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Elektromechanische Schaltfehlerschutzeinrichtung Trennschalter in
Schaltanlagen ddrfen im Gegensatz zu Leistungsschaltern nur bei bestimmter Stellung
des zugehörigen Leistungsschalters bzw. der Schalter zur Längstrennung, zur Kupplung
von Sammelschienen oder anderer Leistungs- oder Trennschalter in der Anlage betätigt
werden. Um ein fehlerhaftes Betätigen eines Trennschalters zu verhindern, sind Schaltfehlerschutzeinrichtungen
bekannt, die die Betätigung eines Trennschalters nur dann zulassen, wenn die Schaltstellung
der übrigen in der Schaltanlage vorhandenen Schalter dies gestattet.
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Es sind dasu fttr motorisch oder mit Druckluft angetriebene Trennschalter
Schaltfehlerschutzeinrichtungen bekannt, bei denen der Trennschalterantrieb erst
dann eingeschaltet wir4, wenn nach Abgabe des Schaltkommandos unter Berücksichtigung
der Schaltstellungen der übrigen in der Schaltanlage torhandenen Schalter festgestellt
worden ist, daß die beabsichtigte Schalthandlung durchgeführt werden darf. Bei diesen
bekannten Schaltfehlerschutzeinrichtungen wird nach Abgabe des Schaltkommandos der
dem zu schaltenden Schaltgerät zugeordenete Meldeschalter in eine Störstellung gebracht.
Kont te dieses fleldeschalter? (bzw. Druckluftleitungen an dem Meldeschaltantrieb
bei druckluftgetriebenen Trennschaltern) geben erst nach Erreichen der Störstellung
des Meldeschalters dastgegebene Schaltkommando an den Schqlterantrieb weiter, so
daß sichergestellt ist, daß die Zulässigkeit der Schaithandlung vor Beginn der Schaltbewegung
geprüft ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, --eine
Schaltfehlerschutzeinrichtung zu schaffen, die auch für handangetriebene Trennschalter
geeignet tat und bei der trotsdem
die Schaltstellungen von beliebigen
Schaltern in der Anlage z.B. Kuppelschalter, Längstrenner usw. berücksichtigt werden
kennen. Sie ist geeignet für von Hand oder mechanisch angetriebene Trennschalter,
bei denen zur Verriegelung jedes Trennschalters in den Endstellungen ein Sperrstift
in ein bewegbares Teil des Antriebsgestänges hineinragt. Das Neue besteht dabei
darin, daß'der Sperrstifft soweit beweglich gelagert ist, daß er - ohne Freigabe
des bewegbaren Gestängeteils - in seiner Nähe angebrachte Endschalter betätigen
kann und daß als Anschlag zur Begrenzung seiner Bewegung in Richtung auf'Freigabe
des Gestängeteiles der Anker eines Schaltmagneten dient, in dessen Betätigungsstromkreis
außer Verriegelungskontakten Kontakte der vom Sperrstift zu betätigenden Endschalter
liegen.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt, während
Fig. 3 die elektrische Schaltung der Spulen mehrerer, verschiedenen Trennschaltern
zugeordneter Schaltmagneten zeigt.
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Von einem Trennschalter ist in Fig. 1 eine Antriebswelle 1 dargestellt,
die in bekannter Weise über ein Drehgelenk oder unmittelbar mit der Schalterwelle
des Trennschalters verbunden gein kann, Diese Antriebswelle 1 ragt mit ihrem vorderen
Ende 2 durch die Frontplatte 3 einer Schaltzelle. Zur Verriegelung der Ant'riebelle
1 in den Endstellungea dea Trennschalters besitzt diese eine Querbohrung 4, in die
ein Sperrstift 5 hineinragt.
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fler Sperrstift 5 ist mit Hilfe einer Feder 6 so federnd gelagert,
daß er durch die Federkraft in der Querbohrung 4 gehalten wird. Außerdem besitzt
die Antriebswelle eine Längsbohrung 7, die so ausgebildet ist, daß ein Schaltschlüssel
hineingesteckt werden kann. Dieser in Fig. 1 nicht dargestellte Schaltschlüssel
ist an seiner Spitze konisch ausgebildet, so daß er in der Lage ist, den Sperrstift
5, gegen die Kraft der Feder 6 aus derf Querbohrung 4 zu treiben, wenn dessen Bewegung.
