DE409956C - Selbsttaetig unterbrechender Schalter - Google Patents

Description

beansprucht.

Die Erfindung betrifft einen selbsttätig unterbrechenden Schalter, der bei Überlastung selbsttätig ausschaltet und der insbesondere bei Schaltsystemen verwendet werden soll, bei denen sämtliche Schalter in bestimmter Reihenfolge betätigt werden sollen, insbesondere sollen beim erstmaligen Einschalten der Anlage alle Schalter in bestimmter Reihenfolge und in bestimmten Zeitabschnitten nacheinander eingeschaltet werden. Die Schalter werden mit einer Wiedereinschaltvorrichtung versehen, durch welche sie beim Ausschalten infolge Überlastung wieder eingeschaltet werden, nachdem sie eine bestimmte Zeit lang offen gestanden haben. Wie dies bereits an sich bekannt ist, wird diese Wiedereinschaltvorrichtung unwirksam, wenn der Stromunterbrecher α-mal geschlossen hat, wobei a eine ganz bestimmte, vorher eingestellte Zahl darstellt. Hierbei werden nach dem Öffnen des einen Stromunterbrechers dieser und die übrigen Stromunterbrecher, die inzwischen ihre Leitungen abgeschaltet haben, in der vorbestimmten Reihenfolge 6 nacheinander eingeschaltet.

Für derartige Schaltsysteme eignet sich erfindungsgemäß ein Schalter, bei dem ein Elektromagnet und ein mechanisch auf ein Hebelsystem wirkender Einschaltnocken derart angeordnet sind, daß der Schalter bei erregter Elektromagnetspule und in der Einschaltstellung des Nockens eingeschaltet, bei Unterbrechung des Spulenstromes aber ausgeschaltet wird, während die Umschaltung des Nockens bei erregter Einschaltspule eine Ausschaltung nicht herbeiführt. Die Einschaltnocken sämtlicher Schalter werden derart miteinander verbunden, daß die vorbestimmte Reihenfolge der Einschaltung sichergestellt ist. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Schaltsystemen mit Schaltern nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 eine Schaltscheibe, bei der sämtliche Schalter unabhängig voneinander ausgelöst werden können, und Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem beim Ausschalten eines Schalters sämtliche anderen Schalter ebenfalls ausgelöst werden.

Eine Anzahl von Einphasenwechselstromkreisen 1 und 2 sind gemeinsam an ein Sammelschienensystem 3 über Schalter 5, 6 angeschlossen. In der Zeichnung stellt beispielsweise ι die Verbindung zwischen einem Wechselstromerzeuger und den Sammelschienen, 2 die Verbindung zwischen den Sammelschienen und einem Verbrauchernetz dar. Selbstverständlich kann statt des Einphasennetzes auch ein. beliebiges Mehrphasennetz verwendet werden.

Jeder Schalter 5, 6 besitzt einen Einschaltmechanismus, der im wesentlichen aus einer Kniehebeleinrichtung 7, einem Elektromagneten 14 und einer Kammwalze 9 besteht. Die Kniehebeleinrichtung besteht aus zwei Gliedern 10 und 11, welche zwischen dem Kontaktarm 12 und dem Kern des durch die Spule 15 erregten Elektromagneten 14 angeordnet sind. Das Glied 11 ist gelenkig verbunden mit dem Hebel 16, welcher wiederum um den festen Punkt 17 drehbar gelagert ist. Die Kammwalzen 9 sämtlicher Schalter sitzen auf einer Welle 20 und werden gemeinsam durch den Elektromotor 21 angetrieben. Sie sind vorzugsweise auf dieser Welle so angeordnet, daß die einzelnen Schalter in vorbestimmter Reihenfolge und in vorbestimmter Zeit nacheinander geschlossen werden. Dadurch ist es möglich, einen verhältnismäßig kleinen Motor zu benutzen, der nur so groß zu sein braucht, daß er imstande ist, einen

