TECHNISCHER HINTERGRUND
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Vollständig eigengeschützte Freileitungs-Transformatoren
verwenden derzeit einen Sekundärunterbrecher, um den Sekundär-
Fehlstrom und Überlastbedingungen im Transformator zu
überwachen und den Sekundärstrom immer dann zu unterbrechen, wenn
diese Bedingungen vorgeschriebene Grenzen überschreiten. Dann
wird ein Stördienst ausgesandt, um das Problem zu
untersuchen, wobei, wenn es nicht unmittelbar behoben werden kann,
der Sekundärunterbrecher vor dem Rücksetzen und Verschließen
in einen Notfall-Überlastungsmodus geschaltet wird, um zu
erlauben, daß der Transformator bei einer höheren Temperatur
fortgesetzt betrieben wird, bis das Problem behoben ist.
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Das Schalten in der Notfall-Überlastungsmodus erfordert eine
mechanische Einstellung der Verriegelungsfreigabekraft des
Sekundärunterbrechers, wodurch das Bimetallelement gezwungen
wird, bei einer höheren Temperatur abzuheben, bevor die
Verriegelung freigegeben wird, um den Sekundärunterbrecher
auszulösen.
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Ein Transformator-Primärkreisunterbrecher entsprechend dem
Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 ist in EP-A-0
093 076 offenbart, der einen Primärkreisunterbrecher zur
Überwachung eines Sekundär-Überlaststroms und/oder von
Überlastbedingungen betrifft. Die verhältnismäßig geringen
Primärströme machen bin Bimetallelement unpraktikabel. Die
Temperaturfühleranordnung, die in EP-A-0 093 076 beschrieben
ist, enthält einen Magneten mit bekannten Halte- und
Öffnungskräften, welche von der Curie-Temperatur eines
Fühlerelements abhängen. Wenn sich die Temperatur des
Fühlerelements der Curie-Temperatur nähert, so wird der Magnet
freigegeben, um den Primärkreisunterbrecher auszulösen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Überlastschalter für
einen Transformator-Primärkreis bereitzustellen, der eine
Verringerung des Stroms zum Fühlerelement erlaubt, wenn der
Transformator in den Notfall-Überlastungsmodus geschaltet
ist.
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Um dieses zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein
Überlastschalter für einen Transformatorkreis bereitgestellt, der
enthält: einen Rahmen, einen auf dem Rahmen angebrachten
Primärschalter zum öffnen und Schließen des Primärkreises, einen
Betätigungsgriff, der äußerlich auf dem Transformator zum
öffnen und Schließen des Primärschalters angebracht ist,
einen Auslösemechanismus, der wirksam angeschlossen ist, um
den Primärkreis unter Fehlstrom-Bedingungen zu öffnen, wobei
der Auslösemechanismus ein leitfähiges Metallfühlerelement
enthält, das in dem Primärkreis angeschlossen ist und eine
bestimmte Curie-Temperatur sowie einen Magneten besitzt, der
zur Bewegung in den Eingriff mit dem Fühlerelement angebracht
und vorgespannt ist, um den Primärkreis zu öffnen, wenn sich
die Temperatur des Sensorelements der Curie-Temperatur
nähert, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Meßkreis, der
parallel zu dem Fühlerelement an dem Primärkreis angeschlossen
ist, wobei der Meßkreis einen normalerweise geschlossenen
Schalter und ein Widerstandselement zur Begrenzung des durch
den Meßkreis hindurchtretenden Stroms bis zu einem
Prozentanteil des Stroms in dem Primärkreis enthält, und Mittel
umfaßt, die auf dem Betätigungsgriff zur wahlweisen Öffnung des
Meßkreisschalters angebracht sind, wobei ein Teil des
Primärstroms durch den Meßkreis fließen wird, wenn der Schalter
geschlossen ist.
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Durch das Abzweigen eines Teils des Primärstroms von dem
Fühlerelement in den Primärkreis-Überlastschalter wird die
Empfindlichkeit des Auslösesystems verringert und der
Transformatorbetrieb bei höherer Temperatur während der
Notfall-Überlastung erlaubt.
