DE248466C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 248466 KLASSE 21c. GRUPPE

£>t.*3ng. WILHELM WECKEN in HANNOVER.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. September 1911 ab.

Die Erfindung betrifft eine solche selbsttätige elektrische Abschaltvorrichtung, welche die Abschaltung einer Leitung, einer Maschine, eines Transformators o. dgl. bei Überlastung oder bei Kurzschluß erst dann bewirkt, wenn die Überlastung oder der Kurzschluß eine gewisse Zeitlang angedauert hat, und zwar wird die eingestellte Abschaltzeit, deren Größe nach Wunsch gewählt werden

ίο kann, in jedem Falle bestimmt eingehalten, gleichgültig, wie hoch die Betriebsstromstärke vor dem Kurzschluß war und wie hoch der Kurzschluß- oder Überlastungsstrom selbst ist.

Um zu vermeiden, daß die selbsttätigen

Abschaltvorrichtungen schon bei Überlastungen und Kurzschlüssen in Tätigkeit treten, welche nur ganz kurze Zeit andauern und infolgedessen für die Maschinen und Leitungen, nicht gefährlich sind, hat man diese Vorrichtungen mit Verzögerungseinrichtungen, Zeiteinstellungen, versehen, durch welche die Ausschaltzeit der Schalter künstlich erhöht wird.

Bei einem Teil dieser Verzögerungseinrichtungen ist die Anordnung so getroffen, daß die durch den Hauptstrom, sobald er die Auslösestromstärke erreicht hat, direkt oder indirekt hervorgerufene, die Ausschaltung veranlassende Bewegung eines Magnetankers, eines in einer Spule befindlichen Eisenkerns

o. dgl. durch irgendeine Bremsvorrichtung verzögert wird. Hierbei ist die durch den Auslösestrom hervorgerufene Bewegung um so schneller und stärker und die verzögernde Wirkung der Bremsvorrichtung um so schwächer, je höher die Auslösestromstärke ist. Die Ausschaltzeit hat also keine feste Größe, sondern ist veränderlich, und zwar um so kleiner, je größer der Auslösestrom ist,' und umgekehrt.

In vielen Fällen macht sich der Nachteil der veränderlichen Auslösezeit insofern sehr unangenehm bemerkbar, als bei starken plötzlich auftretenden Kurzschlußströmen die Auslösezeit fast auf Null herabgeht, also von einer nennenswerten Verzögerung überhaupt nicht mehr die Rede sein kann. Eine Einstellung auf stärkere Bremswirkung verbietet sich jedoch deshalb, weil die Vorrichtung auch auf geringere Überlastungsströme noch sicher ansprechen muß.

Der Nachteil der veränderlichen Auslösezeit tritt z. B. sehr deutlich hervor, wenn in langen Fernleitungen mehrere selbsttätige Abschaltvorrichtungen zur Unterteilung der Linie hintereinander angeordnet sind. Diese Abschaltvorrichtungen sollen so abgestuft sein, daß bei einem Kurzschluß von beliebiger Stärke und an beliebiger Stelle nur der dem Kurzschluß am nächsten gelegene Schalter zur Auslösung gebracht wird, alle übrigen Schalter aber nicht ausgeschaltet werden, damit nur der defekte Teil der Leitung stromlos gemacht wird, die übrigen Teile aber in Betrieb bleiben.

Man hat versucht, diese Wirkungsweise durch Abschaltvorrichtungen mit veränder-

(2. Auflage, ausgegeben am ß.Juni 1914.J

lieber Ausschaltzeit dadurch zu erreichen, daß die einzelnen Abschaltvorrichtungen für verschiedene Ausschaltzeiten und verschiedene Ausschaltstromstärken eingestellt wurden derart, daß die Ausschaltzeiten und Ausschaltstromstärken der einzelnen Schalter mit der Entfernung von der Stromquelle abnehmen. Die Erfahrung lehrt jedoch, daß hierdurch ein einwandfreies Arbeiten der Abschaltvorrichtungen nicht erreicht wird, sondern daß bei heftigen Kurzschlüssen fast stets sämtliche vom Kurzschlußstrom durch flossenen selbsttätigen Schalter der Linie gleichzeitig zur Auslösung gebracht werden. Dies hat seinen Grund darin, daß bei heftigen Kurzschlüssen einerseits die Auslösezeiten sämtlicher Schalter fast gleich null und somit voneinander nicht mehr nennenswert verschieden sind, und andererseits die beweg* liehen Teile sämtlicher Abschaltvorrichtungen derartig heftige und plötzliche Impulse erhalten, daß ihre Massenbeschleunigung bereits in vollem Maße erfolgt ist, bevor der Kurzschluß durch Abschalten irgendeines zufälliger- weise zuerst wirkenden Schalters verschwindet. Um diesen Übelstand zu umgehen, hat man Abschaltvorrichtungen mit fester Ausschaltzeit ausgeführt, bei denen die ungleichmäßige Auslösekraft des Auslösestromes durch eine anderweitige, gleichmäßige Kraft ersetzt wurde. Letztere besteht im allgemeinen aus einem mit annähernd konstanter Geschwindigkeit läufenden L^hrwerk, welches einen Windflügel oder ein ähnliches, Arbeit verzehrendes Organ antreibt.

