DE400432C - Automatische Schaltvorrichtung zum Schutze von elektrischen Stromkreisen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Schaltvorrichtung, bei welcher ein automatischer Schalter in Abhängigkeit von dem Belastungszustand eines elektrischen Stromkreises einen Widerstand in diesen Stromkreis einschaltet und diesen erst wieder ausschaltet, wenn die Gefahr einer Überlastung dieses Stromkreises nicht mehr besteht. Das Wesen der Erfindung besteht darm, daß ein Relais die Wiedereinschaltung des automatischen Schalters nur zuläßt, wenn der von dem Widerstand geschwächte Generatorstrom eine bestimmte Größe unterscheidet, und daß die Größe dieses Grenzstromes durch ein weiteres Relais herabgesetzt wird, wenn außer der durch den automatischen Schalter gesteuerten Stromquelle noch weitere Stromquellen auf das Netz arbeiten.
In Abb. ι und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in schematischer Form dargestellt. In der Abb. χ ist eine Stromquelle 1, beispielsweise ein Gleichstromgenerator mit einem Belastungsstromkreis 2, über den automatischen Schalter 3 verbunden. Letzterer wird durch die Spule 4 automatisch eingeschaltet und im allgemeinen ausgeschaltet, sobald die Spule 4 enterregt ist. Parallel zu dem Schalter liegt der Widerstand 13, der im geschlossenen Zustand des Schalters kurzgeschlossen ist, bei geöffnetem Schalter dagegen zwischen der Maschine 1 und dem Netz eingeschaltet ist. Außer von der Maschine 1 kann das Netz auch von der Maschine 1' über den Schalter 3', der entweder von Hand oder automatisch geschlossen werden kann, gespeist werden. Die Spule 4 wird von einer geeigneten Stromquelle, beispielsweise von dem Generator i, über die Kontakte 6 eines Überstromrelais 8 erregt. Das letztere besitzt eine Spule 9, die zur Betätigung des Kernes 10 dient und im Stromkreis des Generators 1 liegt, und ferner eine Schließspule 11, die den Kern 12 betätigt und beispielsweise zu dem Widerstand 13 parallel liegt, also kurzgeschlossen ist, wenn der Schalter 3 eingelegt ist. Bei geöffnetem Schalter 3 Verteilt sich der vom Generator 1 gelieferte Strom auf den Widerstand 13 und die Spule 11 im umgekehrten Verhältnis der Widerstände beider Zweige, die zweckentsprechend einzustellen sind.

Im normalen Betrieb hat der Schalter 3 und das Relais 8 die aus der Zeichnung ersichtliche Stellung. Tritt ein Kurzschluß im Netz 2 oder eine Überlastung auf, so wird der Kern 10 des Relais 8 durch die Amperewindungen der Spule 9 emporgehoben, nimmt bei dieser Bewegung den Kern 12 mit und öffnet hierdurch die Kontakte U. Die Spule 4 wird aberregt, der Schalter 3 geöffnet und der Widerstand 13 eingeschaltet. Hierdurch sinkt der vom Generator 1 gelieferte Strom so weit, daß der Kern 10 des Relais 8 abfällt und nach einer durch die Dämpfungseinrichtung 15 bestimmten Zeit wieder seine normale Stellung einnimmt. Die Kontakte 6 können aber noch nicht geschlossen werden, da die Spule 11 stromdurchflossen ist und den Kern 12 vorläufig festhält. Der die Spule 11 durchfließende Strom ist abhängig von dem durch den Widerstand 13 geschwächten Strom ao des Generators 1. Sie ist so bemessen, daß sie den Kern 12 in seiner oberen Stellung festhält, solange der Widerstand des Netzes einen bestimmten Wert unterschreitet. Erst wenn der Widerstand des Netzes so groß geworden ist, daß auch bei eingelegtem Schalter 3 die Gefahr einer Überlastung des Generators 1 nicht mehr besteht, ist der Strom in der Spule 11 so weit gesunken, daß der Kern 12 abfällt, und, wenn inzwischen auch der Kern 10 seine Ruhelage erreicht hat, die Kontakte 6 geschlossen werden. ; Hierdurch wird die Spule 4 wieder erregt und der Schalter 3 geschlossen. Der Generatorstrom, bei welchem die Kontakte 6 geschlossen werden, kann durch das Relais 21, welches den Widerstand 20 in den Stromkreis der Spule 11 einschaltet oder diesen Widerstand ausschaltet, geändert werden. Die Spule 22 des Relais 21 liegt am Netz, so daß sie erregt ist, wenn außer dem Generator 1 noch weitere Stromquellen auf das Netz arbeiten. In diesem Falle ist der Kontakt 23 des Relais 21 geschlossen und der Widerstand 20 ausgeschaltet, so daß die Wiedereinschaltung schon bei einem geringen, durch den Widerstand 13 fließenden Strom oder einem ! geringen Spannungsabfall an demselben verhindert wird. Sinkt die Netzspannung aus dem Grunde, weil außer dem Generator 1 keine weiteren Stromquellen das -Netz speisen und also auch der Schalter 3' geöffnet ist, unter einen bestimmten Wert und werden die Kontakte 23 geöffnet, so wird der Widerstand 20 j in den Stromkreis der Spule 11 eingeschaltet. In diesem Falle wird also die Wiedereinschal- i tung erst bei einem höheren Spannungsunter- i schied zwischen den Leitungs- und Generator- '■■ klemmen verhindert.

