DE379739C - UEberstromschalter mit Kraftspeicher - Google Patents

UEberstromschalter mit Kraftspeicher

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DE379739C
DE379739C DEK64332D DEK0064332D DE379739C DE 379739 C DE379739 C DE 379739C DE K64332 D DEK64332 D DE K64332D DE K0064332 D DEK0064332 D DE K0064332D DE 379739 C DE379739 C DE 379739C
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00

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Description

  • Überstromschalter mit Kraftspeicher. Die Eifindung bezieht sich auf Merstroinschalter mit Kraftspeicher und einem sowohl durch den Strom des zu schützenden Stromkreises als auch durch einen Hilfsstrom erregbaren Magnetfelde. Die Erfindung bezweckt. einen für jede Stromart geeigneten Überstromschalter der angegebenen Art zu schaffen, der die Eigenschaft besitzt, daß er nach Beseitigung der störenden Ursache sich nicht von selbst wieder einschalten kann, sondern so lange geöffnet bleibt, bis der Hilfsstromkreis von Hand geöffnet wird, und der sich durch einfache Bauweise, bequeme Handhabung und hohe Betriebssicherheit auszeichnet.
  • Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in den Abb. I bis 5 an fünf verschiedenen Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht.
  • Bei dem aus Abb. r ersichtlichen ersten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß ein (nicht dargestellter) Stromverbraucher, z. B. ein Gleichstrommotor, durch den selbsttätigen Schalter vor Überstrom geschützt werden soll. Im einzelnen bedeutet .d die Hauptstrormwicklung, :11 den -Magnetkern und _-1= eine mit dem Magnetkern starr verbundene Stroinschlußbürste eines unmittelbar wirkenden elektromagnetischen Schalters. Az stellt eine Zugfeder dar, «-elche die Stroinscblußbürste A1 finit zwei an die zu unterbrechende Leitung angeschlossenen Stromschlußkliitzen A' und .-P in Berührung zu setzen sucht. Auf dem Magnetkern A' ist außer der Hauptstromwicklung=1 parallel zu dieser und der mit ihr in Reihe liegenden Unterbrechungsstelle eine Hilfswicklung A'' angeordnet. Im Hauptstromkreise ist ferner ein doppelpoliger Handausschalter B vorgesehen, der dazu dient, den Stromverbraucher und gleichzeitig die Hilfswicklung A' stromlos zu machen. Der aus den Teilen A, A' bis AB bestehende selbsttätige Schalter ist in einem (nicht dargestellten) allseitig geschlossenen Gehäuse untergebracht.
  • Die beiden im gleichen Sinne wirkenden Magnetwicklungen A und @1" sind so bemessen und angeordnet, daß ihre gemeinsame Zugkraft in der Einschaltstellung des Schalters geringer ist als die entgegengesetzt gerichtete Kraft der Feder A', solange die Hauptwicklung .1 von dem normalen oder einem geringeren Strome durchflossen wird, daß ihre Zugkraft aber die Federkraft überwiegt, sobald eine unzulässig hohe Stromstärke im Haupt-#,trotnkreise, d. h. im Stromkreise des Stromverbrauchers, auftritt. Dabei ist die Hilfswicklung A' im besonderen so bemessen, daß ,lire Zugkraft allein ausreicht, den durch Abheben der Strornschlußbürste .4= von den Stromschlußklötzen A' und :1' geöffneten Schalter unter allen Umständen in der aus Abb. r ersichtlichen Ausschaltstellung festzuhalten; nicht aber kann sie (A') den in der Einschaltstellung hefindlichen Schalter ohne Mitwirkung der von einem unzulässig starken Strome durchflossenen Hauptstromwicklung.d öffnen, da sie durch A, .4` praktisch kurzgeschlossen ist.
