DE557709C - Einrichtung zum Unterbrechen von Wechselstromkreisen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
26. AUGUST 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. September 1929 ab

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Unterbrechen von Wechselstromkreisen innerhalb der ersten Halbwelle des Überstromes mit Hilfe eines Schnellschalters mit polarisiertem Haltemagneten. Derartige Schnellschalter besitzen eine Auslösezeit, die kleiner ist als die Dauer einer halben Periode von Wechselströmen, wie sie in der .Starkstromtechnik gebräuchlich sind.

xo Um zu bewirken, daß die Auslösung auf jeden Fall innerhalb der ersten Halbwelle des Überstromes erfolgt, muß Vorsorge dafür getroffen werden, daß der Auslöseimpuls immer die gleiche Richtung hat, also von der Stromrichtung im Netz unabhängig ist.

Um solche gleichgerichtete Auslöseimpulse zu erzielen, wurde bereits vorgeschlagen, die Auslösewicklung des Haltemagneten mit dem zu überwachenden Stromkreis mit Hilfe von zwei vormagnetisieren Drosselspulen zu koppeln. Durch entsprechende Vormagnetisierung und Einschaltung der induktiven Wicklungen im Auslösestromkreis läßt sich dann erreichen, daß der Auslöseimpuls stets die gleiche Richtung behält.

Diese Einrichtung besitzt jedoch gewisse Xachteile. Da nämlich die Auslöseenergie hierbei von dem zu überwachenden Stromkreis selber geliefert wird, ist die Amplitude des Auslö'sestromes von den Energievorgängen in dem zu überwachenden Stromkreis abhängig. Die zur Verfügung stehende Auslöseenergie ist daher bei großen Überströmen verhältnismäßig groß, während sie bei kleinen klein ist. Die Drosselspulen, welche zur Kopplung des Auslösestromkreises mit dem zu überwachenden Stromkreis dienen, müssen, da sie auch die Auslöseenergie übertragen müssen, entsprechend groß bemessen werden.

Diese Nachteile werden durch die Einrichtung nach der Erfindung vermieden. Erfindungsgemäß wird eine die Auslösewicklung des Haltemagneten speisende, von dem zu überwachenden Stromkreis unabhängige Auslösestromquelle in Verbindung mit einer Vorrichtung verwendet, welche normalerweise die Auslösestromquelle kurzgeschlossen oder den Auslösestromkreis unterbrochen hält und die nur auf die Steilheit bzw. Höhe des Überstromes in dem zu überwachenden Stromkreis anspricht, jedoch von der Stromrichtung unabhängig ist. Die Auslöseenergie braucht hier nicht durch die den Auslösimpuls übertragende Vorrichtung hindurchzugehen. Außerdem hat die Einrichtung den Vorzug, daß die Steilheit des Auslöseimpulses und damit die Geschwindigkeit der Auslösung von dem Moment ab, wo der Auslösestromkreis geschlossen bzw. sein Kurzschluß aufgehoben wird, lediglich von der Größe der Spannung der unabhängigen Stromquelle im Auslösestromkreis abhängt, welche die Aus-

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

Dipl.-Ing. Otto Müller in Berlin-Siemensstadt.

löseenergie liefert. Man hat also eine unabhängige Auslösung insofern, als sich diese, wenn einmal "eingeleitet, mit stets gleichbleibender Geschwindigkeit und Sicherheit vollzieht.

Als von der Stromrichtung unabhängige Vorrichtungen kommen insbesondere solche in Betracht, welche auf den Wärmewirkungen des elektrischen Stromes oder auf den Ionisationserscheinungen in Dielektriken unter dem Einfluß elektrischer Potentiale beruhen. Beide sind lediglich vom Effektivwert bzw. von der Amplitude des Auslösestromes abhängig.

Zweckmäßigerweise verwendet man nach der Erfindung eine im Auslösestromkreis eingebaute Entladungsvorrichtung, welcher die zur Einleitung der Entladung erforderliche Energie von dem zu überwachenden Stromkreis durch Transformation zugeführt wird. Durch die von dem Überstrom bewirkte Entladung wird eine Trennstelle im Auslösestromkreis ionisiert und auf diese Weise der Auslösestromkreis mit der kleinsten Verzögerung geschlossen.

