DE590350C - Einrichtung zur Begrenzung von Kurzschlussstroemen - Google Patents

Description

Zur Verhinderung der schädlichen Wirkungen von starken elektrischen Kurzschlußströmen sind schon verschiedene Mittel vorgeschlagen worden. Meist sind es Schalter, die den Kurzschlußstrom rasch und selbstätig abschalten. So- z.B. ist eine Einrichtung zürn raschen selbsttätigen öffnen elektrischer Starkstromschalter bei Kurzschluß bekannt, bei der die zur Öffnung der Schaltkontakte notwendige Beschleunigungskraft durch zwei mit den beiden Kontakten mechanisch verbundene, vom Hauptstrom durchflossene Spulen hervorgebracht wird, die sich bei Stromdurchgang elektrodynamisch abstoßen und so bemessen sind, daß ihre Abstoßkraft bei Normalstrom durch eine vom Hauptstrom unabhängige Kraft kompensiert wird, während sie bei Kurzschlüssen die letztere überwindet.

Bei einer anderen bekannten Schalteinrichtung liegt parallel zu einem Hauptschalter des Stromunterbrechers ein Reduktionswiderstand (z. B. aus Eisen) und mindestens ein Nebenschalter, der nach öffnung des Hauptschalters zuerst für eine gewisse Zeit geschlossen bleibt und dann ebenfalls geöffnet wird, um eine vollständige Abschaltung· zu erzielen. Bei Stromdurchnuß erhitzt sich der Eisenwiderstand sehr rasch bis zur Rotglut, so daß sein Eigenwiderstand um ein Vielfaches sich erhöht und die endgültige Abschaltung am Nebenschalter fast funkenlos erfolgt. Damit die Abschaltung selbsttätig vor sich geht, muß ein Elektromagnet und ein Hebelgestänge mit Federn vorhanden sein. Auf diese Weise wird die Einrichtung nicht nur verwickelt und teuer, sondern es wird vor allem auch die Ansprechzeit wesentlich verlängert, da ja die Massenträgheit dieser Teile zu berücksichtigen ist.

Ferner ist es bekannt, den Kurzschlußstrom ohne Abschaltung zu begrenzen, z. B. mittels Drosselspulen. Auch diese haben verschiedene Nachteile. Erstens sind sie teuer, zweitens beanspruchen sie viel Platz, drittens ver-Ursachen sie dauernde Verluste während des normalen Betriebes und viertens können sie für Gleichstrom nicht verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Begrenzung von Kurzschlußströmen unter Verwendung eines parallel zu Schaltkontakten liegenden Strombegrenzers, z.B. eines Eisenwiderstandes, bei der die genannten Nachteile dadurch vermieden werden, daß erfindungsgemäß bei Kurzschluß der Strombegrenzer durch elektrodynamische Kraftwirkung in den Kurzschlußstromkreis eingeschaltet wird. Und zwar sind die Schaltkontakte derart ausgebildet und angeordnet, daß sie beim Durchfluß des Kurzschlußstromes die zur Strombegrenzung notwendige elektrodynamische Kraft selbst erzeugen. Diese Kraft ist außerordentlich stark, weil sie dem Quadrat der Kurzschlußstromstärke verhältnisgleich ist.' '

Der zwischen den Schaltkontakten bei der Trennung entstehende Funken wird dem Spannungsabfall im Eisenwiderstand entspre-

chen. Da der Widerstand des Eisenstabes mit der Erwärmung stark zunimmt, kommt für die Trennung der Kontakte nur ein geringer Spannungsabfall in Frage, während für die Begrenzung des Dauerkurzschlußstromes der durch die Temperatur erhöhte Widerstand des Eisenstabes zu berücksichtigen ist. An Stelle des Eisenstabes können auch andere temperaturveränderliche Widerstände, beispielsweise aus Wolfram oder Nickel, verwendet werden.

