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]Einrichtung zur Überwachung des zeitlichen Ablaufs der Bewegung von
Leistungsschaltern, die zwecks Abgabe von Fernsteuerimpulsen synchron und kurzzeitig
geöffnet werden Es ist bekannt, die Stellung von in Unterwerken angeordneten Schaltern
in einer Überwachungsstation auf einem Registrierstreifen fortlaufend aufzuzeichnen.
jedem Schalter ist an der Schreibvorrichtung ein besonderes Relais zugeordnet, dessen
Erregungszustand von der jeweiligen Stellung des Schalters abhängt. Es ist auch
bekannt, durch Anzeigelampen den Zeitvorgang von der Einleitung der Auslösung eines
Schalters bis zur Vollendung der Schalterbewegung zu erfassen.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird aber von der bekannten Fernsteuerung
ausgegangen, bei der die Schaltbefehle über das Netz durch mehrfache kurzzeitige
Unterbrechungen der Netzleiter übertragen werden. Die Unterbrechungen werden durch
Schnellschalter erzeugt und bewirken jedesmal eine vorübergehende Spannungsabsenkung
im Netz. Solche Schnellschalter müssen an allen Speisestellen des Netzes vorhanden
sein, um eine gleichmäßige Spannungsabsenkung zu ergeben, und vor allem müssen diese
Schnellschalter bekanntlich untereinander gleichzeitig und synchron betätigt werden.
Die Betätigung kann von einer Zentralstelle her durch Druckknopfsteuerung bewirkt
werden, und das synchrone Arbeiten wird durch Zwischenschaltung besonderer abgestimmter
Relais oder anderer Einrichtungen erreicht.
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Es sind jedoch zusätzliche Einrichtungen erforderlich, die jederzeit
eine Nachprüfung des gleichzeitigen Schaltens aller Tastschalter gestatten. Hierfür
ist an anderer Stelle schon vorgeschlagen worden, jedem Schalter einen Hilfskontakt
zuzuordnen, mit dem er für die Dauer der Öffnungszeit je eine Wicklung eines an
sich bekannten Differential= relais an eine Hilfsspannung legt, so daß bei zeitlich
ungleicher Einwirkung das Differentialrelais und die von ihm betätigten Einrichtungen
ansprechen. Mit dieser Anordnung wird also geprüft, ob die Schnellschalter ihre
Kontakte gleichzeitig öffnen und ob
somit die Unterbrechung der
1\Tetzleiter an allen Taststellen gleichzeitig begonnen wird.
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Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls eine Einrichtung zur Überwachung
des zeitlichen Ablaufs der Bewegung von Leisturgsr. Schaltern dieser Art zum Gegenstand.
jede: Schalter besitzt auch hier einen Hilfskontakt; der auf Meldeeinrichtungen
einwirkt. Gemaß der Erfindung wird durch den Hilfskontakt für die Dauer seiner Betätigung
oder bis zu einem willkürlich wählbaren Zeitpunkt der Antrieb je einer zugehörigen
Anzeigescheibe eingeschaltet, so daß aus der relativen Stellung aller Anzeigescheiben
die Unterbrechungsdauer und/oder der Unterschied der Zeitpunkte der Unterbrechungen
abzulesen ist.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine Einrichtung, die eine Messung bzw. Anzeige
der Unterbrechungsdauer eines derartigen Schalters ermöglicht. Abb. 2 zeigt schematisch
eine Einrichtung, welche den Zeitpunkt der Öffnung feststellt und daher in Vergleich
mit anderen derartigen Einrichtungen eine Feststellung des synchroren bzw. nichtsynchronen
Schaltens gestattet. In Abb. 3 und q sind Ausführungsbeispiele dafür gegeben, wie
derartige Einrichtungen miteinander vereinigt werden können.
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In Abb. i bezeichnet i einen dauernd laufenden Synchronmotor oder
ein anderes Zeitwerk konstanter Geschwindigkeit. Dieser Motor treibt das Zahnrad
2 an, das, ähnlich wie bei Stoppuhren, mit feinen spitzen Zähnen versehen ist. Auf
der Motorwelle ist ferner eine Schwungmasse 3 angeordnet, die einen etwaigen Drehzahlabfall
des Motors bei plötzlicher Belastung verhindert. Die Einrichtung enthält ferner
ein weiteres, stets- in Eingriff befindliches Räderpaar 4 und 5, das durch den Winkelhebel
6 miteinander verbunden ist. Auf der Welle des Zahnrades 5, die auch gleichzeitig
Drehachse für den Winkelhebel 6 ist, ist eine Scheibe 7 befestigt, die eine geeignete
Einteilung in Bruchteilen einer Sekunde oder in -Perioden trägt. Der Winkelhebel
6 kann durch einen Magneten 8 aus der gezeichneten Stellung heraus gedreht werden.
Die Erregung des Magneten 8 wird durch einen Kontakt io gesteuert, der einen Hilfskontakt
des zu überwachenden Schalters darstellt und während der Zeit geschlossen wird,
während welcher der zu überwachende Schaltergeöffnet ist. An dem Winkelhebel 6 greift
außerdem eine Feder i i an.
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Im Ruhezustand steht die Scheibe 7 gegenüber einem außerhalb fest
angeordneten Zeiger 2,1 auf Null. Wird ein Fernsteuerimpuis gegeben und der betreffende
Leistungsschalter kurzzeitig geöffnet, dann schließt sich für diese Zeit der Kontakt
1o und erregt den Magneten B. Dadurch wird der Winkelhebel 6 angezogen und das Rad
¢ mit dem Rad :2 in Eingriff gebracht. Von diesem Augenblick ...Eingriff treibt
der Synchronmotor die Scheibe 7 an, und zwar so lange, wie der Hilfskontakt io beschlossen
ist. In dem Augenblick, in dem dieser Kontakt wieder geöffnet wird, wird der Winkelhebel
6 durch die Feder i i in die Ruhelage zurückgezogen und das Rad d. außer Eingriff
mit dem Rad 2 gebracht. Das Rad .I greift jetzt in das Rad 9 ein, das eine schnelle
Bremsung und Stillsetzung bewirkt. Damit kommt auch die Scheibe 7 zum Stillstand,
so daß aus deren Stellung gegenüber dem feststehenden Zeiger die Unterbrechungsdauer
des Schalters unmittelbar abgelesen werden kann. Da die durch gegebenen Impulse
außerordentlich kurze Dauer haben, muß die Umlaufzeit bzw. die Drehzahl der Scheibe
7 genügend groß sein. Beispielsweise kann eine volle Umdrehung der Scheibe etwa
acht Perioden eines normalen Wechselstroms entsprechen. Außerdem muß die Eigenzeit
des Magneten 8 sehr klein und seine Ansprechzeit möglichst gleich der Abfallzeit
sein. Schließlich muß auch die Masse der Räder q., 5 und der Scheibe 7 klein gehalten
werden.
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In Abb.2 ist eine Einrichtung dargestellt, die es gestattet, den Zeitpunkt
des Beginns einer Schalterunterbrechung festzuhalten und im Vergleich mit anderen
derartigen Einrichtungen die Feststellung ermöglicht, ob mehrere in dieser Weise
überwachte Schalter gleichzeitig geschaltet haben oder nicht. Die Einrichtung ist
ganz ähnlich der in Abb. i aufgebaut und enthält wieder einen Synchronmotor 12,
der das Zahnrad 13 und die Schwungmasse 14 antreibt. Auf einer zu der Achse
dieser Teile parallelen Achse sind das Zahnrad 16 und die Scheibe 17 angeordnet.
Um die gleiche Achse ist wieder ein Winkelhebel drehbar, der bei seiner Verstellung
einen Eingriff zwischen den Rädern 13 und 15 herbeiführt und dadurch den
Motor i2 mit der Scheibe 17 kuppelt. Der Winkelhebel wird genau wie vorher durch
einen Magneten ig abgelenkt, der dann erregt wird, wenn ein Hilfskontakt io des
überwachten Schalters geöffnet wird. Die Einrichtung enthält zusätzlich einen Arretierungsmagneten
2o, der dem Zweck: dient, die Einrichtung unverzüglich zum Stillstand zu bringen,
wenn der links oben gezeichnete Schalter 22 geöffnet wird. Die Einrichtung arbeitet
"wie folgt: Im Ruhezustand befinden sich alle Teile in der gezeichneten Stellung
mit Ausnahme des Arretierungsmagneten 2o, der seinen Anker angezogen hat und einen
ungehinderten Umlauf des Synchronmotors 12 und des Zahnrades
13
gestattet. Wird ein Fernsteuerimpuls gegeben, so unterbricht der gesteuerte Leistungsschalter
z. B. eine Phase eines Drehstromnetzes und schließt hierbei gleichzeitig, seinen
Kontakt io. Dadurch erhält der Ma=., gnet z9 Spannung, zieht seinen Anker an und
bringt die Räder 13 und 15 in Eingriff. Von diesem Augenblick an läuft somit die
Scheibe 17 mit einer der Motordrehzahl entsprechenden Geschwindigkeit um. Die Einrichtung,
ebenso wie alle anderen, dem gleichen Zweck dienenden Einrichtungen können nun gleichzeitig
dadurch stillgesetzt werden, daß der Schalter 22 geöffnet wird. Dadurch werden einmal
alle Synchronmotoren 12 spannungslos, so daß das Antriebsdrehmoment wegfällt, außerdem
werden aber auch alle Arretierungsmagneten 2o spannungslos, so daß deren Klinken
einfallen und alle Anzeigeanordnungen stillsetzen. An den Stellungen der Scheiben
17 ist nun zu erkennen, ob alle Schalter gleichzeitig geöffnet haben. Wenn ein Stellungsunterschied
der Scheiben 17 vorhanden` ist, dann kann an diesen die Zeit abgelesen werden, die
zwischen dem Öffnen des einen oder anderen Schalters verstrichen ist. Die Anordnung
enthält zweckmäßig eine Rast 18, die auch nach Aufhören der Erregung des Magneten
i9 den Eingriff zwischen den Rädern 13 und 15 aufrechterhält.
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Sofern zwischen der Sendestelle und den einzelnen ferngesteuerten
Schaltern keine besonderen Meßleitungen vorhanden sind, kann die auf alle Fälle
vorhandene Steuerleitung zur Auslösung der Schalter für die Messung herangezogen
werden.
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In Abb. 3 ist das grundsätzliche Schaltbild einer Anlage mit drei
zur Impulssendung dienenden ferngesteuerten Schaltern I, 1I, III dargestellt. Diese
Schalter besitzen entsprechende Hilfskontakte 1, 2, 3, die so eingestellt sind,
daß sie sich bereits im Augenblick der Schalteröffnung schließen, und zwar so lange,
bis der Hauptkontakt jedes Schalters wieder eine leitende Verbindung herstellt.
Die Scheiben 4., 5, 6 zeigen die Unterbrechungsdauer an, die Scheiben 7, 8, 9 den
Unterschied der Zeitpunkte des Beginns der Unterbrechungen. Die Magnete io, 11,
12 entsprechen dem Magneten 8 in Abb. i, die Magnete 13, 14., 15 entsprechen dem
Magneten ig in Abb. 2. Es ist angenommen, daß zwischen den Schaltern I und II einerseits
und der Meßeinrichtung andererseits besondere Steuerleitungen verlegt sind. Zu dem
Schalter III dagegen führt nur die Betätigungsleitung für den Schalter selbst. In
diesem Falle ist in die Leitung ein Widerstand 16 eingebaut, an den die Magnete
12 und 15 angeschlossen sind. Der Widerstand 17 wird beim Öffnen des Schalters III
mittels des Kontaktes 3 während der Unterbrechungszeit an die Leitung gelegt. Bemißt
man den Widerstand 17 so, daß bei seiner Einschaltung ein Strom entsteht, der groß
ist gegenüber dem Betätigungsstrom für den Schalter III, so erhält man an dem Widerstand
16 einen so hohen Spannungsabfall, daß die Magnete 12 und 15 ansprechen, während
sie bei dem Betätigungsstrom allein in Ruhe bleiben.
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Bei dem dargestellten Beispiel stehen die Scheiben q. und 5 bzw. 7
und 8 nach einer ausgeführten Schaltung in der gleichen Stellung. Somit ist die
Dauer der Unterbrechung an den Schaltern I und II gleich, und auch die Öffnung dieser
beiden Schalter erfolgte im gleichen Zeitpunkt. Dagegen zeigt die Scheibe 6 für
den Schalter III eine doppelt so lange Unterbrechungszeit an, und die Scheibe 9
zeigt an, daß der Schalter III um einen bestimmten Zeitabschnitt, beispielsweise
eine Periode, früher unterbrochen hat als die beiden anderen Schalter. Die Abb.
3 enthält auch das für diese Verhältnisse zutreffende Impulsbild.
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In Abb. q. ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
bei dem die Einrichtungen nach Abb. i und 2 in einem Gerät vereinigt sind. Die Einrichtung
enthält im wesentlichen dieselben Bestandteile wie die vorerwähnten Abbildungen.
Der Synchronmotor i wird vor Beginn einer Messung bzw. vor Ausführung einer Schaltung
durch den handbetätigten Schalter 2 an Spannung gelegt. Dadurch wird das Zahnrad
3 in der Pfeilrichtung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit angetrieben. Auf der Motorwelle
kann selbstverständlich auch in diesem Falle eine Schwungnasse angebracht sein.
Wird nun der Leistungsschalter i i zwecks Abgabe eines Fernsteuerimpulses geöffnet,
so schließt sich gleichzeitig sein Hilfskontakt io. Dadurch erhält der Magnet 7
Spannung und zieht den Winkelhebel an, an dessen anderem Ende das Zahnrad 4. befestigt
ist. Durch diese Bewegung werden die Zahnräder 3 und 4. in Eingriff gebracht, so
daß von diesem Zeitpunkt an auch das Zahnrad 5_ umzulaufen beginnt und seine Drehung
auf den Zeiger 9 überträgt, der sich vor einer in Perioden oder Bruchteilen einer
Sekunde geeichten Skala bewegt. Sobald der Impuls beendet ist und der Schalter i
i sich wieder geschlossen hat, ist auch der Hilfskontakt io wieder geöffnet, und
dadurch wird der Magnet 7 stromlos. Die Feder 8 zieht den Winkelhebel nach oben
und bringt die Zahnräder 3 und q. außer Eingriff. Ein Eingriff wird nunmehr zwischen
der. Zahnrädern q. und 6 hergestellt, wodurch die Einrichtung sofort zum Stillstand
kommt. Aus der Stellung des Zeigers 9, der vorher in der Nullstellung war,
ergibt
sich damit die Unterbrechungsdauer des Schalters i i.
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Wird nun bei einer weiteren Messung der bisher offene Handschalter
12 geschlossen, so wird dadurch ein Stromkreis für den Magneten 7 vorbereitet; der
über einen Selbsthaltekontakt 13 geführt ist. In diesem Falle wird der Kontakt 13
durch das Anziehen des Winkelhebels geschlossen, und der Winkelhebel bleibt wegen
des Fortbestandes seiner Erregung über den Kontakt 13 auch dann angezogen,
wenn der Schalterhilfskontakt io sich bereits wieder geöffnet hat. Somit läuft der
Zeiger 9 von dem Augenblick an; in dem der Kontakt io geschlossen `wurde. Die Bewegung
des Zeigers 9 -dauert so lange, bis der Schalter 12 geöffnet wird.
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Werden nun zwei oder mehr Schalter ii in der erwähnten Weise gesteuert
und in jedem Falle durch eine derartige Einrichtung überwacht, so beginnen alle
Zeiger 9 dann zum gleichen Zeitpunkt zu laufen, wenn die Hilfskontakte io gleichzeitig
schließen. Wird der für alle Überwachungseinrichtungen gemeinsame Schalter 12 geöffnet,
so bleiben alle Zeiger 9 gleichzeitig stehen. Tritt nun die Unterbrechung eines
überwachten Schalters zu einem anderen Zeitpunkt ein, so steht der Zeiger dieser
Einrichtung gegenüber den anderen Zeigern um einen Winkel vor oder zurück, der der
Differenz entspricht.
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Sollen mehr als zwei ferngesteuerte Schalter auf ihr synchrones Arbeiten
untersucht werden" so kann entweder, wie erwähnt, für ieden Schalter ein derartiges
Gerät verwendet werden. In diesem Falle kann aber auch so vorgegangen werden, daß
bei etwa drei Schaltern zunächst die beiden ersten, dann die beiden letzten miteinander
verglichen -werden. Stimmen in beiden Fällen die Schaltzeitpunkte überein, so gilt
das auch für den ersten und den letzten Schalter.
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Die Magnetwicklung 7 kann auch als Stromwicklung ausgebildet und in
der in Abb. -3 dargestellten Schaltung verwendet werden.