DE258436C

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Publication number: DE258436C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die Erfindung bezieht sich auf automatische Schalter, besonders ölschalter, für elektrische Stromkreise, welche bei Überstrom, ζ. Β. infolge eines Kurzschlusses, durch die Abstoßungskraft zwischen dem stromdurchflossenen Schaltmesser und einem es beeinflussenden Hauptstromfelde geöffnet werden; bei der Öffnungsbewegung kann das Schaltmesser auch zunächst stufenförmig Widerstände in den ίο Stromkreis einschalten. Die Erfindung selbst besteht im wesentlichen in folgenden Einzelheiten: The invention relates to automatic switches, particularly oil switches, for electrical ones Circuits which, in the event of overcurrent, ζ. Β. as a result of a short circuit, by the repulsive force be opened between the current-carrying switch blade and a main current field influencing it; in the Opening movement, the switch knife can also initially stepped resistances in the ίο Switch on the circuit. The invention itself consists essentially in the following details:

1. Um die Geschwindigkeit des Schaltmessers zu erhöhen, und zwar in so hohem Maße, daß es sich bei Wechselstrom schon vor Vollendung der ersten halben Stromwelle öffnet, wird die auf das Schaltmesser wirkende Kraft verstärkt, jedoch ohne seine Masse zu vergrößern. Dies geschieht durch Anordnung eines Hilfstransformators, der bei Überstrom oder einem Stromstoß einen Sekundärstrom von sehr großer Intensität durch das Schaltmesser sendet, welcher über dem es durchfließenden Hauptstrom gelagert ist. Auf diese Weise kann ein Strom, der den Hauptstrom um ein Vielfaches übertrifft, in einer äußerst geringen Zeit durch das Schaltmesser geschickt werden, sein Querschnitt braucht aber nicht für diesen Strom bemessen zu sein, weil ja dessen Dauer außerordentlich kurz ist.1. To increase the speed of the switch blade, and at that rate Measure that with alternating current it is already before the completion of the first half of the current wave opens, the force acting on the switch blade is increased, but without its mass enlarge. This is done by arranging an auxiliary transformer, which in the event of overcurrent or a current surge, a secondary current of very high intensity through the switch blade sends, which is stored above the main stream flowing through it. In this way one stream can be the main stream many times over, sent through the switch knife in an extremely short time but its cross-section does not need to be dimensioned for this current, because yes the duration of which is extremely short.

2. Um die Masse des Schaltmessers bei Wechselstrom nach Möglichkeit zu verringern, wird auf dem Hilfstransformator noch eine 40 2. In order to reduce the mass of the switch blade as far as possible with alternating current, a 40 is added to the auxiliary transformer

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dritte Wicklung, vorzugsweise eine Spannungswicklung, angeordnet, welche die Amperewin- düngen der vom Hauptstrom durchflossenen Primärspule beim normalen Betrieb ein wenig überkompensiert, so daß die in der Sekundärspule für das Schaltmesser erzeugte Niederspannung umgekehrt und der in letzterem fließende Strom aufgehoben oder auf nur einen Bruchteil der Stärke des Hauptstroms verringert wird. Demgemäß kann auch die Masse des Schaltmessers um ein Vielfaches verringert werden.third winding, preferably a voltage winding, arranged, which the Amperewin- fertilize the primary coil through which the main current flows a little during normal operation overcompensated, so that the low voltage generated in the secondary coil for the switch blade vice versa and the current flowing in the latter is canceled or reduced to only a fraction of the strength of the main current will. Accordingly, the mass of the switch blade can also be reduced many times over will.

3. Bei sehr hohen Spannungen wird bekanntlich die Zahl der Unterbrechungsstellen des Stromkreises erhöht, indem zwei oder mehrere Schaltmesser in Serie geschaltet werden. Hierbei ist es natürlich erforderlich, daß alle Schaltmesser den Stromkreis zu gleicher Zeit öffnen. Um dies mit Sicherheit zu erreichen, wird gemäß der Erfindung eine besondere, noch zu beschreibende Schaltung verwendet.3. At very high voltages, as is well known, the number of interruption points of the By connecting two or more switch blades in series. Here It is of course necessary that all switch blades shut down the circuit at the same time to open. In order to achieve this with certainty, a special, circuit to be described is used.

Die Zeichnungen zeigen einige Formen des Schälters nach der Erfindung in schematischer Darstellung.The drawings show some forms of the container according to the invention in schematic form Depiction.

