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Elektrisch gesteuerter Auslöser für Hochleistungsschalter mit selbstanlaufendem
Motor Es ist bereits ein Zeitrelais für Wechselstromanlagen-bekannt, das durch einen
selbsttätig anlaufenden, mit dem Schaltwerk gekuppelten Synchronmotor in Bewegung
gesetzt wird. Hierbei wird der Synchronmotor, der mit völlig gleichbleibender Geschwindig-Iceit
läuft, dazu verwendet, zwischen dem Impuls und dem beabsichtigten Stromschluß des
_@-luslösestrbnikreises eine beliebig einstellbare Zeit einzuschalten. -Es sind
weiter bereits Auslöseeinrichtungen für elektrische Schalter bekannt, bei denen
ein Synchronmotor als einstellbares Hemmwerk verwendet wird, nach dessen Ablauf
durch eine- Klinke der Anker eines magnetisch erregten Auslösemagneten für die Bewegung
freigegeben wird, so daß der Anker von dem Magneten angezogen und dadurch die Auslösung
eingeleitet werden kann.
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Derartige Steuereinrichtungen haben den Nachteil, daß einerseits für
die Bewegung des Ankers infolge des verhältnismäßig .gtoßeh Luftspaltes eine große
Amperewindungszahl und damit -ein großer Aufwand an Kupfer erforderlich ist sowie
daß anderseits bei Kurzschluß sehr starke Kräfte auftreten, die zü einem raschen
Verschleiß :bzw. Bruch .auch von Konstruktionsteilen aus den hochwertigsten Materialien
führen können.
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Nach der Erfindung können diese Nachteile dadurch vermieden werden,
daß bei einem elektrisch gesteuerten Auslöser für Hochleistungsschalter mit selbstanlaufendem
Motor, bei dem der Motor das Zeitwerk für die zwischen: Auslöseimpuls und Betätigung
ablaufende Zeit darstellt, der Motor auch als Kraftquelle für die Durchführung der
Auslösung dient. -Die Umdrehungszahl des Motors er-, gibt hierbei die Zeitverzögerung,
während das -Drehmoment des Motors unmittelbar die Auslösung bewirkt.
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Diese Anordnung kann hierbei den -ver--schiedenen für die Auslöseeinrichtung
erforderlichen Charakteristiken sehr gut angepaßt werden, indem für Auslöser mit
unabhängiger Charakteristik ein selbstanlaufender Motor
mit wenigstens
annähernd konstanter Drehzahl,, mit besonderem Vorteil ein Synchronmotor, verwendet
wird. Für Auslöser, bei denen eine abhängige oder begrenzt abhängige Charakteristik
verlangt ist, kann eiff Motor mit vom Strom abhängiger Drehzahlverwendet werden,
wobei es sich beispielsweise um Wirbelstromläufer, Käfigläufer bz-w. ähnliche Anordnungen
handeln kann; denen durch die geeignete @@ usbildung eine stromabhängige Drehzahlcharakteristik
gegeben werden kann, die der erwünschten Auslösecharakteristik sehr gut entspricht.
Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich, wenn der Motor in an sich bekannter
Weise unmittelbar von dem zu überwachenden Strom gespeist wird, also der Erregerteil
des Motors eine vom zu überwachenden Strom gespeiste Spule erhält. Hierbei kann
durch die entsprechende Ausbildung des Eisenkörpers (magnetischer Nebenschluß) auch
ein Schutz gegen Zerstörungen des Motors durch Überlastungen erreicht werden. In
wesentlich vollkommenerer Weise kann ein derartiger Schutz dadurch erhalten werden,
daß der Motor über einen Streuwandler gespeist wird. Hierbei kann die Sättigung
so gewählt werden, daß der dem Motor zugeführte Strom langsamer als der zu überwachende
Strom zunimmt und von einem bestimmten Vielfachen des Nennstromes ab praktisch konstant
bleibt. Der Motor kann mit Vorteil so ausgebildet werden, daß er erst von bestimmten
Stromwerten freigegeben wird. So kann der Läufer des Motors durch eine Klinke oder
eine andere Bremsvorrichtung festgehalten werden, die erst bei bestimmten Stromwerten
ausgerückt wird< Mit besonderem Vorteil kann der Rotor des Motors in an sich
bekannter- Weise axial verschiebbar ausgeführt - werden, so daß er durch den magnetischen
Zug bei bestimmtem Überstrom so weit verschoben wird, daß eine Kupplung mit der
Auslöseeinrichtung eingerückt wird. Die Gegenkraft kann hierbei einstehbar ausgeführt
werden, so daß eine einfache Einstellung . der Stromwerte, bei denen die Kupplung
eingerückt wird, also der Zeitablauf einsetzt, möglich ist. Es kann auch 'in an
sich bekannter Weise eine mechanische Sperrvorrichtung vorgesehen werden, die die
Axialverschiebung des Läufers unterhalb einstellbarer Stromwerte verhindert. Außerdem
kann- die Auslöseeinrichtung mit einer überstromabhängigen Auslösung kombiniert
Werden, die die Auslösung bei bestimmten Überströmen unter Umgehen der Verzögerungseinrichtung
bewirkt. Dies kann mit Vorteil mit Hilfe eines beweglichen Ankers im Eisenkreis
des vorgeschalteten Streuwandlers bewirkt werden, wobei die Bewegung des Ankers
auch gleichzeitig die magnetische Leitfähigkeit eines Nebenschlusses verbessern
kann, so daß die Sekundärwicklung des Streuwandlers und damit auch der Motor selbst
vor Überströmen geschützt wird.
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Ein- Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Mit i ist der Ständer eines Synchronmotors bezeichnet, dessen Rotor
.2 entgegen der Wirkung einer Feder 3 in Achsrichtung verschiebbar gelagert ist.
Die Verschiebung kann hierbei durch den magnetischen Zug zwischen Ständer und Läufer
erfolgen. Es kann aber auch ein besonderer magnetischer Anker angewendet werden,
der in Abhängigkeit von dem Strom die V erschiebupg unterstützt. Mit 5 ist eine
einseitig wirkende Kupplung bezeichnet, die über ein Untersetzungsgetriebe 6 auf
ein Zahnrad 7 arbeitet, das mit Hilfe zweier Anschläge 8; 9 eine Scheibe io mitnimmt.
Zwischen der Scheibe 16 und dem Zahnrad 7 ist außerdem noch ein Kraftspeicher in
Form einer Spiraluhrfeder i i geschaltet, der die Anschläge 8, 9 aufeinanderdrückt.
An der Scheibe io ist ein Hebel 12 befestigt, der nach Zurücklegen eines der eingestellten
Zeit entsprechenden Weges mit dem Auslösehebel 13 des Schalters in Eingriff kommt.
Der Hebel 12 kann hierbei an der Scheibe 1o verstellbar befestigt sein, so daß an
der Winkellage die Zeit, die von dem Auftreten des Überstromes bis zum Auslösen
verstreichen soll, eingestellt werden kann.
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Ebenso kann die Abstützung 14. für die Feder 3 verstellbar ausgeführt
werden, so daß eine Einstellung der Stromstärke möglich ist, bei der der Anker verschoben
und die Kupplung 5 eingerückt wird. Der Läufer des Motors kann hierbei als Reaktionsanker
ausgeführt. werden, so daß der Motor als Synchronmotor arbeitet oder als Wirbelstromläufer,
wenn eine stromabhängige Drehzahl gefordert wird. Die Wicklung 15 des Ständers i
des Synchronmotors ist über einen Streuwandler 16 gespeist, dessen Windungszahl
und Sättigungsverhältnisse mit Vorteil so gewählt sind, daß der Strom in der Sekundärspule
17 nicht über ein bestimmtes Vielfaches, z. B. das Fünffache des Nennstromes, ansteigt,
wenn der zu überwachende Strom, der die Primärwicklung 18 durchfließt, höhere Werte
annimmt. In dem Fenster des Eisenkörpers des Streuwandlers kann weiter noch ein
drehbarer Anker.ig angeordnet sein, der durch eine nicht gezeichnete Feder aus der
gezeichneten Lage herausgedrückt wird. Bei einem Überstrom von bestimmter Größe
an wird durch die magnetische Kraft des Feldes der Anker angezogen, so daß ei sich
immer mehr der gezeichneten Lage nähert und einen magnetischen Nebenschluß darstellt
und dadurch die Wicklung 17 des
Streuwandlers und auch den Motor
_ schützt. Die Bewegung dieses Drehankers kann durch nicht gezeichnete Übertragungselemente
auch unmittelbar eine Bewegung des Auslösers 13 hervorrufen, so daß bei hohen Überströmen
eine schnelle Auslösung (unter Übergehen der auf eine bestimmte Zeit eingestellten
Verzögerungseinrichtung) möglich ist.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf das dargestellte
Erfindungsbeispiel beschränkt, insbesondere kann die konstruktive Ausbildung, sowohl
Motor als auch Getriebe; in beliebiger Weise ausgeführt sein. Um die Rückführung
der Auslöseeinrichtung in die Nullstellung; die in dem-Ausgangsbeispiel durch die
Spiralfeder ii hervorgerufen wird, sicherzustellen, ist. es wichtig, daß das Getriebe
nicht selbsthemmend ausgeführt ist, oder daß der Kraftspeicher auf der entsprechenden
Seite des Getriebes angeordnet wird. Es ist auch nicht notwendig, daß der Auslöser
in Abhängigkeit vom Strom in dein zu überwachenden Kreis gesteuert wird. Die Überwachung
kann vielmehr sinngemäß auch-in Abhängigkeit von anderen elektrischen Größen, wie
Spannung, Leistung; Frequenz usw., erfolgen.