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nicht behindert wird. An dem oberen Ende 8 des Sperrstiftes 5 befinden
sich Endschalter 9. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Endschalter 9
mit Je einem Arbeits- und einem Ruhekontakt vorgesehen. Unmittelbar oberhalb der
Antriebswelle 1
besitzt der Sperrstift eine Einsenkung 10, an der
der Sperrstift einen geringeren Durchmesser aufweist. An diesemTeil des Sperrstiftes
5 liegt eine Kugel 11 an, die an ihrem vom Sperrstift gesehen gegenüberliegenden
Ende einen Stößel 12 berührt. Dieser Stößel 12 ist seinerseits federnd gelagert
und liegt an einem senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stößels beweglichen Anker
13 eines Schaltmagneten 14 an. Der obere teil des Ankers 13 di Schaltmagneten 14
liegt an dem Schaltstift eines zweiten Endschalters 15 an, der im Ausführungsbeispiel
zwei Ruhe- und einen Arbeitskontakt besitzt.
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Die Funktionsweise dieser in den Figuren 1 und 2 dargestellten Schaltfehlerschutzeinrichtung
ist folgende: Beim Einstecken des Schaltschlüssels wird der Sperrstift 5 nach oben
bewegt. Die Kugel 11 läßt eine Bewegung bis zum Betätigen der Endschalter 9 durch
das obere Ende 8 des Sperrstiftes 5 zu. Wenn die Kontakte der Endschalter 9 umschalten,
so wird durch eine später noch zu beschreibende Verriegelungsschaltung dann, wenn
ale Verriegelungsbedingungen erfüllt sind, der Scahltmagnet 14 seinen Anker 13 nach
oben bewegen. Dadurch ist es möglich, den Sperrstift 5 mit Hilft des einzusteckenden
Schaltschlüsseks weiter nach oben zu bewegen, da die Kugel 11 nach rechts ausweichen
kann. Man sieht, daß es genügt, wenn der Schaltmagnet 14 nur kurzzeitig angezogen
belibt, da eine Rückkehr seines Ankers in die in Fig. 1 gezeichnete Lage wegen des
dann nach rechts verschobenen Stbßels 12 flieht sehr itiglich ist. @ Wenn nach beendeter
Schalthandlung durch Drehen der Antriebwelle t mit Hilfe des eingesteckten Schaltschlüssels
der Sperrstift 5 wieder in die Antriebswelle einrastet, werden die Kugel 11 und
der Stößel 12 wieder nach links bewegt, so daß der Anker 13 des Schaltmagneten 14
die in Fig. 1 gezeichnete Lage wieder einnehmen kann. Nur wenn der Anker 13 infolge
der Schwerkraft und der Federkraft des in Fig. 1 nicht dargestellten Schaltstiftes
des oberhalb des Schaltmagneten 14 angeordneten Endschalters 15 wieder in die in
Fig. 1 gezeichnete Ausgangslage
zurückkehrt und auch der Endschalter
15 seine Ausgangslage wieder. einnimmt, gilt für die Verriegelungsschaltung die
durch geführte Schalthandlung als beendet.
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Damit sind beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung alle Bedingungen.