einzigen Schalter zu schließen. Das Schließen der Schalter 5, 6 erfolgt derart, daß in einer später noch genauer zu beschreibenden Weise der Motor 21 in Umdrehung versetzt wird. Die Bewegung des Motors 21 bzw. der Kamrnwalze 9 bewirkt aber ein Schließen des Schalters nur dann, wenn gleichzeitig die Spule des zugehörigen Elektromagneten 14 erregt und infolgedessen der Kern 13 dieses Magneten die in der Zeichnung strichpunktiert angedeutete Stellung einnimmt. In diesem Falle kann sich nämlich der Verbindungspunkt zwischen den Hebeln 11 und 16 nicht nach rechts bewegen, so daß die Drehung der Kammvvalze 9 ein Strecken der Kniehebelvorrichtung 7 nach links und somit das Schließen des Schalters 5 bzw. 6 bewirkt. Ist dagegen die Spule 15 nicht erregt und nimmt infolgedessen der Kern 13 die in ausgezogenen Linien dargestellte Stellung ein, so wird das Drehen der Kammwalze lediglich eine Drehung des Hebels 16 um den Punkt 17, nicht aber ein Strecken der Kniehebelvorrichtung 7, bewirken. Unter diesen Umständen bleibt der Schalter 5 bzw. 6 geöffnet. Zum öffnen des Schalters wird die Spule 15 aberregt. Hierdurch verliert die gestreckte Kniehebelvorrichtung 7 ihren Stützpunkt und fällt in sich zusammen, so daß der Schalter geöffnet wird. Ein Öffnen des Schalters findet dagegen nicht statt, wenn bei erregtem Elektromagneten 14 die Kammwalze 9 beliebig in Umdrehung versetzt wird.

Der Motor 21 ist an eine beliebige HiI rsstromquelle 22 angeschlossen, die beispielsweise mittels des Transformators 23 von dem Generator, der den Stromkreis r speist, abgenommen werden kann. Die Bewegung des Motors 21 wird durch das Ansprechen des Relais 24 jedesmal dann eingeleitet, wenn irgendeiner der Schalter 5 oder 6 offen ist, es sei denn, daß der Schalter 45 des betreffenden Stromkreises von Hand oder der Schalter 43 durch das Wiedereinschaltrelais 31 geöffnet ist.

Das Wiedereinschaltrelais öffnet die Kontakte 43 dann, ν enn es innerhalb einer bestimmten einstellbaren Zeit α-mal angesprochen hat, wobei α ebenfalls eine einstellbare Zahl darstellt. Die in der Zeichnung dargestellte, aber für das Wesen der Erfindung unerhebliche Form des Wiedereinschaltrelais besteht aus dem Kern 33, welcher, durch die Spule 30 erregt, das Zahnrad 34 und somit den Schalthebel 35 entgegen der Feder 37 im entgegengesetzten Sinne des Uhrzeigers bewegt. Die Bewegung des Zahnrades 34 steht ferner unter dem Einfluß der Klinke 38, welche mit dem beweglichen Teil 39 eines Zeitelementes, beispielsweise eines Dämpferkolbens, derart verbunden ist, daß sie im normalen Betriebe mit dem Zahnrad 34 nicht in Eingriff steht. Bei Erregung der Spule 30 wird der Hebel 39 derart bewegt, daß die Klinke 38 sofort mit dem Zahnrad 34 in Eingriff kommt. Gleichzeitig wird das Zahnrad 34 um einen bestimmten Weg gedreht und in der Endstellung durch die Klinke 38 festgehalten. Wird die Spule 30 aberregt, so beginnt der Hebel39 entsprechend der durch die Dämpf er vorrichtung 40 gegebenen Zeitverzögerung die Klinke 38 aus dem Bereich des Zahnrades 34 herauszuziehen. Wird die Spule 30 wieder erregt, bevor die Klinke 38 das Zahnrad 34 freigibt, so wird das Zahnrad 34 wiederum um einen bestimmten Weg weitergeschaltet. Dies kann beliebig "oft geschehen, bis der Schalthebel 35 den Schalter 43 auslöst und somit den Wiedereinschaltstromkreis für den Schalter 5 bzw. (5 außer Tätigkeit setzt. Um ein erneutes Einschalten dieses Schalters zu ermöglichen, muß dann erst der Schalter 43 von Hand wieder geschlossen werden. Wird die Spule 30 innerhalb einer bestimmten Zeit nicht wieder erregt, so wird allmählich die Klinke 38 aus dem Zahnrad 34 wieder herausgezogen, so daß der Schalthebel 35 unter dem Einfluß der Feder 37 wieder in die in der Zeichnung dargestellte Stellung zurückkehrt.

