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Anordnung zur Stellungsanzeige eines Schalters mit einem Wechselkontakt
als Meldekontakt Für die Rückmeldung der Schaltstellungen von Leistungs- oder Trennschaltern
in einer Schaltanlage wurden unter anderem bisher Meldeschalter verwendet, die mit
dem Hauptkontakt des Leistungs- oder Trennschalters mechanisch gekuppelt waren.
Für Schalter mit elektrischem Antrieb war bisher jedem Antriebsmotor eine besondere
Ein- und Ausschaltvorrichtung zugeordnet. Um eine eindeutige Stellungsanzeige des
Schalters zu erlangen, war es erforderlich, alle Meldeschalterkontakte so zu justieren,
daß sie nur dann schalteten, wenn der Hauptkontakt des Schalters nahezu vollständig
die Ein- oder Ausschaltstellung erreicht hatte.
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Die neue Steuer- und Rückmeldeeinrichtung erfordert demgegenüber ein
Minimum an Justierungsarbeit für die Meldekontakte des Schalters, da nur noch ein
einziger Umschaltkontakt erforderlich ist, und gibt -besonders für Schalter mit
elektrischem Antrieb -eine wesentliche Ersparnis dadurch, daß für eine ganze Schaltergruppe
(z. B. alle Schalter eines Abzweiges) nur ein gemeinsames Hauptschütz für alle Schalterantriebe
benötigt wird.
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Für Schalter mit pneumatischem Antrieb ist bereits ein Schaltfehlerschutzgerät
bekannt, welches im wesentlichen aus einem Steuerkolben mit mechanisch gekuppeltem
Hilfsschalter zur Weitergabe der Schaltstellungsanzeige besteht. Die Steuerkolben
mehrerer Schalter werden über einzelne Verteilerventile von einem gemeinsamen druckfest
ausgeführten Hauptventil geschaltet. Jeder Steuerkolben hat in seinem Zylinder drei
definierte Schaltstellungen. Er wird aus einer Endlage beim Freigeben des Hauptventils
in die Mittellage gedrückt, dort mechanisch verriegelt und gibt dann die Zuleitungen
zu dem Antriebszylinder des zugehörigen Schalters frei. Erst nach Beendigung der
Schaltbewegung erfolgt über eine vom Antriebszylinder des Schalters ausgehende Steuerleitung
die Entriegelung, und der Steuerkolben wird vom Steuerdruck in die andere Endlage
gepreßt. Kontakte an einem mechanisch mit dem Steuerkolben gekuppelten Anzeigeschalter
schließen dann das Hauptventil.
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Die neue Steuer- und Rückmeldeeinrichtung ist im Gegensatz zu dem
pneumatischen Schaltfehlerschutz nicht an einen bestimmten Schalterantrieb gebunden.
Zwar hat der verwendete Anzeigeschalter zur Weitergabe der Meldung ebenfalls drei
Schaltstellungen und ist mechanisch nicht mit dem Hauptkontakt des zugehörigen Schalters
verbunden, jedoch weist der Meldeschalterantrieb keine Verriegelung in der Mittelstellung
auf und ist auch nicht von dem gemeinsamen Schaltorgan (Hauptventil) abhängig, sondern
wird im Gegensatz dazu nur von Meldekontakten des Schalters und Kontakten der zugeordneten
Benötigungsorgane für den Schalter gesteuert. Dies ergibt gegenüber dem bekannten
den entscheidenden Vorteil, daß auch bei einer Schalterbetätigung von Hand die Anzeigeschalterstellung
immer der Stellung des Hauptkontaktes des zugeordneten Leistungs- oder Trennschalters
entspricht. Außerdem nimmt der Anzeigeschalter bei einer Störung im Steuer- oder
Rückmeldekreis immer eine Störstellung ein unabhängig von der jeweiligen Schalterstellung.
Bei Verwendung von in der Endstellung verriegelbaren AnzeigeschaI-tern hat man trotz
der Schaltabhängigkeit des AnzeigeschaIters von Meldekontakten des Schalters auch
bei vollständigem oder teilweisem Ausfall der Hilfsspannungen immer die richtige
Stellungsanzeige.
