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Störschutzvorrichtung für Kontaktumformer Die Erfindung betrifft eine
Störschutzvorrichtung für Kontaktumformer, die die Kontakte im Gefahrenfalle durch
Überbrückung mittels eines Kurzschließers schützt. Der bewegliche Teil des Kurzschließers
wird. durch einen Elektromagneten gesteuert, der durch eine oder mehrere elektrische
Betriebsgrößen des Kontaktumformers bei Überschreitung eines vorbestimmten Wertes,
z. B. durch Überstrom oder Rückstrom, ausgelöst wird. Es bereitet unter Umständen
Schwierigkeiten, ein genügend rasches Ansprechen des Kurzschließers zu erzielen,
da die Überbrückung der Kontakte möglichst noch in. dem gleichen Stromübertragungszeitabschnitt
vollzogen sein soll, in dem die Störung auftritt. Da sich nun bei Mehrphasenanordnungen
immer mindestens eine der Kontakteinrichtungen kurz vor dem Ende eines Übertragungsabschnittes
befindet, so ist die zur Auslösung des Kurzschließers zur Verfügung stehende Zeitspanne
sehr klein, z. B. in einer Dreiphasenbrückenschaltung auf jeden Fall kleiner als
ein Sechstel Periodendauer.
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Eine weitere Schwierigkeit entsteht dadurch, daß die Auslösewerte
in sehr weiten Grenzen verschieden sein können,. Bei Haltemagneten, die- gegenüber
Zugmagneten wegen ihrer Fähigkeit zu schnellerer Auslösung bevorzugt werden, besteht
die Gefahr, daß eine für den kleinsten vorgeschriebenen Ansprechwert bemessene Gegenerregung.
bei sehr hohen Auslösewerten die Haupterregung nicht nur schwächt, sondern einen
entgegengesetzten Haltekraftfluß erzeugt, der das Abfallen des Ankers und damit
die Auslösung verzögern oder sogar verhindern, kann.
Die erwähnten
Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch überwunden, daß zur Auslösung des
Kurzschließers ein Sperrmagnet verwendet wird, das ist- ein Magnet mit einer ihn
quer zu seinem Hauptkraftfluß durchsetzenden und den Hauptkraftfluf durch örtliche
Sättigung eines Teiles des Magnetkreises sperrenden Hilfserregung ohne merkliche,
den Hauptkreis längs magnetisierende Wirkung. Derartige Sperrmagneten sind hereits
von uns vorgeschlagen worden.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Die beiden Fig. i und 2 zeigen Kontaktumfo-rmer, in dreiphasiger Brückenschaltung
der Kontakteinrichtungen ii bis. 16, von denen jede beispielsweise -aus zwei ruhenden
Kontaktstücken und einer beweglichen Schaltbrücke besteht. In Reihe mit den Kontakteinrichtungen
liegen Schaltdrosseln 17, 18, i9 mit beim Nennstromwert hochgesättigten Magnetkernen,
durch deren Entsättigung in der Nähe des Stromnullwertes eine die Stromunterbrechung
erleichternde stromschwache Pausie hervorgerufen wird. Die ruhenden. Kontakte des
Kurzschließers 2o sind unmittelbar vor den Kontaktein.richtungen an die drei Phasenleiter
angeschlossen. Der bewegliche Überbrückungskontakt des. Kurzschließers steht unter
dem -Druck einer kräftigen Feder und wird durch eine Sperrklinke in geöffneter Stellung
gehalten. Auf die Sperrklinke wirken der Halteanker eines Sperrmagneten und eine
Rückzugsfeder. Der Sperrmagnet ist mit einem Dauermagneten NS zur Erzeugung des
Hauptkraftflusses ausgestattet. Diese Ausführungsform ist für Kontaktumformer besonders
vorteilhaft, weil hier gerade im Störungsfalle eine stabile Gleichspannungsquelle
zur Erzeugung eines Haltekraftflusses ohne weiteres nicht zur Verfügung steht. Zum
Schutze des Dauermagneten und zur Verringerung des Energiebedarfs sowie der Eigenzeit
für die Auslösung hat der Sperrmagnet einen magnetischen Nebenweg, in dem sich ein
sehr schmaler Luftspalt befindet. Zwischen dem Nebenweg und dem Ankerluftspalt sind
in den Schenkelenden die Durchbrechungen für die Sperrwicklung untergebracht. Diese
erzeugt um die Durchbrechungen herum ein örtliches Magnetfeld, das den Hauptkraftfluß
an der Stelle, wo es die entgegengesetzte Richtung hat, schwächt, jedoch an der
gegenüberliegenden Stelle, wo@ es die gleiche Richtung hat, wegen Sättigung nicht
im gleichen Maße verstärken kann. Daraus resultiert also eine Schwächung des Ha!ltekraftfluss@es.