Bei der Ausführung nach Abb. 2 ist der '

Widerstand 20 durch eine Elektronenröhre 30 ersetzt, welche so angeordnet ist, daß der sie durchfließende Strom in Abhängigkeit von dem Widerstand des Netzes geändert wird. Ein weiterer geringfügiger Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform besteht darin, daß die Spule 22 des Relais 21 nicht am Netz liegt, sondern parallel zum Widerstand 13 geschaltet ist, und schließlich besteht noch der Unterschied, daß bei erregter Spule 22 die Kontakte 23 nicht geschlossen, sondern geöffnet sind. Die Elektronenröhre besteht aus einer fadenförmigen von der Batterie 35 beheizten Kathode 31, einer Anode 32 und einem Gitter 33 zwischen Kathode und Anode. Die Anode und Kathode eind in Reihe geschaltet mit der Spule 11 des Überstromrelais 8, wobei die Anode 32 so geschaltet ist, daß das ihr aufgedrückte Potential gegenüber dem Potential der Kathode 31 positiv ist. Der durch die Elektronenröhre 30 gehende Stromkreis ist normalerweise durch die Kontakte 23 des Relais 21 kurzgeschlossen. Das ' Gitter 33 ist mit dem Netz so verbunden, daß ! sein Potential gegenüber der Kathode 31 stärker negativ wird, wenn der Widerstand des Netzes wächst. Die Heizbatterie 35 ist mit der Glühkathode 31 nur dann verbunden, wenn der Schalter 3 geöffnet und somit die an diesem angebrachten Hilfskontakte 36 geschlossen sind. Die Spule 37 des Relais 38 ist mit dem Faden 31 in Reihe geschaltet, so daß der in dem Stromkreis der Spule 22 liegende Kontakt 39 erst geschlossen, die Spule 22 also erst erregt werden go kann, wenn der Heizstromkreis des Fadens geschlossen ist.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist ähnlich der Wirkungsweise der Ausführungsform nach Abb. 1. Wenn eine Überlastung oder ein Kurzschluß im Netz eintritt, so zieht die Spule 9 des Überstromrelais den Kern 10 an, so daß der Kern nach aufwärts bewegt und der Kontakt 6 geöffnet wird. Hierdurch wird die Spule 4 aberregt und der Schalter 3 geöffnet. Durch öffnen des Schalters 3 wird auch der Kontakt 36 geschlossen und hierdurch der Heizstromkreis des Fadens 31 vervollständigt. Das Relais 38 spricht an und legt die Spule 22 parallel zum Widerstand 13. 10g

Sobald der Schalter 3' geschlossen bleibt, also noch weitere Stromquellen auf das Netz arbeiten, genügt die Erregung des Relais 21 nicht, um die Kontakte 23 zu öffnen, denn der Spannungsabfall längs des Widerstandes 13, an welchem die Spule 22 angeschlossen ist und welcher gleich der Spannungsdifferenz zwischen der Netzspannung und der Klemmenspannung des Generators 1 ist, ist so lange verhältnismäßig klein, als die Netzspannung durch den Generator 1' annähernd auf ihrem normalen Wert gehalten wird. Die Elektronenröhre 30 ist dann kurzgeschlossen, und das Wiederschließen des Schalters 3 wird in ähnlicher Weise gesteuert wie in Abb. i. Wenn jedoch auch der Schalter 3' durch die Überlastung oder den Kurzschluß geöffnet ist und also außer der Maschine 1 keine