  • Bei der Betrachtung der Wirkungsweise sei angenommen, daß sowohl der selbsttätige Schalter A 2,A4, A" als auch der Handaus-.,chalter B sich in der Einschaltstellung befin-(len, so daß der Stromverbraucher Strom aus der Gleichstromquelle aufnimmt. Tritt nun. z. B. durch Festbremsen des den Stromverbraucher darstellenden Motors, ein überstrom iin Stromkreise des Stromverbrauchers auf, so schaltet der Schalter A2, A', A' unter der Wirkung der Hauptstromwicklung A aus. Da die elektromotorische Gegenkraft des Motors, sobald der .die HauptstromwicklungA enthaltende Stromkreis unterbrochen ist, schnell verschwindet, liegt die Hilfswicklung As nach dein Ausschalten des Schalters .d=, <1', A@ an der vollen Spannung der Gleichstromquelle, so daß sie voll erregt wird und den Schalter in der Ausschaltstellung festzuhalten vermag. Nach Beseitigung der störenden Ursache wird zunächst der Schalter B von Hand geöffnet. Infolgedessen wird auch die Wicklung .-?1 stromlos, und der Schalter A=, A4, A" schaltet unter der Wirkung der Feder A3 wieder ein. Nun kann der Schalter B geschlossen und der Motor von .neuem angelassen Zierden. Der Schalter A"-, A4, A` bleibt dann, falls die Störung endgültig beseitigt ist, geschlossen, aniernfalls schaltet er sofort von neuem aus.
  • Die Anordnung nach Abb. 2, Welche in erster Linie zum Schutze eines ein Netz speisenden Gleichstromgenerators gedacht ist, unterscheidet sich von der beschriebenen dadurch, daß clie Hilfswicklung A6 über einen Ausschalter C, der zweckmäßig als Druckknopfschalter ausgebildet ist, an die beiden Pole des von dem Gleichstromgenerator gespeisten Netzes angeschlossen ist, und daß dafür der Handausschalter B fortfällt. Befindet sich der Schalter A2, A4, A' und ebenso der Schalter C in der Einschaltstellung, so sind beide Magnetwicklungen A und A° erregt. Steigt nun die Stromstärke im Hauptstromkreise aus irgendeinem Grunde (z. B. infolge Kurzschlusses im Netze) übermäßig an, so gelangt der Schalter A=, A4, A" unter der Wirkung der nun die Federkraft überwiegenden Zugkraft der Wicklungen A und A' in die gezeichnete Ausschaltstellung. Um nach Beseitigung der störenden Ursache den Schalter A2, A4, A' wieder einzulegen, braucht man nur durch Öffnen des Schalters C den Strom in der Hilfswicklung A' vorübergehend zu_ unterbrechen. Dadurch wird die Hilfswiclung AG stromlos, und der Schalter gelangt in seine Einschaltstellung. Besteht nun wider Erwarten noch ein unzulässig hoher Strom, so schaltet .der Schalter A2, A4, A' sofort von neuem aus, während er eingeschaltet bleibt, wenn der Strom inzwischen auf das zulässige Maß herabgesunken ist.
  • Abb. 3 zeigt eine für Leonardbetriebe geeignete Ausführungsform des Schalters.
  • Die Hauptstramwicklung A liegt hier im gemeinsamen Ankerstromkreise des Leonardgenerators D und des zugehörigen Motors E. Die Unterbrechungsstelle des Schalters A', .44, A' dagegen ist in den Erregerstromkreis des Generators D gelegt. Die Hilfswicklung AG ist über einen Umschalter F an die den Erregerstrom liefernde Stromquelle konstanter Spannung angeschlossen.
  • Die Wirkungsweise stimmt im wesentlichen mit derjenigen der Anordnung nach Abb.2 überein. Ein Unterschied besteht nur darin, daß der Ankerstromkreis stromlos gemacht «erden kann, ohne daß er unterbrochen zu werden braucht.
  • Soll der selbsttätige Schalter den Leonardmaschinensatz auch gegen Stromstöße schützen, bei denen sich die Stromrichtung im Ankerstromkreise umkehrt, wie sie z. B. bei elektrischer Bremsung des Motors E auftreten, so ist es zweckmäßig, den Schalter mit getrennten magnetischen Kreisen für die Hauptstrom- und für die Hilfswicklung auszuführen. Da nämlich die Hilfswicklung A' so bemessen ist, daß ihre magnetische Zugkraft auf alle Fälle ausreicht, den Schalter in der Ausschaltstellung zu halten, sind bei getrennten magnetischen Kreisen Veränderungen in der Stärke des magnetischen Feldes der Haupt-Stromwicklung A nicht imstande, den Schalter in die Einschaltstellung zu bringen. Es wird dadurch vermieden, daß infolge der Stromamkehr in der Hauptstromwicklung ein vorzeitiges Wiedereinschalten stattfinden kann.-In Abb. 4 ist eine für einphasigen Wechselstrom geeignete Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Schaltmagnet durch einen Schaltmotor ersetzt ist. Dieser ist als Repulsionsmotor ausgebildet. Auf der Welle seines Ankers G ist ein Arm g1 befestigt, der in einen Zapfen g2 endigt. Mit diesem greift er in ein Langloch h2 einer an die Stromschlußbürste H des in dem zu unterbrechenden Stromkreise angeordneten Schalters angelenkten Stange h' ein. In diesem Stromkreise, der zum Speisen eines Stromverbrauchers bestimmt sein möge, liegen ferner ein doppelpoliger Handausschalter I und die Primärwicklung K eines Stromwandlers. Der Sekundärstromkreis des Stromwandlers, der dessen Sekundärwicklung KI und die Feldwicklung G3 des Schaltmotors in Reihenschaltung enthält, ist - parallel zur Unterbrechungsstelle des Hauptstromkreises an diesen angeschlossen.
  • Bei geschlossenen Schaltern H und I und normaler Stromentnahme des angeschlossenen Stromverbrauchers wird der die Feldwicklung G3 des Repulsionsmotors enthaltende Stromzweig nur von dem schwachen Strome durchflossen, der in der Sekundärwicklung KI des Stromwandlers K, KI- induziert wird. Die Stärke dieses induzierten Stromes, welche der Stärke des in der Primärwicklung K fließenden Stromes verhältnisgleich ist, reicht nicht aus, im Motor G, G3 ein Drehmoment hervorzurufen, das zum Öffnen des Schalters H genügen würde. Die Verhältnisse sind vielmehr so gewählt, daß erst bei einer ganz bestimmten, die normale übersteigenden Stromstärke im Hauptstromkreise die Zugkraft des Schaltmotors die Federkraft des Schalters überwiegt, s6 daß der Schalter H in die gezeichnete Ausschaltstellung gelangt. Nach der Unterbrechung des Schalters H fließt aus dem Netze ein Strom über die jetzt in Reihe geschalteten Wicklungen K, K1 und G3, der stark genug ist, dem Motor G, G3 ein Drehmoment zu erteilen, durch das der Schalter H in der Ausschaltstellung festgehalten wird. Erst wenn der Stromverbraucher, der das übermäßige Ansteigen der Stromstärke im Hauptstromkreise veranlaßt hatte, durch Öffnen des Handausschalters I abgeschaltet ist, wird der die Wicklungen K1 und G3 enthaltende Stromzweig stromlos, so daß der Motor G;, G3 sein Drehmoment verliert und der Schalter H wieder in seine Einschaltstellung gelangt.
  • In Abb. 5 ist eine für Dreiphasenstrom geeignete Anordnung dargestellt. Entsprechend der Phasenzahl sind der an ein Dreiphasennetz P angeschlossene Stromwandler K, K1 und der (hier als Induktionsmotor mit Kurzschlußanker gedachte) Schaltmotor G, G3 dreiphasig, der selbsttätige Schalter H und der Handausschalter J dreipolig ausgebildet. l1 bezeichnet eine durch Gleichstrom erregte Synchromnaschine, die sowohl als Drehstromerzeuger wie als synchroner Drehstrotnmotor arbeiten kann. Der Hub des selbsttätigen Schalters H ist in nicht dargestellter Weise auf eine Größe einstellbar, bei der aus der Ausschaltstellung des Schalters H heraus kleine Schaltbewegungen möglich sind, welche jedoch ein Schließen des Hauptstromkreises nicht herbeiführen.
  • Die Wirkungsweise des selbsttätigen bei Überstrom wirkenden Ausschalters H entspricht in allen Punkten der für die einphasige Anordnung nach Abb. q. beschriebenen.
