DE545787C - Sicherheitsschaltvorrichtung fuer elektrische Anlagen - Google Patents

Description

In elektrischen Anlagen, insbesondere bei Motorenbetrieb, ist die selbsttätige Abschaltung der Stromverbraucher vom Netz bei in diesem oder in den Stromverbrauchern selbst eintretenden Störungen unerläßlich, um die Gesamtanlage vor Beschädigung größeren Umfanges zu. schützen. Die bisher bekannten Schutzvorrichtungen werden den zu stellenden Anforderungen nur teilweise gerecht, da sie die Inbetriebnahme der Anlage bei vorhandenem Erdschluß geringeren Umfanges gestatten und nur auf grobe Isolationsfehler ansprechen oder einen vorhandenen Erdschluß nur bei vollbelastetem Stromverbraucher anzeigen. Eine Sicherung gegen eine unbefugte Stiomentnahme durch Vertauschen von Phase und Nulleiter bei Zählerbetrieb oder durch Abzapfung bei Pauschalbetrieb bieten die bisher bekannten Schutzschalter überhaupt nicht.

ao Die beschriebene und schematisch dargestellte Erfindung hat eine selbsttätig wirkende Sicherheitsschaltung und Schaltvorrichtung zum Gegenstand, die die genannten Nachteile vollkommen beseitigt. Die Erfindung beruht im wesentlichen darauf, daß zur Betätigung der Abschaltvorrichtung die bei irgendeiner gegenüber dem Normalzustand auftretenden Veränderung der Phasenbelastung, sei es durch Phasen-, durch Erd-Schluß oder auch durch Überlastung des Stromverbrauchers, auf ein System von Elektromagneten und in deren Kraftfeldern sich bewegende Anker wirkt und die Ausschaltvorrichtung betätigt. Weiter ist in die Sicherheitsschaltvorrichtung nach der Erfindung eine Abtastvorrichtung zur Prüfung der Anlage vor der Einschaltung der Stromverbraucher eingebaut. In der Zeichnung ist die Erfindung als Sicherheitsschaltvorrichtung für einen Dreiphasenmotor dargestellt. Die Abbildung zeigt schematisch die Sicherheitsschaltung mit dem Phasenvorprüfer a, den Elektromagnetsystemen b, c, d, den von diesen betätigten Ankern e, f, g, Ji₁ dem Auslöseelektromagneten i und dem Hebelschalter 11. Die drei Eingangsphasen vom Netz sind mit U₁ V₁ W₁ die Motoranschlüsse mit X₁ Y₁ Z bezeichnet. Der Vorgang beim Einschalten des Motors ist folgender: Mit der Einschaltbewegung werden die Phasenkontakte 1-1', 2-2' und 3-3' der Reihe nach durch die Wicklung des Elektromagneten a des Vorprüfers überbrückt. Ist nun beispielsweise in der Phase W-Z (Kontakt 1-1') ein Erdschluß vorhanden, so kommt zwischen der an dem Anker des Vorprüfers liegenden Phase V und der zu prüfenden Phase W-Z ein Erdschlußstrom zustande, der von V über den Kontakt 4 des Vorprüfers, über die Auslösespule i zur Erde und über die durch schadhafte Isolation geerdete Phase zurückfließt. Der Stromkreis zwischen Phase V₁ Vorprüfer a, Auslösung i, Phase Z ist über Erde geschlossen, der Vorprüfer und damit auch die Auslösung sprechen an, der Hebelschalter η fällt, wenn er eingerückt wird, wieder heraus und bleibt erst dann in Betriebsstellung, wenn der Erdschluß behoben

ist. Dia gleiche Prüfung erfolgt im weiteren Verlauf des Einrückens des Hebelschalters η für die andern Phasen. Ist die Isolation der für die Vorprüfung als Hilfsphase verwendete Phase V selbst so schadhaft, daß der Vorprüfer nicht anspricht, so erfolgt die Betätigung der Auslösevorrichtung durch den über das Elektromagnetsystem b-c beziehungsweise c-d fließenden Differentialstrom, wie später beschrieben wird. Sind alle Phasen in Ordnung, so bleibt auch der Hebelschalter η beim Einschalten sofort in Betriebsstellung. Da die Kontaktmesser eines Hebelschalters praktisch nie genau gleichzeitig in Eingriff kommen, besteht die Möglichkeit, daß durch die dabei augenblicklich auftretende ungleiche Phasenbelastung die Auslösung i anspricht, obwohl die Anlage in Ordnung ist. Um dies zu vermeiden, ist eine zwangsläufige Arretierung der Drehanker für die Dauer der Einschaltbewegung des Schalthebels vorgesehen. Zu diesem Zwecke kann eine Arretiergabel k so mit dem Hebelschalter η verbunden sein, daß die Kontaktarme I der Drehanker e, f erst dann freigegeben werden, wenn alle Kontaktmesser des Hebelschalters in Eingriff sind, was mit einfachen und bekannten Mitteln erreicht werden kann. Das eine Wicklungsende der Auslösespule i ist an Erde gelegt oder, wenn das Netz nicht geerdet ist, mit dem Nulleiter der Anlage verbunden. Tritt nun während des Betriebes eine Stromstörung, sei es auf der Netzseite oder auf der Motorseite, auf, die eine ungleiche Belastung der Phasen zur Folge hat, so wird die Abschaltung durch das Elektromagnetsystem b-c-d vermittelt. Hat beispielsweise die Wicklung der Phase U-X Erdschluß, dann wird das Feld der Elektromagnetspule b geschwächt, und der Anker e wird in das stärkere Feld der Spule c gedreht. Dadurch wird der Kontakt 5 mit der Phase V geschlossen, der Strom fließt von der Phase V über den Anker e, über die Auslösespule i zur Erde und zum geerdeten Netz zurück. Der auf den Hebelschalter wirkende Anker m des Auslöseelektromagneten i wird angezogen und wirft den Hebelschalter heraus. Ist der Erdschluß in der Phase W-Z₁ so bewirkt der Anker / des Elektromagnetsystems c-d die Auslösung auf gleiche Weise. Bei Kurzschluß zwischen zwei Phasen wird der Auslösestrom ebenfalls durch die Anker e oder / eingeschaltet, je nachdem die Belastung in dem System c-d oder im System b-c ansteigt. Ganz allgemein findet Abschaltung statt, wenn eine ungleichmäßige Erregung der Elektromagnetsysteme b-c-d eintritt. Um den Stromverbraucher, in vorliegendem Falle der Motor, auch vor einer gleichmäßigen Überlastung zu schützen, sind die Fallanker g und h angebracht. Dieser Teil der Sicherheitsvorrichtung wirkt als Maximalausschalter. Sobald eine unzulässige Belastung eintritt, werden entweder der Fallanker g oder der Fallanker h oder auch beide gleichzeitig angezogen, der Netzstrom fließt über die Auslösespule i und bewirkt die Abschaltung des Motors. Die Wicklungsgrößen der einzelnen Elektromagnetspulen müssen der Leistung des Stromverbrauchers, den die Vorrichtung schützen soll, angepaßt sein. Zur feineren Einregulierung können die Elektromagnetsysteme b-c-d verschiebbar angeordnet sein, so daß der Luftspalt zwischen Anker und Magnet veränderlich ist. Für Lichtanlagen mit Kraftanschluß für Heiz- und Kochapparate kann die Sicherheitsschaltung unter Verwendung von zwei oder vier Elektromagnetsystemen sinngemäß angewendet werden.

W^Tie ersichtlich, bietet die Sicherheitsschaltvorrichtung nach der Erfindung vollkommenen Schutz für alle überhaupt möglichen Störungsfälle, ganz gleich ob die Störung im Netz oder in der zu schützenden Anlage liegt. Da die Empfindlichkeit des elektromagnetischen Drehankersystems auf jede Abweichung von den normalen Phasenverhältnissen anspricht, kann die Sicherheitsvorrichtung auch zur Verhinderung unbefugter Stromentnahme verwendet werden. Beispielsweise würde die in eine Lichtleitung eingebaute Sicherheitsschaltvorrichtung den Strom sofort abschalten, wenn, vielleicht unter Verwendung verstärkter Sicherungen, aus der Leitung Kraftstrom entnommen werden sollte. Ebenso würde die Abschaltung erfolgen, wenn in einem Zähler Phase und Nulleiter verwechselt wurden. Die Sicherheitsschaltvorrichtung nach der Erfindung bietet daher neben vollkommener Betriebssicherheit auch erhebliche wirtschaftliche Vorteile. Die konstruktive Anordnung der einzelnen Schaltteile und die mechanische Betätigung des Vorprüfers und der Arretierung durch den Schalthebel kann auf jede zweckmäßig erscheinende Art und mit bekannten Mitteln erfolgen. Wesentlich ist nur, daß vor dem Einrücken der Schalthebelkontakte der Strom jeder Phase zwangsläufig über die Wicklung des Vorprüfers α geleitet wird, dessen Anker bei etwa in einer Phase vorhandenem Isolationsfehler einen Stromkreis schließt, der durch eine Auslösespule i die Einschaltung der Anlage verhindert, und daß bei im Betrieb befindlicher Anlage die einzelnen Phasenströme über ein Elektromagnetsystem b-c-d geführt werden, dessen Anker g, h bei Überlastung und dessen Anker e, f bei auftretender Ungleichheit der Magnetfelder den Stromkreis zur Abschaltung des Stromverbrauchers durch eine Aus-

lösespule i schließen. Auch die Form der Anker ist nicht wesentlich; sie können als Drehanker oder als Blattanker ausgebildet sein.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Sicherheitsschaltvorrichtung für elektrische Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einschalten des Stromverbrauchers der Strom jeder Phase (X, Y₁Z) für sich über die Wicklung eines Phasenvorprüfers (a) geleitet wird, dessen Anker (4) bei in einer Phase vorhandenem Isolationsfehler einen Stromkreis schließt, der durch einen auf den Hebelschalter (n) wirkenden Auslöseelektromagneten (/) die Einschaltung der Anlage verhindert, und daß bei im Betrieb befindlicher Anlage die einzelnen Phasenströme über Elektromagnete (b-c-d) geführt werden, deren vor den seitlichen freien Polen angebrachte Anker (g, Ii) bei gleichmäßiger Überlastung der Phasen und deren in den Kraftfeldern von je zwei sich gegenüberstehenden Elektromagneten schwingende Anker ie, f) bei nicht gleichmäßiger Belastung der Phasen den Auslöseelektromagneten (i) einschalten und die Abschaltung der Anlage bewirken.
2. 2. Sicherheitsschaltvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines gemeinsamen Elektromagneten (c) in Dreiphasenanlagen, der mit den in den beiden äußeren Phasen liegenden Elektromagneten (h, d) zwei zweischenklige Systeme bildet, so daß der mittlere Elektromagnet (c) zwei Anker (e,f) beeinflußt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   Berlin, gedruckt in des seichsdruckeuei