Das Uhrwerk ist auch durch einen kleinen, mit unveränderter Geschwindigkeit laufenden Elektromotor ersetzt worden: Uhrwerk und Elektromotor werden durch den Auslöse- bzw. Kurzschlußstrom auf. irgendeine Weise ausgelöst bzw. eingeschaltet und schließen nach einer bestimmten Zeit durch einen Kontakt einen Auslösestromkreis, welcher den Hauptschalter ausschaltet.

Die Ausschaltvorrichtungen mit fester Zeit haben den Nachteil, in ihrem Aufbau und in ihrer Anordnung sehr kompliziert zu sein. Die Uhrwerke müssen dauernd kontrolliert und aufgezogen werden. Für die kleinen, die Uhrwerke ersetzenden Elektromotoren müssen besondere, von dem Hauptstrom unabhängige Stromquellen vorgesehen werden, damit sie in jedem Falle und zu jeder Zeit die gleiche Geschwindigkeit entwickeln.

Alle diese Übelstände werden durch die nachstehend beschriebene neue Vorrichtung, welche bei größter Betriebssicherheit den Vorteil größter Einfachheit besitzt, gänzlich beseitigt.

Der Gegenstand der Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt. Die Anordnung läßt sich sowohl für Gleichstrom. als auch für Wechsel- und Drehstrom ausführen. Als Ausführungsbeispiel ist eine zweipolige, durch einen Schalter abzuschaltende Leitung gewählt worden.

In Fig. ι stellt α und b die zweipolige, von einer beliebigen Stromquelle zu dem Netz führende Leitung dar, in welche ein zweipoliger, selbsttätiger Schalter c eingebaut ist. Sobald durch die Auslösespule d von der Stromquelle e, welche auch durch einen in den Hauptstrom eingeschalteten Stromwandler oder Widerstand ersetzt werden kann, ein Strom fließt, wird die Klinke f in die Auslösespule d hineingezogen und der Schalter c unter Einwirkung der Feder g geöffnet.

An die selbsttätig unter Einhaltung einer bestimmten Ausschaltzeit abzuschaltenden Leitungen α und b sind ferner zwei Kontaktinstrumente h und i mittels der Klemmen k, k und I, I angeschlossen. Das Kontaktinstrument h entspricht in seiner Einrichtung einem Kontaktvoltmeter und das Instrument i einem Kontaktamperemeter; beide Instrumente können auch der Einfachheit halber in einem gemeinschaftlichen Gehäuse untergebracht und die in Volt und Ampere geteilten Meßskalen fortgelassen werden. Die Klemmen m, m und In₁, W₁ sind bei beiden Instrumenten, wie durch die punktierten Linien angedeutet, mit dem Zeigerkontakt η bzw. M₁ und dem verstellbaren Kontaktarm 0 bzw. O₁ verbunden. Die gezeichneten Stellungen der Zeigerkontakte η und M₁ mögen dem normalen Betriebszustande der Leitungen a, b entsprechen. Bezüglich der Beschaffenheit der beiden Kontaktinstrumente ist ferner vorausgesetzt, daß das Kontaktamperemeter i eine geringe Dämpfung, das Kontaktvoltmeter h dagegen eine sehr große Dämpfung besitzt, und zwar soll diese Dämpfung mittels bekannter Einrichtungen, z. B. durch eine Flüssigkeitsbremse oder eine Wirbelstrombremsscheibe, so groß vorgesehen sein, daß die Zeit, welche der Zeiger η benötigt, um von seiner gezeichneten Stellung bis zum Kontaktarm 0 zurückzugehen, gleich der gewünschten Ausschaltzeit ist. Durch Verstellen des Kontaktarmes 0 läßt sich die Auslösezeit beliebig ändern.

Tritt nun im Netz zwischen den Leitungen a, b ein längere Zeit andauernder Kurzschluß auf, so rückt infolge der erhöhten Stromstärke . der Zeigerkontakt M₁ des Kontaktamperemeters i bei der geringen Dämpfung dieses Instrumentes fast sofort um den Winkel β bis an den Kontaktarm O₁ vor und schließt den Kontakt des Kontaktamperemeters i. Da bei dem Kurzschluß die Betriebsspannung zwischen den Leitungen a, b fast bis auf null herabsinkt, so geht ferner der Zeigerkontakt η des Kontaktvoltmeters h

aus seiner normalen Betriebsstellung zurück,-gelangt aber infolge der größen Dämpfung dieses Instrumentes erst nach einer bestimmten Zeit, die dem Winkel α entspricht, mit dem Kontaktarm ο in Berührung. In diesem Augenblick ist der Auslösestromkreis geschlossen, und es fließt von der Stromquelle e ein Strom über die Kontakte des Kontaktvoltmeters h und des Kontaktamperemeters i

ίο zu der Auslösespule if, welche in bekannter Weise den Hauptschalter c zum Ausschalten bringt.