Eine andere Ausführungsform erhält man nach der Erfindung durch Verwendung einer zur Auslösestromquelle parallel geschalteten Wärmeauslösevorrichtung, insbesondere einer Sicherung, welche in einem Stromkreis liegt, der aus dem zu überwachenden Stromkreis transformatorisch gespeist wird und eine gesättigte Drosselspule enthält. Als Sicherung verwendet man zweckmäßigerweise eine solche mit sehr kleiner Abschmelzdauer.

In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

In Abb. ι ist 1 die zu überwachende Hauptleitung, in welcher die Schaltstücke 2, 3 eines Schnellschalters liegen, 4 ist der polarisierte Haltemagnet eines Schnellschalters mit dem Anker 5 und dem daran befestigten Schaltstück 3 und der Abreißfeder 6. Der Haltemagnet trägt die von der Gleichstromquelle 7 erregte Haltewicklung 8 und die Auslösewicklung 9. Der Auslösestromkreis hat eine Trennstelle 10, die zwischen zwei Kugelelektroden 11, 12 liegt. In den Auslösestromkreis ist die die Auslöseenergie liefernde Gleichstromquelle! 13 eingeschaltet. 14 und 15 sind Sicherungen und 16 eine Schutzfunkenstrecke, die zur Verhütung von Beschädigungen im Haltestromkreis durch eindringende Überspannungen dient.

Die Kugelfunkenstrecke 11, 12 wird durch den Transformator 17 von der zu überwachenden Leitung 1 beeinflußt. Fließt in der Leitung ι ein Überstrom von einer solchen Steilheit, daß die in der Sekundärwicklung des Transformators 17 erzeugte Spannung zu einem Funkenüberschlag an den Elektroden 11, 12 führt, dann wird der Auslösestromkreis im gleichen Augenblick geschlossen. Dieser wird dann von der Auslöseenergie der Stromquelle 13 durchflossen, welche in der Auslösewicklung 9 des Haltemagneten den durch die Pfeilrichtung gekennzeichneten magnetischen Auslösefluß erzeugt, der dem Haltefluß in der Wicklung 8 entgegengerichtet ist und ihn so weit schwächt, daß der Magnet seinen Anker losläßt. Je höher die Spannung der Energiequelle 13 gewählt wird, einen desto steileren Verlauf hat der Auslöseimpuls, und desto rascher erfolgt daher die Auslösung. Will man die Verzögerung ausschalten, welche durch die Induktionswirkung des verschwindenden Halteflusses in der Wicklung 8 hervorgerufen wird, so kann man in den Stromkreis der Wicklung 8 eine Kompensationswicklung einschalten, die in bekannter Weise auf einer vom Auslösestrom erregten Kompensationsdrossel liegt.

Die Ionisierung der Unterbrechungsstelle im Auslösestromkreis geschieht jedoch vorteilhafter als mit einer Luftfunkenstrecke in einer geschlossenen Röhre, in welcher die für die Ionisierung günstigsten Verhältnisse hergestellt werden können. Man ist sodann unabhängig von atmosphärischen Einflüssen, welche bei Luftfunkenstrecken die Entladung in unerwünschter Weise beeinflussen.

In Abb. 2 ist der Fall dargestellt, daß die Auslösewicklung des Haltemagneten durch eine vom Auslösestrom beeinflußte Schmelzsicherung stromlos gehalten wird. 20 ist die überwachte Netzleitung, in welche der Schnellschalter mit seinen beiden Schaltstücken 21, 22 und der Transformator 23 eingeschaltet sind. Das" bewegliche Schaltstück 22 ist am Anker 24 des Haltemagneten 25 befestigt. An ihm wirkt die Abreißfeder 26. Der Haltemagnet trägt die Haltewicklungen 27, die von der Haltestromquelle «28 erregt sind, und die Auslösewicklung 29, 30 ist die Auslösestromquelle, 31 ein Ohmscher Widerstand. 32 ist die zur Auslösestromquelle parallel geschaltete Schmelzsicherung, 33 ein Kondensator. 34 ist die Sekundärwicklung des Transformators 23 und 35 eine gesättigte Drossel.

Die Einrichtung wirkt folgendermaßen: Bei normalem Strom herrscht an der Wicklung 34 des Transformators 23 eine gewisse sekundäre Klemmenspannung e, der durch die Klemmenspannung an der Drossel 35 das Gleichgewicht gehalten wird, da die Sicherung 32 einen Kurzschluß darstellt. Der Strom der Auslösestromquelle 30 fließt ganz über die Sicherung 32, so daß die Auslösewirkung 29 stromlos ist. Der Haltemagnet

Claims (3)

ist also durch die Wicklung 27 erregt, der Anker 24 angezogen und der Stromkreis durch das bewegliche Schaltstück 22 geschlossen. Steigt nun der Strom in der Hauptleitung 20 bis zu einem Auslösewert an, so wird in der Wicklung 34 eine Sekundärspannung e± induziert, die größer ist als e. Die Steigerung der Klemmenspannung an der Drosselspule35 veranlaßt diese, da sie inn Sättigungsgebiet arbeitet, zur Aufnahme eines sehr hohen Stromes. Dieser hohe'Strom bewirkt das sofortige Durchschmelzen der Sicherung 32. Hierdurch ist der Kurzschluß der Auslösestromquelle 30 aufgehoben, und diese schickt einen Auslösestrom in die Auslösewicklung 29 des Haltemagneten. Die Zeitkonstante im Stromkreis der Auslösewicklung wird durch einen entsprechenden Dämpfungswiderstand 31 klein gehalten, und die Spannung der Auslösestromquelle 30 kann entsprechend hoch gehalten werden, so daß der Auslöseimpuls rasch erfolgt. Um auch die verzögernde Wirkung der Selbstinduktion in der Haltewicklung 27 auszuschalten, kann man in bekannter Weise in den Stromkreis dieser Haltewicklung eine Kompensationswicklung schalten, die auf einer vom Auslösestrom erregten Kompensationsdrossel liegt. Die Richtung der durch die beiden Spulen erzeugten Flüsse ist durch Pfeile gekennzeichnet. Um zu verhindern, daß sich nach dem Abschmelzen der Sicherung 32 dem Auslösestrom in der Wicklung 29 der durch den Transformator 23 transformierte Wechselstrom überlagert und den Auslösestrom schwächt, wird der Sicherung 32 der Kondensator 33 parallel geschaltet. Dieser besitzt im Vergleich zur Auslösewicklung 29 einen sehr kleinen Wechselstromwiderstand, so daß nach dem Schmelzen der Sicherung 32 fast der ganze Wechselstrom durch den Kondensator hindurchgeht, während der Gleichstrom die Auslösewirkung durchfließt. 4-5 Man kann die Anordnung auch so treffen, daß die Auslösestromquelle 30 gleichzeitig auch Haltestromquelle ist, kann also die Haltestromquelle 28 weglassen und die Sicherung 32 in den Auslösestromkreis einschalten, so daß dieser beim Durchschmelzen der Sicherung unterbrochen wird. Pa TKN ta ν Sri« ü CHE:

1. Einrichtung zum Unterbrechen von Wechselstromkreisen innerhalb der ersten Halbwelle eines Überstromes mit Hilfe eines Schnellschalters mit polarisiertem Haltemagneten, gekennzeichnet durch eine die Auslösewicklung des Haltemagneten öo speisende, von dem zu überwachenden Stromkreis unabhängige Stromquelle und durch eine nur auf die Steilheit bzw. Höhe des Überstromes in dem zu überwachenden Stromkreis ansprechende, jedoch von der Stromrichtung unabhängige Vorrichtung, welche normalerweise die Auslösestromquelle kurzgeschlossen oder den Auslösestromkreis unterbrochen hält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in dem Auslösestromkreis eingebaute Entladungsvorrichtung, welcher die zur Einleitung der Entladung erforderliche Energie von dem zu überwachenden Stromkreis durch Transformation zugeführt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zur Auslösestromquelle parallel geschaltete Wärmeauslösevorrichtung, insbesondere eine Sicherung, welche in einem Stromkreis liegt, der aus dem zu überwachenden Stromkreis transformatorisch gespeist wird und eine gesättigte Drossel enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen