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Elektrische Schalteinrichtung mit mehreren zwischen dem Verbraucher-und
dem Speisestromkreis eingeschalteten Transformatoren Wenn bei elektrischen Anlagen
zur Speisung eines Verbrauchsstromkreises aus einem Netz -anderer Spannung ein oder
mehrere Umformer, beispielsweise Transformatoren, verwendet werden, mußte man früher,
um jederzeit Strom aus dem Netz entnehmen zu können, die Transformatoren dauernd
eingeschaltet lassen, falls man nicht bei jeder Belastungsänderung des Verbrauchsstromkreises
den Haupt- oder Trennschalter ein-bzw. ausschalten wollte. Um die Leerlaufverluste
der Transformatoren bei kleiner oder Nullbelastung im Verbrauchsstromkreis gering
zu halten, ist bereits vorgeschlagen worden, mehrere Transformatoren gleicher oder
verschiedener Leistung vorzusehen und nur einen von diesen in Zeitabschnitten eingeschaltet
zu lassen, in denen keine oder nur ganz geringe Strommengen aus dem Netz entnommen
werden. Die übrigen Transformatoren schalten sich dann entsprechend den verlangten
größeren Leistungen selbsttätig ein.
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Es sind auch bereits Schaltungen bekannt geworden, bei denen das Verbrauchsnetz
während der Zeit, in der es unbelastet ist, über eine Impedanz direkt mit dem Speisestromkreis
verbunden ist, und bei denen ein Relais bei Belastung im Verbrauchsnetz ein Einschalten
des ersten Transformators und ein Ausschalten der Impedanz bewirkt.
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Bei der weiteren Entwicklung dieses Problems entstanden dann Schaltungen,
bei denen zwischen Verbrauchs- und Speisestromkreis mehrere Transformatoren eingeschaltet
sind, die in Abhängigkeit von der Belastung durch je ein ihnen zugeordnetes Relais
nacheinander ein- bzw. ausgeschaltet werden und die bei einer Nullbelastung des
Verbrauchskreises sämtlich ausgeschaltet werden, so daß also keine Leerlaufverluste
der Transformatoren entstehen können.
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Aber auch diese Anordnungen haben noch Nachteile. Es besteht nämlich
bei allen bisher bekannt gewordenen Schaltungen die Möglichkeit, daß die Relais
nicht in der gewünschten Reihenfolge ansprechen, so daß nicht vorhergesehene Fehlschaltungen
oder auch Kurzschlüsse entstehen können, die fast stets zu groben Beschädigungen
der Anlage, insbesondere zum Durchbrennen der Transformatorwicklungen, führen. Die
Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, diese Nachteile zu beseitigen.
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Erfindungsgemäß wird die Reihenfolge der schaltenden Relais in Abhängigkeit
von ihrer Ansprechstromstärke durch eine mechanische gegenseitige Verriegelung dadurch
erreicht,
daß jedes abfallende Relais den Anker des nachfolgenden
in der losgelassenen Stellung sperrt, während das angezogene Relais den Anker des
vorhergehenden in der angezogenen Stellung verriegelt. Hierdurch wird die Reihenfolge
der aufeinanderfolgenden Schaltvorgänge genau festgelegt, unabhängig davon, ob die
Belastung des Verbrauchsstromkreises steigt oder sinkt, d. h. ob Transformatoren
von dein Relais zu- oder abgeschaltet werden.
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Fehlschaltungen, Kurzschlüsse o. dgl. werden auf diese Weise finit
unbedingter Sicherheit vermieden.
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Die Erfindung sei an Hand des Ausführungsbeispieles der Zeichnung
näher erläutert. Die Zeichnung zeigt im Schema eine elektrische Beleuchtungsanlage,
obwohl die Erfindung natürlich für jede andere Art von Stromverbrauchern in gleicher
Weise Verwendung finden kann. Obwohl ferner ein Wechselstrornscheina gegeben ist,
kann die Erfindung natürlich auch bei Gleichstrom Anwendung finden, -wobei natürlich
an Stelle der ruhenden Transformatoren Motorgeneratoren als Uinforrrer verwendet
werden können.
