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überstromschnellschalter Zusatz zum Patent 704 485 Bei überstromschnellschaltern
nach dem Hauptpatent 704 485 wird ein im Haltemagneten ,angeordneter Zusatzmagnet
durch einen vom Hauptstrom ,auf induktivem Wege abgeleiteten Strom ,erregt und hierdurch
Früh-bzw: Spätauslösung des Schnellschalters erzielt, mit deren Hilfe ,gewisse Selektivaufgab.en
für Gleichstromkraftühertragungen, insbesondere für Bahnanlagen, lösbar geworden
sind. Um darüber hinaus eine sichere selektive Auslösung auch in vermaschten Gleichstromnetzen
mit Hilfe solcher Schnellschalter zu erzielen, reichen die dort angegebenen Anordnungen
jedoch unter Umständen nicht ganz aus.
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Um .auch diese Aufgaben zu lösen, wird erfindungsgemäß der Schnellschalter
nach dem Hauptpatent 70q.485 in der Weise vervollkommnet, daß das vom Hauptstrom
erregte und mit seiner Sekundärwicklung zur Beeinflussung der Zusatzelektromagnetspule
versehene Zusatztransformatoreisen außer der Hauptstromerregumg eine von der Betriebsspannungabhängige
Erregung aufweist, welche leine Verkürzung der Auslüsezeit mit sinkender Betriebsspannung
bewirkt.
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Ein Ausführungsbeispiel und seine Anwendungsmöglichkeiten sind in
grundsätzlicher Darstellung in Abb. i bis 5 wiedergegeben. In Abb. i und z sind
zwei Schaltbilder von Gleichstromverteilungs:anlagen dargestellt, an denen die zu
lösenden Selektivitätsaufgaben erläutert sind. Abb. i ist das Schaltbild einer einseitig
gespeisten Gleichstromanlage. In
dem speisenden Unterwerk sind z.
B. drei Gleichrichter 11, 12, 13 vorhanden, welche über Schnellschalter 21, 22,
23 auf die Sammelschiene 3o speisen. Von hier aus geht über einen Schnellschalter
4o eine einseitig gespeiste Leitung ab. Auch nach der anderen Seite kann eine solche
Leitung über einen Schnellschalter 401 angeschlossen sein. Die Leitung hat drei
Anschlußpunkte 5, 6 und 7, an denen Abzweigleitungen angeschlossen sind. 51 und
61 sind Schnellschalter in den Leitungsabschnitten zwischen 5 und 7 ; 52, 62 und
72 sind Schnellschalter in den Ab-
zweigleitungen.
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Tritt bei ein Kurzschluß auf, so soll nur der Schnellschalter 6 i
zur Auslösung kommen, damit die übrigen Abzweigleitungen im Betrieb bleiben.
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Abb. 2 zeigt ein ähnlich aufgebautes Speisenetz mit doppelseitiger
Speisung der Hauptleitung. Im Unterwerk UEVl sind z. B. drei Gleichrichter
i i, 12 und 13 mit den zugehörigen Gleichrichterschaltern 21, 22 und 23 aufgestellt,
die die Sammelschiene 3o speisen, Lund im Unterwerk UW. stehen entsprechend drei
Gleichrichter 14, 15 und 16 mit den zugehöt-igen Gleichrichterschaltern24, 25, 26,
die die Sammelschiene 3 i speisen. Zwischen 3o und 31 ist eine doppelt gespeiste
Leitung gelegt, die über die Schaber 4o und 41 an die Unterwerke angeschlossen ist.
Auch nach der anderen Seite können von den Unterwerken entsprechende Leitungen über
Schnellschalter 404411 abgehen. Die doppelt gespeiste Leitung hat z. B. drei Netzknotenpunkte
5, 6 und 7, von denen Abzweigleitungen abgehen. 51, 52, 53; 61, 62, 63 und 1-1',
72, 73 sind die entsprechenden Schnellschalter an den Netzknotenpunkten. Tritt z.
B. ein Kurzschluß an der Stelle 1C1 auf, so sollen nur die beiden Schalter 62 und
71, bei einem Kurzschluß an der Stelle K2 nur der Schalter 73 auslösen.
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Sind diese Abschaltbedingungen nach den beiden Schaltbildern Abb.
i und 2 erfüllt, so ist die Aufgabe der selektiven Abschaltung in Gleichstromnetzen
dieser Art gelöst und praktisch .auch in jedem anderen Gleichstromnetz lösbar.
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In Abb. 3 ist eine Anordnung nach der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt, mit welcher es möglich ist, die @erforderliche Selektivität durch Staffelung
der Auslösezeit sowie die erforderliche ,Richtungsempfindlichkeit zii erzielen.
