DE411876C - UEberstromausschalter fuer Gleichstrom, der bei normalem Strom in der Einschaltstellung durch den Kraftfluss einer Spannungswicklung festgehalten wird - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 8. APRIL 1925

REICHS PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE

(A 3487g VIII/2IC³)

Firma Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*).

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Februar 1921 ab.

Die Anforderungen, welche in neuerer Zeit _t durch die Spannungswicklung erzeugten

an Überstromausschalter für Gleichstrom in bezug auf Schaltgeschwindigkeit gestellt werden, haben eine ganze Reihe von sogenannten Schnellausschaltern entstehen lassen, die mehr oder weniger den wachsenden Ansprüchen genügen. Eine bekannte Ausführung besteht darin, daß das Schaltorgan direkt mit dem Anker eines mit einer Strom- und Spannungsspule versehenen Magneten verbunden ist. Hierbei wird der Anker mit dem Schalthebel in der Arbeitsstellung entgegen der Kraft einer Ausschaltfeder durch die Wirkung der Spannungswicklung festgehalten. Die Hauptstromwicklung ist so angeordnet, daß sie der Spannungswicklung entgegenwirkt und den Kraftlinienfluß bei einem bestimmten Werte des Hauptstromes so weit vermindert, daß die Haltekraft des Magneten von der Zugkraft der Ausschaltfeder überwunden wird. Bei dieser Ausführung entsteht beim plötzlichen Ansteigen des Hauptstromes und der hierdurch verursachten plötzlichen Verminderung des Kraftflusses der Spannungswicklung in der letzteren eine elektromotorische Kraft, die den Kraftlinienstrom in seiner vorhandenen Stärke aufrechtzuerhalten sucht und die Schnelligkeit der Auslösung außerordentlich beeinträchtigt, unddie gegebenenfalls so groß werden kann,' daß eine Ummagnetisierung entsteht und j der Anker für den Schalthebel überhaupt

*J Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Leonhard Haag in Zehlendorf, Wannseebahn.

nicht durch die Feder abgezogen werden kann.

Man hat versucht, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß man für den durch die Spannungsspule erzeugten Kraftfluß zwei Eisenwege vorgesehen hat, von denen der eine über den den Schalter in seiner Einschaltstellung festhaltenden Anker geschlossen wird. Die Stromspule besteht hierbei ίο aus einem Leiter, der innerhalb des am Magneten vorgesehenen Luftspaltes angeordnet ist. Die Anordnung derselben ist so getroffen, daß bei eintretendem Überstrom die Kraftlinienzahl in dem über den Anker geschlossenen Eisenweg verringert, in dem zweiten Eisenweg dagegen gesteigert wird.

Gemäß der Erfindung kann man nun durch eine Anordnung der Hauptstromwicklung auf dem zweiten als Streu j och ausgebildeten Eisenweg eine wesentliche Verbesserung dieses Schalters erreichen. Bei einer solchen Anordnung der Hauptstromwicklung wird nämlich bei sehr schnell ansteigendem Überstrom oder bei einem kurzschlußähnlichen Anwachsen der Stromstärke die Ausschaltbewegung des Schalters schon zu einem Zeitpunkt eingeleitet, bevor der Überstrom seinen zulässigen Höchstwert erreicht. Dies beruht darauf, daß die bei den zuerst erwähnten bekannten Schaltern unerwünschte Rückwirkung der Hauptstromwicklung auf den von der Selbstinduktion der Spannungsspule abhängigen Kraftfluß derselben bei der Einrichtung nach der Erfindung eine solche Richtung besitzt, daß der Erregerstrom der Spannungsspule geschwächt und dadurch die selbsttätige Auslösung beschleunigt wird.

In den Abb. 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Der Magnet α des neuen Überstromausschalters nach Abb. 1 besteht aus einem doppel-T-förmigen Eisenkörper, dessen Kern b die Spannungswicklung c trägt. Das rechte Polpaar dient zum Anziehen des Ankers d für den Schalthebel, während das linke Polpaar über ein Magnetjoch f und einen einstellbaren Luftspalt e geschlossen ist und zur Beeinflussung durch den Überstrom dient. Zu diesem Zwecke wird auf das Magnet j och/ die vom Überstrom durchflossene Haupt- j Stromwicklung g gelegt, welche die im nachstehenden beschriebene Wirkung hervorbringt. Der Anker d ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, an dem unteren Pol auf der i rechten Seite des Magneten angelenkt und | mit dem Schalthebel It fest verbunden. Die j Ausschaltfeder i ist bestrebt, den Anker d ! von dem Magnetpol abzuziehen, sobald der 1 durch den Anker fließende Kraftlinienfluß j sich entsprechend verringert hat oder zum Verschwinden gebracht wird. Die Kontaktbürste ist mit k, die Abreißhörner sind mit / bzw. m und die auf die letzteren wirkende Blasspule mit η bezeichnet.

Der von der Spannungswicklung c erzeugte Kraftlinienfluß fließt entsprechend der magnetischen Leitfähigkeit der beiden Eisenwege der Magnete und des Luftspaltes e teils über den Anker d, teils über das Joch /, solange die Hauptstromwicklung stromlos ist oder der durch sie fließende Strom noch einen normalen Wert besitzt. Der Kraftlinienfluß durch den Anker d hält daher den Schalter entgegen dem Zug der Ausschaltj feder i in der Einschaltstellung fest. Die j Hauptstromwicklung g ist so angeschlossen, daß durch sie der durch die Spannungswicklung c über das Joch / erzeugte Kraftfluß verstärkt wird, während eine Zunahme des Stromes in der Haupistromwicklung auf den durch den Anker d fließenden Kraftfluß abschwächend wirkt, aber trotzdem den Kraftlinienstrom im Kern der Spannungswicklung verstärkt. Demnach wird bei ansteigendem Hauptstrom die durch die j Spannungswicklung eingeschlossene Kraft-' linienzahl vergrößert, während die Kraft-' linienzahl im rechtsseitigen Eisenwege, d. h. der durch den Anker d strömende Fluß verringert wird. Der Kern der Spannungswicklung ist so bemessen, daß er stark gesättigt ist, wenn der Hauptstrom sich seinem zuläs- : sigen Höchstwert nähert. Jede Zunahme der Kraftliniendichte im Joch /, welche durch den ansteigenden Hauptstrom in der Wicklung g verursacht wird, bewirkt dann eine fast ebenso starke Verminderung der Kraftliniendichte im rechts gezeichneten Eisenkreise und damit im Anker d. Wird die Kraftliniendichte in diesem Eisenkreise auf ein genügend kleines Maß gebracht, was beim Anwachsen des Stromes über den zulässigen Höchstwert der Fall ist, so schaltet der Schalthebel h unter dem Einfluß der Feder / selbsttätig mit großer Geschwindigkeit aus.· Wenn der Hauptstrom sehr schnell anwächst, wirkt die Spannungswicklung bezüglich des hierdurch bedingten schnellen Anwachsens der Kraftlinienzahl im Kern b als Drosselspule. Daher nimmt der durch die Hauptstromwicklung im links gezeichneten Eisenkreise und damit in dem Joch f hervorgerufene zusätzliche Kraftlinienfluß seinen Weg in geringerem Maße über den Kern b als über den Anker d. Hierdurch wird trotz des nichtgesättigten Zustandes des Kernes b die Induktion im Anker so weit herabgesetzt, daß dieser abgezogen wird, bevor der Kern b seinen Sättigungszustand erreicht, d. h. bevor der Hauptstrom seinen sonst zulässigen Höchstwert annimmt. Eine derartige Schnellauslösung läßt sich in dem überhaupt zuläs-