Bei dem Schalter nach Fig. 1 bis 3 wird der Strom des Generators oder der zu schützenden anderen Stromquelle durch die nachher zu erörternde Wicklung s und die Feldspule a nach dem Drehpunkt des Schalters geführt, fließt von dort durch das Schaltmesser b in der Pfeilrichtung k nach dem Kontakt m und weiter durch Leitung h nach den Stromverbrauchern. Außer dem Kontakt m ist eineIn the switch according to FIGS. 1 to 3, the current of the generator or the other power source to be protected is passed through the winding s to be discussed below and the field coil a to the pivot point of the switch, from there it flows through the switch blade b in the direction of the arrow k the contact m and further through line h to the power consumers. Besides the contact m there is one

Anzahl kleinerer Kontakte ^₁, e₂ usw. radial an dem Schaltmesser b entlang angeordnet, zwischen welchen sich induktionslose Widerstände f_lt f_% usw. befinden. Letztere bestehen der besseren Abkühlung wegen aus einem sehr dünnen Metallstreifen. Des weiteren sind zwei oder mehr Hauptkontakte η und ο der Bewegung des Schaltmessers b entsprechend kreisförmig angeordnet, und zwarNumber of smaller contacts ^ ₁ , e ₂ etc. arranged radially along the switch blade b , between which inductive resistors f _lt f _% etc. are located. The latter consist of a very thin metal strip for better cooling. Furthermore, two or more main contacts η and ο are arranged in a circle corresponding to the movement of the switch blade b

ίο ebenfalls mit zwischengeschalteten induktionslosen, jedoch viel stärkeren Widerständen d_v d₂. Das durch die Spule α erzeugte Magnetfeld kann durch Verwendung von lameliiertem Eisen, das zur Vervollständigung des Magnetkreislaufs hinter der Schaltergrundplatte angebracht wird, außerordentlich verstärkt werden. ίο also with interposed inductionless, but much stronger resistors d _v d ₂ . The magnetic field generated by the coil α can be greatly enhanced by using laminated iron which is attached behind the switch base plate to complete the magnetic circuit.

Tritt ein genügend starker Überstrom ein, dann wird das Schaltmesser b durch die Abstoßungskraft zwischen ihm und dem Magnetfeld herausgeschleudert und der Stromkreis nach stufenweiser Einschaltung der Widerstände f und d geöffnet. Die an den Kontakten C₁,. e₂ usw. gebildeten Lichtbogen werden durch das starke Magnetfeld ausgeblasen. Außerdem können diese Kontakte wie überhaupt der ganze Schalter unter öl angeordnet werden. Das Schaltmesser b ist mit einem Ansatz I und einer Feder p versehen, welche den Schalter entgegen der magnetischen Abstoßungskraft des normalerweise durchfließenden Stromes in geschlossenem Zustande zu halten sucht, öffnet sich jedoch der Schalter über eine bestimmte Grenze, so übt die Feder p eine entgegengesetzte Wirkung aus und sucht das Schaltmesser b in geöffnetem Zustande zu halten. Die Feder kann aber auch so angeordnet werden, daß sie den Schalter nur zu schließen sucht. Wenn der Überstrom verschwindet, ehe der Schalter sich ganz geöffnet hat, schließt er sich infolge der Zugkraft der Feder wieder, so daß also dann keine Bedienung erforderlich ist. Isolationszwischenstücke C₁, c₂ usw. (Fig. 2), welche aus unverbrennbarem Material, wie Glimmer, bestehen, verhindern ein Feuern längs der Kontakte e_x, e₂ usw. Ferner ist am Rücken des Schaltmessers b ein Isolationsstück g aus ähnlichem Material befestigt. Dieses dient dazu, den leeren Raum im öl auszufüllen, der sich sonst hinter dem leitenden Teil des Schaltmessers infolge seiner großen Geschwindigkeit bilden würde, so daß dadurch das Entstehen eines Lichtbogens sicher verhindert wird.If a sufficiently strong overcurrent occurs, the switch blade b is thrown out by the repulsive force between it and the magnetic field and the circuit is opened after the resistors f and d are switched on in stages. The contacts C _1,. e ₂ etc. formed arcs are blown out by the strong magnetic field. In addition, these contacts, like the whole switch, can be arranged under oil. The switch blade b is provided with a shoulder I and a spring p , which tries to keep the switch in the closed state against the magnetic repulsive force of the current normally flowing through it, but if the switch opens beyond a certain limit, the spring p has an opposite effect and seeks to keep the switch knife b in the open state. The spring can also be arranged so that it only seeks to close the switch. If the overcurrent disappears before the switch has opened completely, it closes again as a result of the tensile force of the spring, so that no operation is then required. Intermediate insulation pieces C ₁ , C ₂ etc. (Fig. 2), which are made of incombustible material such as mica, prevent firing along the contacts e _x , e ₂ etc. Furthermore, an insulation piece g made of a similar material is on the back of the switch blade b attached. This is used to fill the empty space in the oil that would otherwise form behind the conductive part of the switch blade due to its high speed, so that the formation of an arc is reliably prevented.