weiteren Stromquellen auf das Netz arbeiten, so sinkt die Netzspannung so weit herab, daß der SpannungsabfaE am Widerstand 13 genügt, um das Relais 21 zu betätigen. Der durch die Spule 11 fließende Strom fließt jetzt von der Spule 11 zur Anode 32 und Röhre 30, durch die Röhre hindurch und von der Kathode 31 zu der am Netz liegenden Klemme des Widerstandes 13. Sobald der Netzwiderstand unter einem vorher bestimmten Wert liegt, hat der Widerstand der Röhre 30 einen solchen Wert, daß der Strom durch die Spule 11 genügt, um den Kern 12 in seiner Anzugsstellung zu halten. Wenn der Belastungswiderstand wächst, so wird das Gitter 33 in bezug auf die Kathode 31 mehr negativ, so daß der Widerstand der Röhre wächst und der durch die Röhre und die Spule 11 fließende Strom sinkt. Wenn der Belastungswiderstand einen vorher bestimmten Wert erreicht, so genügt der durch die Spule 11 fließende Strom nicht mehr, den Kern 12 in seiner Anzugsstellung zu halten. Letzterer fällt dann hinunter, schließt die Kontakte 6 und vervollständigt den Stromkreis der Spule 4, so daß der Schalter 3 geschlossen wird.

Da eine sehr kleine Änderung an dem Potential des Gitters und der Kathode einer Elektronenröhre eine sehr große Änderung an dem Widerstand der Röhre hervorruft, so ruft offenbar auch eine sehr kleine Änderung des Belastungswiderstandes eine sehr große Änderung des Widerstandes der Röhre 30 hervor. Infolgedessen wird diese Anordnung sehr empfindlich, selbst wenn der Widerstand 13 im Vergleich zu dem vollen Netzwiderstand sehr groß gemacht ist, da mittels der Elektronenröhre 30 das Relais 8 auf eine sehr kleine Änderung im Spannungsabfall am Widerstand anspricht.

Es ist klar, daß, wenn der Faden durchbrennt oder der Heizstromkreis des Fadens auf irgendeine Weise unterbrochen wird, der Schalter 3 unabhängig von dem Belastungszustand des Netzes geschlossen wird, wenn das Relais 21 seine Kontakte 23 öffnet, da in diesem Falle der durch das Relais fließende Strom auf Null sinkt. Um dies zu verhindern, ist die Spule 37 des Relais 38 in Reihe mit dem Heizstromkreis des Fadens geschaltet, so daß, wenn der Heizstromkreis der Röhre offen ist, auch die Kontakte 39 des Relais 38 und somit auch der Stromkreis der Spule 22 offen sind. Infolgedessen bleiben die Kontakte 23 des Relais 21 geschlossen und schließen die Röhre 30 kurz, so daß der Schalter 3 offen bleibt, bis der Spannungsabfall am Widerstand 13 so weit sinkt, daß der Kern 12 von der Spule ir nicht mehr gehalten wird. Bei geöffnetem Schalter 3' ist der Netzwiderstand, bei dem der Schalter 3 geschlossen wird, bei beschädigter Röhre allerdings ein anderer als bei der normalen Wirkung der Röhre. Jedenfalls ist aber durch die Anordnung des Relais 38 sichergestellt, daß der Schalter 3 nur dann geschlossen werden kann, wenn die Gefahr einer Überlastung nicht mehr besteht.

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. Automatische Schaltvorrichtung zum Schütze von elektrischen Stromkreisen mit einem von einem Überstromrelais gesteuerten Schalter, der beim Eintritt von Überlastungen selbsttätig einen parallel zu ihm liegenden Widerstand zwischen Stromerzeuger und Netz einschaltet und der durch ein weiteres Relais wieder geschlossen wird, wenn der von dem Widerstand geschwächte Generatorstrom eine bestimmte Größe unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe dieses Grenzstromes durch ein drittes Relais herabgesetzt wird, wenn außer der durch den automatischen Schalter gesteuerten Stromquelle noch weitere Stromquellen auf das Netz arbeiten.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Relais (21) eine an der Netzspannung liegende Wicklung besitzt und beim Ansprechen einen Widerstand (20), welcher in Reihe mit der das Wiedereinschalten steuernden Spule (11) liegt, kurzschließt. go

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der das Wiedereinschalten steuernden Relaisspule (11) eine Elektronenröhre (30) liegt,

• die so geschaltet ist, daß der Elektronenstrom von der Größe des Belastungswiderstandes geregelt wird.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule des

• dritten Relais (21) parallel zu dem von dem automatischen Schalter (3) in den Stromkreis eingeschalteten Widerstand liegt.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstromkreis der Elektronenröhre durch im automatischen Schalter (3) angeordnete Hilfskontakte nur dann eingeschaltet wird, wenn der automatische Schalter geöffnet ist.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Heizstrom ein Relais betätigt wird, welches den Stromkreis für die Wicklung des dritten Relais (21) unterbricht, sobald der Heizstromkreis der Röhre geöffnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.