-
Sicherheitseinrichtung für elektrische Kraftanlagen In elektrischen
Anlagen, die für sich selbständig arbeiten, insbesondere in elektrischen Starkstromanlagen
auf Schiffen, ist der Fall allgemein, daß der Anschlußwert aller an die Anlage angeschlossenen
Verbraucher größer ist als die gesamte verfügbare Maschinenleistung. Es können in
solchen Anlagen dann Überlastungen der Maschinen vorkommen, die unter Umständen
den ganzen Betrieb empfindlich stören. Fällt beispielsweise in einer solchen Anlage
infolge Überlastung eine der Maschinen aus, so müssen notgedrungen die anderen Maschinen
folgen, wenn nicht Sorge getragen wird, daß eine Anzahl von Verbrauchern rechtzeitig
-abgeschaltet wird, um der Überlastung in der Anlage entgegenzuwirken.
-
Es sind bereits Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen eine Anzahl
von Verbrauchern automatisch abgeschaltet wird, wenn eine der Maschinen durch Überlastung
herausfällt oder eine Überlastung festgestellt wird. Eine zeitlich gestaffelte Abschaltung,
die es gestattet, abhängig von dein jeweiligen Überlastungszustand nur soviel Verbraucher
wie nötig abzuschalten, ist mit dieser bekannten Anordnung jedoch nicht möglich.
-
Bei einer anderen bekannten Anordnung sind diese Nachteile zwar vermieden,
indessen werden dort zwei verschiedene Gruppen von Relais für den Schutz der Anlage
benötigt, was die Anlage unnötig verteuert. Dabei wird die gestaffelte Abschaltung
von in der Hauptsammelschiene liegenden Relais bewirkt, die dort in Reihe und zwischen
die einzelnen Verbrauchergruppenabzweige gelegt sind. Die Folge davon ist, daß die
einmal vorgenommene Gruppierung der Verbraucher starr und unveränderlich ist. In
der Praxis .kommt es aber vor, daß zu verschiedenen Tages- oder Jahreszeiten oder
unter verschiedenen Betriebsbedingungen die Wertigkeit der Verbraucher sich ändert,
was manchmal sehr schnell erforderliche Umgruppierungen notwendig macht. Endlich
ist noch eine -Anordnung bekanntgeworden, bei der die die Verbrauchergruppen staffelweise
abschaltenden Schalter in Reihe hintereinanderliegen, so daß alle Schalter von den
vorhergehenden abhängig sind. Wenn also z. B. der erste Schalter aus irgendeinem
Grunde versagt, so sind sämtliche nachfolgenden Schalter ebenfalls stillgelegt.
Auch bei dieser Anordnung sind Änderungen in der Verbrauchergruppierung nicht oder
nur mit großen Schwierigkeiten möglich.
Die Erfindung betrifft nun
eine Sicherheitseinrichtung für elektrische Kraftanlagen, insbesondere auf Schiffen,
mit mehreren eine Anzahl Verteilerstromkreise über eine Sammelschiene speisenden
parallel geschalteten;-Erzeugern, bei welcher bei Überlastung der" Erzeuger mehxere
Verteilerstromkreise einer bestimmten Reihenfolge selbsttätig` nacheinander und
nur in solcher Anzahl abgeschaltet werden, bis die Überlastung der Erzeuger behoben
ist. Bei,ihr sind die-vorgenannten Mängel dadurch beseitigt, daß die Überwachung
der Belastung durch in ihrer Abschaltlaufzeit gestaffelte Stromwächter erfolgt,
welche in der (den) die gemeinsame Verbrauchersammelschiene speisenden Zuführungsleitungen)
liegen und die getrennt und unabhängig voneinander und von den Bewegungsvorgängen
am Hauptschalter arbeiten. Die erfindungsgemäße Einrichtung gestattet ihrer Natur
nach, durch die mit verschiedener Laufzeit eingestellten Stromwächter in zeitlicher
Staffelung Steuersammelschienen unter Spannung zu setzen, an die die Verbrauchergruppen
.angeschlossen sind.. Die Zeitstaffelung entspricht dabei der Wertigkeit der Verbraucher.
Diese können mit wenigen Handgriffen in kürzester Zeit beliebig in den Wertigkeitsgruppen
umgruppiert werden, indem man die Steuerleitungen der Verbräuchergruppenschalter
wahlweise in sehr einfacher Weise auf die Steuersammelschienen schaltet bzw: umschaltet.