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Gemäß einem wahlweise einsetzbaren Merkmal der Erfindung
könnte dem Meßkreis erlaubt werden, während
Kurzzeit-Hochüberlastungen betrieben zu werden, die normale
Empfindlichkeit jedoch beizubehalten, wenn die
Transformator-Öl-Temperatur einen Pegel erreicht, der eine mögliche
Isolationsherabsetzung anzeigt. Dies kann durch Zusatz eines
Bimetallschalters in dem Meßkreis erreicht werden, so daß dieser nur auf
die Öl-Temperatur anspricht und den Meßkreis bei einer
voreingestellten Temperatur öffnet.
FIGURENBESCHREIBUNG
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine Seitenansicht eines
Primärkreis-Überlastschalters, der den Meßkreis mit dem Schalter in
der geöffneten Stellung zeigt,
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Fig. 2 eine Ansicht eines Ausschnitts von Fig. 1, die
den Schalter im Meßkreis in geschlossener
Stellung zeigt,
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Fig. 3 eine Ansicht des Betätigungsgriffs für den
Primärkreis-Überlastschalter, der die äußere
Nockenanordnung in der geöffneten Stellung des
Meßkreises zeigt,
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Fig. 4 eine Ansicht des Betätigungsgriffs, der die
Nockenanordnung in der geschlossenen Stellung des
Meßkreises zeigt,
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Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung der
Schalteranordnung für den Meßkreis,
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Fig. 6 eine Perspektivische Explosionsdarstellung des
Betätigungsgriff 5 für den Meßkreis,
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Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Kurbelwelle,
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Fig. 8 eine gegenüber Fig. 2 ähnliche Darstellung, die
jedoch einen Bimetallschalter in dem Meßkreis
enthält.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Der Primärkreis-Überlastschalter 10 des hier betrachteten
Typs enthält einen Rahmen oder eine Basis 12 mit einer
Lichtbogen-Löschungsanordnung 14, einer temperaturempfindlichen
Auslöseanordnung 16 und einem Verriegelungsmechanismus 20,
die auf dieser Basis angebracht sind. Die erfindungsgemäße
Meßkreisanordnung 18 wird auf dem Rahmen 12 angebracht
gezeigt und angeschlossen, um den Fühler der Auslöseanordnung
16 nebenzuschließen. Wie es in EP-A-0 093 076, die hierin als
Bezug enthalten ist, vollständiger beschrieben ist, wird der
Verriegelungsmechanismus 20, wie er in den Fig. 1 und 2
gepunktet gezeigt ist, zwischen den geöffneten und
geschlossenen Stellungen mittels eines auf einer Kurbelwelle 22
angebrachten Bügels 21 bewegt. Der Bügel 21 ist mit dem unteren
Ende eines beweglichen Kontakts 24 mittels einer Feder 23
verbunden. Die Kurbelwelle 22 wird zwischen den geöffneten
und geschlossenen Stellungen gedreht, um den beweglichen
Kontakt 24 in und aus dem Eingriff mit einem festen Kontakt 26
in der Lichtbogen-Löschungsanordnung 14 zu bewegen, wie es
vollständiger in EP-A-0 093 076 beschrieben ist. Die
Auslöseanordnung 16 wird verwendet, um den Verriegelungsmechanismus
20 auszulösen, um den beweglichen Kontakt 24 des
Verriegelungsmechanismus freizugeben, so daß sich der Kontakt 24 von
dem festen Kontakt 26 wegbewegt.
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Bei dieser Betrachtung ist die Auslösungsanordnung 16
temperaturempfindlich, wobei sie einen Magnet 28 enthält, der auf
einem Arm 30 zur Schwenkbewegung um eine Drehzapfennadel 32
angebracht ist. Der Magnet 28 ist in Eingriff stehend mit
einem festen, elektrisch leitfähigen Metallfühlerelement 34
gezeigt, das über die Leitungen 38 und 40 in Reihe mit dem
beweglichen Kontakt 24 geschaltet ist. Der feste Kontakt 26 ist
mit der Primärdurchführung des Transformators über eine
Leitung 36 verbunden. Das andere Ende des Elements 34 ist über
eine Platte 33 an die Primärwicklung des Transformators
mittels einer Leitung 42 angeschlossen. Es sollte an dieser
Stelle festgestellt werden, daß, wenn die Kontakte 24 und 26
geschlossen sind, der Schaltkreis von der Eingangsleitung 36
über Kontakt 26, 24, Leitungen 38, 40 zum Element 34 über die
Platte 33 zu der Leitung 42 vervollständigt wird, die an den
Transformator angeschlossen ist. Beim Betrieb besitzt das
Element 34 eine bestimmte Curie-Temperatur, so daß der Magnet
28 von dem Fühlerelement 34 freigegeben wird, wenn sich die
Elementtemperatur der Curie-Temperatur in Reaktion auf die
Widerstandserwärmung des Elements verbunden mit einer Strom-
Überlast oder einem Anstieg der Öl-Temperatur nähert.
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Die Meßkreisanordnung 18 ist parallel zu dem Fühlerelement an
den Primärkreis angeschlossen. Die Anordnung 18 ist an die
Platte 33 und die Leitung 38 angeschlossen, um einen Teil des
Primärstroms zu leiten, der das Fühlerelement 34 durchsetzt.
Die Meßkreisanordnung 18 enthält einen Widerstandsdraht 40,
der an einem Ende mit der Leitung 38 und an dem anderen Ende
über eine Leitung 45 mit einem Schalter 46 verbunden ist. Der
Schalter 46 enthält ein bewegliches Element 47, das mit der
Leitung 45 und einem festen Kontakt 49 verbunden ist, der
über die Leitung 48 an die Platte 33 angeschlossen ist.
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Gemäß Fig. 1 ist der Schalter 46 geöffnet gezeigt, so daß das
Element 34 auf den Voll-Laststrom auf der Primärseite des
Transformators reagieren wird. Wenn sich die Temperatur des
Elements 34 der Curie-Temperatur entsprechend einer
Überlastung oder einem Anstieg der Öl-Temperatur nähern sollte, so
wird der Magnet 28 von dem Element freigegeben und den
Verriegelungsmechanismus 20 öffnend auslösen, wie es in EP-A-0
093 076 beschrieben ist. In Fig. 2 ist der Schalter 46 in der
geschlossenen Stellung gezeigt, um einen Teil des
Primärstroms über das Element 34 abzuzweigen. Der Teil des Stroms,
der durch den Meßkreis hindurchtritt, wird von dem Widerstand
der Wicklung 44 abhängen, die üblicherweise derart ausgewählt
wird, ungefähr 15% des Schaltkreisstroms abzuzweigen. Dies
wird die Elementerwärmung und die Temperatur verringern, um
einen Betrieb unter Notfall-Überlastbedingungen zu erlauben.
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Der geöffnete und geschlossene Zustand des Schalters 46 wird
mittels eines Hebels 70 gesteuert, der in dem äußeren
Betätigungsgriff 50 angebracht ist, der an dem Ende der Kurbelwelle
22 außerhalb des Transformators angebracht ist. Der
Betätigungsgriff 50 wird normalerweise verwendet, um die Kontakte
24 und 26 zu öffnen oder zu schließen und den
Verriegelungsmechanismus 20 zurückzusetzen, wenn er entsprechend einer
Überlastbedingung in dem Transformator ausgelöst wurde. Gemäß
den Fig. 3, 4 und 5 besteht der Handgriff 50 aus einem
gegossenen Plastikteil, das an dem Ende der Kurbelwelle 22
angebracht und in Bezug auf diese mittels Keilstreifen 52
befestigt ist, die an dem Ende der Welle 22 vorgesehen sind und
mit den Rillen 54 zusammenpassen, die in einer Öffnung 56 in
dem Handgriff 50 vorgesehen sind. Der Schalter 46 wird mit
einem Dorn 76 geöffnet oder geschlossen, der als ein
integraler Bestandteil der Kurbelwelle 22 ausgebildet ist.
