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Selbsttätige Schaltvorrichtung Die Erfindung betrifft Schaltvorrichtungen,
insbesondere für Hochspannung, deren Aufgabe es ist, bei Auftreten eines Überstromes
in der kontrollierten. Leitung diese selbsttätig abzuschalten:. Hierfür ist es bekannt,
Schmelzsicherungen zu verwenden, die innerhalb sehr kurzer Zeit nach dem Auftreten
des Überstromes durchschmelzen. Die Kennlinien dieser Sicherungen sind sehr stark
stromabhängig und lassen sich in nur geringem Maße durch die AusbildungderSicherung
beeinflussen. Es ist ferner die Verwendung von Leistungsschaltern, die von Überstromrela,is
kontrolliert werden, bekannt.
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Erfindungsgemäß wird nun eine :Schaltvorrichtung, bestehend aus einer
Löschvorrichtung für Überstrom und einem Antrieb, mit seinem Kleinmotor ausgestattet,
der die Verzögerung der Schaltvorrichtung bewirkt, indem er den Antrieb steuert
und zusammen: mit derLöschvorrichtung und diesem Antrieb auf Hochspannungspotential
zu einer Einheit nach Art von Hochspannungssicherungen zusammengefaßt ist.
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Eine derartige Vorrichtung vereinigt in sich die Torzüge der Sicherungen,
d. h. ihre Einfachheit, Billigkeit und einfache Anbringung, mit der Möglichkeit,
die Verzögerungszeiten, insbesondere die Abhängigkeit der Verzögerungszeit vom Strom,
in gewünschter, von Überstromrelais her bekannter Weise einzustell"en. Derartige
Schaltvorrichtungen
besitzen ferner hohe Genauigkeit sowohl in bezug
auf den Ansprechstrom wie auch in bezug auf die Zeit-Strom-Charakteristik. Sie lassen
sich also innerhalb der Netze zum gestapelten Überstromschutz neben den Überstromrelais
hinzuziehen. An Stelle der oder zusammen mit den Kleinmotoren können natürlich,
vor allem wenn besondere Zeit-Strom-Kennlinien verlangt werden, auch mechanische
oder thermische Verzögerungswerke Anwendung finden.
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Zur Betätigung des Antriebes wird in der Regel eine vorgespannte Feder
benutzt. Meist werden dabei Schraubenfedern, die auf Zug oder Druck beansprucht
werden, verwendet. Es ist jedoch auch möglich, falls der -zurückgezogene Leiter
biegsam ist und .aufgerollt werden kann, Uhrenfedern zu benutzen, die eine wesentliche
Raumersparnis ergeben. Die Antriebsfeder ist bei geschlossener Schaltvorrichtung
vorgespannt und gesperrt. Die Sperrung wird erfindungsgemäß durch den Kleinmotor
nach einer bestimmten Laufdauer aufgehoben.
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Anstatt der Feder kann auch ein Druckkolben als Antrieb dienen, dem
der Druck durch die Explosion einer dosierten Explosivstoffmenge zugeleitet wird.
Die Explosion wird entsprechend der Freigabe der Feder -durch den Motor nach einer
bestimmten Verzögerungszeit bewirkt. Die Zündung des Explosivstoffes kann durch
einen Stromstoß oder durch einen mechanischen Schlag erfolgen.. Besonders zweckmäßig
ist es, am Motorjoch eine Sekundärspule anzuordnen; die die Zündung bewirkt. Der
Zünddraht wird dann im Ruhestand. überbrückt und der Überbrückungsschalter vom Motor
geöffnet. Es ist ferner möglich, den Stromkreis dauernd offen zu halten und durch
den Motor zu schließen. Parallel zudem Kurzschlußschalter kann schließlich eine
Funkenstrecke, insbesondere eine ins Glas eingeschmolzene Funkenstrecke von geringem
Druck, parallel geschaltet werden, deren Überschlag bei extrem 'holen Überströmen
eine unverzögerte Abschaltung bewirkt.
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Die Einstellung des Überstromes für die verzögerte Auslösung kann
in an sich bekannter Weise durch Anziehen eines Ankers erfolgen, der vorzugsweise
magnetisch in Reihe mit .dem Motor liegt, der eine Festhaltevorrichtung am Motor
aufhebt. Es .ist jedoch auch möglich, das Stillstandsdrehmoment des Motors, insbesondere
bei kurzen Verzögerungen, bei denen ein Rücklauf bei Rückgang des Überstromes nicht
erforderlich ist, selbst zur Einstellung des Ansprechstromes auszunutzen, indem
die Bremsung des Motors kraftschlüssig vorgenommen wird. Bei seinem Ablauf läuft
der Motor :in der Regel gegen eine Feder an, -die ihn nach Fortfall der- Erregung
in die Anfangslage zurückbringt. Hierzu kann die Kraftspeicherfeder selbst benutzt
werden.
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Die Löschvorrichtung selbst kann in. verschiedener Weise ausgebildet
werden. Sie kann z. B. als Isolierrohr mit gasabgebenden Wandungen ausgebildet sein,
in .dem -der Lichtbogen gezogen wird und durch die von ihm selbst erzeugten Gase
gelöscht wird. Die Löschvorrichtung kann ferner aus einem Rohr mit körnigem oder
pulverigem Löschmittel bestehen, welches unter dem Einfluß des Lichtbogens zu einer
Schmelzraupe zusammensintert.