Da es sich nur um ganz geringe Steuerleistungen handelt, können die dazu benötigten
Schalter ebenso wie die Steuerleitungen selbst für schwache Ströme bemessen sein.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
-
Die Maschinen A, B, C und D arbeiten auf eine gemeinsame
Sammelschiene a in Parallelschaltung. Von dieser Maschinensammelschiene a führt
eine Verbindungsleitung über die Stromwächter b, c, d zu einer Verteilungssammelschiene
e, an welche die verschiedenen Verbraucher I bis VIII angeschlossen sind. Die Verbraucher
werden nach dem Grad ihrer Wichtigkeit in eine Anzahl von Gruppen unterteilt, um
sie später in dieser Reihenfolge im Notfalle abschalten zu können. In dem Beispiel
sind die Verbraucher in 4 Gruppen unterteilt worden, d. h. Gruppe z mit -den Verbrauchern
I und II wird durch den Stromwächter b überwacht und stellt die Gruppe der unwichtigsten
Verbraucher dar. Die Gruppe 2 mit den Verbrauchern VII und VIII überwacht der Stromwächter
d und stellt nach dem Grade der Wichtigkeit die nächsthöhere Gruppe dar. Es folgen
dann als Gruppe 3 die Verbraucher V und VI mit dem Stromwächter c und schließlich
die Gruppe 4 mit den Verbrauchern III und IV, welche ohne Stromwächter ist und die
wichtigste Gruppe darstellt. Nur solche Verbraucher, welche - im Notfalle abgeschaltet
Eierden können, sind an die vorerwähnten Stromwächter angeschossen und werden entweder
durch Unterspannungsauslöser f, 7f,
oder Auslösemagnete abgeschaltet.
Man wird im allgemeinen den Unterspannungsauslösern den Vorzug geben, weil diese
Auslöser auch dann arbeiten, wenn die Spannung im Netz stark gefallen ist. Die einzelnen
Stromwächter b, d und c sind nun auf den Gesamtsttom aller Maschinen gleichmäßig
eingestellt, arbeiten aber mit Zeitverzögerung, und zwar gestaffelt. Es soll angenommen
werden, daß jede der Maschinen A bis D
3ooo Amp. Höchststrom führen darf,
daß also die Stromwächter b, d, c jeder auf 4 X 3 = 12 ooo Amp.- eingestellt
sind, wobei der Wächter b beispielsweise 12 Sekunden, Wächter d 16, Wächter
c 2o Sekunden Laufzeit haben. Sobald der Grenzstrom; nämlich im vorliegenden Falle
12 ooo Amp., in die Anlage fließt, werden alle drei Wächter b, d, c
beginnen
zu laufen. Der Stromwächter b schließt nach 12 Sekunden seine Kontakte und damit
je nach der Stellung des Wahlschalters % einen oder den anderen der beiden zur Gruppe
i gehörenden Unterspannungsauslöser f1 kurz, so daß der zugehörige Verbraucher der
Gruppe i vom Netz abgetrennt wird. Hierdurch sinkt die Belastung. Es kann aber der
Fall eintreten, daß trotz des Abschaltens dieses Verbrauchers der Verbrauch immer
noch über dem Höchststrom liegt, und für diesen Fall wird dann der Stromwächter
d nach weiteren 4 Sekunden die Gruppe 2 vom Netz abtrennen. Sollte auch diese Entlastung
nicht genügen, so wixd nach weiteren 4 Sekunden der Stromwächter c die Gruppe 3
vom Netz abtrennen.
-
Für den Fall, daß durch eine der Abschaltungen die Belastung unter
den Grenzstrom sinkt, kehren alle noch laufenden Stromwächter um, so daß weitere
Abschaltungen unterbleiben.
-
Alle diese Abschaltungen erfolgen, ohne daß es notwendig wäre, daß
eine der Maschinen vorher abgeschaltet wird. Wie aus dem Schaltbild hervorgeht,
arbeiten die Stromwächter nicht unmittelbar auf die Unterspannungsauslöser f l bis
f g der Verbraucherschalter g1 bis g3, sondern auf besondere Steuersammelschienen
h, i, k, an die die entsprechenden Unterspannungsauslöser f 1 bis f 3 angeschlossen
sind und von denen sie durch die eingebauten Schalter m, und m3 bzw. Umschalter
ml ab- bzw. umgeschaltet . werden können. Diese Einrichtung hat den Zweck, innerhalb
der Gruppen i bis 4 leicht und
schnell eine --Wahl oder Umgruppierung
der abzuschaltenden Stromverbraucher treffen zu können.
