DE1513121C - Vorrichtung zur Anzeige von Über strömen in einem Netzkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige von Überströmen in einem Netzkabel, mit einer drehbaren Anzeigetafel aus magnetischem Material, mit die Anzeigetafel mindestens in zwei Stellungen haltenden Haltevorrichtungen, von denen die eine Stellung einen Überstrom, die andere einen Strom bis zum Nennstrom anzeigt und mit einem Gehäuse für die Haltevorrichtungen und die Anzeigetafel, das an dem Netzkabel befestigbar ist.

Es,ist eine Vorrichtung zur Anzeige eines Überstromes in einem elektrischen Leiter bekannt, deren Anzeigeeinrichtung den Überstrom jedoch nur anzeigt, solange er fließt. Dies ist nachteilig, da nach dem Verschwinden des Überstromes nicht mehr feststellbar ist, ob und in welchem einer Anzahl.von Leitern ein Überstrom geflossen ist.

Bei einer weiteren vorbekannten Vorrichtung der genannten Art wird ein Überstrom zwar auch nach seinem Verschwinden angezeigt, das Anzeigeelement muß aber manuell in seine Ausgangsstellung zurückgestellt werden. ■ _;

Schließlich ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Anzeigestellung nach dem Verschwinden des Überstromes erhalten bleibt, wobei das Anzeigeelement mit Hilfe einer zusätzlichen Magnetwicklung in seine Betriebslage zurückgebracht werden. Zur Erregung dieser Magnetwicklung ist eine Batterie erforderlich, was einen zusätzlichen Aufwand bedeutet und Nachteile hinsichtlich der Betriebssicherheit der Vorrichtung mit sich bringt, da die Batterie verbraucht wird und von Zeit zu Zeit ersetzt werden muß. Darüber hinaus erfordert dieses vorbekannte Gerät eine Hilfserregerwicklung, die dauernd von einem Hilfserregergleichstrom durchflossen wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache und betriebssichere Uberstrom-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die mit einer automatischen Rückstelleinrichtung versehen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise eine Rückstellvorrichtung mit einer die drehbare Anzeigetafel in die Nennstrom anzeigende Stellung rückstellenden Magnetwicklung (W) vorgesehen ist und daß diese mit der Verbindung zweier zwischen Netzkabel und Erde liegenden Kondensatoren (C₁, C) verbunden ist, die über Gleichrichter (D₁, D₂) miteinander auf ein zwischen dem Netzkabel 12 und der Erde herrschendes Bezugspotential aufladbar sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfacher aufgebaut als die bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art. Sie arbeitet zuverlässiger, sie ist weniger störungsanfällig und ermöglicht eine automatische Rückstellung der Anzeigetafel unter Verwendung einer kapazitiven Energieentnahme vom Netzkabel. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Anzeigevorrichtung für einen Überstrom,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß X-X der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Y-Y der Fig. 1,

Fig. 4 einen schcniatischen Schnitt einer zweiten Ausführunj'sform einer Anzeigevorrichtung,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Y-Y der Fig. 4,

F i g. 6 den Schaltplan des Stromkreises der F i g. 5,

Fig. 7 einen Tcilschnilt einer dritten Aiisführungsform einer Anzeigevorrichtung,

F' i g. 8 einen Schnitt gemäß Z-Z der F i g. 7.

Gemäß Fig. 1,2 und 3 ist ein zylindrisches Gehäuse .10 vorzugsweise aus transparentem Material mittels eines Klemmhakens 11 an einen Leiter einer Freileitung befestigt. Im Innern des Gehäuses 10 ist in zwei Lagerplatten 13 eine Welle 14 gelagert. Ein Flügel 15 aus magnetischem Material mit kleinen Hystereseverlusten ist so auf der Welle angebracht, daß er sich mit dieser dreht.. Auf dieser Welle 14 ist außerdem ein stabförmiger keramischer Permanentmagnet 16 ebenfalls so angebracht, daß er sich mit

ίο der Welle 14 dreht. Ein geschlossener Eisenkern 17 mit zwei Polpaaren 18 und 19 ist an dem Gehäuse 10 befestigt und umgibt den Permanentmagnet 16. Eines dieser Polpaare 18 ist so angeordnet, daß die (gedachte) Verbindungslinie dieses Polpaares im wesentliehen tangential zu dem magnetischen Feld verläuft, das den Leiter 12 umgibt, wenn er von einem elektrischen Strom durchflossen wird.

Fig. 2 und 3 sind Schnitte, die die Anordnung des Permanentmagneten 16 und des Eisenkreises 17 sowie den Flügel 15 zeigen.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen. Wenn das Gehäuse an einen Leiter angeklemmt wird, welcher ■— wie Fig. 2 und 3 zeigt — mit dem ' Magnet- und Flügelsystem fluchtet, wird der Flügel 15 zwangläufig durch den Magnetfluß des Permanentmagneten, welcher im Eisenkreis 17 über das Polpaar 18 fließt, in dieser Stellung gehalten. Ein im Leiter 12 fließender normaler Strom erzeugt ein magnetisches Feld um den Leiter, wodurch auf den Flügel 15 eine Drehkraft ausgeübt wird. Diese Drehkraft, welche durch die Normalströme im Leiter verursacht wird, genügt nicht, um die Anziehungskraft, welche zwischen dem Permanentmagnet 16 und dem Polpaar 18 herrscht, zu überwinden. Aus diesem Grund wird der Flügel 15 nicht gedreht.

Wenn nun ein Überstrom in dem Leiter 12 fließt, wird das dadurch entstehende Magnetfeld erheblich verstärkt und auf diese Weise eine Drehung des Permanentmagneten 16 bewirkt. Die Welle dreht sich in entgegengesetztem Uhrzeigersinn, bis der Flügel in der Richtung des Magnetfeldes liegt, d. h. im wesentlichen tangential zu dem den Leiter 12 umgebenden Feld ist. In dieser Stellung sind die Pole des Permanentmagneten benachbart dem; Polpaar 19 im Eisenkreis 17. Wenn nun der Überstrom nicht mehr fließt, z. B. durch Auslösen eines Schützschalters, wird die Welle in ihrer neuen Richtung festgehalten.

Die einfachste Anzeigeform ist die durch einen direkten Blick auf den Flügel 15 (Sichtanzeige), um so dessen Stellung festzustellen. Aus diesem Grunde sollte der Flügel vorzugsweise in leuchtenden Farben ausgeführt und das Gehäuse 10 natürlich transparent sein. Der Flügel 15 kann ein Teil eines Zylinders sein, welcher, um ihn besser sichtbar zu machen, mit leuchtend gefärbten Segmenten versehen ist, oder er kann mit einem solchen gekoppelt sein. Der Flügel kann z. B. in einen Zylinder aus Schaumstoff eingebettet sein, dessen Oberfläche mit fluoreszierenden Farben versehen ist. Es gibt selbstverständlich viele andere Arten für die erforderliche Anzeige, entweder durch Sichtanzeige oder durch Geräte, welche über elektrische Kontakte gesteuert werden, die durch die Bewegung der Welle betätigt werden. Eine derartige Vorrichtung jedoch ist nicht der Gegenstand vorliegender Erfindung. ' .

Die Vorrichtung muß, wenn der Überstrom erkannt ist, in ihre normale Lage zurückversetzt

W'erde'rt. DiBs kann nianueil gesbheiieh, i. Ö. durch Nähern eine's Permanehtniaj*rieten ah einen Pol, Welcher 'dazu dient, den Perrnknentriiagneteh in der Vorrichtung zu bewegen. Jedoch „sind derartige Vorrichtungen nicht immer zwbckma'ßig, und irgendeine' Form automatischer Betätigung' ist wünschenswert-.,„....

IrL deti F j g. 4, 5 lind 6 ist eine Ausführung, der bbeh beschriebenen Vorrichtung dargestellt, Welche die' ernhdürigsgeniäße automatische Rückstellschaltung enthält.