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Im Ausführungsbeispiel der Zeichnung ist mit 1, 2 das Speisenetz bezeichnet,
das mit Wechselstrom höherer Spannung gespeist wird als das Verbrauchsnetz 3. .1.
Die Leitung 3 des Verbrauchsnetzes ist ständig mit der Leitung i des Speisenetzes
verbunden.
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Zwischen Speise- und Verbrauchsnetz kann eine beliebige Anzahl von
Transformatoren vorgesehen sein; firn Beispiel sind zwei Autotransformatoren 5,
6 vorgesehen. Das Verbrauchsnetz werde durch Glühlampen 7 oder Gruppen S von solchen
Lampen belastet, sobald die Sclialtcrcj eingelegt werden.
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Zwischen dein Verbrauchsnetz 3, :I und dem Speiseneu 1,:2 sind hintereinander
drei Relais io, 11, 12 geschaltet, derart, daß der Verbrauchsstrom diese sämtlichen
Relais ständig durchrließein innuß. Diese Relais sind im Beispiel der Zeichnung
zwischen die Leitungen .1. und 2 geschaltet. Die Zahl der Relais kann beliebig geändert
werden entsprechend den jeweiligen Erfordernissen.
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Das Relais io ist mit zwei Ankern 13 und 131 ausgerüstet, die miteinander
gekuppelt sind und von denen der erstere einen Kontakt i.1 und der letztere einen
Kontakt 15 trägt.
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Inn Ruhezustande, solange also kein Stromverbrauch in dem Netz 3,
q. stattfindet, sind die beiden Anker 13, 131 abgehoben, beispielsweise durch eine
Feder 16.
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In dieser abgehobenen Stellung der Anker ist der Autotransformator
5 vollständig abgeschaltet. Der Kontakt 14. liegt am Kontakt 17 an, und es wird
hierdurch eine Art Bereitschaftsstellung in der ganzen Schaltung hergestellt für
den Fall, daß das Verbrauchsnetz unter Last gestellt werden sollte.
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Ein Widerstand iS ist zwischen den Speisekreis r, 2 und den Verbrauchskreis
3. .1 in dieser Ruhestellung des Kontaktes 1.1 eingeschaltet und derart bemessen,
daß gewöhnliche Spannungsschwankungen oder sonstige Zufälligkeiten im Netz 1,:2
die Relaisanordnung nicht betätigen und somit auch nicht den Verbrauchsstromkreis
an das Speisenetz anschalten können.
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Das Relais io ist so empfindlich, daß es beim Einschalten einer einzigen
Lampe 7 oder irgendeines sonstigen Stromverbrauchers im Verbrauchsnetz 3, 4. seine
Anker 13 und 13' anzieht, wodurch der Kontakt 14 von Kontakt 17 abgehoben und auf
den Kontakt ic) umgelegt wird. Hierdurch wird zunächst ein Stromkreis von der Leitung
2, Anker 13, Kontakte 1.1, 19 über die Priinärtvicklung (dünn und dick gezeichnete
Wicklung) des Transformators 5, Leitung 3 und zurück zur Leitung i geschlossen und
der Transformator erregt.
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Ferner wird der Kontakt 15 am Anker 13' auf den Kontakt 2o gelegt,
wodurch der Stromkreis des Verbrauchsnetzes auf folgendem Wege geschlossen wird:
Anker 13', Kontakt 15, 2o, Relais io. Relais i i, Relais 1-2, Leitung q., Stromverbraucher,
Leitung 3, Niederspannungswicklung des Transformators 5 und zurück zum Anker 13'.
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Es wird nunmehr das Niederspannungsnetz gespeist, und es kann ein
Stromverbrauch in entsprechenden Grenzen stattfinden. Überschreitet dieser jedoch
einvorbestimmtes Nlaß, so gelangt das Relais i i zur Wirkung, derart, daß es seinen
Anker 21 entgegen der Kraft einer Feder anzieht - was möglich ist, nachdem der Arm
131 aus der gezeichneten Blockierungsstellung infolge Erregung des Relais io herausgeschwenkt
wurde -, wodurch die Kontakte 22, 23 geschlossen werden und das Relais io kurzgeschlossen
wird. Der Anker 131 kann aber nicht in seine gezeichnete Ruhelage zurückkehren,
da ihn nunmehr der Anker 2i blockiert.