-
Während nach-. vorbeschriebenem Schalt-. vorgang ein Selektivschütz
der Gesamtanlage für den Fall .geschaffen wird, daß alle- Maschinen arbeiten, soll
im nachstehenden. ein anderes Beispiel beschrieben werden, bei dem der gleiche Selektivschutz_
auch- erreicht wird, wenn ein oder mehrere Erzeuger ausfallen und nur noch ein Teil
der Maschinen. auf die Sammelschiene arbeitet, der Sammelschienenstrom also entsprechend
niedriger wird. Dann nützen die Stromwächter b, c, d nichts mehr, weil trotz
eines Gesamtstroms unter deren Auslösewert (i2 ooo Amp. im obigen Beispiel) die
restlichen Maschinen - doch überlastet sein können.
-
Bei der Anordnung nach dem zweiten Beispiel liegen die Stromwächter
n, o, p, q, wie in dem gleichen Schaltbild dargestellt, unmittelbar an der
Hauptstromzuleitung ihrer Maschinen und sind auf den Grenzstrom der Maschinen, also
in vorliegendem Beispiel auf 3ooo Amp. eingestellt. Ihre Zeiten sind wiederum gestaffelt,
z. B. der Stromwächter n für die Maschine A habe 1.2 Sekunden, der Stromwächter
o für die Maschine B habe 16 Sekunden, der Stromwächter p für die Maschine C habe
2o Sekunden und der Stromwächter q für die Maschine 17 habe 24 Sekunden Laufzeit.
Jeder Stromwächter hat vier Hilfskontakte, die im Schaltbild mit i, 2, 3, 4 für
jeden Stromwächter bezeichnet sind. Es sei angenommen, daß die Maschinen B,
C, D auf die Sammelschiene a arbeiten, daß dagegen die Maschine A außer Betrieb
ist. Erreicht nun beispielsweise der Strom der MaschineB den Maximalwert von 3oooAmp.,
so beginnt der Stromwächter o zu laufen und wird nach 16 Sekunden Laufzeit durch
Kurzschließen des Kontakts i des Stromwächters o die Verbrauchergruppe i abschalten,
weil dadurch die Spule des Nullsp,annungsauslösers f1 kurzgeschlossen wird. Dasselbe
geschieht, wenn die Maschine C bzw. D mit' 3ooo Amp. belastet werden sollte. Erfolgt
durch diese Abschaltung keine genügende Entlastung der Maschinen, so wird -nach
weiterer Laufzeit von 4 Sekunden der Stromwächter p der Maschine C ebenfalls seine
Kontakte schließen, und nun erfolgt die Abschaltung der Gruppe 2 auf dem Wege über
den Kontakt 3 des Stromwächters o und den Kontakt 3 des Stromwächters p, die beide
in Hintereinanderschaltung liegen. Die Gruppe :2 wird also nur dann außer Betrieb
genommen, wenn mindestens zwei vorhandene Stromwächter ihre Laufzeit beendet haben,
also auf jeden Fall erst nach der Gruppe i. Der zeitliche Unterschied entspricht
der Differenz der. Laufzeiten der einzelnen Stromwächter. Hierbei -ist es gleichgültig,
welche der Maschinen in Betrieb ist bzw. wie .viele der Maschinen in Betrieb sind.
Selbst dann; wenn beispielsweise zwei Maschinen C und D außer Betrieb sein sollten
und nur A und B
arbeiten, wirkt der vorbeschriebene Selektivschutz--in
der angegebenen Weise gegen die Überlastung der-beiden Maschinen.
-
Zur weiteren Unterstützung des Schutzes dient dann noch je ein Hilfskontakt
r1 bis r4, der, wie das Schaltbild zeigt, an jeden Maschinenschalter angebaut wird.
Werden nämlich eine oder mehrere Maschinen außer Betrieb genommen, ist also deren
Maschinenschalter geöffnet, so ist der zugehörige Hilfskontakt in Schließstellung.
Hierdurch, wird, wie das Schaltbild zeigt, noch die Verbrauchergruppe 3 in Abschaltbereitschaft
gebracht. Es wird also erreicht, daß neben der Gruppe 2 gleichzeitig auch die Gruppe
3 mit abgetrennt wird, mit anderen Worten: beim Ausfall einzelner Erzeuger wird
die Gruppe 2 um die Gruppe 3 vergrößert. Dabei kann wiederum mittels Hilfsschalter
znl, nag, m3 eine Wahl nach Zahl und Art der Verbraucher für den Fall einer notwendigen
Abschaltung vorgenommen werden.
-
Die Überstromautomaten s1 bis s4 der Maschinen sind natürlich gegenüber
den Stromwächtern höher eingestellt und werden nur im Notfalle, beispielsweise bei
Defekten von Maschinen bzw. Sammelschienen, Kurzschlüsse u. dgl. ausschalten.