Die Betätigung der Schalter 5, 6, des Mo- _go tors 21 und des Wiedereinschaltrelais 31 wird überwacht durch das Überstromrelais 26, welches in erregtem Zustande den Elektromagneten 14 aberregt und die Spule 30 des Wiedereinschaltrelais 31 erregt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Abb. ι ist folgende: Sollen die einzelnen Schalter geschlossen werden, so werden zunächst die zugehörigen Schalter 45 von Hand eingelegt. Dann ist zunächst der Stromkreis des Relais 24 über die sämtlichen Schalter 45, 43 und die Hilfskontakte 25 sämtlicher Hauptschalter 5, 6 und über den Kontakt 2"j des mit dem Stromkreis 1 verbundenen Überstromrelais 26 über die Hilfsstromquelle 22 j.05 geschlossen. Dadurch ward das Relais 24 ansprechen und den Motor 21 über die Kontakte 27 ebenfalls an die Hilfsspannung anlegen. Da gleichzeitig auch die Elektromagnete 14 über die Kontake 27, 29 und die no Schalter 43 und 45 erregt werden, so werden nunmehr bei der einsetzenden Bewegung des Motors 21 die Schalter 5, 6 in der durch die Kammwalzen 9 bestimmten Reihenfolge nacheinander geschlossen. Sobald sämtliche Schal- ng ter 5, 6 geschlossen sind, also sämtliche Hilfskontakte 25 offen sind, wird das Relais 24 aberregt, so daß der Motor 21 zum Stillstand kommt. Die Spule des Zeitrelais 29 und die Spule 30 des Wiedereinschaltrelais 31 sind unwirksam, da die Kontakte 28 offen sind. Tritt eine Überlastung eines der Strom-

kreise ι oder 2 ein, so wird das Relais 26 ansprechen, die Kontakte 27 öffnen und die Kontakte 28 schließen. Hierdurch wird zunächst der zugehörige Elektromagnet 14 aberregt, so daß der zugehörige Schalter beispielsweise wieder geöffnet wird. Gleichzeitig werden das Zeitrelais 29 und die Spule 30 des Wiedereinschaltrelais 31 über die Kontakte 28, 43, 45 erregt. Das Zeitrelais 29 ist so eingerichtet, daß es seine Kontakte 29' sofort öffnet, sie aber erst eine bestimmte Zeit nach der Aberregung des Relais wieder schließt. Die Erregung der Spule 30 bewirkt, daß der Schalthebel 35 des Wiedereinschaltrelais 31 sich um einen bestimmten Betrag dem Schalter 43 | nähert. |

Sobald der Schalter 6 geöffnet ist und also das Relais 26 aberregt ist, wird es die Kon- j takte 28 wieder öffnen und die Kontakte 27 | schließen. Infolgedessen wird innerhalb einer _; bestimmten Zeit, nämlich sobald die Kontakte ; 29' des Zeitrelais 29 wieder geschlossen sind, der Schalter 6 wieder geschlossen. Ist inzwischen die Überlast verschwunden, so bleibt ; der Schalter 6 eingeschaltet und das Wieder- I einschaltrelais 31 geht nach einer bestimmten I Zeit wieder in seine Ruhestellung zurück. , Wird aber durch Schließen des Schalters 6 das j Relais 26 wieder erregt, so wird der Schalter 6 j von neuem geöffnet, und der Hebel 35 des Wiedereinschaltrelais 31 wird dem Schalter 43 um einen weiteren Betrag genähert. Dies Spiel wiederholt sich so oft, bis entweder die Überlast verschwunden ist oder der Schalthebel 35 den Schalter 43 auslöst.

Die Einrichtung der Abb. 2 unterscheidet sich von der Einrichtung nach Abb. 1 im wesentlichen dadurch, daß die Kontakte des I Überstromrelais 27 fortfallen und demgemäß ' die Spulen 15, 29, 30 in etwas abgeänderter 1 Weise geschaltet sind. Ein weiterer Unter- : schied besteht darin, daß die Sammelschienen , der Hilfsstromquelle 22 durch die Kontakte | eines Relais 48 so unterbrochen sind, daß zu- j nächst nur die Einschaltvorrichtung des j ersten Schalters 5 Spannung erhält und die Einschaltvorrichtungen der übrigen Schalter 6 erst an die Hilfsspannung angeschlossen wer- . den, nachdem der Schalter 5 eine gewisse Zeit geschlossen gewesen ist. Mit dem Relais 48 arbeitet ein Zeitrelais 46 zusammen, welches seine Kontakte 50 erst schließt, nachdem die ; zugehörige Relaisspule eine bestimmte Zeit | lang erregt ist.