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Steigt die Stromentnahme weiter im Verbrauchskreise an, so gelangt
das entsprechend eingestellte Relais 12 zur Wirkung. Es zieht dabei seinen Anker
2d., 24' entgegen der Kraft einer Feder an, wodurch die Kontakte 27, 28 bzw. 25,
26 geschlossen werden, wodurch die Primärwicklung des Transformators 6 an die Speiseleitung
angelegt wird, wobei der Strom von der Leitung 2 über die Kontakte 26,:25, Anker
24.1, Primärwicklung (dick und dünn gezeichnete Wicklung) des Transformators 6,
Leitung 3 und zurück zur Leitung i verläuft, während das Verbrauchsnetz an die Sekundärwicklung
(dick gezeichnete Wicklung) des
Transformators 6 durch die Leitungsführung
vorn Anker 24 über Kontakt 27, 2e, Leitung4, Stromverbraucher, Leitung 3, Sekundärwicklung
des Transformators 6 und zurück zum Anker 24 angeschlossen ist.
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Man kann die Anker 21, 24 und 24' auch derart anordnen, daß bei überführung
der Anker 2d., 24' in Arbeitstellung der Anker 2 i hierdurch verriegelt und die
Spule des Relais i i in ähnlicher Weise, wie es früher für die Spule des- Relais
io beschrieben wurde, kurzgeschlossen wird.
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Sobald sich der Stromverbrauch verringert, werden die mechanischen
Federn die betreffenden Anker wieder von den Relaisspulen losreißen, und es wird
nach dem jeweiligen Stromverbrauch nur der Transformator allein eingeschaltet bleiben
und bei abgeschalteten Verbrauchern schließlich auch dieser vollständig vorn -Netz
abgeschaltet werden.
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Hieraus ergibt sich. daß die Erfindung bei allen elektrischen Anlagen
angewendet werden kann; bei denen eine Stromumformung zwischen der Speise- und Verbrauchsleitung
stattfindet. Da bei gegebener Leistung jede Stromänderung auch eine -7#nderung der
Spannung bedingt, ist die Erfindung natürlich auch bei Spannungstransformatoren
in gleicher Weise brauchbar.
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Es ist durchaus angezeigt, beispielsweise bei allen bestehenden Anlagen
finit Leitungen, deren-Ouerschnitt gering ist und daher keine Leistungssteigerung
zulassen, ohne auch die Spannung zit erhöhen, die letztere vorzunehmen im Speisenetz.
jedoch zwischen diesen und dein Verbrauchskreis Transformatoren einzuschalten, um
nicht in dein Verbrauchskreis Lampen höherer Spannung benutzen oder das bereits
eingebaute Installationsmaterial auswechseln zu müssen. In solchen Fällen wird sich
die Anwendung der Erfindung besonders empfehlen.
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Die Leerlauf verluste im Transformator und damit die Verkleinerung
des Leistungsfaktors bei einer Wechselstromanlage, die bisher in Kauf genommen -werden
mußte, sind durch die Erfindung vermieden, und darüber hinaus kann man beliebig
die Spannung in der Speiseleitung erhöhen, ohne daß man die Verbrauchsapparate ändern
oder auswechseln oder Leerlaufsv erluste in ILauf nehmen müßte.
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Die Erfindung ist durchaus nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt,
sondern kann mehrfache Uderungen in der praktischen Durchführung erfahren. So beispielsweise,
daß man an Stelle von Autotransformatoren gewöhnliche Transformatoren benutzt, daß
man ferner an Stelle einphasigen -Wechsel= Stroms auch riiehrphasigen Wechselstrom
benutzt, daß man ferner Gleichstrom an Stelle Wechselstrom und dementsprechend rotierende
Umformer verwendet.
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Beispielsweise kann die Erfindung in der Praxis Verwendung finden,
um aus einem Speisenetz von :L.40 Volt Gleichstrom ein Verbrauchsnetz von 220 Volt
oder gar i 10 Volt zu speisen.