DE548752C - Schnellschalter fuer elektrische Stroeme - Google Patents

Description

Das Schalten elektrischer Ströme muß vielfach für Zwecke der Starkstromtechnik so rasch als möglich vor sich gehen. Beispielsweise muß ein Generator großer Leistung bei Eintritt eines in ihm auftretenden Erdschlusses so schnell entregt und abgeschaltet werden, daß sich der Erdschluß nicht zu einem Kurzschluß auswächst und ein etwa schon entstandener Lichtbogen möglichst rasch gelöscht wird. In diesem Falle und in ähnlichen Fällen wird deshalb versucht, den Strom schon bei jenem Wert abzuschalten oder den Stromanstieg auf jenen Wert zu senken, bei dem ein Lichtbogen nicht bestehen

ig kann. Erreicht wird dies durch sogenannte Schnellschalter, und zwar das rasche Abschalten beispielsweise durch starke Auslösefedern verbunden mit kleinen, leicht zu beschleunigenden Massen, und das Unterdrücken von Stromanstiegen, z. B. durch Einschalten eines Dämpfungswiderstandes in den Lichtbogenstromkreis.

Es sind auch elektrische Schalter bekannt, deren beweglicher Schaltkontakt durch ein

as nach dem bekannten Johnsen-Rahbeck-Effekt arbeitendes Relais, das in der Folge der Einfachheit wegen abgekürzt als J.-R.-Relais bezeichnet ist, beeinflußt wird, vorzugsweise derart, daß der Schaltkontakt geschlossen bleibt, wenn das J.-R.-Relais an Spannung liegt, und sich öffnet, sobald es spannungslos ist.

Der Johnsen-Rahbeck-Effekt, kurz J.-R.-Effekt genannt, läßt sich bekanntlich bei folgender einfacher Anordnung feststellen: Ein Halbleiter, z. B. Solenhofer Schiefer oder Achat, ist einerseits durch einen Metallbelag gefaßt, anderseits eben geschliffen. Hierüber liegt die gleichfalls geschliffene Fläche einer Metallplatte, ζ. B. aus Messing. Sobald nun der Metallbelag und die Metallplatte an eine Gleichspannung gelegt werden, haftet der Halbleiter fest an der Metallplatte, bleibt dagegen die Spannung aus, so verschwindet auch die Anziehungskraft zwischen Halbleiter und Metallplatte. Es genügen hierbei sehr schwache Ströme, um bei einer bestimmten Spannung verhältnismäßig große Kräfte zu erzielen.

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer Schnellschalter, bei dem zwecks span-. nungsabhängiger Überwachung und Auslösung zwei nach dem Johnson-Rahbeck-Effekt arbeitende Relais (J.-R.-Relais) vorgesehen sind, von denen das eine mittels Hebei auf den beweglichen Schaltkontakt einwirkt, während das andere mittels eines Klinkwerkes die Wiedereinschaltvorrichtung beeinflußt. Der neue Schnellschalter gewährleistet eine raschere Abschaltung des elektrisehen Stromes als die bekannten Schnellschalter. Die rasche Auslösung bedeutet eine wesentliche Verbesserung, denn es entspricht dem Zweck des Schnellschalters, so rasch wie möglich den Ausschaltvorgang einzuleiten, sobald eine Betriebsstörung vorliegt, um die etwa nachfolgenden hohen Abschaltströme noch sicher beherrschen zu können.

Ein Ausführungsbeispiel des neuen Schnellschalters ist in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. ι seine geschlossene und Abb. 2 die geöffnete Stellung, wobei angenommen ist, daß das Öffnen durch einen Netzkurzschluß verursacht wurde.

In den Abbildungen bezeichnen a, a' den positiven, b den negativen Pol eines Netzes, c eine Lichtbogenlöschspule, d, d' zwei Funkenhörner, / einen beweglichen Schaltkontakt, g den zugehörigen Schalthebel, h dessen ruhenden Drehzapfen, i einen Kniehebel mit Rollen k und m im Kniegelenk, ζ einen Fixpunkt, η einen weiteren Drehhebel mit ruhendem Drehzapfen ο und einer mitbeweglichen Achatklatte p. Diese Platte bildet den einen Belag eines J.-R.-Relais, den zweiten Belag bildet die ruhende Metallplatte q, die dem ersten gegenübersteht. Die erste, p, liegt über Leitung r am positiven Pol a', der zweite, q, über Leitung s am negativen Pol b des Netzes. Außerdem bezeichnen t eine von Hand steuerbare, frei auslösende Klinkvorrichtung und p', q' die Beläge eines zweiten J.-R.-Relais, die über Leitung r bzw. s am Netz a, b liegen.

Bei der geschlossenen Schaltstellung nach Abb. ι fließt der Hauptstrom vom positiven Pol α des Netzes über Löschspule c, Funkenhorn d. Metallband u, bewegliches Kontaktstück /, Funkenhorn d', positiven Pol α und einen nicht dargestellten Verbraucher zum negativen Pol b des Netzes. Außerdem fließen zwei Hilfsströme, der eine vom positiven Netzleiter a' über Leitung r, J.-R.-Relais p, q und Leitung j zum negativen Netzleiter b, der andere vom Pol α über Leitung r, das J.-R.-Sperrelais ρ', q und Leitung s' ebenfalls zum negativen Netzpol b.

Der erste Hilfsstrom hält das J.-R.-Relais p, q mit verhältnismäßig großer Kraft geschlossen, wodurch der Hebel η gegen die Rolle k gedrückt, das Kniegelenk i gespreizt gehalten und das Kontaktstück / entgegen der Wirkung einer Feder ν an das Funkenhorn d' gepreßt wird. Der zweite Hilfsstrom hält das J.-R.-Relais p', q geschlossen, dessen Zweck und Wirkung zusammen mit der Klinkvorrichtung t bei der geöffneten Schalterstellung nach Abb. 2 näher beschrieben wird.

Die Offenstellung nach Abb. 2 nimmt der Schalter beispielsweise dann ein, wenn das Netz a, b über einen Leiter zv kurzgeschlossen wird, so daß der Strom von α unmittelbar über w nach b fließt. Das J.-R.-Relais p, q wird nun spannungslos, die Haltekraft zwischen seinen Belägen verschwindet, der bewegliche Belag p öffnet sich, da die Feder ν den Schalthebel g im Gegenuhrzeigersinn dreht und das Kniegelenk i nach unten so weit drückt, bis die Rolle m an der Nockenscheibe3 anliegt. Dieser Vorgang spielt sich in kürzester Zeit ab, da die beweglichen Massen äußerst leicht sind. Der durch die Blasspule c erzeugte Magnetismus löscht in bekannter Weise den Öffnungslichtbogen zwischen dem Schaltstück f und dem Funkenhorn d'.

Auch das J.-R.-Relais p', q wird beim Auftreten des Kurzschlusses spannungslos und gibt sofort seinen beweglichen Belag q' frei, da die Schwerkraft der Klinke x, die an der Nockenscheibe 3 sitzt, genügt, um den Hebel y um seine ruhende Achse s im Uhrzeigersinne zu drehen.

Nach erfolgter Auslösung durch Kurz-Schluß verhindert nun das Sperrelais />', q das Einschalten des Schnellschalters, solange der durch den Kurzschluß hervorgerufene Spannungsabfall noch besteht, da mit dem Handrad ι erst dann eingeschaltet werden kann, wenn die an der Scheibe 3 befestigte Klinke χ in das auf der Handradwelle festsitzende Sperrad 2 eingreift, was aber erst dann erfolgt, wenn das Relais p', q wieder Spannung hat, d. h. wenn der Kurzschluß behoben ist.

Am Wesen der Erfindung ändert sich nichts, wenn — abweichend vom gezeichneten Ausführungsbeispiel — der eine Belag der J.-R.-Relais (p, q bzw. p', q') an die Zu- oder Ableitung des Stromes und der andere an go Erde gelegt ist oder wenn die Beläge nicht plattenförmig, sondern zylinderförmig oder teils platten-, teils zylinderförmig sind. Außerdem können die beweglichen Kontakte unterteilt sein, damit sie möglichst satt an den ruhenden Kontakten anliegen. Ferner können außer den beiden J.-R.-Relais (p, q bzw. p', q) noch weitere Relais, beispielsweise ein einstellbares elektromagnetisches Überstromrelais, vorgesehen sein. Schließlich sei noch bemerkt, daß der neue Schnellschalter für die verschiedensten Zwecke verwendet werden kann, unter anderem als Rückstromschalter, beispielsweise in Gleichrichteranlagen. Sobald eine Rückzündung im Gleichrichter auftritt, wird der Schnellschalter wegen seiner sehr leichten, zu beschleunigenden Massen nahezu im Zeitpunkt der Stromumkehrung auslösen, also schon dann, wenn der Rückstrom noch sehr klein ist.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Schnellschalter für elektrische Ströme, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks spannungsabhängiger Überwachung und Auslösung des Schalters zwei nach dem Johnson-Rahbeck-Effekt arbeitende Relais (J.-R.-Relais) vorgesehen sind, von denen das eine (p, q) mittels Kniehebel (i) auf den beweglichen Schaltkontakten (/) einwirkt, während das andere (/>', q)

   mittels eines Klinkwerkes (2, χ) die Wiedereinschaltvorrichtung (i bis 3) beeinflußt.
2. 2. Schnellschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniehebel (i) durch das eine an Spannung liegende J.-R.-Relais (/>, q) entgegen der Wirkung einer Feder (v) gespreizt gehalten ist, so daß der Kniehebel von der Feder durchgedrückt und damit der Schaltkontakt (/) geöffnet wird, wenn die Spannung ausbleibt.
3. 3. Schnellschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite J.-R.-Relais (p\ q) die Wiedereinschaltvorrichtung (1 bis 3) frei auslösend beeinflußt, so daß bei Störung, beispielsweise bei einem Leitungskurzschluß, der Schalter nicht geschlossen werden kann.
4. 4. Schnellschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beläge der J.-R.-Relais (p, q und p', q') zylinderförmig oder teils platten-, teils zylinderförmig sind.
5. 5. Schnellschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontakte der J.-R.-Relais (ρ, q und p', q') unterteilt sind, damit sie möglichst satt an den ruhenden Kontakten anliegen können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   OEnRUCKT in der rkiChsdr! ckekei