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Schützensteuerung zur stufenweisen Regelung von elektrischen Maschinen
Die Erfindung betrifft eine Schützensteuerung zur stufenweisen Regelung elektrischer
Maschinen. Apparate oder Wechselstromleitungen. Die Ein- oder Ausschaltung der einzelnen
Stufen wird dabei von einem Indikator zweckmäßig selbsttätig in Abhängigkeit von
irgendwelchen elektrischen Größen gesteuert. Zur Steuerung der Schalter für die
einzelnen Stufen werden normale Schütze oder Relais verwendet. d. h. Schütze oder
Relais, die im erregten Zustande in der einen und im unerregten Zustande in der
anderen Schaltstellung liegen. Es ist bekannt, das Einschalten solcher Schütze in
ihrer Reihenfolge dadurch festzulegen, daß inan den Einschaltstromkreis über einen
Hilfskontakt des jeweils in der Stufenfolge vorhergehenden Schützes führt und jedes
Schütz beim Ansprechen durch Schließung besonderer Hilfskontakte an eine Halteleitung
legt. Gegenstand der Erfindung ist eine Schützensteuerung unter Verwendung normaler
Schütze, bei der auch das Ausschalten der Schütze nacheinander vorgenommenwerden
kann. Gemäß der Erfindung schalten sich die Schütze beim Ansprechen selbsttätig
von der Einschaltleitung ab und über einen Umschaltkontakt des folgenden Schützes
an eine von zwei beim Abschalten der Schütze abwechselnd spannungslos gemachte Halteleitungen,
von denen die erste gegebenenfalls das i., 3., 5. Schütz und die zweite das 2.,
.I., 6. Schütz speist. Das Ansprechen des nachfolgenden Schützes bewirkt dann die
unterbrechungslose Umschaltung des vorhergehenden Schützes von der vom Indikator
beeinflußten Halteleitung auf eine ständig unter Spannung stehende dritte Halteleitung,
so daß auch beim Abschalten immer nur ein Schütz dem Einfluß des Indikators unterliegt.
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Vorteilhaft werden die vom Indikator ausgehenden Kommandos mit einer
bestimmten Zeitverzögerung zwischen den einzelnen Stufen ausgeführt. Zu diesem Zweck
werden zwei Einschaltleitungen vorgesehen, die ebenso wie die ersten beiden Halteleitungen
nach bestimmten Zeiten mittels Zeitrelais abwechselnd ein- bzw. ausgeschaltet werden,
solange wie ein Steuerkommando vom Indikator gegeben wird.
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Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung die stufenweise
Spannungsregelung einer Wechselstromfernleitung mittels auf der Leitung verteilten
Kompensierungseinrichtungen. Die Kompensierungseinrichtungen bestehen beispielsweise
aus Drosselspulen, die nacheinander in Abhängigkeit von der Spannung der Wechselstromleitung
ein- bzw. ausgeschaltet werden. Die Drosselspulen sind in der Abb. i mit 3, d.,
5 und 6 bezeichnet und können über die Drosselspulenschalter 7, 8, 9 und i o an
die Leitung 2
angeschlossen werden. Die Drosselspulenschalter 7
bis io werden von den Schützen i i, 12, 13, 1 -., 15, 16 und 17 gesteuert.
Die Ein-oder Ausschaltung der Schütze i i bis 17 wird von dem Indikator i 8 über
die Ein- und Ausschaltrelais 1g und 2o mittels der Zeitrelais 21 und 22 gesteuert.
Außerdem ist noch ein Umschaltschütz 23 vorgesehen. Das eine Ende der Erregerspule
des Schützes. i i liegt über einen unterbrechungslosen Umschaltkontakt i i. einerseits
an der Einschaltleitung El, andererseits an einem unterbrechungslosen Umschaltkontakt
12, des Schützes 12, durch welchen die Einschaltspule mit der Ausschaltleitung A.
bzw. mit der Batterieleitung B+ verbunden werden kann. Das eine Ende der Einschaltspule
12 kann über den Umschaltkontakt 12" und den Verriegelungskontakt i 11,
mit
der Einschaltleitung E, bzw. über den Umschaltkontakt 13, mit der Halteleitung A1
bzw. B+ verbunden werden. In entsprechender Weise sind die Erregerspulen der Schütze
13 bis 17 geschaltet. Die Kontakte d bzw. e dienen zum Steuern der Schalter 7 bis
io.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Sind sämtliche Drosselspulen
eingeschaltet, also sämtliche Schütze i i bis 17 ausgeschaltet, und fällt die Spannung
der Fernleitung unter ihren normalen Wert, so schließt der Indikator 18 seinen oberen
Kontakt. Dadurch wird die Erregerspule des Einschaltrelais ig erregt, das seine
beiden Kontakte schließt. Durch Schließung des unteren Kontaktes wird das Zeitrelais
2i erregt. Dieses schließt nach einer bestimmten Zeit seinen Arbeitskontakt, wodurch
die Erregerspule des Umschaltschützes 23 erregt wird, so daß dieses Umschaltschütz
in seine obere Schaltlage kommt. Dadurch wird das Relais 22 eingeschaltet und das
Relais 2i von der Spannung abgeschaltet. Diese Abschaltung erfolgt durch die unterbrechungslose
Umschaltung erst dann, wenn das Schütz 23 bereits Haltestrom über den Ruhekontakt
22 bekommen hat, so daß ein Zurückfallen verhindert wird. Durch das Ansprechen des
Schützes 23 ist die Leitung Ei mit dein positiven Pol der Batterie verbunden worden.
Das Schütz i i wird somit erregt und schaltet seine Erregerspule unterbrechungslos
von der Leitung Ei über den Kontakt 12, an die Leitung .-f_, die ebenso wie die
Leitung A1 mit dein positiven Pol der Batterie in Verbindung steht, da das Relais
2o seine untere Schaltstellung einnimmt. Das Relais i i schließt gleichzeitig seine
oberen Kontakteid,, wodurch die Ausschaltspule des Schalters 7 erregt und die Drosselspule
3 von der Leitung abgeschaltet wird. Ist durch das Abschalten der Drosselspule die
Spannung noch nicht genügend angestiegen, so bleibt das Relais ig weiter erregt
und das Zeitrelais 22 läuft ab und unterbricht nach der eingestellten Zeit den Haltestrom
des Umschaltschützes 23. Dieses fällt ab und verbindet die Leitung E.., mit dem
positiven Pol der Spannungsquelle, wodurch das Schütz 12 erregt wird. Dieses schaltet
sich infolgedessen unterbrechungslos über die Kontakte 13, auf die Leitung A1 und
legt gleichzeitig über seine Kontakte 12, das Schütz i i von der Leitung A2 unterbrechungslos
unmittelbar auf die Batterieleitung B-;-, so daß das Schütz i i jetzt auch dann
nicht mehr abfallen kann, wenn die Ausschaltleitung A. durch Erregung des Ausschaltrelais
2o durch den Indikator 18 spannungslos geworden ist. Bei Einschalten des Schützes
12 wird durch die oberen Kontakte 12d der Schalter 7 ein- und der Schalter 8 durch
die Kontakte 12e ausgeschaltet. Ist durch das Ausschalten der Spule ,4 die Spannung
noch nicht genügend angestiegen, so wird, wie vorher beschrieben, das Relais 23
wieder erregt und legt die Leitung Ei an Spannung, wodurch das Schütz-13 angezogen
wird und das Schütz 12 an- die -----Batterieleitung angeschlossen wird. Beim Ansprechen
des Schützes 13 wird die Spule 3 ausgeschaltet. In dieser Weise zieht sich Fortschaltung
und Verriegelung durch alle Schütze hindurch fort. Die Hilfskontakte lid bis 17d
und iie bis 17e sind hier so geschaltet, daß bei allen ungeraden Stufen die 3-MVA-Spule
3 jedesmal ab- bzw. eingeschaltet wird, während bei geraden Stufen gleichzeitig
mit dem Ein- bzw. Ausschalten j e einer 6-MV A-Spule q., 5, 6 die 3-MVA-Spule 3
wieder ab- bzw. eingeschaltet wird. Um mit möglichst wenig Drosselspulen eine möglichst
feinstufige stetige Stufenregelung zu erreichen, kann man allgemein Drosselspulen
verschiedener Größe verwenden, welche in einer vorgeschriebenen Schaltfolge so eingeschaltet
werden, daß eine möglichst große Zahl gleicher Stufen erreicht wird. So ist es beispielsweise
möglich, die Größe der Drosselspulen nach einer geometrischen Reihe anwachsen zu
lassen (Gewichtssatzschaltung). Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Schaltung
verwendet nur zwei verschiedene Drosselspulengrößen, wobei die kleine Drosselspule
halb so groß ist wie die große Drosselspule und so Zwischenstufen zwischen dem Einschalten
der großen Drosselspule ermöglicht. Bei allen derartigen Schaltungen kommt es vor,
daß im Laufe der Stufenfolge einzelne Drosselspulenschalter, wie z. B. der Schalter
7 im Ausführungsbeispiel, mehrfach ein- und ausgeschaltet werden müssen. Bleiben
nun, wie bei dem Ausführungsbeispiel, die Schütze bis zu der eingeschalteten Stufe
alle eingeschaltet, so werden die zur Betätigung dieser Drosselspulenschalter dienenden
Hilfskontakte
gruppenweise in Reihe geschaltet, und zwar so, daß
dasjenige Schütz, bei dessen Einschalten eine Drosselspule zum ersten Male eingeschaltet
«-erden muß, einen Schließungskontakt für ihren Betätigungsstrom erhält, mit dem
für jede weitere Ausschaltstellung ein Öffnungskontakt an .dem entsprechenden Schütz
in Reihe gelegt wird. Für jede im Laufe der Schaltfolge erforderliche Wiedereinschaltung
wird dem vorangehenden Öffnungskontakt ein Schließungskontakt am zugehörigen Schütz
parallel geschaltet.
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Man kann die Schaltung auch so ausführen, daß stets nur das zuletzt
eingeschaltete Schütz eingelegt bleibt, während die vorhergehenden Schütze wieder
ausgeschaltet werden. In diesem Falle können die Hilfskontakte, welche die Betätigung
der Drosselspulenschalter bewirken. inParallelschaltung durch dieSchütze gesteuert
werden. Diese Schaltung ist jedoch sehr kompliziert und erfordert besonders viele
Hilfskontakte.
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An Stelle die Drosselspulenschalter von den Schützen aus unmittelbar
zu schalten, können diese auch über besondere Vorrelais gesteuert werden. Man spart
dann bekanntlich die Hälfte der Hilfskontakte an den Schützen.
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Sind sämtliche Drosselspulen ausgeschaltet, also alle Schütze i i
bis i j eingeschaltet und steigt jetzt beispielsweise die Spannung der Fernleitung,
so schließt das Relais ig seinen unteren Kontakt. Dadurch wird das Relais 2o erregt,
öffnet seinen oberen Kontakt und schließt seinen unteren Kontakt, wodurch durch
letzteren die Zeitrelaisanordnung 21, 22 erregt wird. Durch das Ansprechen des Relais
2o ist die Leitung A.. spannungslos geworden, so daß das Schütz 17 abfällt und das
Schütz 16 von der Leitung -f-B an die Leitung A, angeschlossen wird. Wird jetzt
das Schütz 23 durch das Zeitrelais 21 erregt, so schaltet es unterbrechungslos die
Leitungen Al und A _ um, so daß jetzt Al spannungslos wird und das Schütz 16 abfällt,
wodurch das Schütz i 5 an die Leitung A. angeschlossen wird. Das weitere Ausschalten
der Schütze erfolgt in entsprechender Weise.
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Die Steuerung der Drosselspulenschalter bis io erfolgt zweckmäßig,
wie im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, so. daß die Drosselspulenschalter bei
Erregung aller Schütze ausgeschaltet, bei Nichterregung aller Schütze dagegen eingeschaltet
sind. Dadurch wird die Gefahrschaltung bei unzulässig großer Spannungssteigerung
außerordentlich einfach. In der Rückleitung der Schütze liegt das Gefahrenrelais
2.4, welches im Gefahrfalle bei unzulässig großer Spannungssteigerung alle Schütze
unabhängig vom Schaltungszustand zum Abfallen bringt, wodurch sämtliche Drosselspulenschalter
sofort eingeschaltet werden. Wünscht man im Gefahrfalle, um unnötige Spannungsabsenkungen
zu verhüten, nicht alle, sondern nur eine Mindestzahl von Drosselspulenschaltern
einzuschalten, so wird ein Teil der Schütze nicht über die bei Gefahr abgeschaltete
Zuführung, sondern unmittelbar an die Batterieleitung B- geführt, wie z. B. für
Schütz i und 2 punktiert angedeutet ist.
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An Stelle der Zeitrelais 21 und 22 und des Umschaltrelais 23 kann
auch das magnetisch verzögerte Kipprelais 25 entsprechend Abb. 2 treten. Die magnetische
Verzögerung wird dabei durch die Verzögerungsdrosse125i erreicht. Nimmt das Kipprelais
25 seine untere Schaltlage ein und wird beispielsweise das Relais ig erregt, so
wird die Einschaltspule des Relais 25 über die Drosselspule mit der Batterie verbunden,
so daß nach einer gewissen Zeit das Relais 25 in seine obere Schaltlage gezogen
wird. In dieser wird die Erregung der Einschaltspule unterbrochen und die Ausschaltspule
über die Drossel mit der Batterie verbunden, so daß nach einer gewissen Zeit das
Kipprelais wieder in seine untere Schaltstellung gelangt. In dieser wird jetzt die
Ausschaltspule unterbrochen und die Einschaltspule erregt und das Spiel -beginn:
von neuem.