sigen Maße durch die hier beschriebene Anordnungim allgemeinen erreichen. Zwecks weiterer Beschleunigung der Auslösung kann man erforderlichenfalls noch eine Kurzschlußwicklung auf dem Kern b anbringen. Der Querschnitt des Joches f ist so bemessen, daß auch bei dem größten Kurzschlußstrom in der Hauptstromwicklung g eine Ummagnetisierung der auf den Anker d wirkenden Pole des Eisenkörpers α nicht zustande kommt oder doch nur in so beschränktem Maße, daß ein Anhaften des Ankers d bei einem Kurzschluß im Hauptstromkreis nicht zu befürchten ist. Ebenso wird der Anker abgezogen, wenn aus irgendeinem Grunde die Spannungswicklung c stromlos wird und durch die Hauptstrom wicklung ein Strom beliebiger Größe weiterfließt. Die Einstellung des Magneten auf eine bestimmte Auslösestromstärke kann durch die Veränderung des Luftspaltes e am Joch f erfolgen. In Abb. 2 ist eine andere Anordnung der Hauptstromwicklung gezeigt. Während in der Anordnung nach Abb. 1 der Anker und der die Hauptstromwicklung tragende Eisenschenkel zu verschiedenen Seiten der Spannungsspule liegen, sind bei der Anordnung nach Abb. 2 beide Teile» auf der gleichen Seite der Spannungswicklung angeordnet.

In Abb. 2 sind zwei Spannungsspulen C₁ und c, gezeigt; es ist indessen ersichtlich, daß diese auch durch eine Spule ersetzt werden können, die die gleiche Wirkung wie die zwei Spulen C₁ und C₂ ausübt. Die obenerwähnte Kurzschlußwicklung, weiche gewünschtenfalls zwecks weiterer Beschleunigung der Auslösewirkung verwendet werden kann, ist in Abb. 3 auf dem Mittelstück des Hufeisenmagneten ct., angeordnet und mit 0 bezeichnet.

Bei Ausführung des Schalters für sehr große Stromstärken ist es zweckmäßig, nicht den gesamten Strom die Hauptstromwicklung des Magneten durchfließen zu lassen, sondern die letztere mittels Shunts von dem Gesamtstrom abzuzweigen. Um zu vermeiden, daß dann bei plötzlich ansteigendem Gesamtstrom die Stromzunahme in der Magnetwicklung infolge der Induktanz derselben langsamer zunimmt als in dem anderen Zweig, muß letzterer ebenfalls eine Drosselung erhalten, deren Induktanz derjenigen der Hauptstromwicklung mindestens gleichkommt. Wählt man ihre Induktanz größer als bei der Hauptstrommagnetwicklung, so steigt der Strom in letzterer schneller an, als c;·. der Gesamtzunahme entspricht, und es läßt sich auf diese W^reise ebenfalls eine beschleunigte Auslösung herbeiführen.

Claims (5)

1. Patent-Ansprüche:

   i.Überstromausschalter für Gleichstrom, der bei normalem Strom in der Einschaltstellung durch den Kraftfluß einer Spannungswicklung festgehalten und durch eine auf diesen Kraftfluß einwirkende Hauptstromwicklung zum Ausschalten gebracht wird und bei dem für den Kraftfluß der Spannungsspule außer einem Eisenweg, der über einen den Schalter in seiner Einschaltstellung festhaltenden Anker geschlossen ist, noch ein zweiter Eisenweg vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Weg von einem die Hauptstromwicklung tragenden Streujoch gebildet wird und diese Wicklung so angeordnet ist, daß sie während eines schnellen Stromanstieges eine induktive Wirkung in der Erregerspule erzeugt, welche auf den über den Anker führenden KraftEuß schwächend einwirkt und hierdurch den Beginn der selbsttätigen Auslösung beschleunigt.
2. 2. Überstromausschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an geeigneter Stelle des Magneten noch eine kurzgeschlossene Wicklung angebracht wird, die die Wirkung der Anordnung, insbesondere bei Kurzschluß, unterstützt.
3. 3. Überstromausschalter nach An- g,> spruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet aus einem doppel-T-förmigen Eisen besteht, welches auf dem mittleren Kern die Spannungsspule trägt und an einem Polpaar durch den Anker für das .Schaltorgan und an dem anderen Polpaar durch ein die Hauptstromwicklung tragendes Streu j och geschlossen wird (Abb. 1).
4. 4. Überstromausschalter nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, -daß der Magnet aus einem durch den Anker für das Schaltorgan geschlossenen Eisen besteht, welches die Spannungsspule trägt, und daß das die Hauptstrom- wicklung tragende Streujoch zwischen der Spannungsspule und dem Anker angeordnet ist (Abb. 2).
5. 5. Überstromausschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, no daß die Kurzschlußwicklung auf dem Kern der Spannungsspule angeordnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.