Die aus dem Anker verdrängten, Kraftlinien können sich über den magnetischen, Nebenweg
schließen. Eine Induktionsänderung findet also nur in einem dem Anker benachbarten
Teil des Magneten statt, daher ist die Auslösearbeit gering und die Eigenzzit kurz.
Eine Umkehr des Hauptfeldes kann. auch- bei noch so hohem Auslösestrom nicht eintreten.
Vorausgesetzt, daß der Magnetquerschnitt, der den örtlichen Sperrfeldern oberhalb
und unterhalb der Schenkeldurchbrechungen zur Verfügung steht, größer ist als der
Querschnitt an den Sättigungsstellen, werden von den Sperrfeldern auch keine Kraftlinien
in den Anker übertreten, und es kann sich infolgedessen auch bei noch so hohem Auslösestrom
kein von die sem herrührender Haltekraftfluß ausbilden., der da; Ansprechen verzögern
könnte.
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Nach Fig. i wird der Sperrmagnet 22 mittel; eines Differentialauslösers
23 erregt. Dieser - ha eine Wicklung, diie den Belastungsgleichstrom führt; und
eine weitere Wicklung, die von .einem aus der Anodenströmen der drei Phasenleiter
durch Wandler über eine Gleichrichterschaltung gewonnener. Hilfsgleichstrom erregt
wird. Die beiden vom Belastungsgleichstrom und von den. Anodenströmen herrührenden
Erregungen ändern sich bei Störungen in entgegengesetztem Sinne; denn die Anodenströme
nehmen zu, und der Belastungsgleichstrom nimmt ab. Diese Änderungen, werden durch
den Differentialauslöser-2.3, auf dessen Kern die beiden Wicklungen in entgegengesetzten
Richtungen magnetisierend wirken., in Auslöseimpulse für den Sperrmagneten 22 umgesetzt.
Die Auslösung erfolgt bei. Überschreitung des eingestellten Auslösewertes unabhängig
von der Richtung des Impulses, da- der Sperrmagnet ein nichtpolariisierter Magnet
ist.
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Nach Fig. 2 wird ein Sperrmagnet 2q. mit drei voneinander unabhängigen
und sich gegenseitig nicht beeinflussendenAuslösewicklungenverwendet. Jede dieser
Sperrwicklungen ist an eine gemeinsame Wechselstromzuleitung zweier im Gegentakt
arbeitender Kontakteinrichtungen angeschlossen, während das andere Ende der Sperrwicklung
mit den beweglichen Kontaktbrücken der Kontakteinrichtungen verbunden ist. Tritt
eine Störung auf, so entsteht bei der nächsten Kontaktöffnung zwischen dem gleichstromseitigen
ruhenden Kontaktstück und der sich öffnenden. Schaltbrücke ein Lichtbogen. Der Lichtbogienstrom
fließt über die angeschlossene Sperrwicklung zu .dem mit dem anderen ruhenden Kontaktstück
verbundenen Phasenleiter und löst den Sperrmagneten und damit den Kurzschließer
in so kurzer Zeit aus, daß .der Lichtbogen unterbrochen wird, bevor er für den weiteren
Betrieb des Kontaktumformers schädliche Zerstörungen anrichtet. Sollte sich auch
zwischen der Schaltbrücke und dem wechselstromseitigen ruhenden Kontaktteil, also
parallel zur Sperrwicklung, ein Lichtbögen ausbilden, so reicht die Lichtbogenspanneng
schon. zur Ausübung des Sperrmagneten aus. -Die zuletzt beschriebene erfindungsgemäße
Steuerung des Kurzschließers durch. den im Falle einer Lichtbogenbildung entstehenden
Spannungsunterschied zwischen einem ruhenden Kontaktstück und der beweglichen Schaltbrücke
ist nicht an die Verwendung eines Sperrmagneten gebunden, sondern dank ihrer Zuverlässigkeit
und wegen des geringen Aufwandes auch für andere Magnete mit Vorteil anwendbar.
In mehrphasigen Steueranordnungen ist zu beachten., daß auf einem gewöhnlichen Arbeits-
oder Haltemagneten, nicht mehrere Auslösewicklungen vereinigt werden dürfen.- Da
nämlich stets mindestens eine Auslösewicklung durch die zugehörige Kontakteinrichtung,
die sich gerade in geschlossenem Zustand befindet, kurzgeschlossen
ist,
so würde diese Wicklung eine Feldänderung des Magneten hemmen und damit eine Auslösung
durch eine von, den anderen Auslösewicklungen verhindern. Zur Umgehung dieser Schwierigkeit
kann für jeden Steuerstromkreis bzw. für jede Phase des Kontaktumformers ein besonderer
Kurzschließer mit einem eigenen Steuermagneten vorgesehen sein. Damit wird zugleich
ein Kurzschluß der Gleichstromseite, der durch einen. gleichstromseitigen. Schnellschalter
rasch unterbrochen werden müßte, von. vornherein vermieden. Es ist auch möglich,
einen gemeinsamen Kurzschließer 2o mit mehreren Auslösemagneten zu verwenden. Eine
Entkopplung mehrerer Auslösekreise kann ferner mit Hilfe von Zwischenwandlern erreicht
werden. Zu diesem Zweck sind z. B. in einer Drehstromanordnung ähnlich den in den
Fig. i und 2 dargestellten, drei Zwischenwandler erforderlich. Die Primärwicklung
jedes Zwischenwandlers wird an einen der mit den Kontakteinrichtungen verbundenen
Hilfsstrom-]<reise angeschlossen. Die Sekundärwicklungen werden hintereinandergeschaltet
und so an die Auslösewicklung des Magneten., der den. Kur7schlie#ßer steuert, angeschlossen.
Statt mehrerer Zwischenwandler kann ein gemeinsamer Zwischenwandler verwendet werden,
welcher mindestens einen. Streuchenkel hat, .über den sich die Kraftlinien schließen
können, während die Wicklungen anderer Schenkel durch die zugehörigen Kontakteinrichtungen
kurzgeschlossen sind.
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Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anordnung mit
einem. Haltemagneten 21, der von einer nicht dargestellten Gleichstromquelle .?rregt
werden kann und eine Gegenerregung auf-«-eist, und mit einem Zwischenwandler 25,
der fünf Schenkel hat. Von diesen tragen z. B. die drei mittleren je eine Primärwicklung,
die an die Kontakteinrichtung. einer Phase angeschlossen wird, und je eine Sekundärwicklung.
Die Sekundärwicklungen sind hintereinandergeschaltet und mit der Auslösespule des
Magneten. 2i verbunden.. Die Teile 21 und 25 können an die Stelle des Sperrmagneten
24 der Fig. 2 gesetzt werden. Im übrigen ist Fig. 3 gemäß Fig. 2 zu ergänzen.
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Der bzw. die Zwischenwandler können so ausgelegt sein, daß sie durch
ihre Sättigung den Steuerstrom, der der Auslösespule des Kurzschließers zugeführt
wird, auf einen Höchstwert begrenzen und dadurch eine übermäßige Gegenerregung bzw.
eine Verzögerung der Auslösung oder gar ein Klebenbleiben, des Halteankers des Auslösemagneten
verhindern.