  • Die Anordnungen nach Abb. q. und 5 besitzen noch die sehr wichtige Nebenwirkung, daß sie auch als Einrichtungen zum selbsttätigen Parallelschalten zweier ein- oder mehrphasiger Wechselstromkreise gebraucht werden können. Dies soll an Hand der Abb. 5 näher erläutert werden. Der eine Stromkreis sei durch das Netz P, der andere, hinzuzuschaltende, durch die Synchronmaschine 31 dargestellt. Solange nttn z. B. die Drehrichtung der Synchronmaschine hl falsch ist oder zwischen ihrer Spannung, Frequenz und Phase und den entsprechenden Größen des Netzes P eine erhebliche Abweichung besteht, bleibt unter der Annahme, daß der Handausschalter J geschlossen ist, die Feldwicklung G3 des Schaltmotors G, G3 dauernd erregt, und der Schalter H verharrt in der Ausschaltstellung. Bei richtiger Drehrichtung der Synchronmaschine I11 lassen sich indessen die Unterschiede in der Spannung, Frequenz und Phase allmählich so weit verringern, daß das Drehmoment des Schaltmotors G, G3, dessen Erregung um so schwächer wird, je kleiner die angegebenen Unterschiede werden, kleiner und kleiner wird. Infolgedessen beginnt der Schalter H Schaltbewe.gungen auszuführen, die allmählich größer werden, aber noch nicht ausreichen, ihn in die Einschaltstellung zu bringen. Sobald Gier Zustand der annähernden Übereinstimmung von Spannung, Frequenz und Phase, der sich bekanntlich periodisch wiederholt, lange genug anhält, sinkt das Drehmoment des Schaltmotors G, G 3 so weit, daß die Federkraft des Schalters H überwiegt, worauf dieser sofort einschaltet. Alsdann sind Netz P und Synchronmaschine 1V1 parallel geschaltet. Der Schaltmotor G, G3 wird nun nichtmehr durch die Netzspannung, sondern durch die im Stromwandler K, KI induzierte Spannung erregt. Er wirkt daher bei Überstrom genau entsprechend dem Schaltmotor nach Abb. d. Hat eine Ausschaltung infolge Überstroms stattgefunden, so ist dadurch natürlich auch die Parallelschaltung verlorengegangen. Sobald die den Überstrom hervorrufende Ursache zu wirken aufgehört hat, läßt sich die Parallelschaltung in der beschriebenen Weise wiederherstellen.

Claims (5)

  1. PATENT-ANspRL GHE: i. Überstroinschalter mit Kraftspeicher und einem sowohl durch den Strom des zu schützenden Stromkreises als auch durch einen Hilfsstrom erregbaren Magnetfelde, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Hilfsstrom erregte Magnetfeld den geöffneten Schalter (A2 bnv. H) entgegen der Wirkung des Kraftspeichers (A3) in seiner Ausschaltstellung so lange festzuhalten vermag, bis der Hilfsstromkreis von Hand geöffnet wird.
  2. 2. Überstromschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der das Öffnen des Hilfsstromkreises bewirkende Schalter im Hauptstromkreise liegt, so daß er zugleich zum Stromlosmachen des Stromverbrauchers (Motors) dienen kann (Abb. i, d. oder 5).
  3. 3. Überstromschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsstromwicklung (AG) über einen Schalter (C.') an die beiden Pole des zu schützen-Stromkreises angeschlossen ist (Abb.2).
  4. 4.. Überstrornschalter nach Anspruch i für Leonardschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstromwicklung (_d) des Schaltmagneten im Ankerstromkreise, der Schalter (A =) selbst dagegen im Erregerstromkreise der Leonardschaltung liegt, und daß die Hilf sstromwicklung (AI' ) über einen Umschalter (F) an die Pole der den Erregerstromkreis speisenden Stromquelle angeschlossen ist (Abb.3).
  5. 5. Ü berstromschalter nach Anspruch i für ein- oder mehrphasigen Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptstromkreise jeder Phase die Primärspule (h:) und in dem an die Unterbrechungsstelle jedes Hauptstromkreises in Parallelschaltung angeschlossenen Hilfsstromkreise die Sekundärspule (K1) eines die Feldwicklung (G3) eines Schaltmotors (G, G3) speisenden Stromwandlers (K, Iil) liegt (Abb. 4 oder 5).
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