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Der Anzeigeschalter kann dabei genauso aufgebaut sein wie der Hilfsschalter
bei dem bekannten Schaltfehlerschutzgerät. Er enthält also Kontakte, die zum Melden
der Schalterstellung in einer Schaltwarte oder für Verriegelungsaufgaben herangezogen
werden können. Da diese Anzeigeschalterkontakte sowie deren Schaltung zur Stellungsmeldung
bekannt sind und sich die vorliegende Erfindung nur auf den Antrieb dieser Kontakte
in Abhängigkeit von der Stellung des zugehörigen Leistungs- oder Trennschalters
bezieht, sind in dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel nur so viel Kontakte enthalten, wie zum Verständnis der vorliegenden
Erfindung erforderlich sind.
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In den bekanntgemachten Unterlagen der Patentanmeldung S 20917 ist
die Eindrahtfernsteuerung eines Schalters beschrieben. Bei dieser Einrichtung werden
die Ein- und Ausschaltschütze des Schaltgerätes gleichzeitig mit dem Steuerbefehl
angesteuert und bleiben so lange eingeschaltet, bis der Schalter seine andere Endstellung
erreicht hat, oder bis eine bestimmte Zeit verstrichen ist. Eine Abhängigkeit der
Stellung
des Schalters zur Anzeige der Schaltstellung von der Steuerung des Schaltgerätes
selbst ist hierbei nicht vorhanden. Damit ist nicht gewährleistet, daß in jeder
Zwischenstellung des Schaltgerätes eine Störstellung angezeigt wird. Für die Steuerung
mehrerer Schalter und die gegenseitige Verriegelung dieser Schalter untereinander
müssen - da keine Schalter mit drei Schaltstellungen zur Schaltstellungsanzeige
vorhanden ist - für jeden Schalter eine Vielzahl von Meldekontakten vorhanden und
richtig justiert sein.
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Im Unterschied zum Bekannten besteht die neue Lösung darin, daß der
Anzeigeschalter Kontakte, die der Vorbereitung des Steuerstrompfades für den elektrischen
Antrieb des Schalters, sowie Kontakte, welche der Verriegelung dienen, steuert und
daß in Reihe zu dem die Schaltspulen des Anzeigeschalters liegenden Wechselkontaktes
als Meldekontakt des Schalters je ein Öffner des Einschaltrelais und des Ausschaltrelais
liegen.
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In F i g. 1 ist die Schaltung für einen Schalter mit zugehörigem Anzeigeschalter
dargestellt. Der Leistungs- oder Trennschalter besteht aus einem Hauptkontakt 1,
einem in der »Aus«-Stellung des Schalters geschlossenen Meldekontakt 2 und einem
in der »Ein«-Stellung des Schalters geschlossenen Meldekontakt 3 sowie einem Antriebsmotor
4. Diesem Schalter ist der Anzeigeschalter 5 zugeordnet, dessen Antrieb aus einem
Drehmagneten 6 besteht, der seinerseits mit den als Verstellorgane zum Schalten
in die Endstellung dienenden Wicklungen 7 und 8 und der Rückstellfeder 9 zum Schalten
in die Mittellage versehen ist. Vom Anzeigeschalter sind drei Um@ schaltkontakte
10, 11 und 12 und zwei Steuerkontakte 13 und 14 dargestellt. Außerdem ist dem Schalter
ein Betätigungsschalter E zum Einschalten und ein Betätigungsschalter A zum Ausschalten
zugeordnet. Für den Betätigungsschalter E ist das Hilfsrelais EH, für den
Betätigungsschalter A das Hilfsrelais AH
vorgesehen.
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Während die bisher beschriebenen Teile für jeden Schalter einer Schaltergruppe
gesondert vorhanden sind, haben - beim Vorhandensein von mehreren Schaltern, die
zu einer Gruppe zusammengefaßt sind - alle Schalter einer Gruppe eine gemeinsame
Sperrkette SK und ein Hauptschütz HS zum Schalten der Antriebsleistung. In der Sperrkette
SK sind außer Kontakten zur Doppelbetätigungssperre die einander parallelgeschalteten
Steuerkontakte 13 und/oder 14
aller zu der Schaltergruppe gehörenden Schalter
angeordnet. Außerdem sind den Wicklungen aller Einschalt- und Ausschalthilfsrelais
nicht dargestellte Verriegelungskontakte in Reihe geschaltet, die eine Fehlbetätigung
jedes Schalters verhindern. Diese Kontakte können zumindest teilweise auch innerhalb
der Sperrkette SK angeordnet sein.
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Die Schaltung ist folgendermaßen aufgebaut: Die Wicklung des Hauptschützes
HS ist einerseits an den negativen Pol N, einer Steuerspannungsquelle geschaltet
und andererseits über die Sperrkette SK und über je einen Arbeitskontakt der Hilfsrelais
EH und AH und den zugehörigen Betätigungsschaltern E und A an den
positiven Pol P1 geschaltet. Die Wicklungen der Hilfsrelais EH und
AH sind an die gleiche Steuerspannungsquelle ebenfalls über einen Kontakt
des zugehörigen Betätigungsschalters geschaltet.
