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Unterbrechungseinrichtung In elektrischen Stromkreisen, in denen Energie
größerer Leistung übertragen wird, sind im allgemeinen hochspannungsseitig sogenannte
Hochleistungsschalter angeordnet, mit deren Hilfe sowohl eine willkürliche Abschaltung
wie auch eine einwandfreie Abschaltung von Kurzschlüssen möglich ist. Solche Hochleistungsschalter
sind sehr brauchbare Schaltelemente, die sich in den verschiedensten Konstruktionen
gut be-,vä hrt haben, die jedoch verhältnistnä ßig großen Aufwand bedingen, was
an manchen Stellen unangenehm insGewicht fällt. Nach der vorliegenden Erfindung
kann für viele Verwendungszwecke, insbesondere dort, wo nur selten Kurzschlüsse
abzuschalten sind, eine sehr brauchbare Lösung in der Form erreicht werden, daß
an Stelle eines Hochleistungsschalters eine Hochleistungsschmelzsicherung und ein
Leistungstrennchalter parallel geschaltet werden. UnterLeistungss s
trennschalter
ist hierbei ein Schalter zu verstehen, der nur für die Unterbrechung von Strömen
bzw. Leistungen inAer Größenordnung des Nennstromes, d. h. für den etwa drei- bis
vierfachen Nennstrom, nicht aber für die Unterbrechung von Kurzschlüssen bestimmt
ist. Da bei solchen Schalteinrichtungen besondere Hilfsmittel zur Lichtbogenlöschung
weitgehend erspart werden können, ist der Aufwand und der Preis für derartige Schalter
erheblich geringer als für Hochleistungsschalter.
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Solange der Schalter geschlossen ist, geht infolge des erheblich geringeren
Spannungsabfalles am Schalter praktisch der ganze Strom über den Schalter, so daß
die Sicherung entlastet ist. Die Anordnung nach der Erfindung hat also den Vorteil,
d'aß sie mit einem viel höheren Nennstrom belastet
werden kann,
als an sich der Sicherung entspricht, was insbesondere beispielsweise ineinem Spannungs-,
bereich von etwa 3 bis 3o kV, wo die Herstellung von Sicherungen mit hoher Nennstromstärke
nicht oder nur mit unwirtschaftlich großem Aufwand möglich ist, eine wertvolle Ergänzung
bedeutet. Bei der Abschaltung eines Überstromes arbeitet diese Einrichtung in der
Weise, daß zunächst der Leistungstrennschalter ausgelöst wird und hierauf die Sicherung
durchschmilzt. Will man bei einer solchen Einrichtung eine willkürliche Abschaltung
vornehmen, so kann man zunächst die Sicherung herausziehen oder ausschwenken. Hierbei
ändert sich infolge der Verteilung der Spannungsabfall (meist i : ioo) am Stromverlauf
noch nichts. Hierauf kann die Öffnung des Leistungstrennschalters herbeigeführt
werden. Es kann hierbei zweckmäßig sein, die Betätigungseinrichtung für das Herausziehen
der Sicherung so auszubilden, daß diese gleichzeitig einen Impuls für eine darauffolgende
Auslösung des Leistungstrennschalters gibt.
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Will man aus irgendeinem Grunde ein Ausschwenken der Sicherung bei
willkürlicher Abschaltung vermeiden, dann kann man in Reihe mit der Parallelschaltung
aus Leistungstrennschalter und Sicherung eine weitere Schalteinrichtung legen.
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Da eine derartige Sicherung einen reinen Wirkwiderstand darstellt,
sind die Arbeitsbedingungen für den Unterbrechungsvorgang an dem Leistungstrennschalter
sehr günstig, da Strom und Spannung gleichzeitig durch Null gehen, der Lichtbogen
an dem Schalter also ohne Schwierigkeit erlischt. Die Sicherung wird hierauf durch
den hohen Kurzschlußstrom belastet und schmilzt rasch durch und bringt dabei ohneSchwierigkeit
eine einfache Unterbrechung der Kurzschlußfeistung zustande. In der Zeit von dem
öffnen des Schalters bis zur Unterbrechung der Schaltleistung an der Sicherung hat
der Schalter die Möglichkeit, die volle Überschlagssicherheit zu erreichen, so daß
er der wiederkehrenden Spannung ohne Schwierigkeit standhalten kann. Die Verwendung
einer Sicherung als Unterbrechungselement für den eigentlichen Kurzschlußstrom ist
hierbei aus dem Grunde besonders vorteilhaft, daß solche Sicherungen praktisch keine
Begrenzung der Schaltleistungen nach oben kennen, also vorzügliche Unterbrechungselemente
bei geringem Aufwand darstellen.
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Eine Verbesserung, die es ermöglicht, mit einem besonders geringen
Aufwand für den Leistungstrennschalter selbst auszukommen, besteht in der Anwendung
einer Synchronsteuerung, wodurch die Kontakttrennung in eine bestimmte zeitlichePhasenlage
zu dem Nulldurchgang des zu unterbrechenden Stromes gelegt wird. Wenn zu einem derartigen
Schalter eine Sicherung parallel liegt, also beim Unterbrechungsvorgang bei Kurzschluß
parallel zu dem löschenden Lichtbogen ein praktisch reiner Wirkwiderstand liegt,
ist es möglich, eine solche Synchronsteuerung in der einfachen Form einer Auslösung
` beim Nulldurchgang durchzuführen, wobei also die Kontakttrennung im Nulldurchgang
oder kurz vorher einsetzt. Dies stellt einen wichtigen Unterschied gegenüber den
Arbeitsbedingungen dar, die sonst für Synchronschalter gegeben sind, bei denen eine
solche Auslösung meist ohne jeden Vorteil war, da der öffnende Schalter der'rasch
ansteigenden wiederkehrenden Spannung nicht standhalten konnte. Es wiiti aber durch
die neue Kombination ermöglicht, mit den besonders einfachen Steuereinrichtungen
für eine derartige Auslösung beim Nulldurchgang auszukommen.
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In manchen Fällen kann es eine zusätzliche Verbesserung bedeuten,
auch hier die Auslösung mit Hilfe eines sogenannten Vorauslösers durchzuführen,
so daß der Beginn der Kontakttrennung eine bestimmte, etwa dem Bruchteil einer Halbwellendauer
entsprechende Zeit vor dem Nulldurchgang liegt, so daß im Nulldurchgang die Kontakte
bereits einen ausreichenden Abstand voneinander erreicht haben. Ein derartiger Vorauslöser
bedingt zwar einen größeren Aufwand als eine Nulldurchg#in.gsauslösung, bringt aber
den Vorteil mit sich, daß die Schaltbedingungen erheblich erleichtert sind, so daß
die Schalteinrichtung selbst noch kleiner ausgelegt werden kann, der Gesamtaufwand
also geringer wird. Der Vorteil der günstigeren Schaltbedingungen tritt hierbei
in der Weise in Erscheinung, daß die Zeit, bis zu der eine gegebene Schmelzsicherung
durchschmilzt, größer wird, da die Belastung der Sicherung vor dem Nulldurchgang
einsetzt, der Strom also zunächst noch kleiner wird, dann Null wird und dann erst
ansteigt. Eine solche Verlängerung der Zeit bedeutet aber, daß die Zeit, die der
Schalter zur Trennung seiner Kontakte zur Verfügung hat, vergrößert wird, so daß
also die Bedingung, daß beim Durchschmelzen der Sicherung der Schalter einen Kontaktabstand,
der unter allen Umständen einen Überschlag unter Wirkung der wiederkehrenden Spannung
ausschließt, bereits erreicht hat, mit geringerem Aufwand erfüllt werden kann.
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Die Synchronsteuerung des Schalters hat auch noch den weiteren Vorteil,
daß die Einschaltung der Sicherung, die zunächst durch das parallel liegende Schaltelement
des Schalters praktisch nicht belastet ist, erst in der Nähe des Stromnulldurchganges
einsetzt, wodurch es also ermöglicht wird',, Sicherungen kleiner Nennstromstärke
zu bauen.
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Mit besonderem Vorteil kann die Sicherung ähnlich einem Hebelschalter
ausschwenkbar angeordnet werden, so daß bei willkürlichen Schaltvor-, gängen der
Schaltvorgang durch das Ausschwenken der Sicherung eingeleitet wird, worauf die
eigentliche Abschaltung in diesem Fall durch den Leistungstrennschalter erfolgt.
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Als Schalter können mit besonderem Vorteil Ülströmungsschalter verwendet
werden, insbesondere in der Form, bei der infolge einer hohen Strömungsgeschwindigkeit
des verwendetenöles die Unterbrechung der hohen Schaltleistungen bei sehr geringem
Kontaktabstand möglich ist. Ein solcher Kontaktabstand kann hierbei schon aus dem
Grunde besser als in anderen Fällen ausgenutzt werden, als die Schaltbedingungen
infolge der parallel liegenden Sicherung günstig sind, während umgekehrt gerade
hei
solchen Schaltern die Durchschlagsfestigkeit an der Unterbrechungsstelle sehr rasch
ansteigt, so daß nach dem Abschaltvorgang an der Sicherung zwischen den Kontakten
des Schalters eine Olmenge von einwandfreier, durch die vorausgehende Lichtbogenlöschung
nicht mehr beeinträchtigte Isolierfestigkeit, also hoher Durchschlagsfestigkeit
liegt.
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Für manche Verwendungszwecke kann es auch vorteilhaft sein, als Leistungstrennschalter
Schalteinrichtungen zu verwenden, bei denen der Schaltvorgang durch Einschaltung
eines praktisch Widerstandes in den Stromkreis vorbereitet wird, insbesondere in
der Form, daß ein solcher Widerstand extrem schnell in den Stromkreis wirksam gemacht
wird. Solche Schalter lassen sich gegenwärtig bei mäßigem Aufwand nur für verhältnismäßig
begrenzte Schaltleistungen wirtschaftlich herstellen, sind aber in der Kombination
mit der parallel geschalteten Sicherung, wobei auch in Stromkreisen, wo an sich
hohe kurze Ströme zu unterbrechen sind, die auf den Schalter entfallende Schaltleistung
entsprechend gering gehalten wird, sehr gut am Platze.
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Beim Wiedereinschalten des Stromkreises muß an Stelle der durchgebrannten
Sicherung eine neue Sicherung eingesetzt werden. Dies kann aber an Verwendungsstellen,
bei denen nur selten eine Kurzschlußabschaltung vorkommt, ohne Bedenken in Kauf
genommen werden. Unter Umständen, wenn eine verhältnismäßig rasche Wiedereinschaltung
nach einem Abschaltvorgang erforderlich ist, kann dies durch selbsttätige oder ferngesteuerte
Bereitstellung einer neuen Sicherung, z. B. in einem Revolverkopf, mit einem Aufwand
erfolgen, der im Vergleich zu dem, der für einen eigentlichen Hochleist ungsschalter
erforderlich ist, immer noch eine wesentliche Ersparnis bedeutet.