nicht betätigt wird. Die Erfindung ist an- das beschriebene und dargestellte
Ausführungsbeispiel nicht gebunden. Man kann an Stelle der Arbeitsstromauslöser
auch Ruhestromauslöser verwenden, die dann gleichzeitig eine Auslösung im Spannungsrückgangsfall
bewirken. Man kann naturgemäß auch neben dem Arbeitsstromauslöser noch den Spannungsrückgangsauslöser
anordnen.
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Einen besonderen Vorteil hat die Erfindung für die beschriebene Verbraucheranlage.
Bei diesen Anlagen ist der Hochspannungsschalter im allgemeinen nur einem bestimmten
kleinen Personenkreis von Fachkundigen, der Niederspannungsschalter aber einem unbeschränkten
Personenkreis, also auch Nichtfachkundigen zugänglich. Fällt die Stromversorgung
der Verbraucheranlage aus, so kann die Anlage niemals von einem Nichtfachkundigen
wieder in Betrieb genommen werden, weil das Einschalten des Niederspannungsschalters
keine Strombelieferung der Verbraucheranlage bewirkt. Es ist vielmehr immer notwendig,
daß der Fachkundige herbeigerufen wird und die Einschaltung des Hochspannungsschalters
vornimmt, was dieser nur nach Beseitigung des Schadens oder des Mangels tun wird.
Dadurch ist eine große Betriebssicherheit bei der Bedienung gewährleistet.
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Aus der Tatsache, daß der Oberspannungsleistungsschalter auch dann
geöffnet wird, wenn der Niederspannungsleistungsschalter geöffnet wird, ergibt sich
der besondere durch die Erfindung erzielte Vorteil, daß Leerlaufverluste des Transformators
in allen Fällen vermieden sind.