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Der Antriebsmotor 4 des Schalters hat drei Zuleitungen, deren mittlere
über den Umschaltkontakt 11 mit beidseitig verlängertem mittlerem Kontaktstück und
über einen Arbeitskontakt des Hauptschützes an den negativen Pol N2 der Speisespannungsquelle
für den Schalterantrieb geschaltet ist, deren zweite Leitung für die Einschaltdrehrichtung
des Antriebsmotors 4 über den Umschaltkontakt 12 des Anzeigeschalters geführt ist,
dessen mittleres Kontaktstück in Richtung zur Einschaltstellung des Meldeschalters
verlängert ist und anschließend über einen Arbeitskontakt des Hilfsrelais
EH zum Einschalten und einen zweiten Arbeitskontakt des Hauptschützes HS
mit dem positiven Pol P2 der Speisespannungsquelle für den Schalterantrieb verbunden
ist.
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Die dritte Zuleitung des Antriebsmotors 4 ist für die Ausschaltdrehrichtung
vorgesehen und über den Umschaltkontakt 10 und einen Arbeitskontakt des Hilfsrelais
AH für die Ausschaltung und den mit dem Pol P2 verbundenen Arbeitskontakt
des Hauptschützes HS geführt. Das mittlere Kontaktstück des Umschaltkontaktes 10
ist dabei in Richtung der Ausschaltstellung verlängert.
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Die Wicklungen 7 und 8 des Drehmagneten 6 sind über jeweils einen
Ruhekontakt der Hilfsrelais EH und AH und je einen der in der Ein, oder Ausschaltstellung
des Schalters geschlossenen Hilfskontakte 2 oder 3 an die Steuerspannungsquelle
mit den Polen PI und N1 angeschlossen.
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Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist folgende: Zum Einschalten
des Hauptkontaktes 1 wird der Betätigungsschalter E geschlossen. Das Hilfsrelais
EH zieht an und trennt mit seinem Ruhekontakt den Stromkreis für die Wicklung
7 des Drehmagneten. Dieser wird durch die Rückstellfeder 9 in die Mittellage gezogen.
Die in die Sperrkette SK eingeschalteten Steuerkontakte 13 und 14 des Meldeschalters
schließen und erregen die Wicklung des Hauptschützes HS über einen Arbeitskontakt
des Hilfsrelais EH, wenn alle übrigen Verriegelungs- und Sperrkettenkontakte
geschlossen sind. über den zweiten nunmehr geschlossenen Arbeitskontakt dieses Hilfsrelais
EH und über die ebenfalls geschlossenen Umschaltkontakte 11 und 12 des Anzeigeschalters
gelangt Spannung an den Antriebsmotor 4, und der Einschaltvorgang ist eingeleitet.
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Während des Schaltvorganges bleibt der Anzeigeschalter in seiner Mittelstellung
(Störstellung). Wenn der Hauptkontakt 1 geschlossen ist, schließt auch der Meldekontakt
3 und legt über einen Ruhekontakt des Hilfsrelais AH die Wicklung 8 des Drehmagneten
an Spannung. Die Anzeigeschalterkontakte schalten in ihre zweite Endlage, und die
verlängerten mittleren Kontaktstücke der Umschaltkontakte 11 und 12 des Anzeigeschalters
bewirken, daß diese Kontakte erst geöffnet werden, wenn r--- bedingt durch die Öffnung
der Steuerkontakte 13 und 14 des Anzeigeschalters -das Hauptschütz HS wieder abgefallen
ist, Die verlängerten Kontaktstücke bewirken also, daß in jedem Fall die Leistung
von dem Hauptschütz geschaltet wird.
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Der Ausschaltvorgang verläuft entsprechend. In diesem Fall wird der
Stromkreis der Wicklung 8 aufgetrennt und der Antriebsmotor über die Umgchaltkontakte
10 und 11 an Spannung gelegt. Wiederum veranlassen die Steuerkontakte 13 und 14
in der Sperrkette SK den Abfall des Hauptschützes nach Beendigung der Schalthandlung.