die man an eine echte Schaitfehlerschutzeinrichtung stellen kann, erfüllt. Bevor
eine Betätigung der Antriebswelle 1 möglich ist, wird ein Schalter (Endschalter
15) geschaltet, so daß der Kontaktstellung der Kontakte dieses Schalters entnommen
werden kann, daß eine Schalthandlung vorbereitet wird. Erst nach Beendigung der
Schalthandlung wird die Ausgangslage dieser Kontakte wieder hergestellt und damit
die Beendigung der Schalthandlung erst nach vollständigem Abschluß derselben (nämlich
nach dem Herausnehmen des Schaltschlüssels aus der Einsteck-Öffnung 7 in der Antriebswelle
1) angezeigt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ragt der Sperrstift 5 in der
Sperrstellung nur bis sur Wellenmitte in die Querbohrung 4 ein. Da damit die beschriebene
Verriegelungseinrichtung nur auf einer Wellenhälfte angeordnet ist, bleibt die andere
Wellenhälfte frei für den Anbau anderer, z.B. rein mechanischer Verriegelungsein
richtungen. Es ist damit möglich,einen Trennschalter elektromagnetisch gegenüber
eingeformten Schaltern und rein mechanisch gegenüber einem in der gleichen Schalt
zelle vorhandenen Schalter zu verriegeln.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der elektrischen Schaltung
zur Betätigung des Schaltmagneten 14 für einen Trennschalter ist in Fig. 3 für drei
Schalter T1, T2 und T3 dargestellt. In dieser Figur sind die in Fig. 1 mit 9 bezeichneten
Endsthalter mit den Buchstaben A, B und C bezeichnet worden, während der Schaltmagnet
14 mit dem Endsehalter 15 in Fig. 1 den Schaltiagneten D, E, F in Fig. 3 entspricht.
Als Speisespannungsquelle dient eine Gleichspannungsquelle mit den Polen P und W.
Der Pol P ist über den Arbeitskontakt 11 eines Entriegelungsachlüsselschalters L
geführt. Dieser Kontakt 11 ist normalerweise immer geschlossen, wenn ein Entriegelungsschl'üssel
in
den Entriegelungsschlüsselschalter L eingesteck ist. Wenn dieser Entriegelungsschlüssel
entnommen wird, ist die Schaltung vom positiven Pol P getrennt so daß keine Schalthandlung
eines Trennschalters mehr vorgenommen werden kann. Der Entriegelungsschlüssel ist
vorteilhafterweise so ausgebildet, daß mit ihm der Anker 13 jedes Schaltmagneten
14 (Fig. 1) mechanisch gehoben werden kann. Damit ist es also möglich, unter Ugehung
der Verriegelungsbedingungen Schalthandlungen durchzuführen.
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Bei der Beschreibung der Anordnung nach Fig. 1 ist bereits erwähnt
worden, daß es genügt, den Schaltmagneten 14 kurzzeitig zu erregen, so daß zur Verriegelung
bzw. Entriegelung keine elektrische Dauerleistung benötigt wird. Als Impulsgeber
zur Abgabe des Erregungsimpulses an einen zu betätigenden Schaltmagneten dient ein
Kondensator t1. Er ist in Reihe zum Kontakt g1 und zu einem Kontakt hl zwischen
den postiven Pol P und den negativen Pol N geschaltet. Br liegt an dieser Speisespannung,
wenn sich das Relais R in Arbeitsstellung und das Relais G in Ruhestellung befindet.
Das Relais H ist in Reihe su der Ruheseite des Kontaktes g2 geschaltet und liegt
parallel zu der Reihenschaltung des Kondensators Kl mit der Arbeitsseite des Kontaktes
glr In Reihe zu dieser Parallelschaltung liegen nun die Ruhekontakte d2, e2, f2
aller vorahndenen Schaltmagnete D, E, F und Je ein Ruhekontakt cl, bl, al jedes
Endschalters A, B oder C. Im Anschluß an den letzten Ruhekontakt al des Endschalters
d ist eine Verbindung aus negativen Pol N hergestellt.
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Außerdem ist - vom positiven Pol her gesehen - vor jedem Ruhe-, kontakt
eines Schaltmagneten, d.h. vor den Ruhekontakten d2, -e2, f2 Je ein Arbeitskontakt
dl, e1, fi des gleichen Endscha ters abgezweigt, der mit seinem anderen E nde an
dem an negatives Potential anzuschließenden Wicklungsende des zugehörigen Schaltmagneten
D, E, F liegt. Dieses Wicklungsende jedes der Schaltmagneten D, E und F liegt in
Reihe su einem Arbeitskontakt a2, b2, c2 des zugehörigen Endschalters A, B oder
C, dessen sweites Ende 4 wiederum vom paaltirep Pol her gesehen vor, dem zugehörigen
Ruhekontakt al, bl, cl in der Reihenschaltung
kit dieser verbunden
ist.
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In Reihe Zu dem zweiten Wicklungsende Jedes Schaltmagneten D, B, F
liegt eine Diode Xl, X2, X3 und dazu in Reihe eine Verriegelungeschaltung V1, T2,
V3,die in bekannter Weise die Stellungsieldekontakte derJenigen Trenn- und Leistungsschalter
enthält, deren Stellung abhängig von der Schaltung der Schaltanlage berücksichtigt
werden muß, wenn der zugehörige Trennschalter Tl, T2 oder T3 geschaltet werden soll.
Diese Verriegelungskontakte in den Verriegelungsechaltungen V1, V2, V3 sind also
so geschaltet, daß das mit dem anderen Eingang verbundene positive Potential P an
die Dioden X1, X2 oder X3 gelangt, wenn die Verriegelungsbedingungen des betreffenden
Schalters T1, T2, T3 erfüllt sind.
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Parallel zu den Dioden X1, X2, X3 und den dazu in Reihe geschalteten
Schaltmagneten D, E, F liegt der Ruhekontakt a3, b3, c3 eines der Endschalter A,
B, C, die vom Sperrstift betätigt werden; von diesem Parallelzweig geht je ein Arbeitskontakt
a4, b4, c4 ab, dessen zweites Ende mit einem Anschluß des eingangs erwähnten Relais
G verbunden ist. Der zweite Anschluß des Relais G ist mit dem negativen Pol N der
Speisespannungsquelle verbunden, Damit liegen also Arbeitskontakte a4, b4, c4 der
vom Sperrstift zu betätigenden Endschalter A, B, C zueinander parallel in Reihe
zum Relais G und in Reihe zu den Verriegelungsschaltungen V1, V2, V3 des Jeweils
zugehörigen Trennschalters Ti, T2, T3.
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Zur Entladung des Kondensators Kl bei Entnahme des Entriegelungsschlüssels
ist ein Ruhekontakt 12 des Bntriegelungsschlüsselschaltors L parallel zum Kondensator
Kl geschaltet. Zur Anzeige einer Störung oder zur, Anzeige einer gerade durchgeführten
Schalthandlung ist in Reihe zu einem Ruhekontakt h2 des Relais H eine Moldelampe
M geschaltet Diese liegt unmittelbar zwischen den Polen P und N de Speisespannungsquelle
und leuchtet damit auch dann auf, wenn der Entriegelungsschlüssel aus dem Entreigelungsschlüsselschalter
L entnommen ist. Außerdem ist parallel zum Xondensator K1 noch ein Entladewiderstand
R geschaltet.
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Die beschriebene Schaltung nach Fig. 3 besitzt Wirkungsweise. Im Wormalsustand
der Anlage, wenn kein Trennschalter betätigt werden soll und der Entriegelungsschlüssel
steckt, liegt das Relais H über die beschriebene Reihenschaltung der Ruhekontakte
d2, e2,f2 der Schaltmagnete und ier Ruhekontakte cl, b1, al der vom Sperrstift zu
betätigenden Endschalter an Spannung, so daß die Meldelampe M nicht aufleuchtet
und der Kondensator K1 über die Ruheseite des Kontaktes h1 geladen ist.
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Soll nun ein Trennachalter betätigt werden, so bewirkt die in Fig.
1 dargestellte Anordnung im wesentlichen das gleiche wie das Verschieben der i4
Fig. 3 beim Schalter T2 gestrichelt eingezeichneten Schaltkulisse SK nach unten.
Es wird also zunächst der Endschalter B eingeschaltet. Damit schließt sich der Kontakt
b4 und legt Spannung an das Relais G, wenn durch die Steilung der Verriegelungskontakte
in der Verriegelungsschaltung V2 positives Potential am Schaltmagneten E vorhanden
ist. Damit zieht das Relais G an, öffnet einen Kontakt g2, der das Relais H ausschaltet
und damit die Meldelampe X zum Erleuchten bringt und gleichzeitig den Kondensator
K2 vom Ladestromkreis trennt. Durch das Einschalten des Kontaktes gl wird der Kondensator
KA mit seinem negativ aufgeladenen Pol an die Reihenschaltung der Ruhekontakte gelegt.
In diesem Fall hat noch kein Schaltmagnet angezogen, so daß das negative Potential
über den geschlossenen Ruhekontakt cl zum Endschalter B des Trennschalters T2 gelangt.