In diesBr Ausführungsform ist das Gehäuse 10 auf dei anderen Seite des Klerhrnhakefis Ιί_Λ wie dargestellt, Verlängert, Üie Verlängerung 20 und der Kieihnih'aken ist aus elektrisch l'eitehderii Material. Ein Behälter 21 aus elektrisch isolierendem Material ist am äußeren Ende des Gehäuses 20 angebracht. Der Behälter 21 hat an seiner Innenseite eine, leitende Schicht 22 aufgebracht, die von dem Gehäuse 20 durch das Material isoliert wird, aus dem der Behälter gebaut ist. Im Behälter befinden sich verschiedene elektrische Bauelemente, die gemäß dem Schaltbild Fig. 6 miteinander verbunden sind. Die leitende Schicht 22 bildet eine Platte eines Kondensators C1, während die andere Platte durch die Erde gebildet wird. Die Schicht 22 wird durch eine Diode D1 und einen zweiten Kondensator C 2 mit dem Leiter 12 verbunden. Eine zweite Diode D 2 ist direkt zwischen Gehäuse 20 und der Schicht 22 geschaltet. Von Verbindungspunkt C l/D 1 wird über eine Dämpfungsimpedanz Z eine Verbindung zu einer zweipoligen Schalteinrichtung S hergestellt, welche so ausgelegt ist, daß sie schließt, wenn die Spannung zwischen ihren beiden Klemmen einen bestimmten Wert überschreitet. Das andere Ende von S ist über eine Wicklung W auf den Polpaaren des Eisenkreises und über das Gehäuse mit dem Leiter 12 verbunden. In ihrer einfachsten Ausführung kann die Dämpfungsimpedanz Z ein Ohmscher Widerstand sein, obgleich auch ein induktiver Widerstand benutzt werden kann.

Fig. 5 zeigt die Anordnung der Wicklung W auf den vier Polen 18 und 19. Vier Wicklungen, eine an jedem Pol, sind in Reihe geschaltet und bilden die Wicklung W. Wenn sie erregt werden, nehmen die zwei Pole 18 ■— bezogen auf die Stellung des Dauermagneten 16 — entgegengesetzte Polarität^ an, um so den letzteren anzuziehen. Die beiden Pole 19 nehmen umgekehrte Polarität an und stoßen so den Permanentmagneten ab. Entsprechende Polaritäten sind in F i g. 5 dargestellt, wo der Magnet in Fehlerstellung mit dem Polpaar 18 fluchtend gezeigt wird. Die Arbeitsweise der Rückstellschaltung ist folgende. Mit den Dioden D1 und D 2, welche wie in Fig. 6 gepolt sind, wird der Kondensator C1, der einen sehr kleinen Wert in der Größenordnung von einigen pico-Farad hat, durch die Diode D 2 während jeder positiven Halbwelle auf die volle Leitungsspannung aufgeladen. Während jeder negativen Halbwelle wird die Diode Dl leitend, und ein Teil der Ladung von C1 wird von Kondensator C 2, welcher einen verhältnismäßig hohen Wert hat, übernommen. Dieser Ladungsvorgang wird wiederholt, bis die Spannung von C 2 die Zündspannung des Schalters 5 erreicht und der Kondensator C 2 sich über die Wicklung W entlädt und so die Welle in ihre Normalstellung zurückstellt. Die Dämpfungsimpedanz Z verhindert das Entstehen von Schwingungen im Parallelkreis C 2IW.

Die Ladungs- und Eritladungsvorgänge wiederholen sich, solange ein Leituirigsström fließt. Die erforderliche Zeit, iihi die Vorrichtung auszulösen, hängt vöii v'erschiecibnen Faktoren ab': voil'derü Wert d&r Kondensatoren Cl und C 2, der. Leitungs'spannuhg und der Zündspannung der Schäiteinrichiung S. Es ist möglich, die Werte, d'er eirtzeinBn Kbniponehten so einzurichten, 'daß der Zyklus' (Lädüngsiirid EntlädühgsVorgan^), iz. B. 10 Minuten dauert.

ϊό Aber äiich andere Zeiten sind möglich.

Die Schalteinrichtung S kann eine gäSgefuÜtS Entladungsrohre oder eine Halbleiterschaltung sein.