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Der äußere Handgriff 50 wird normalerweise in Eingriff mit
einem festen Anschlag 58 gedreht, der auf dem Rahmen 12
vorgesehen ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Wenn der Handgriff
50 mit dem Anschlag 58 in Eingriff steht, greift der Dorn 76
in das bewegliche Element 47 ein, wobei, wie in Fig. 1
gezeigt, der Schalter 46 geöffnet wird. Wenn der Schaltkreis-
Überlastschalter zum Notfall-Überlastbetrieb betätigt werden
soll, so wird der Betätigungsgriff 50 vor der Bewegung in den
Eingriff mit dem festen Anschlag 58 mit Hilfe einer Feder 60
bewahrt, die in dem Betätigungsgriff 50 angeordnet ist, so
daß der Dorn 7ß nicht in das Schaltelement 47 eingreifen
kann, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
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Bei dieser Betrachtung besitzt die Feder 60 die Form eines
"V" und ist in dem Betätigungsgriff 50 mit einem Ende 62
angeordnet, das in eine Rille 66 in den Betätigungsgriff
eingesetzt ist, wobei das entgegengesetzte Ende 64 in einer
Öffnung 68 auf der gegenüberliegenden Seite des
Betätigungsgriffs 50 angeordnet ist. Die Feder 60 wird zwischen Normal-
und Betriebsstellungen mittels eines Hebelnockens 70 bewegt,
der in einer Öffnung 72 in dem Betätigungsgriff 50 angeordnet
ist. Der Hebelnocken 70 enthält einen Nocken 74, der
angeordnet ist, um mit der Feder 60 in Eingriff zu stehen. In der
Normalstellung, die in Fig. 3 zu sehen ist, wird der Hebel 70
in eine Position gedreht, in der die Kante des Nockens 74 in
Eingriff mit dem Ende 60 der in den Griff gezogenen Feder
steht. Bei der Drehung des Hebels 70 in die Betriebsstellung,
die in Fig. 4 zu sehen ist, wird sich die Feder 60 in
Eingriff mit der flachen Stirnfläche des Nockens 74 mit dem Ende
64 bewegen, das um einen kurzen Abstand über die Kante des
Griffes herausragt. Das Ende 64 wird dann in den
feststehenden Anschlag 58 eingreifen, wobei der Betätigungsgriff von
dem festen Anschlag um ungefähr 50 bis 100 weggehalten wird,
so daß der Dorn 76 nicht in das Schaltelement 47 eingreifen
kann.
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Um eine übermäßige Überlastungszeit des Betriebes zu
verhindern, kann ein temperaturempfindliches Mittel in dem Meßkreis
vorgesehen sein, um den Meßkreis bei übermäßigen Temperaturen
zu öffnen. Ein derartiges Mittel besitzt die Form eines
Bimetallschalters 77, der in der Leitung 48A angeschlossen ist,
wie es in Fig. 8 zu sehen ist. Der Bimetallschalter 77 ist
ein herkömmlicher Schalter, der durch Portage Electric
Products, Inc. aus Mount Canton, Ohio hergestellt ist. Der
Bimetallschalter 77 kann derart ausgewählt sein, daß er vom
Abzweigtyp B ist, in dem das Bimetallelement keinerlei Strom
leitet und lediglich auf die Öl-Temperatur anspricht.
Ersatzweise kann ein Bimetallschalter des Leitungstyps C ausgewählt
werden, in dem das Element auf die Öl-Temperatur und auch auf
Wärme entsprechend dem Stromfluß anspricht, wenn dieser einen
verhältnismäßig hohen Wert aufweist. Dieser Schalter würde
die Zeitdauer verringern, in der höhere Fehlströme fließen
könnten.