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Schaltet man den Hauptkontakt 1 des Schalters an Ort und Stelle von
Hand ein, so -wird der Stromkreis der Wicklung 7 über- den Meldekontakt 2 aufgetrennt
und
nach beendigter Schalthandlung der Stromkreis für die Wicklung 8 durch den Meldekontakt
3 wieder geschlossen. Auch in diesem Fall stimmt die Schaltstellung des Anzeigeschalters
immer mit derjenigen des Hauptkontaktes 1 überein.
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Der Anzeigeschalter wird bei der beschriebenen Ausführungsform in
seinen Endstellungen durch die vom Strom durchflossenen Wicklungen 7 oder 8 gehalten.
Diese Anordnung erfordert bei vielen Schaltern schon eine erhebliche, dauernd benötigte
Gleichstromleistung. Diesen Leistungsbedarf kann man vermindern, wenn man z. B.
- wie in F i g. 2 dargestellt ---- in Reihe zu den Wicklungen 7 bzw. 8 einen Widerstand
legt, dem ein Umschaltkontakt 16 des Anzeigeschalters parallel geschaltet ist. Wenn
das Mittelstellungskontaktstück dieses Umschaltkontaktes 16 beidseitig verlängert
ist, so wird - außer in den Endstellungen des Anzeigeschalters -- der Widerstand
15 überbrückt, so daß während des Schaltens des Anzeigeschalters die volle Gleichspannung
zur Verfügung steht.
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Während die Anordnung nach F i g. 2 nur eine Verminderung der erforderlichen
Gleichstromleistung für den Anzeigeschalter mit sich bringt, ist in F i g. 3 eine
Schaltung mit einer mechanischen Verriegelung des Anzeigeschalters in den Endstellungen
dargestellt. In F i g. 3 sind zur besseren Übersichtlichkeit die in F i g. 1 gezeichneten
Zuleitungen für den Antrieb, das Hauptschütz und die Sperrkette sowie die dort gezeichneten
Kontakte des Anzeigeschalters weggelassen. Der Drehmagnet 6 trägt an seinen Enden
jeweils eine mechanische Verriegelungsanordnung 17
und 18, welche den
Drehmagneten in der einen oder anderen Endstellung hält, bis durch Ansprechen eines
der angeschlossenen Magnetsysteme 19 oder 20 die Verriegelung aufgehoben wird. Ein
weiterer Unterschied zu der Schaltung nach F i g. 1 besteht darin, daß die Verbindungsleitungen
zwischen den Meldekontakten 2 und 3 des Schalters mit den nachgeschalteten Ruhekontakten
der Hilfsrelais EH und AH
noch über Umschaltkontakte 21 und 22 des
Anzeigeschalters geführt sind. Dabei ist der Umschaltkontakt 21 dem in der »Aus«-Stellung
des Schalters geschlossenen Meldekontakt 2 nachgeschaltet und so ausgebildet, daß
nur in der der »Aus«-Stellung des Schalters entsprechenden Schaltstellung des Anzeigeschalters
der Umschaltkontakt 21 geöffnet ist. In gleicher Weise liegt der Umschaltkontakt
22 in Reihe zu dem Hilfskontakt 3 und ist in der entgegengesetzten Anzeigeschalterstellung
geöffnet.
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Als Entriegelungsvorrichtungen für die mechanischen Verriegelungsanordnungen
des Anzeigeschalters sind Magnetsysteme 19 und 20 mit je einer Wicklung vorgesehen.
Ein Wicklungsende des Magnetsystems 19 ist an den negativen Pol Ni angeschlossen,
während der zweite Wicklungsanschluß einerseits über eine Sperrdiode 23 und den
Betätigungsschalter E an den positiven Pol P1 der Steuerspannungsquelle geschaltet
ist und andererseits über eine Sperrdiode 24 mit dem Umschaltkontakt 22 des Anzeigeschalters
verbunden ist. In gleicher Weise ist das Magnetsystem 20 ebenfalls an den negativen
Pol Ni der Steuerspannungsquelle und über eine Sperrdiode 25 und den Betätigungsschalter
A an den positiven Pol P1 oder über die Sperrdiode 26 an den Umschaltkontakt 21
des Anzeigeschalters angeschlossen. Die nicht beschriebenen Schaltungsteile in F
i g. 3 sind wie in F i g. 1 geschaltet und bezeichnet. In der gezeichneten Schaltstellung
ist der Anzeigeschalter in der »Aus«-Stellung durch die Verriegelungsanordnung 17
festgehalten. Die Wicklung 7 führt keinen Strom, da der Umschaltkontakt 21 geöffnet
ist. Zum Einschalten des Hauptkontaktes 1 des Schalters wird wieder der Betätigungsschalter
E geschlossen. über die Sperrdiode 23 wird die Wicklung des Magnetsystems 19 an
Spannung gelegt, entriegelt die mechanische Verriegelungsanordnung 17, und der Anzeigeschalter
wird durch die Rückstellfeder 9 in seine Mittellage geführt. Dabei schließt der
Umschaltkontakt 21. Durch die Wicklung 7 fließt jedoch kein Strom, da gleichzeitig
mit dein Schließen des Betätigungsschalters E das nachgeschaltete Hilfsrelais
EH
angesprochen und seinen Ruhekontakt geöffnet hat. Wie zu der Anordnung
nach F i g. 1 beschrieben, wird nun der Einschaltvorgang für den Schalter eingeleitet.
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Nach dem Einschalten schließt der Meldekontakt 3 und legt über den
noch geschlossenen Umschaltkontakt 22 des Anzeigeschalters und einen Ruhekontakt
des Hilfsrelais AH die Wicklung 8 an Spannung. Der Anzeigeschalter
schaltet in die entgegengesetzte Endlage und wird dort durch die Verriegelungsanordnung
18 gehalten. Der Stromkreis für die Wicklung 8 ist in dieser Stellung durch den
Umschaltkontakt 22 unterbrochen, so daß kein Gleichstrom mehr fließt.
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Würde z. B. im Fall einer Störung der Meldekontakt 2 nicht geöffnet
haben, so bliebe das Magnetsystem 20 angezogen, und der Anzeigeschalter würde nicht
verriegelt. In ähnlicher Weise würde bei weiter geöffnetem Meldekontakt 3 die Wicklung
8 nicht anziehen und so der Anzeigeschalter ebenfalls in Störstellung verbleiben.
Auch für den Fall, daß der Schalter von Hand eingeschaltet wird, bleibt die richtige
Stellungsanzeige des Anzeigeschalters erhalten, da der Anzeigeschalter in der »Aus«-Stellung
stehenbleibt, bis der Hilfskontakt 3 schließt. über den Umschaltkontakt 22 des Anzeigeschalters
gelangt dann Spannung an das Magnetsystem 19 und bewirkt die Entriegelung der Verriegelungsanordnung
17. Gleichzeitig wird die Wicklung 8 erregt, und der Anzeigeschalter schältet in
seine entgegengesetzte Endlage. Die Sperrdioden 23 und 25 verhindern das Ansprechen
des jeweils nicht betätigten Hilfsrelais EH oder AH über einen der
Umschaltkontakte 21 oder 22, und die Sperrdioden 24 und 26 gewährleisten, daß die
Betätigungsschalter E und A keine Erregung der Wicklungen 7 oder 8 einleiten können.
Diese Sperrdioden können durch entsprechende Kontakte der Hilfsrelais
EH und AH ersetzt werden. Sie sind außerdem dann überflüssig, wenn
die Magnetsysteme 19 und 20 mit jeweils zwei Wicklungen ausgerüstet werden.
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Anstatt einer mechanischen Verriegelung läßt sich diese auch - wie
in F i g. 4 dargestellt - durch einen Dauermagneten 27 erreichen. Dieser ist mit
einer Wicklung 28 versehen, welche in diesem Fall als Entriegelungsvorrichtung bei
durchfließendem Strom einen dem Dauermagneten 27 entgegengerichteten Fluß erzeugt
und so die Verriegelung aufheben kann.
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Die Verriegelungsbedingungen der Schalter untereinander können in
bekannter Weise durch Einfügen entsprechender Kontakte zwischen die Betätigungsrelais
E und A und die nachgeschalteten Hilfsrelais EH und AH erfüllt werden.
Anstatt der Parallelschaltung aller Steuerkontakte 13 und 14 in der Sperrkette SK
ist es genauso gut möglich, diese Steuerkontakte
jeweils in Reihe
zu dem entsprechenden Arbeitskontakt der Hilfsrelais EH und AH zu
schalten. Vorteilhafterweise faßt man jeweils die Schalter eines Abzweiges zu einer
Schaltergruppe zusammen. Auch für Schalter mit nicht elektrischem Antrieb ist die
erfindungsgemäße Anordnung anzuwenden. In diesem Fall würde man über die Umschaltkontakte
10, 11 und 12 nicht unmittelbar den Antriebsmotor, sondern Steuerglieder
für den betreffenden Antrieb schalten.
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Patentschutz wird nur begehrt jeweils für die Gesamtheit der Merkmale
eines jeden Anspruches, also einschließlich einer Rückbeziehung.