Alis Obiger Beschreibung jjeÜt Hervor, daß sich Bei; Flügel auf dem kürzesten Weg;aüs seiner Nörmal-

i& Stellung in die^FetÜeränzeigesteÜung dfe'ht, aber auch, Sofern die Welle 14 parallel zum Leiter 12 lauft, sich infolge des den Leiter umgebenden Feldes in jeder Richtung drehen könnte.
. Die F i g. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform. Die Rückstellschaltung ist jedoch die gleiche wie in Fig. 6. Es wird nur der Teil des Gehäuses 10 in F i g. 7 dargestellt, welches die drehbare Welle 14

. und den Flügel 15 sowie den Permanentmagnet 16 enthält. Die Welle ist in Ruhestellung dargestellt,

d. h. Magnet 16 liegt horizontal. Wie F i g. 8 zeigt, begrenzt ein Anschlag 23 aus nichtmagnetischem Material die im umgekehrten Uhrzeigersinn erfolgenden Drehung des Magneten 16.

Die Rückstellwicklung W enthält eine einzige Spule 24, die sich auf einem Spulenkörper befindet, welcher auf einer der Lagerplatten 13 durch einen Kernbolzen 25 befestigt ist. Dieser Bolzen führt durch die Lagerplatte 13 und wirkt als Anschlag, um die im Uhrzeigersinn erfolgende Drehung des Magneten 16 zu begrenzen. Ein Pol des Elektromagneten, welcher durch die Spule 24 gebildet wird, ist der Bolzen 25, während der andere Pol durch eine Schiene 26 aus magnetischem Material gebildet wird, welche ebenfalls durch die Leiterplatte 13 hindurch führt und ihr umgebogenes Ende bei 27 hat, so daß dies neben dem Magneten 16 liegt, wenn letzterer sich in Ruhestellung befindet. Vorzugsweise wird auf das durchgehende Ende des Bolzens 25 eine Schicht nichtmagnetischen Materials aufge-bracht. Die Schiene 26 kann um den Bolzen 25 drehbar gelagert werden, so daß die Lage des Endes 27 verändert werden kann.

Die vorbeschriebene Rückstellvorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Die Drehung des Flügels 15 und des Magneten 16 von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung erfolgt wie vorher, wobei die Drehung dadurch begrenzt wird, daß der Magnet 16 am Bolzen 25 anschlägt. Wenn der Normalstrom nach dem Fehler wieder zu fließen beginnt, lädt sich der Kondensator C 2 auf, und der Schalter S schließt, wenn die Spannung von C 2 den erforderlichen Wert erreicht hat. Nun fließt ein Strom durch die Spule 24, welcher an dem Bolzen 25 und am äußeren Ende 27 der Schiene 26 entgegengesetzt magnetische Pole erzeugt. Die Polarität dieser Pole ist so, daß der Bolzen 25 entgegengesetzte Polarität zu dem nebenliegenden Ende des Magneten 16 hat. Dadurch wird der Magnet von dem Bolzen 25 abgestoßen und gleichzeitig von dem Ende 27 der Schiene 26 angezogen. Die Bewegung des Magneten und infolgedessen auch der Welle 14 und des Flügels 15 wird durch den Anschlag 23 begrenzt. ·

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Anzeige von Überströmen in einem Netzkabel, mit einer drehbaren Anzeigetafel aus magnetischem Material, mit die Anzeigetafel mindestens in zwei Stellungen haltenden Haltevorrichtungen, von denen die eine Stellung einen Überstrom die andere einen Strom bis zum Nennstrom anzeigt und mit einem Gehäuse für die Haltevorrichtungen und die Anzeigetafel, das an dem Netzkabel befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Rückstellvorrichtung mit einer die drehbare Anzeigetafel in die Nennstrom anzeigende Stellung rückstellenden Magnetwicklung (W) vorgesehen ist und daß diese mit der Verbindung zweier zwischen Netzkabel und Erde liegenden Kondensatoren (C₁, C₂) verbunden ist, die über Gleichrichter (D₁, D₂) miteinander auf ein zwischen dem Netzkabel (12) und der Erde herrschendes Bezugspotential aufladbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen der Magnetwicklung (W) und den Kondensatoren (C₁, C₂) eine Schaltvorrichtung (S) mit einem Schwellwert angeordnet ist, über die einer (C₁) der Kondensatoren (C₁, C₂) durch die Magnetwicklung (W) entladbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere (C₂) der Kondensatoren (C₁, C₂) durch einen leitenden Innenbelag (22) des Gehäuses (21) und Erde gebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen