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Anzeigevorrichtung für Rückströme oder Uberströme Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige von Rüclçströmen oder Überströmen in elektrischen
Leitern. Die Erfindung kann überall dort angewendet werden, wo es darauf ankommt,
nach einer kurzzeitig aufgetretenen Störung festzustellen, in welcher von mehreren
zu der Anlage gehörigen Leitungen ein Rückstrom oder ein tSberstrom aufgetreten
ist. Als Beispiel seien Stromrichteranlagen, insbesondere Gleidhrichteranlagen,
genannt, bei denen es widhtig ist, nach einer in der Anlage aufgetretenen Rückzündung
diejenige Anode zu ermitteln, an der die Rückzündung aufgetreten war. Von besonderer
Bedeutung ist diese Feststellung bei Stromrichteranlagen, die mit Einzeirichtern,
d. h. einanodigen Entladungsgefäßen, arbeiten, da bei solchen Anlagen die Möglichkeit
gegeben ist, einzelne Gefäße getrennt auszuwechseln.
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Es sind bereits Anzeigevorrichtungen für Überströme in elektrischen
Leitern bekanntgeworden, bei denen der zu überwachende Leiter von einem eisengeschlossenen
Magnetkreis umgeben ist. Bei
diesen bekannten Anordnungen wird im
Störungsfall ein Magnetanker angezogen, der nach Aufhören des Überstromes wieder
abfällt. Diese Anordnungen haben den Nachteil, daß zusätzlich besondere Vorgehrungen
getroffen werden müssen, die auch nach Wegfall der Störung noch eine Anzeige dafür
liefern, daß der Anker angezogen worden war.
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Gemäß der Erfindung besteht bei einer Anzeigevorrichtung der geschilderten
Art, bei der also der zu überwachende Leiter von einem eisengeschlosseneu Magnetkreis
umgeben ist, der Magnetkreis zum Teil aus einem beweglichen Anker, der durch eine
magnetische Vorerregung des Kreises gehalten wird und im Fall einer anzuzeigenden
Störung durch Schwächung der Erregung abfällt. Der Magnetkreis ist dabei so bemessen,
daß der bei Stromumkehr oder Stromerhöhung abgefallene Anker nicht ohne weiteres
in seine Betriebslage wieder zurückkehren kann, so daß aus der Stellung des Ankers
ohne weiteres derjenige Leiter erkannt werden kann, in dem der Rückstrom oder Überstrom
aufgetreten war. Zweckmäßig ist der den Leiter umgebende Magnetkreis mit einer Hilfserregung
ausgerüstet, die in dem Eisenkreis einen Magnetfluß fließen läßt, der den Anker
in seiner Betriebslage bzw. Ruhelage festhält. Dieser Hilfsfluß kann von dem remanenten
Magnetismus des eisengeschlossenen Magnetkreises geliefert werden, zweckmäßiger
ist es jedoch, den Magnetkreis mit einer besonderen stromdurchflossenen Spule auszurüsten.
Der Hilfsfluß wird bei Vorrichtungen, die zur Anzeige eines Rückstromes oder Nullstromes
dienen, so bemessen bzw. ist so gerichtet, daß er durch den Betriebsstrom in dem
zu überwachenden Leiter verstärkt wird, während bei Rückstrom oder Nullstrom die
resultierenden Amperewindungen einen Wert durchschreiten, bei dem der Anker des
Magneten abfällt. Handelt es sich dagegen um die Anwendung zur Anzeige von Überströmen,
so muß der Hilfsfluß so gerichtet sein, daß er durch den Betriebsstrom in dem zu
überwachenden Leiter geschwäche wird und daß bei Überschreitung einer bestimmten
Stromgrenze der Anker abfällt.
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Die Erfindung sei an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen
der Erfindung näher erläutert. In Fig. I sind drei Leitungen 1, 2 und 3, beispielsweise
die Anodenleitungen eines dreiphasigen Gleichrichters, gezeichnet, in deren mittlerem
Leiter 2 dieAnzeigevorric&tung liegt. Sie besteht aus einem hufeisenförmiggebogenen
Magnetkreis 4, der über den Leiter 2 gehängt ist. An dem einen Schenkel des Magneten
sitzt eine Erregerwicklung 5, die aber auf beide Schenkel verteilt sein kann. Den
magnetischen Schluß des Magnetkreises bildet ein Anker 6, der auf der einen Seite
durch eine Schraube 7 am vollständigen Abfallen gehindert wird. Diese Schraube greift
in einen Schlitz des Ankers ein und läßt diesem so viel Bewegungsfreiheit, daß er
auf der anderen Seite durch eine Feder 8 bis an einen Anschlag g gezogen werden
kann. Die Feder 8 kann auch mit ihrem oberen Ende unmittelbar an dem linken Ende
des Ankers 6 befestigt sein, wobei dann im abgefallenen Zustand die zusammengezogene
und damit entspannte Feder selbst den Weg des Ankers begrenzt.
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Im normallen Betriebszustand ist der ganze mamagnetische Kreis durch
die Erregerspule 5 magnetisiert, die von einem Hilfserregergleichstrom durchflossen
wird. Der Anker wird in der stark angezogenen Stellung gehalten. Der Vorwärtsstrom
in dem zugehörigen Leiter 2 unterstützt die Amperewindungen der Erregerwicklung
5. Bei einem Stromrichter mit mehreren Anodenleitungen werden zweckmäßig die Erregerwicklungen
5 in Reihenschaltung an die speisende Hilfsstromquelle angeschlossen.
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Tritt nun ein Rückstrom in dem Leiter 2 auf, so wird der von der
Wicklung 5 erzeugte Erregerfluß aufgehoben, der Anker 6 fällt ab, und es ist sofort
ersichtlich, in welchem Leiter der Rückstrom aufgetreten war.
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Es hat sich gezeigt, daß das einfache Hufeisen durch die Felder von
Nachbarleitern beeinflußt werden kann, wenn ähnlich der in Fig. 1 dargestellten
Anordnung die zu überwachenden Leiter verhältnismäßig nahe nebeneinanderliegen.
Um einer dadurch bedingten Fehlanzeige zu begegnen, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform
des Erfindungsgedankens an dem einen Schenkel des Hufeisenmagneten ein Ansatzstück
10 angebracht, welches den Magnetkreis zwischen den beiden Schenkeln des Magneten
zum Teil überbrückt.
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Die Wirkungsweise dieser Hilfseinrichtung ist folgende: Führt der
Leiter 3, welcher rechts neben dem Leiter 2 liegt, Rückstrom, so heben sich der
Fluß Pl, der von der Erregerspule 5 herrührt, und der Fluß F2, der von dem Leiter
3 erzeugt wird, in dem mit I bezeichneten Luftspalt (an der Feder 8) auf, der Anker
fällt auf dieser Seite ab und ergibt dadurch eine Fehimeldung. Verwendet man dagegen
das Ansatzstück I0, das auch als zusätzlicher Polschuh an dem rechten Magnetschenkel
bezeichnet werden kann, so verstärken sich bei einem Rückstrom im Leiter 3 die Flüsse
F1 und F2 in dem Luftspalt II (an der Schraube 7). Durch die durch den Polschuh
10 stark vergrößerte Polfläche wird der Anker festgehalten, obwohl der Fluß im Luftspalt
I gleich Null ist. Führt nun der Leiter I, welcher links von dem mittleren Leiter
2 liegt, Rückstrom, so entsteht durch sein magnetisches Feld im Hufeisen der Fluß
P3. Im Luftspalt I verstärken sich die Flüsse P1 und F3, der Anker wird auf dieser
Seite durch die magnetische Kraft festgehalten. Im Luftspalt II heben sich die Flüsse
F1 und F2 auf, der Anker will auf dieser Seite abfallen, was aber durch die Schraube
7 verhindert wird. Durch die Einführung des zusätzlichen Polschuhes 15 gelingt es
somit, die Beeinflussung durch die Felder von Nachbarleitern und damit Fehlmeldungen
zu vermeiden.
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Die bei der Ausführungsform nach Fig. I vorgesehene Erregerwicklung
5 kann wegfallen, wenn der Strom in dem zu überwachenden Leiter bei der anzuzeigenden
Störung nicht vollständig Null wird.
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Bei gutem Eisenschluß kann auch der Anker in
folge
der Remanenz selbst bei Leerlauf des zu überwachenden Leiters an dem hufeisenförmigen
Magneten haften. Zweckmäßig werden bei Fortlassung der Magnetspule 5 permanente
Magneten für das U-Eisen und gegebenenfalls auch den Anker gewählt. Die Schraube
7 kann zwar auch durch ein Gelenk oder eine gleichwertige, die Bewegung des Ankers
zulassende Konstruktion ersetzt werden, die Anordnung der Schraube hat sich jedoch
als besonders vorteilhaft ergeben, da die Beweglichkeit des Ankers durch den das
Gelenk durchsetzenden Fluß bei dieser Konstruktion sehr wenig beeinträchtigt wird.
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Der Anker der Anzeigevorrichtung kann gegebenenfalls mit Hilfskontakten
oder Schauzeichen ausgerüstet werden, damit seine Stellung an entfernten Stellen
kenntlich gemacht werden kann.
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Vorteilhaft ist es, eine Rückholeinrichtung vorzusehen, welche beispielsweise
in einer zusätzlichen Magnetwicklung bestehen kann, durch die nach Beseitigung der
Stirungsursachen der Anker in seine Betriebslage zurückgebracht werden kann.
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Dem gleichen Zweck kann auch eine kurzzeitige Vergrößerung des Erregerstromes
in der Erregerwicklung 5 in Fig. I dienen.
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Der Aufbau der Anzeigevorrichtung wird zweckmäßig so gewählt, daß
das Gerät leicht auf die zu überwachenden Leiter bzw. auf Sammelschienen aufgesteckt
werden kann. Gegebenenfalls kann das U-Eisen aus mehreren Teilen zusammengesetzt
werden, die an Ort und Stelle miteinander verbunden werden. Die Erregerspule 5 kann
auch auf dem Anker sitzen. Sie kann dabei auch so angeordnet sein, daß sie die Bewegung
des Ankers nicht mitmacht. Die den Anker umgebende Spule muß dem Anker dabei soviel
Spielraum lassen, daß er sich. von der Betriebsstellung in die abgefallene Stellung
bewegen kann.
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Wenn die Vorrichtung nach der Erfindung zur Anzeige eines Überstromes
verwendet werden soll, so muß das U-Eisen in entgegengesetzter Richtung, wie oben
beschrieben, magnetisiert werden, und zwar so kräftig, daß der Magnetfluß durch
den normalen Betriebsstrom zwar geschwächt, aber nicht aufgehoben wird.
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In Fig. 2 ist noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
welche sich von derjenigen nach Fig. I hinsichtlich der Anordnung des Ankers unterscheidet.
Auch bei dieser Ausführungsform ist der eisengeschlossene Magnetkreis II im wesentlichen
hufeisenförmig bzw. U-förmig ausgebildet und hängt über dem zu überwachenden Leiter
12. Der Anker 13 liegt jedoch bei dieser Ausführungsform in Richtung des einen der
beiden Schenkel des Hufeisens und ist, wie die Zeichnung erkennen läßt, so angeordnet,
daß er durch sein Eigengewicht in der Pfeilrichtung abfällt, sobald die resultierende
Erregung einen bestimmten Wert unterschreitet. Es ist angenommen, daß eine Hilfserregerwicklung
14 auf dem Anker 13 angebracht ist. Diese Hilfserregerwicklung kann jedoch, ähnlich
wie bei der Ausführungsform nach Fig. I, auf einem der Schenkel des U-förmigen Magneten
angebracht sein.