Beim Einschalten der ganzen Vorrichtung j werden zunächst wieder sämtliche Schalter 45 ' und auch der Schalter 38, der zwischen dem ^! Transformator 23 und den Hilfssammelschienen 22 liegt, von Hand geschlossen. Hierdurch wird zunächst wieder die Spule 15 des ersten Schalters 5 über die Schalter 45, 43 und die Hilfskontakte 29' des Zeitrelais 29 erregt. Da die Kontakte 54, 55 des Relais 48 offen sind, so sind die Sammelschienen 56 noch nicht mit den Sammelschienen 22 verbunden, und infolgedessen bleiben auch die Spulen i=; der übrigen Schalter 6 unerregt. Das Relais 24 spricht jedoch an, da seine Spule über die Schalter 45, 43 und den Hilfskontakt 25 an die Sammelschienen 22 angeschlossen ist. Der Motor 21 wird sich also in Bewegung setzen und den Schalter 5 schließen. Die Schalter 6 dagegen werden offen bleiben. Sobald der Schalter 5 geschlossen ist, werden die Hilfskontakte 25 geöffnet, so daß das Relais 24 stromlos wird und der Motor 21 stehenbleibt. Gleichzeitig werden die Hilfskontakte

49 am Schalter 5 geschlossen, so daß nunmehr das Zeitrelais 46 über die Schalter 45, 43, den Hilfskontakt 49 am Schalter 5, den Hilfskontakt 44 am Relais 29 und den Hilfskontakt 47 am Relais 48 erregt wird. Nach Ablauf einer gewissen Zeit werden die Hilfskontakte 50 des Relais 46 geschlossen, so daß nunmehr die Spule 51 des Relais 48 über die Schalter 45, 43, Hilfskontakte 49, 44, 50 erregt wird. Beim Ansprechen des Relais 48 wird zunächst der Hilfskontakt 47 geöffnet und somit das Relais 46 aberregt. Gleichzeitig werden die Hilfskontakte 54, 55 geschlossen und auch die Sammelschienen 56 an die Hilfsstromquelle 23 angeschlossen. Das Relais 48 hält sich nunmehr über seine eigenen Hilfskontakte selbst.

Durch den Anschluß der Sammelschienen 56 an die Hilfsstromquelle 23 werden die Spulen

50 der Schalter 6 wieder erregt, und gleichzeitig wird das Relais 24 so lange an die Hauptstromquelle angeschlossen, bis sämtliche Schalter 6 geschlossen sind, also sämtliche Hilfskontakte 25 geöffnet sind.

Sobald ein Kurzschluß oder eine Überlast in einer der Netzleitungen 2 auftritt, wird das zugehörige Überstromrelais 26 ansprechen und seinen Kontakt 28 schließen. In vielen l· allen wird insbesondere bei schweren Kurzschlüssen auch das Überstromrelais 26, das mit dem Generatorstromkreis ι verbunden ist, ansprechen und ebenfalls seine Kontakte 28 schließen. Hierdurch werden die Spulen der Zeitrelais 29 erregt, so daß die Hilf skontakte 29' ge- no öffnet werden. Infolgedessen werden die Stromkreise der Spulen 15 geöffnet, und ferner wird der Schalter 5 und der zugehörige Schalter 6 ausgelöst. Gleichzeitig werden die Hilfskontakte 32 geschlossen, so daß die Wiedereinschaltrelais 31 erregt werden. Durch das Ansprechen desjenigen Relais 29, das an der Schaltvorrichtung für den Schalter 5 angeordnet ist, werden auch die zugehörigen Hilfskontakte 44 und der Stromkreis für die Spule des Relais 48 geöffnet. Das Relais fällt ab und macht die Sammelschienen 56 span-

nungslos, so daß sämtliche Schalter 6 auslösen. Dies kann jedoch mit Rücksicht darauf, daß das Relais 48 seine Kontakte 54, 55 erst nach einer gewissen Zeit öffnet, erst dann geschehen, wenn das Wiedereinschaltrelais 31 des überlasteten Stromkreises 2 erregt wurde und den Schalthebel 35 um einen bestimmten Betrag weitergeschaltet hat.

Sobald diese Schaltvorgänge beendet sind, öffnen sich die Kontakte 28 der Relais 26 wieder, und die Wiedereinschaltung sämtlicher Schalter geht in der vorbestimmten Reihenfolge vor sich. Es muß nun verhindert werden, daß der Schalter 6, in dessen Stromkreis die Überlast auftritt, wieder geschlossen wird, bevor das Relais 48 die Kontakte 54, 55 gelöst hat. Zu diesem Zwecke ist die Schaltung der Relais 29, welche mit den Schaltern 6 zusammenarbeiten, derart angeordnet, daß sich diese Relais 29 eine gewisse Zeit lang selbst halten, nachdem sie einmal erregt worden sind. Die Spule des Relais 29, die zunächst über die Schalter 45, 43 und die Kontakte 28 des Überstromrelais 26 erregt wird, ist nach dem Ansprechen des Relais 29 über die Schalter 45, 43, den Hilfskontakt 59 des Relais 57 und über die Hilfskontakte 32 des Relais 29 erregt. Das Relais 29 kann also erst abfallen, wenn entweder die Kontakte 54, 55 oder der Kontakt 59 des Relais 57 geöffnet sind. Erst nach dem Abfallen des Relais 29 kann aber die Spule 15 des zugehörigen Schalters 6 erregt werden. Das Relais 57 wird nach dem Ansprechen des Relais 28 über die Schalter 45, 43 und die Hilfskontakte 59, 28 nach dem Ansprechen des Relais 29 über die Schalter 45, 43 und den Hilfskontakt 32 des Relais 29 an die Sammelschienen 56 angeschlossen. Sobald das Relais 57 eine bestimmte Zeit lang erregt ist, öffnet es die Kontakte 59, so daß dann das Relais 29 abfällt, wenn nicht vorher die Kontakte 54, 55 geöffnet worden sind.

Ist der Kurzschluß oder die Überlast nicht besonders groß, so wird in vielen Fällen mit Rücksicht auf die verschiedene Zeitabstufung der Überstromrelais der Schalter 6 des überlasteten Stromkreises, nicht aber der Schalter 5 auslösen. In diesem Falle wird die Einrichtung ähnlich wirken wie diejenige nach Abb. i.

In allen Fällen wird das Wiedereinschaltrelais 31 nur eine bestimmte Anzahl von Malen ansprechen können, sobald diese Zahl erreicht ist, wird der Schalter 43 des zugehörigen Schalters 5 oder 6 ausgelöst und der zugehörige Stromkreis gänzlich abgeschaltet. Wird der Schalter 43, der zum Schalter 5 gehört, ausgelöst, so wird die ganze Anlage stillgesetzt.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Selbsttätig unterbrechender Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet und ein mechanisch auf ein Hebelsystem wirkender Einschaltnocken derart angeordnet sind, daß der Schalter bei erregter Elektromagnetspule und in der Einschaltstellung des Nockens eingeschaltet, bei Unterbrechung des Spulenstromes aoer ausgeschaltet wird, während die Umschaltung des Nockens bei erregter Einschaltspule eine Ausschaltung nicht herbeiführt.

2. Anordnung mehrerer selbsttätig unterbrechender Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltnocken sämtlicher Schalter mechanisch derart miteinander verwinden sind, daß diejenigen Schalter, deren Einschaltspule erregt sind, in bestimmter Reihenfolge und in bestimmten Zeitabständen nacheinander eingeschaltet werden.

3. Anordnung mehrerer selbsttätig unterbrechender Schaltsysteme mit Wiedereinschaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daü die Einschaltspule (15) ücer den Schalter (43) eines Wiedereinschaltrelais (31) an Spannung gelegt wird, dessen Spule (30) beim Ansprechen des zugehörigen Überstromrelais (26) und beim gleichzeitigen Aberregen der Einschaltspule (15) erregt wird, wobei der Schalthebel (35) des Wiedereinschaltrelais (31) derart vorwärts bewegt wird, daß er den Schalter (43) des Relais (31) auslöst und somit die Wiederemschaltvorrichtung unwirksam macht, wenn das Wiedereinschaltrelais innerhalb einer bestimmten Zeit eine bestimmte Anzahl von Malen angesprochen hat.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Schalteinrichtung des ersten Schalters (5) an die Hilfsstromquelle direkt angeschlossen ist und die Schaltvorrichtungen aller übrigen Schalter (6) über die Kontakte (54, 55) eines Relais (48) an diese Hilfsstromquelle angeschlossen sind, welches seine Kontakte schließt, nachdem der Schalter (5) einige Zeit lang geschlossen gewesen ist und sie wieder öffnet, nachdem seit dem Öffnen des Schalters (5) eine Zeit vergangen ist, die genügt, um das Wiedereinschaltrelais (31) des überlasteten Schalters (6) zum Ansprechen zu bringen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.