Um nun beim Eintritt von Überstrom den durch das Schaltmesser fließenden Strom noch zu verstärken, wird der Hauptstrom vor Eintritt in den Schalter gemäß der Erfindung durch die Primärspule s eines Hilfstransformators r, s (mit oder ohne Eisen) geführt, dessen Sekundärspule r so gewickelt ist, daß der in ihr induzierte Strom den durch die Primärspule s fließenden Strom um ein beliebiges Vielfaches übertrifft. Dieser Sekundärstrom wird durch das Schaltmesser b zwischen seinem Drehpunkt und dem Kontakt q geführt, und zwar in gleicher Richtung wie der Hauptstrom, so daß eine.den vereinigten Strömen entsprechende Wirkung auf das Schaltmesser ausgeübt wird. Indem von der Verwendung von Eisen in dem kleinen Transformator r, s ganz abgesehen wird, kann ein mit dem Hauptstrom nahezu synchroner Sekundärstrom erzeugt werden. Selbstredend ist der Transformator r, s sehr klein, da er nur die für das Schaltmesser benötigte Energie zu liefern hat.In order to increase the current flowing through the switch blade when an overcurrent occurs, the main current is passed through the primary coil s of an auxiliary transformer r, s (with or without iron), the secondary coil r of which is wound in this way, before it enters the switch that the current induced in it exceeds the current flowing through the primary coil s by any multiple. This secondary current is passed through the switch blade b between its pivot point and the contact q , in the same direction as the main current, so that an effect corresponding to the combined currents is exerted on the switch blade. By completely disregarding the use of iron in the small transformer r, s , a secondary current which is almost synchronous with the main current can be generated. The transformer r, s is of course very small, since it only has to supply the energy required for the switch blade.

Bei Verwendung des Schalters für Gleichstrom muß der · magnetische Stromkreis des Hilfstransformators r, s unvollständig oder ganz frei von Eisen sein, damit ein auftretender Stromstoß nicht den Magnetstromkreis schon gesättigt vorfindet. Wenn der Transformator in dieser Hinsicht richtig angeordnet ist, wird er infolge des schnellen Ansteigens des primären Gleichstroms einen Sekundärstrom von großer Intensität erzeugen.When using the switch for direct current, the magnetic circuit of the auxiliary transformer r, s must be incomplete or completely free of iron so that a current surge does not find the magnetic circuit already saturated. If the transformer is properly positioned in this regard, it will produce a secondary current of great intensity due to the rapid increase in the primary direct current.

Bei Verwendung des Schalters für Wechselstrom muß dafür gesorgt werden, daß der Hilfstransformator r, s im normalen Betriebe wirkungslos ist. Dies kann z. B. durch eine Kompensationswicklung nach Art der noch zu erläuternden Wicklung t geschehen oder bei Drehstromanlagen dadurch, daß die Wicklungen r, s der drei einzelnen Phasenschalter einen gemeinsamen Eisenkern erhalten und die Primärwicklungen s>so geschaltet werden, daß sie im normalen Betriebe kein magnetisches Feld erzeugen, sondern erst bei auftretendem Überstrom in zwei Phasen — eine Schaltung, die an sich für Sicherungseinrichtungen bekannt ist.When using the switch for alternating current, it must be ensured that the auxiliary transformer r, s has no effect during normal operation. This can e.g. B. done by a compensation winding like the winding t to be explained or in three-phase systems by the fact that the windings r, s of the three individual phase switches receive a common iron core and the primary windings s> are switched so that they do not have a magnetic field in normal operation generate, but only when an overcurrent occurs in two phases - a circuit that is known per se for safety devices.