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Die metallische Verbindung innerhalb der Löschvorrichtung kann gleichfalls
auf mehrere Arten bewerkstelligt werden. Es kann ein massiver, insbesondere stabförmiger
Leiter benutzt werden, der durch .den Antrieb aus der Löschvorrichtung herausgezogen
wird, so daß der Lichtbogen mechanisch gezogen wird. Dieser Leiter kann auch biegsam
als Draht, Band oder Litze ausgebildet werden und beim Abschalten auf eine Rolle
aufgerollt werden, wodurch sich .die Bauhöhe der gesamten Schaltanordnung verringert.
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Es ist ferner möglich, nach Art von Schmelzsicherungen dem Leiter
einen so geringen Querschnitt zu geben, .daß er nach Entstehung des Lichtbogens
durch diesen schnell verdampft wird. Dadurch wird eine besonders schnelle Erhöhung
der Lichtbogenlänge und damit schnelle Lichtbogenlöschung bewirkt. Es kann zweckmäßig
sein, daß derartige Leiter bei besonders hohen Überströmen unverzögert verdampfen.
DieUnterbrechungsstrecke kann als normale Kontaktstelle ausgebildet sein, an der
sich zwei .Metallteile unter Druck berühren. Es ist jedoch, -insbesondere bei Anordnungen,
die nicht ohne weiteres wieder eingeschaltet zu werden brauchen, zweckmäßiger, die
Unterbrechung .durch Zerreißen eines mechanisch ,geschwächten Leiters zu schaffen,
z. B. eines dünnen Drahtes oder von eingekerbten Folien.
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Eine weitere zweckmäßige Anordnung wird erhalten, wenn parallel zum
vorzugsweise massiven Leiter eine vollständige unterdimensionierte Hochspannungssicherung
geschaltet wird, die normalerweise durch -den Leiter überbrückt wird und beim Öffnen
der Schaltvorrichtung den Lichtbogen übernimmt.
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Die Anordnung gemäß .der Erfindung wird nach Art. von Sicherungen
in, einen Leitungszweig montiert: Nach vollzogener Abschaltung wird sie in der Regel
abgenommen und, wie es von Hochspannungssicherungen her bekannt ist, wieder betriebsbereit
gemacht. Bei Anordnungen mit massivem Leiter kann jedoch die Wiedereinschaltung
durch geeignete Vorrichtungen vom Erdpotential aus vorgenommen werden.
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Bei mehrghas.igen Anordnungen ist es erwünscht, die Trennurig in allen
Phasen gleichzeitig vorzunehmen. Zu diesem Zweck können die Schaltvorrichtungen
derart ausgestattet werden, daß sie bei der Ausschaltung einen Impuls nach außen
abgeben, der über geeignete Gestänge nach Art von Auslösergestängen dazu dient,
um sofort nach Ablauf des ersten Verzögerungswerkes die anderen Schaltvorrichtungen
unverzögert auszulösen.
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In den Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele .der Erfindung
.dargestellt. Abb. i zeigt den Aufbau und die Anbringung der Schaltvorrichtung gemäß
der Erfindung an Stelle von Hochspannungssicherungen. i ist der als Stift ausgebildete
Schaltteil, 2 und 3 sind die Anschlüsse, 4 ist ein Kontakt,
5 ein
Löschrohr aus gasabgebendem Material, 6 ein Tragrohr, das das Löschrohr umgibt,
7 die Austrittsöffnung für die Schaltgase, 8 die Betätigung des Schaltstiftes i,
die in Abb. 2 genau dargestellt ist, und g das Gehäuse der Antriebsfeder.
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In Abb. 2 und 3 .ist nun der Antrieb und dessen Freigabe durch einen
Kleinmotor dargestellt. Der Schaltstift i wird durch die Feder io in die Ausschaltstellung
gezogen und durch die Klinke i i zurückgehalten. Der Strom fließt vom Schaltstift
i über den Gleitkontakt 12 durch eine Spule 13 und von dort zum Gehäuse g. Um den
Strom durch die Spule zu schicken, ist der Isoliertragring 14, vorgesehen. Durch
die Spule 13 wird ein Magnetkreis 15 magnetisiert, der den Motor 16, der mit dem
Untersetzungsgetriebe 17 zusammengebaut ist, erregt. Um anzulaufen, muß der Motor
die Kraft der Feder 18 überwinden, so daß er nur von einem bestimmten Strom ab zu
laufen beginnt. Der Beginn des Laufweges ,ist durch einen verstellbaren Anschlag
ig gegeben. Am Ende seiner Bewegung löst der Motor die Verklinkung i i, wobei die
Ausschaltung der Schaltvorrichtung erfolgt.
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An Stelle des bewegten Stiftes kann natürlich auch ein Schmelzleiter
treten, der durch die Feder nach Aufhebung der Sperrung zerrissen wird.
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Abb.4 zeigt schematisch eine andere Art der Beeinflussung der Schaltvorrichtung
durch den Motor. Beim Auftreten eines Überstromes überwindet der Motor die Gegenkraft
der Sperrfeder 18. Auf dem Magnetkreis 15 ist eine Sekundärwicklung 2o aufgebracht.
Sie arbeitet auf einen Heizwiderstand, dessen Aufgabe es ist, die Sprengladung in
der Kapsel 21 zur Explosion zu bringen. Die Explosion erfolgt dann, wenn der Motor
den Kontakt 22 nach Ablauf seiner Verzögerungszeit geschlossen hat. Beim Auftreten
besonders starker Überströme wächst die Spannung iri der Wicklung 2o so stark an.,
daß die Funkenstrecke 23 überschlagen wird und die Explosion unabhängig vom Ablauf
d,-,s Motors stattfinden muß. Die Explosionsgase treiben einen Kolben 24 an, der
an Stelle der Antriebsfeder dient und die Ausschaltbewegung an der Löschvorrichtung
bewirkt.