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Schaltungsanordnung Bei elektrischen Bahnen verwendet man vielfach
Synchronschalter zum Unterbrechen des Wechselstromes, mit dem die Lokomotiven über
den Fahrdraht gespeist werden. Die synchrone Ausschaltung hat den Zweck, die Ausschaltbedingungen
für den Schalter zu verbessern. Dies geschieht in der Weise, daß der Schalter in
einem bestimmten Zeitpunkt der Wechselstromzeitkurve ausgelöst wird, so daß er die
Löschdistanz etwa im Bereich eines Nulldurchganges erreicht.
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Zur Auslösung des Schalters ist üblicherweise ein Schutzrelais vorgesehen.
Das Relais, beispielsweise ein überstromrelais, gibt ein Auslösekommando und leitet
damit die Auslösung des Schalters ein. Die synchrone Ausschaltung kommt dadurch
zustande, daß durch die Auslöseanregung ein Sättigungswandler wirksam gemacht wird,
durch dessen Impulse in den Nulldurchgängen des Wechselstromes eine Verklinkung
des Schalters gelöst wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Unterbrechen
eines Wechselstromkreises beim Nulldurchgang des Stromes mit einer Auslöseanregung
durch ein Schutzrelais, welche erfindungsgemäß noch durch ein von dem Schutzrelais
angeregtes Zeitglied verbessert wird, das nach einer vorgegebenen Zeit die Auslöseanregung
für die synchrone Ausschaltung unwirksam macht und eine asynchrone Ausschaltung
einleitet. Dies ist deswegen vorteilhaft, weil eine synchrone Ausschaltung wegen
der Eigenart des Sättigungswandlers nur bis zu einer bestimmten Stromstärke möglich
ist. Ist der Strom vor der Auslösung des Schalters unter diesen Wert abgesunken,
so mußte bei den bekannten Schaltungsanordnungen ein zusätzliches Kommando von Hand
gegeben werden, um den Schalter zum Ausschalten zu bringen. Dies ist bei der Erfindung
nicht notwendig.
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Als Zeitglied kann man vorteilhaft ein Verzögerungsrelais verwenden,
dessen Ansprechzeit mit Hilfe eines Kondensators vergrößert ist. Die Ansprechzeit
ist durch Wahl der Kapazität des Kondensators in weiten Grenzen einstellbar, so
daß man sich den gegebenen Verhältnissen gut anpassen kann. Daneben können aber
auch andere Arten von Zeitgliedern, z. B. solche mit einem Uhrwerk, verwendet werden.
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Als weitere Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in an sich
bekannter Weise auch bei Ausschaltung von Hand eine Auslöseanregung für die synchrone
Ausschaltung gegeben wird. Dadurch ist sichergestellt, daß ein im Ausschaltaugenblick
zufällig auftretender Kurzschluß nicht zu einer gefährlichen Überlastung des sonst
asynchron ausschaltenden Schalters führen kann. Ist in diesem Fall eine synchrone
Ausschaltung nicht möglich, weil der auszuschaltende Strom zu klein ist, so wird
die Auslöseanregung durch das Zeitglied nach einer vorgegebenen Zeit unwirksam gemacht
und eine asynchrone Ausschaltung eingeleitet.
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Zweckmäßig ist eine Sammelschiene für alle Auslösekommandos vorhanden,
die zu einer Auslösung des Schalters führen können. Die Sammelschiene ist vorzugsweise
über einen Kontakt des Meldeschalters mit dem Auslöseglied verbunden. Jede Auslöseanregung
wird dann durch das Ausschalten des Schalters unwirksam gemacht. An die Sammelschiene
kann auch ein Arbeitskontakt eines als Zeitglied verwendeten Verzögerungsrelais
geschaltet sein. Hierdurch kann ein fortgesetztes Umsteuern der Schaltungsanordnung
von einer synchronen auf eine asynchrone Ausschaltung vermieden werden, das sonst
bei einem ungünstigen Verhältnis zwischen den Eigenzeiten des Zeitgliedes und des
Relais auftreten kann, das die Auslöseanregung zur synchronen Ausschaltung gibt.
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Die Auslöseanregung zur synchronen Ausschaltung wird zweckmäßig von
einem Relais mit Selbsthaltung aufrechterhalten. Auf diese Weise können auch sogenannte
Wischer, d. h. kurzzeitige Überströme, erfaßt werden. Der Haltekontakt ist mit Vorteil
ebenfalls an die erwähnte Sammelschiene für die Auslösekommandos angeschlossen.