Um möglichst genau ein Öffnen der Kontakte bei einer bestimmten Stromstärke zu erzielen, werden sie von vorgespannten Federn beeinflußt. Auf diese Weise kann zugleich ein und dieselbe Apparattype für verschiedene Kurzschlußstromstärken gebraucht werden. Die Federvorspannung kann so gewählt werden, daß die Kontakte sich bereits trennen,

so bevor die maximale Amplitude des Kurzschlußstromes erreicht ist. Da keine nennenswerten Massen zu beschleunigen sind, erfolgt die Trennung der Kontakte praktisch gleichzeitig mit dem Kurzschlußstoß.

Außerdem können noch besondere Mittel zur Verhütung einer unerwünschten Kontaktgabe nach Öffnen der Kontakte, beispielsweise beim Durchgang des Stromes durch Null, vorgesehen werden. Ein solches Mittel besteht in einer derartigen keilförmigen Führung der Kontakte, daß diese beim Öffnen in die Führung gedrückt und dann infolge Keilreibung festgehalten werden. Das Schließen der Kontakte und damit die Überwindung der Keilreibung erfolgt teils durch die Kraft der Federn und teils durch eine zusätzliche Kraft (z. B. von Hand). Man kann aber auch eine Klinke zum Sperren der geöffneten Kontakte vorsehen. In diesem Falle müßte ebenfalls der Apparat nach jedem Kurzschluß neu in Betrieb gesetzt werden.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zeigt sie den neuen Apparat im Längsschnitt.

In der Abbildung bezeichnen a, b solenoidartige, achszentrisch angeordnete und durch Federn c, d zusammengepreßte Kontakte mit Windungen f und g, die über die flexiblen Kabel h, i mit den Enden der Leitungsschienen k, m verbunden sind. Der Wicklungssinn der Windungen f, g ist gegenläufig, so daß der sie durchfließende elektrische Strom die Kontakte α, & zu trennen versucht. Parallel zu den Kontakten liegt derKurzschlußbegrenzungswiderstand«, beispielsweise aus Eisen, der ebenfalls mit den Enden der beiden Kabel k, m in Verbindung steht.

Normalerweise fließt der Strom von k über h, f, a, b, g, i und zum geringen Teil auch über η nach m oder umgekehrt. Tritt nun ein Kurzschlußstrom auf, so werden die Kontakte a, b unter Überwindung der Kraft der Federn c, d auseinandergerissen, und der Strom fließt nun ausschließlich über den Eisenstab n, dessen Widerstand die Ausbildung eines unzulässig starken Kurzschlußstromes verhindert.

Zur Erleichterung der Trennung der Kontakte kann der Apparat eventuell in Öl gesetzt werden. Durch die Tatsache, daß bei der Auslösung durch den ölschalter der Widerstand des Eisenstabes in den Stromkreis geschaltet ist, wird ein cos φ ^ 1 während der Ölschalterauslösung erreicht, wodurch die Sclialterarbeit außerordentlich erleichtert wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Begrenzung von Kurzschlußströmen unter Verwendung eines Magnetfeldes und eines parallel zu Schaltkontakten liegenden Strombegrenzers, z.B. eines Eisenwiderstandes, der bei Kurzschluß durch elektrodynamische Kraftwirkung in den Kurzschlußstromkreis eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld nur von den zum Schalten des Strombegrenzers dienenden stromdurchflossenen Kontakten,

d. h. ohne zusätzliche Verwendung eines go den Magnetfluß leitenden Eisenkerns, erzeugt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schaltkontakte als Solenoidspule mit gegenläufigem Wickelsinn ausgebildet und achszentrisch angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Organe, z.B. Federn mit einstellbarer Federvorspan- _lOo nung zum Zusammendrücken der Schaltkontakte, vorgesehen sind, um den Ansprechkurzschlußstrom auf verschiedene Werte einstellen zu können.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3. gekennzeichnet durch eine derartige keilförmige Führung der Kontakte, daß diese beim Öffnen in die Führung gedruckt und dann infolge Keilreibung festgehalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen