DE398017C - Einrichtung zum Verhindern des Anschaltens stark belasteter oder kurzgeschlossener Stromkreise an Netze oder Speisepunkte - Google Patents

Description

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Das Patent 323529 betrifft eine Einrichtung zum Verhindern des Anschaltens zu stark belasteter Stromkreise, bei welcher zwei Schalter hintereinander angeordnet sind und parallel zu einem derselben (Hauptschalter) ein hochohmiger Widerstand derart gelegt ist, daß dieser Hauptschalter nur nach dem Schließen des anderen Schalters (Hilfsschalters) und auch nur dann geschlossen werden kann, wenn der über den Widerstand fließende Strom einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß zwei im Hauptstromkreis liegende Schalter verwendet werden müssen.

Erfindungsgemäß läßt sich die Anlage dadurch vereinfachen und verbilligen, daß der Hilfsschalter in dem Stromkreise des den Hauptschalter überbrückenden Widerstandes liegt.

Zur Erläuterung der Erfindung sind auf der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele dargestellt.

Abb. ι "zeigt eine Anordnung zum Anschalten eines Generators an ein Sammelschienensystem, welches gegebenenfalls noch von Erde oder mehreren weiteren Generatoren gespeist wird und welches ein Verbrauchernetz speist, Abb. 2 eine ähnliche Anordnung, bei welcher an ein von einem oder mehreren Generatoren gespeistes Sammelschienensystem ein elektrisches Verteilungsnetz angeschlossen wird. In den Abbildungen bedeuten 1 und 2 Sammelschienen, an welche das Netz 3 angeschlossen ist und welche von den Maschinen 7, 8 über die Zuleitungen 4 gespeist werden. Der Schalter 10, welcher in Abb. 1 die Maschine 7, in der Abb. 2 das Netz 3 auf die Sammelschienen schaltet, läßt sich gemäß der Erfindung nur dann mit Hilfe seiner Einschaltspule 11 schließen, wenn vermittels des von Hand oder automatisch zu betätigenden Schalters 15 der Widerstand 18 parallel zum Schalter liegt und die Belastungsverhältnisse des Netzes derartig sind, daß das Schließen des Schalters 10 geschehen kann, wenn kein Kurzschluß im Netz vorliegt und wenn durch das Schließen des Schalters 10 eine Überlastung irgendwelcher Anlageteile nicht zu befürchten ist. Wird durch die Erregung der Spule Ii der Schalter 10 eingeschaltet, so bleibt die Spule 11 so lange erregt und somit der Schalter 10 so lange geschlossen, bis ent-

weder der Schaltens geöffnet wird oder eines der im Stromkreis der Spule 11 liegenden Überlastrelais 13, 42, 43 (Abb. 2) anspricht. Ist der Kurzschluß oder die Überlast abgeschaltet, so wird bei geschlossenem Schalter 15 der Schalter 10 selbsttätig wieder geschlossen, und zwar durch die Wirkung eines Wiedereinschaltrelais 24 oder durch einen Stromwächter 19, dessen Arbeiten abhängig ist von dem durch den Widerstand 18 fließenden Strom bzw. von der Spannungsdifferenz an den Enden dieses Widerstandes. In Reihe mit den Kontakten 22, 23 des Wiedereinschaltrelais 24 bzw. mit den Kontakten des Stromwächters 19 liegen die Kontakte 25, welche durch das Relais 26 geschlossen werden. Dieses Relais dient dazu, ein Schließen des Schalters 10 erst dann zu ermöglichen, wenn nach seinem öffnen eine bestimmte Zeit vergangen ist. Das Relais 26 wird zu diesem Zweck über die nur bei geöffnetem Schalter 10 geschlossenen Kontakte 27 und über die Kontakte 40 des Schalters 15 an die Netz- bzw. Maschinenspannung angeschlossen. Bei geschlussenem Schalter 10 steht also das Relais 26 in der gezeichneten Stellung und beginnt erst nach Öffnen des Sclialters 10 langsam seinen Anker anzuziehen, bis es nach einer bestimmten Zeit seinen Kontakt 25 geschlossen hat.

Die beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen unterscheiden sich hauptsächlich durch die Ausbildung des Wiedereinschaltrelais 24.

In Abb. ι ist 24 ein polarisiertes Relais, dessen Anker 30 eine an die Sammelschienenspannung angeschlossene Wicklung 31 trägt und zwischen den Polen 32 und 33 des Magnetgestells 34 drehbar gelagert ist. Das Magnetgestell ist entweder dauernd magnetisiert oder besitzt eine Erregerwicklung 35, welche an eine beliebige Stromquelle, beispielsweise an die Klemme des Generators 7, angeschlossen ist. Die Pole 32 und 33 besitzen entgegengesetzt gerichteten Magnetismus, so daß sie den Anker 30 entgegen der Kraft der Feder 39 zu bewegen suchen, sobald die Stromstärke in der auf dem Anker 30 sitzenden Erregerwicklung 31 einen bestimmten Wert überschreitet.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. ι ist unter der Annahme, daß der Schal- | ter 9, welcher die Maschine 8 an die Sammelschienen anschließt und welcher in beliebiger Weise betätigt werden kann, offen ist, folgende:

Wenn der Schalter 15 beispielsweise von Hand geschlossen ist, wird durch seinen Kontakt 15' der Widerstand 18 parallel zum Schalter 10 geschaltet, während durch seinen Kontakt 40 über die Kontakte 27 das Relais 26 erregt wird, so daß nach einiger Zeit die Kontakte 25 sich schließen. Ist das Netz 3 abgeschaltet, so wird die Maschine 7 nur über den Widerstand 18 und die Wicklung 31 Strom liefern können. Da aber die Widerstände beider Wicklungen außerordentlich groß sind, so wird dieser Strom nur äußerst gering sein, su daß er den Stromwächter 19 nicht beeinflussen kann. Die Kontakte desselben sind also geschlossen, so daß nunmehr ein Erregerstromkreis für die Spule 11 über die Kontakte 40, 25, 19 und 12,zustande kommt. Dadurch wird der Schalter 10 eingelegt und die Maschine auf die Sammelschiene geschaltet.

Ist aber das Netz an die Sammelmaschinen angeschlossen, so wird der durch den Widerstand 18 verminderte Strom der Maschine 7 von der Belastung des Netzes abhängen. Im allgemeinen wird dieser Strom ausreichen, s₀ um den auf verhältnismäßig kleine Stromstärke eingestellten Stromwächter 19 zu betätigen. Dieser Stromwächter wird also seine Kontakte öffnen. Gleichzeitig wird der Stromwächter 20, der gleichfalls an die Klemmen ^. des Widerstandes 18 angeschlossen ist, ansprechen und seine Kontakte 20 schließen. Dieser Stromwächter 20 ist so eingestellt, daß er anspricht, wenn die Spannung an den Klemmen des Widerstandes 18 etwa 60 bis 95 Prozent g_u der normalen Sammelschienenspannung beträgt. Durch das Offnen des Relais 19 wird der vorhin genannte Einschaltstromkreis für die Spule 11 unterbrochen. Gleichzeitig wird aber alas Wiedereinschaltrelais 24 magnetisiert, da seine Erregerwicklung 35 über die Kontakte 20, 25, 40 an die Generatorspannung angeschlossen ist. Da die Arbeitswicklung 31 dieses Relais an die Sammelschienen 1, 2 augeschlossen ist, so wird, wenn die Belastung des Netzes unter einen bestimmten Wert sinkt und dementsprechend die Spannung an den Sammelschienen steigt, die Wechselwirkung zwischen den Polen 32, 33 und dem Anker 30 so groß werden, daß die Wirkung der Feder

39 überwunden wird und die Kontakte 22, 23 sich schließen. In diesem Augenblick wird die Spule 11 über die Kontakte 12, 23, 22, 20, 25, erregt und der Schalter 10 eingeschaltet. Nach erfolgter Einschaltung werden auch

die Kontakte 14 am Schalter 10 geschlossen, so daß die Spule 11 über die Kontakte 12, 14. im normalen Betriebe dauernd erregt bleibt und den Schalter 10 geschlossen hält, trotzdem der Kontakt 25 des Zeitrelais 26 sich öffnet. Ebenso bleibt die Wicklung 35 über die Kontakte 22, 23, 14, 40 dauernd erregt, auch wenn die Kontakte des Stromwächters 20 und die Kontakte 25 des Zeitrelais 26 geöffnet werden. Wird aber der Strom in den Leitungen 4 zu groß, so wird das Überlastrelais 13 ansprechen und durch Öffnen seines Kontaktes 12 die

Spule Ii abschalten und den Schalter io öffnen. Gleichzeitig wird die Spule 35 abgeschaltet, so daß das Wiedereinschaltrelais 24 unter der Einwirkung der Feder 39 die Kontakte 22, 23 öffnet. Das Wiedereinschalten erfolgt in ähnlicher Weise, wie dies oben beschrieben ist, sobald die Belastung des Netzes entsprechend zurückgeht.

In ganz ähnlicher Weise wird der Schalter 10 betätigt, wenn die Sammelschienen 1, 2 außer von der Maschine 7 noch von anderen Stromquellen, beispielsweise von der Maschine 8, über den in beliebiger Weise betätigten Schalter 9 gespeist werden. In diesem Falle ist der Spannungsabfall im Widerstände 18, welcher gleich der Differenz zwischen der Spannung der Maschine 7 und der Sammelschienenspannung i, 2 ist, nicht groß genug, um die Kontakte des Relais 20 zu schließen.

Dagegen reicht er, solange das" Netz Kurzschluß hat oder stark überlastet ist, aus, die Kontakte des Stromwächters 19 zu öffnen. Das Relais 19 wird auch so lange offen bleiben, als die Differenz zwischen der Maschinenspannung und der Sammelschienenspannung einen bestimmten Wert überschreitet. Wenn diese Spannungsdifferenz aber unter einen bestimmten Wert sinkt, so werden die Kontakte des Stromwächters 19 geschlossen und die Spulen über die Kontakte 12, 19, 25, 40 erregt.

Bei der Einrichtung nach Abb. 2 sei zunächst wieder angenommen, daß die Maschine 7 durch Schließen des Schalters 5, der entweder von Hand oder durch die vom Schalter 41 gesteuerte Einschaltspule betätigt werden kann, an die Sammelschienen 1, 2 angeschlossen ist. Unter dieser Voraussetzung ist die Wirkungsweise der Einrichtung folgende:

Sobald die Sammelschienen ι, ζ von der Maschine 7 Spannung erhalten, wird der selbsttätige Schalter 15 ansprechen, da seine Erregerspule über die im normalen Betriebe geschlossenen Kontakte 48, 49, deren Bedeutung weiter unten erklärt wird, an die Sammelschienen angeschlossen ist. Er wird dann durch seine Kontakte 15' den Widerstand 18 parallel zum Schalter 10 legen und die Spule 51 des Wiedereinschaltrelais 24 an die Klemmen des Widerstandes 18 anschließen. Gleichzeitig werden durch die Kontakte 40 des Schalters 15 die Stromkreise für die Erregerspule 11 des Schalters 10 und für die zweite Spule 50 des Wiedereinschaltrelais 24 vorbereitet. Durch das Schließen des Kontaktes 40 wird zunächst die Spule des Zeitrelais 26 an die Sammelschienenspannung angelegt. Nach einer bestimmten Zeit wird das Zeitrelais seine Kontakte 25 schließen und den Stromkreis der Spule 50 des Wiedereinschaltrelais über die Kontakte 40 des Fernschalters ; ϊ5) di^e Kontakte 25 des Zeitrelais 26 und die j Kontakte der Überlastrelais 13, 42, 43 ebenfalls an die Sammelschienenspannung anlegen.

Die beiden Spulen 50, 51 des Wiederein-■ schaltrelais wirken beide derart auf einen drehbar gelagerten Hebel ein, daß die Differenz der von den beiden Spulen erzeugten elektromagnetischen Kräfte zur Wirkung

kommt und unter bestimmten Voraussetzunj gen die Zugkraft der Feder 39, welche die bei- ! den Kontakte 22, 23 offen zu halten bestrebt ^! ist, überwindet und die Kontakte 22, 23 schließen kann, und zwar versucht die von der Spule 51 ausgeübte Kraft die Kontakte 22, 23 offen zu halten, während die von der Spule 50 ausgeübte Kraft dem entgegenwirkt.
' Solange der Schalter 10 offen ist und die j Belastung des Netzes 3 einen bestimmten Wert überschreitet, solange also der Widerstand des Netzes .einen bestimmten Wert unterschreitet, wird der über das Netz und durch den Widerstand 18 fließende verhältnismäßig geringe Strom an den Klemmen des Widerstandes 18 einen solchen Spannungsabfall hervorrufen, daß die Wirkung der Spule 51 in Verbindung mit der Wirkung der Feder 39 die Wirkung der Spule 50· überwiegt und die Kontakte 22,. 23 offen bleiben. Sobald aber der Widerstand des Netzes über einen g₀ bestimmten Wert gestiegen ist bzw. die Belastung des Netzes gefallen ist, wird die Wirkung der Spule 50 überwiegen und die Kontakte 22, 23 schließen. Hierdurch wird die Erregerspule 11 für den Schalter 10 über die Kontakte 40, 23, 22, 25 und die Kontakte der Überlastrelais 13, 42, 43 an die Sammelschienenspannung angelegt, der Schalter 10 wird also eingeschaltet, so daß der Kontakt 14 geschlossen wird und der Kontakt 27 und durch Stromloswerden des Relais 26 auch der Kontakt 25 geöffnet werden. Die Erregerspule 11 ist nunmehr über die Kontakte 40, 14 und die Kontakte der Relais 13, 42, 43 an die Sammelschienenspannung angeschlossen. Wenn die Belastung des Netzes zu groß wird, werden die Überlastrelais 42 oder 13 oder beide ansprechen und den Haltestromkreis der Spule 11 öffnen, so daß der Schalter 10 das Netz abschaltet bzw. den Widerstand 18 vorschaltet, no Gleichzeitig werden auch die Kontakte 22, 23 des Wiedereinschaltrelais 24 sich öffnen. Das Wiedereinlegen des Schalters 10 erfolgt in der oben beschriebenen Weise, sobald die Netzbelastung zurückgegangen ist und sich die Kontakte 22, 23 des Wiedereinschaltrelais geschlossen haben.

Für den Fall, daß mehrere Generatoren auf die Sammelschienen arbeiten, ist die Wirkungsweise der Einrichtung die gleiche. Es ist jedoch folgendes zu beachten:

Die Netzbelastung, bei Welcher nach dem

selbsttätigen öffnen des Schalters io ein Wiedereinschalten desselben erfolgen darf, ist erheblich größer, wenn mehrere Generatoren auf die Sammelschienen arbeiten, als wenn nur ein einziger Generator angenommen ist. Je weniger Generatoren nämlich arbeiten, desto geringer muß die Netzbelastung sein, bei der ein Wiedereinschalten möglich ist, um eine zu starke Belastung der einzelnen Generatoren zu verhindern. Andererseits muß die Belastung, bei der ein Wiedereinschalten des Schalters io erfolgt, um so größer werden, je mehr Generatoren arbeiten, damit nicht das Wiedereinschalten des Schalters io unnütz verzögert wird. Es ist also dafür Sorge getragen, daß beim Betrieb mit mehreren Generatoren der Widerstand, der dem Schalter io parallel liegt, geringer wird, und umgekehrt, daß beim Betrieb mit weniger Generatoren dieser Widerstand vergrößert wird. Zu diesem Zwecke ist bei der auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsform mit zwei auf die Sammelschienen arbeitenden Generatoren j ein zweiter Widerstand ιγ vorgesehen, der durch den Stromwächter 16 parallel zum Widerstände 18 geschaltet wird, sobald beide Maschinen 7 und 8 auf die Sammelschienen geschaltet sind. In diesem Falle wird nämlich der Stromwächter 16 über die an den Schaltern 6 und 5 angebrachten Kontakte 47 und 46 und die Kontakte 40 des selbsttätigen Schalters 15 an die Sammelschienenspannung angelegt.

Selbstverständlich kann dies Prinzip auch auf Einrichtungen übertragen werden, die von mehr als zwei Generatoren gespeist werden.

Ist außer oder anstatt der Maschine 7 die Maschine 8 auf die Sammelschienen geschaltet, so kann der Stromkreis der Spule 11 auch durch das von dem Strom der Maschine^ betätigte Überlastrelais 43 geöffnet werden. Die Widerstände 17 und 18 werden zweckmäßig nicht für Dauerbetrieb bemessen, sondern ihre Abmessungen können erheblich geringer gehalten werden. Um aber in diesem Falle ein allzu starkes Erwärmen der Widerstände 17, 18 zu verhindern, sind thermische Relais 48, 49 angeordnet, welche in Abhängigkeit von der Temperatur der Widerstände 17, 18 betätigt werden. Diese Relais liegen im Stromkreise der Einschaltspule für den selbsttätigen Schalter 15 und schalten bei ihrem Ansprechen das Netz vollständig von den Sammelschienen ab, bis die Widerstände genügend abgekühlt sind.

Die Einrichtung nach Abb. 2 hat außer dem bereits oben auseinandergesetzten Vor

teil, daß die Belastung, bei welcher das Wiedereinschalten des Schalters 10 erfolgt, von der Anzahl der auf das Sammelschienensystem 6₀ arbeitenden Generatoren abhängig ist, noch den wesentlichen Vorteil, daß diese Belastung nur abhängig ist von dem Verhältnis zwischen der Samtnelschienenspannung und dem Belastungsstrom des Netzes, d. h. die Wieder- 65 einschaltung erfolgt unabhängig von etwaigen Schwankungen der Sammelschienenspannung stets bei einem ganz bestimmten Widerstand des Netzes. Dies rührt daher, daß das Wiedereinschaltrelais als Differentialrelais gebaut _7o ist und bei offenem Schalter 10 die an den Enden der Spule 50 herrschende Spannung gleich der Sammelschienenspannung ist, während die an den Enden der Spule 51 herrschende Spannung gleich der Spannung an ₇₅ den Enden des Widerstandes 18 und infolgedessen proportional dem bei geöffnetem Schalter 10 durch das Netz fließenden Strom ist. Infolgedessen ist die Gefahr vermieden, daß, wenn die Sammelschienenspannung über den _8o normalen Wert steigt, der Schalter 10 bei einer übernormalen N etzbelastung geschlossen wird oder, wenn die Sammelschienenspannung unter einen bestimmten Wert sinkt, der Schalter 10 länger als notwendig offen gehalten g. wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zum Verhindern des An- _go Schaltens stark belasteter oder kurzgeschlossener Stromkreise an Netze oder Speisepunkte nach Patent 323529, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschalter in dem Stromkreis des den Hauptschalter überbrückenden Widerstandes liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher mehrere Generatoren auf ein Sammelschienensystem arbeiten und an dieses ein nur von diesen Sammelschienen gespeistes Netz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Schalter par- ' allel zu schaltende Widerstand in mehrere parallele Zweige aufgelöst ist, von welchen jeder durch einen im Nebenschluß zum Hauptschalter liegenden Hilfsschalter eingeschaltet werden kann und diese Hilfsschalter so untereinander und mit den die einzelnen Generatoren und die Sammelschienen verbindenden Schaltern verriegelt sind, daß der dem Hauptschalter parallelliegende Gesamtwiderstand von der Anzahl der auf das Sammelschienensystem arbeitenden Generatoren abhängig ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.