Sollte der Kurzschluß verschwunden sein, bevor der Zeigerkontakt η des Kontaktvoltmeters h seinen Weg bis zum Kontaktarm 0 zurückgelegt hat, so nimmt die Spannung zwischen den Leitungen a, b wieder ihre normale Höhe an, und der Zeigerkontakt η des Kontaktvoltmeters h geht, ohne den Kontaktarm 0 berührt zu haben, in seine normale Betriebsstellung zurück. Es unterbleibt also im Falle eines vorübergehenden Kurzschlusses das Ausschalten.

In Fig. 2 ist die neue Anordnung schematisch für eine Fernleitungslinie dargestellt. Hierin bedeuten p die Zentrale und q, r und s drei Schaltstationen; an allen Stellen ist je ein selbsttätiger Schalter c nebst Kontaktvoltmeter h und Kontaktamperemeter i eingebaut. Infolge des natürlichen Spannungsabfalles auf der Linie nimmt der Winkel α bei gleicher Einstellung der Kontaktarme 0 der Kontaktvoltmeter h in sämtlichen Stationen mit deren Entfernung von der Zentrale p ab.

Der Winkel β nimmt dagegen bei gleicher Einstellung der Kontaktarme O₁ der Kontaktamperemeter i in sämtlichen Stationen infolge der Stromabgabe mit deren Entfernung von der Zentrale p zu. Da jedoch der Kurzschlußstrom um so größer ist, je näher die Stelle des Kurzschlusses der Zentrale liegt, so können die Kontaktarme O₁ der Kontaktamperemeter i auch verschieden eingestellt werden, und zwar entweder so, daß der Winkel β in sämtlichen Stationen gleich groß ist, oder daß er mit wachsender Entfernung von der Zentrale etwas abnimmt.

Findet nun z. B. im Punkte t ein Kurzschluß statt, so werden in der Zentrale p und in den Schaltstationen q und r sofort die Kontakte der Kontaktamperemeter i geschlossen, d. h. die Winkel β werden gleich null; in der Schaltstation s geht dagegen der Zeigerkontakt des Kontaktamperemeters i auf null zurück, so daß in dieser Station der Schalter c nicht ausschalten kann. Ferner gehen in der Zentrale p und in sämtlichen Schaltstationen q, r, s die Zeigerkontäkte der Kontaktvoltmeter h zurück, und zwar wird bei gleicher Dämpfung sämtlicher Kontaktvoltmeter zuerst dasjenige in Station s Kontakt machen, da dessen Zeiger den kürzesten Weg bzw. den kleinsten Winkel α zurückzulegen hat; eine Öffnung des Schalters c in Station s kommt jedoch, wie gesagt, nicht zustände, da der Kontakt des zugehörigen Kontaktamperemeters i geöffnet ist. Als zweiter wird der Kontakt des Kontaktvoltmeters h in Station r geschlossen, da dessen Zeiger den zweitkleinsten Weg bzw. Winkel α zurückzulegen hat, Sobald dies der Fall ist, wird, da der Kontakt des Kontaktamperemeters i bereits geschlossen ist, sofort der Schalter c in Station r zum Ausschalten gebracht und hiermit die fehlerhafte, hinter Station r liegende Teilstrecke samt dem Kurzschluß abgeschaltet. Da in diesem Augenblick in der Zentrale p und in der Station q die Betriebsspannung wieder auf ihre normale Höhe steigt, so gehen die Zeiger der Kontaktvoltmeter h in der Zentrale p und der Station q sofort in ihre normale Betriebsstellung ' zurück, ohne mit ihren Kontaktarmen Kontakt gemacht und die zugehörigen Hauptschalter c zum Auslösen gebracht zu haben. Es wird also bei einem Kurzschluß im Punkte t lediglich der Schalter c in Station r zum Ausschalten gebracht.

Die Zeitabstufung zwischen den Abschaltvorrichtungen der einzelnen Stationen kann dadurch noch vergrößert werden, daß der Winkel a. durch verschiedene Einstellung der Kontaktarme der Kontaktvoltmeter h mit wachsender Entfernung von der Zentrale noch weiter verkleinert wird.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:·

   Selbsttätige elektrische Abschaltvorrichtung mit Zeiteinstellung, bei welcher Kontaktapparate einen die Auslösung des Hauptschalters bewirkenden Hilfsstromkreis schließen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromkreis erst durch das Schließen von zwei in Reihe geschalteten Kontakten geschlossen wird, von denen der eine durch den abzuschaltenden Strom (Stromkontakt) und der andere durch die Betriebsspannung (Spannungskontakt) derart beeinflußt wird, daß der Stromkontakt bei erhöhtem Strom und der Spannungskpntakt bei erniedrigter Spannung geschlossen wird, während die Zeiteinstellung des Ausschaltvorganges durch unterschiedliche Dämpfung der Bewegungen des einen Kontaktapparates gegenüber denjenigen des anderen erzielt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.