Die zu unterbrechende Gleichstromleitung i o bzw. i oo führt über eine Schnellschälteranordnung
2 mit dem Auslösemagneten 21, dem Haltemagneten 22 und dem Zusatzmagneten 23 mit
der Erregerspule 2.1. Der Widerstand 25 dient zur Regelung des Stromes in der Zusatzmagnetspule
24. Im Zuge der Gleichstrom-Leitung io, ioo liegt die Zusatztransformatoranordnung
3. Das Transformatoreisen trägt eine Spule 32, erregt durch einen denn Hauptstrom
in der Leitung ioo proportionalen Strom. Abgegriffen wird dieser über einem Nebenwiderstand
4. oder Stromwandler, der zweckmäßigerweise mehrere Anzapfungen erhält. Weiterhin
wird der Transformator 3 beeinflußt von einer Wicklung 33, welche von einem der
Netzspannung U proportionalen Strom durchflossen wird. Die Spule 33 wird hierzu
über einen Einstellwiderstand 5 an die Fahrleitung 6 gelegt und bei 34 geerdet.
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Die Erregung des Transformatoreisens 3 erfolgt also einerseits entsprechend
dem Leitungsstrom J in der Leitung i oo, andererseits entsprechend der Fahrleitungsspannung
U. In der Sekundärspule 31 wird durch den ansteigenden Hauptstrom eine der Flußänderung
im Transformator.eis:en 3 .entsprechende Spannung induziert und der Zusatzelektro-magnetspule
24 zugeführt. Je nach der Höhe der Betriebsspannung U an der betreffenden Stelle
des Kurzschlußstromkreises ist der Vormagnetisierungszustand des Transformatoreisens
durch die Spule33 verschieden und dementsprechend auch die Wirkung der zeitlichen
Änderung des Hauptstromes auf die Sekundärspule 31. Durch entsprechende Abgleichung
der verschiedenen Amperewindungszahlen der Spulen kann man also die zusätzliche
Spannungs. abhängigkeit der Auslösung so ausbilden, daß der Schnellschalter um so
schneller auslöst, je steiler der Stromanstieg und je geringer ,die Höhe der Betriebsspannung
an der betreffenden Stelle des Netzes ist. Da diese nach der Kurzschlußstelle zu
abnimmt, so lösen die dem Kurzschluß benachbarten Schalter am schnellsten aus. Werden
dabei ferner die Verhältnisse so gewählt, daß im normalen Betriebszustand der Transformator
3 durch die Spulen 33 und 32 gesättigt ist, so kann damit zugleich erreicht werden,
daß der Schnellschalter nur in einer Hauptstromrichtung, nämlich vom Knotenpunkt
6 bzw. 7 fort, mit erhöhter Geschwindigkeit abschaltet.
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Zur Erzielung bzw. Erhöhung der Richtungsempfindlichkeit kann nach
Abb. 4 in den Stromkreis der Spule 32 gegebenenfalls auch ein Gleichrichterventil7
eingeschaltet werden.
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Abb. 5 stellt eine weitere Anordnungsmöglichkeit dar, bei welcher
dem Transformator 3 ein weiterer Transformator 8 zugeordnet ist, welcher durch die
Wicklung 81 von einem der Sekundärspule 31 entnommenen Strom erregt wird und durch
eine Wicklung 82 von einer Batterie 83 über einen Vorwiderstand 84 mit Gleichstrom
vormagnetisiert werden kann. Von den Klemmen 24o der Sekundärspule 85 wird der Erregerstrom
für die ZusatzelektromagnetSpule 24 der Abb. 3 abgenommen. Mit
dieser
Anordnung ist z. B. eine Richtungsempfindlichkeit gegeben, welche, unabhängig ist
von den Größen J und U.
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An Stelle der normalen Transformatoranordnungen 3 bzw. 8 können magnetische
Kreise mit Sättigungsjochen verwendet werden, ähnlich den bekannten Steuertransformatoren
mit Kernen aus Mu-Metall. Damit kann unter Umständen die Impulsgabe auf die Zusatzmagnetspule;
verstärkt werden. Weiterhin kann bei Gleichstrombahnnetzen., bei welchen z. B. Züge
mit Nutzbremsung fahren, gegebenenfalls durch spannungsabhängige Umschaltrelais
dafür gesorgt werden, daßentsprechende Umschaltungen an den Zusatztransformatoren
vorgenimmen werden, um auch bei umgekehrter Stromrichtung die gewünschte Abschaltempfindlichkeit
zu erreichen.
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Für den Fall, daß die Anlage zeitweise mit einem anderen Spannungsniveau
arbeitet, können Einrichtungen vorgesehen werden, die mit der Verstellung der das
Spannungsniveau regelnden Einrichtungen selbsttätig auch den Vorwiderstand 5 entsprechend
einregeln.