Um die Masse des Schaltmessers b bei Wechselstrom nach Möglichkeit zu verringern, kann auf dem Hilfstransformator r, s noch eine zweite Primärspule t angeordnet werden, welche von einer Spannungsquelle in Serie mit einem Widerstand j gespeist wird und im normalen Zustand des Schalters die Amperewindungen der Primärspule s etwas überkompensiert, und zwar so, daß die Sekundärspule r den durch das Schaltmesser fließenden Primärstrom aufhebt. Auf diese Weise wird im normalen Zustand der Hauptstrom aus dem Schaltmesser abgelenkt und durch die Sekundärspule r gesaugt; infolgedessen kann das Gewicht des Schaltmessers so geling als möglich gehalten werden. Um zu verhindern, daß die Spannungsspule t bei einem Kurz-In order to reduce the mass of the switch blade b as far as possible with alternating current, a second primary coil t can be arranged on the auxiliary transformer r, s , which is fed from a voltage source in series with a resistor j and, in the normal state of the switch, the ampere turns of the primary coil s somewhat overcompensated in such a way that the secondary coil r cancels the primary current flowing through the switch blade. In this way, in the normal state, the main current is diverted from the switch blade and sucked through the secondary coil r; as a result, the weight of the switch blade can be kept as successful as possible. In order to prevent the voltage coil t from being

Schluß und Verschwinden der Hauptstromspannung zu stark, wie eine geschlossene Sekundärspule, wirkt, ist der Widerstand oder die Reaktanz j so groß gewählt, daß diese Entmagnetisierungsstromstärke in entsprechenden Grenzen gehalten wird.When the main current voltage closes and disappears too strongly, like a closed secondary coil, the resistance or reactance j is chosen to be so large that this demagnetizing current strength is kept within appropriate limits.

In Fig. 4 ist eine ähnliche Vorrichtung wie in Fig. ι bis 3 abgebildet, es kommt jedoch noch ein weiterer Transformator Y₁, I₁ zur Verwendung, dessen Sekundärspule Y₁ zu der Schaltmesserspule α parallel geschaltet ist, zum Zweck, auch letzterer während des regulären Betriebes Strom zu entziehen und dadurch die Verwendung eines geringeren Kupferquerschnitts bei dieser Spule zu ermöglichen, da es hier von größter Wichtigkeit ist, eine große Anzahl Windungen in einem kleinen Raum unterzubringen. Die Primärspule I₁ wird am besten in ähnlicher Weise wie die Spule t des Transformators r, s von einer Spannungsquelle erregt.4 shows a device similar to that in FIGS. ₁ to 3, but another transformer Y 1, I ₁ is used, the secondary coil Y ₁ of which is connected in parallel to the switching knife coil α , for the purpose of including the latter during to draw current during regular operation and thereby enable the use of a smaller copper cross-section for this coil, since it is of the utmost importance here to accommodate a large number of turns in a small space. The primary coil I ₁ is best excited by a voltage source in a manner similar to the coil t of the transformer r, s.

Die Fig. 5 bis 8 stellen einen Schalter für hohe Spannungen dar, bei dem drei Schaltmesser O₁, ö₂, δ₃ mit ihren Widerstandskontakten e_v e₂ usw. in Reihe geschaltet sind und somit den Betriebsstrom an drei Stellen unterbrechen. '5 to 8 show a switch for high voltages in which three switch blades O ₁ , ö ₂ , δ ₃ with their resistance contacts e _v e ₂ etc. are connected in series and thus interrupt the operating current at three points. '

Aus Fig. 8, welche die elektrischen Verbindungen schematisch darstellt, ist ersichtlich, daß zwischen den Kontakten q_t q₂ q._A q₄ sich Widerstände befinden, welche sehr geringe Werte besitzen, um die starken, sie . durchfließenden Ströme aus den Sekundärspulen ^ri ^r2 ^r3 der Hilfstransformatoren aufnehmen zu können. Die Primärspulen S₁ S₂ s₃ der drei Hilfstransformatoren sind parallel zueinander geschaltet, so daß sich der Hauptstrom im normalen Betrieb gleichmäßig auf sie verteilt. In jeden dieser drei Zweige ist ein paar Doppelfeldspulen U₁ a₂ a₃ (Fig. 5) in Serie zur Primärspule des zugehörigen Hilfstransformators geschaltet. Die Kontakte q₁ q₂ q₃ q₄ sind sehr schmal gehalten und kreisförmig angeordnet, damit schon durch eine geringe Bewegung der Schaltmesser Widerstände in die Sekundärstromkreise der Hilfstransformatoren geschaltet werden.From Fig. 8, which shows the electrical connections schematically, it can be seen that between the contacts q _t q ₂ q. _A q _{4 there} are resistors, which have very low values, to the strong ones, they. to be able to absorb currents flowing through from the secondary ^{coils r} i ^r 2 ^r 3 of the auxiliary transformers. The primary coils S ₁ S ₂ s _{3 of} the three auxiliary transformers are connected in parallel so that the main current is evenly distributed over them during normal operation. In each of these three branches, a pair of double field coils U ₁ a ₂ a ₃ (FIG. 5) are connected in series with the primary coil of the associated auxiliary transformer. The contacts q ₁ q ₂ q ₃ q ₄ are kept very narrow and arranged in a circle, so that even a slight movement of the switch blade switches resistors into the secondary circuits of the auxiliary transformers.