Da dieser Endschalter B eingeschaltet ist, liegt über den geschlossenen Arbeitskontakt
b2 negatives Potential an de Schaltmagneten E. Falls die Verriegelungsbedingungen
weiterhin erfüllt sind, schaltet der Schaltmagnet E ein, gleiehzeit g wird der Kontakt
e2 geöffnet und der Kontakt e1 geschlossen, so das bei eventueller gleichzeitiger
Betätigung eines anderen Trennschalters - z.B. durch Vorhandensein eines zweiten
Schaltschlüssels -durch das dann fehlende Potential an dem Kontakt a2 bzw. c2 dieser
nicht mehr eingeschaltet werden kann. Der Entladestrom des Kondensators Kl fließt
dann bei geöffnetem Ruhekontakt e2 über den dann geschlossenen Arbeitskontakt ei,
so daß der Schaltmagnet E bis zur vollständigen Entladung des Kondensators K1
an
Spannung liegt. In dieser Zeit muß der Schaltschlüssel ganz eingesteckt werden,
wenn ein Zurückfallen des Schaltmagneten E vermieden werden soll. Diesem Einstecken
des Schaltschlüssels entspricht das weitere nach unten Schieben der gestrichelt
gezeichneten Kulisse beim Schalter T2. Diese Kulisse verhindert nach Entladung des
Kondensators K1 ein Zurückfallen des Schaltmagneten E, so daß er eingeschaltet bleibt,
bis die Schalthandlung beendet und der Schaltschlüssel wieder abgezogen ist. In
diesem Fall kehrt der Sperrstift in seine Sperrlage zurück, so daß der zugehörige
Endschalter seine Ausgangslage wieder einnimmt, und außerdem kehren die Kontakte
e1, e2 zusammen mit dem Anker des Schaltmagneten E in ihre Ruhelage zurück. Durch
den sich öffnenden Kontakt b4 fällt das Relais G ab, so daß das Relais H wieder
anzieht, und die Meldelampe M erlischt.
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Das gleichzeitige Betätigen zweier Trennschalter ist dadurch ausgeschlossen,
daß bei Betätigung des Endschalters B der Trennschalter Tl durch den geöffneten
Ruhekontakt b1 und nach dem Anziehen des zugehörigen Schaltmagneten E der 3etätigungsschalter
C des Trennschalters T3 von aer Spannungsversorgung getrennt ist. Dies gilt beim
Vorhandensein von zur a's arei Trennschaltern mit dem beschriebenen Schaltfehlerschutz
sinngemäß auch für alle weiteren vorhandenen Einheiten.
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Wenn der Entrigelungsschlüssel aus dem Entrlegelungsschlüsselschalter
L entnommen wird, so wird über den Kontakt 12 der Kondensator K1 entladen und außerdem
wird das Relais H abfallen, so daß die Meldelampe M aufleuchtet. Auch wenn - z.B.
durch Ausfall der Stromversorgung oder infolge einer anderen Störung -das Relais
H abfällt, eo wird der Kondensator K1 über den parailelgeschalteten Entladewiderstand
R entladen, so daß auch dann eine Betätigung nicht sehr möglich ist.
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Man kann auch ohne das Relais G auskommen und den Kondensator K1 unmittelbar
mit der Reihenschaltung der Ruhekontakte verbinden.
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In dieser Fall würde der Kondensator über die Reihenschaltung der
Ruhekontakte an Spannung liegen und negatives Potential
unmittelbar
nach Betätigen eines Endschalters A, B oder C an den zugehörigen Schaltmagneten
gelangen.
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Die Ruhekontakte a3, b3 und c3 in der Schaltung nach Fig. 3 schließen
den zugehörigen Schaltmngneten kurz, so daß dieser auch nicht ansprechen kann, wenn
beim Schalten der vom Schaltmagneten D, E, F betätigte Hilfsschalter seinen Ruhekontakt
z.B. d2 schon und seinen Arbeitskontakt z.B dl noch geschlossen hat. Nicht dargestellte
Widerstände in den einzelnen Stromkreisen verhindern, daß ein zu großer Kurzschlußstrom
in einem solchen Fall fließt.
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3 Figuren 8 Patentansprüche