Wenn nun ein Stromstoß erfolgt, so verteilt er sich gleichmäßig auf die festen FeIdspulen α und die Primärwicklungen s der Transformatoren und fließt nach seiner Wiedervereinigung durch die drei Schaltmesser. Die hierdurch induzierten starken Ströme der Sekundärspulen T₁ Y₂ r₃ schleudern die drei Schaltmesser mit großer Heftigkeit heraus. Sollte ein Schaltmesser infolge geringerer Reibung oder aus einer anderen Ursache eine größere Geschwindigkeit als die übrigen annehmen, so wird durch den im Sekundär-Stromkreis dieses Schaltmessers befindlichen größeren Widerstand der es durchfließende Sekundärstrom und damit auch der Primärstrom des zugehörigen Hilfstransformators verringert. If a current surge occurs, it is distributed evenly between the fixed field coils α and the primary windings s of the transformers and flows through the three switch blades after it has been reunited. The strong currents of the secondary coils T ₁ Y ₂ r ₃ thus induced throw the three switch blades out with great force. Should a switch blade assume a higher speed than the others due to less friction or for some other reason, the greater resistance in the secondary circuit of this switch blade reduces the secondary current flowing through it and thus also the primary current of the associated auxiliary transformer.

Infolgedessen werden die Ströme in den parallel geschalteten Primärwicklungen der zu den anderen Schaltmessern gehörigen Hilfstransformatoren entsprechend verstärkt und damit auch deren die Schaltmesser durchfließenden Sekundärströme. Da ferner die Schaltmesserspulen α die gleichen Ströme wie die Primärwicklungen führen, so treten auch in ihnen die gleichen Stromänderungen ein. Aus beiden Gründen tritt eine Verzögerung des voreilenden und eine Beschleunigung der nacheilenden Schaltmesser ein, bis alle die gleiche Winkelgeschwindigkeit erreicht haben. Die öffnung des Stromkreises erfolgt also an allen drei Schaltmessern zur gleichen Zeit.As a result, the currents in the parallel-connected primary windings of the auxiliary transformers belonging to the other switch blades are correspondingly amplified and thus also their secondary currents flowing through the switch blades. Furthermore, since the switch blade coils α carry the same currents as the primary windings, the same current changes also occur in them. For both reasons, the leading switch blade is delayed and the trailing switch blade is accelerated until they have all reached the same angular velocity. The circuit is opened on all three switch blades at the same time.

Claims

Patent Claims:

1. Automatic switch, which is activated in the event of overcurrent by the interaction between Current and magnetic field, if necessary after switching on resistors, open is, characterized in that an auxiliary transformer whose primary winding

(s) is traversed by the main current, and whose secondary winding (r) is connected to the switch blade, if overcurrent occurs via the switch. The main current flowing through the knife stores a strong secondary current in the same direction, for the purpose of intensifying the force exerted on the switch knife by the seldom magnetic field and to increase the speed of the knife.

2. Automatic switch according to claim 1, characterized in that with alternating current the auxiliary transformer has another, preferably connected to the voltage with or without a resistor or a self-induction (j) connected primary winding (t) , which in normal operation is the main current Primary winding through which it flows

(s) overcompensated to such an extent that the current is kept as far away from the switch blade as possible in order to reduce its mass.

3. Automatic switch according to claim 1 or 2 with several in series switching blades, characterized in that the primary windings (s) through which the main current flows of the auxiliary transformers belonging to the individual switching blades (h) are connected in parallel and for their switching blades (b ) conducted secondary circuits (y, b) resistor

Stands are provided, which are switched on in stages (using q ₁ to g ₄ ) when the switch knife (b) is opened, for the purpose of forcing all switch knives to open as simultaneously as possible (Fig. 8).

4. Automatic switch according to claim 3, characterized in that the field coil (a) of each switch blade (b) is connected in series with the primary winding (s) of the associated auxiliary transformer through which the main current flows (Fig. 8).

For this purpose 2 sheets of drawings.