Der Haltekreis wird von dem Zeitglied unterbrochen, wenn die für eine synchrone
Ausschaltung vorgegebene Zeit verstrichen ist. Die Unterbrechung kann über ein Relais
erfolgen. Die Eigenzeiten der Relais ergeben dann eine gewünschte Verlängerung der
Zeit, die bis zur
asynchronen Ausschaltung vergeht. Die Verzögerung
durch das Zeitglied kann somit entsprechend kleiner gewählt werden. Außerdem gestattet
die zeitlich begrenzte Absteuerung des Umschaltrelais eine vorteilhaft kleine Dimensionierung
dieses Umschaltrelais. Ferner kann man an die Sammelschiene auch einen Arbeitsstromkontakt
eines als Zeitglied verwendeten Verzögerungsrelais anschließen. Man erreicht dadurch,
daß ein einmal gegebenes Auslösekommando so lange aufrechterhalten wird, bis der
Meldeschalter des Schalters das Kommando unterbricht.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird an Hand der Zeichnung ein
Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung einen Stromlaufplan der
für die Auslösung des Schalters notwendigen Schaltelemente.
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Mit 1 ist eine Sammelschiene bezeichnet, die von einer nicht dargestellten
Wechselspannungsquelle mit einer Spannung von 15 kV und einer Frequenz von 169/s
Hz gespeist wird. An die Sammelschiene 1 ist der Abgang 2 angeschlossen.
Er enthält einen Stromwandler 3 mit der Sekundärwicklung 4 und einen Sättigungswandler
5 mit der Sekundärwicklung 6 sowie einen Leistungsschalter 7. Der Abgang
führt zu einem Kabel 10. Trennschalter sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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Der Schalter 7 besitzt einen nicht dargestellten Druckluftantrieb
zum Einschalten. Beim Einschalten wird eine ebenfalls nicht dargestellte Ausschaltfeder
gespannt. Entgegen der Wirkung dieser Feder wird der Schalter durch ein Verklinkung
12 gehalten. Das Lösen der Klinke erfolgt elektrisch über einen Sperrmagneten 13.
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An die Sekundärwicklung 4 des Stromwandlers 3 ist die Spule 15 eines
Überstromrelais angeschlossen. Wird die Spule 15 erregt, so wird der Kontakt 16
geschlossen.
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Die Sekundärwicklung 6 des Sättigungswandlers 5 ist über einen Widerstand
18 und einen Kontakt 19
eines Relais 20 normalerweise überbrückt.
Sie liegt außerdem an den Kontakten 25 und 26, die von den beweglichen Kontakten
29 und 30 des Relais 20 mit dem Sperrmagneten 13 verbunden werden können.
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Als Zeitglied ist ein Verzögerungsrelais 33 vorgesehen, dessen Spule
34 mit einem Kondensator 35 und gegebenenfalls noch einem Widerstand 24 in Reihe
geschaltet ist, um eine vorgegebene Ansprechverzögerung zu erhalten. Das Relais
33 besitzt zwei Arbeitsstromkontakte 36 und 43. Der Kontakt 36 ; wirkt mit einem
feststehenden Kontakt 38 zusammen. An diesen ist über einen Widerstand 39 ein feststehender
Kontakt 40 angeschlossen, der mit dem beweglichen Kontakt 29 zusammenwirkt.
Außerdem ist der Kontakt 38 an ein Relais 41 angeschlossen, das den Ruhestromkontakt
42 aufweist. Der Arbeitsstromkontakt 37 ist der Selbsthaltekontakt des Relais
20.
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Die Kontakte 16, 43 und 37 liegen parallel zueinander an dem positiven
Pol P der Steuerspannung. Parallel zu ihnen liegt ferner der Kontakt 45 eines
Steuerschalters, der beispielsweise in einer Schaltwalze angeordnet ist, und der
Kontakt 46 eines z. B. in der Zelle des Leistungsschalters 7 vorgesehenen Ausschaltdruckknopfes.
Alle diese Kontakte führen zu einer Sammelschiene 48 für die Ausschaltkommandos.
An diese ist der Kontakt 49 eines mit dem Leistungsschalter 7 gekuppelten Meldeschalters
angeschlossen. Mit dem Kontakt 49 ist das Verzögerungsrelais 33 verbunden. Ferner
ist an den Meldeschalterkontakt 49 über den Kontakt 36 das Relais 41 und über den
Kontakt 42 das Relais 20 angeschlossen. Der negative Pol der Steuerspannung ist
mit N bezeichnet.
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Wenn der Leistungsschalter 7 eingeschaltet ist, so ist der Meldeschalterkontakt
49 geschlossen. Deshalb führt jedes Auslösekommando, das entweder von Hand mit dem
Steuerschalter 45 oder dem Druckknopf 46 gegeben wird oder bei einem Überstrom durch
Ansprechen des überstromrelais 15 zustande kommt, dessen Kontakt 16 schließt, zu
folgendem Stromverlauf: P, Kontakt 45 oder 16 oder 46, Kontakt 49, Kontakt 42, Relais
20, N Das Relais 20 spricht nach sehr kurzer Zeit an, da es eine hochempfindliche
Spule mit einer großen Amperewindungszahl aufweist. Dadurch wird der bewegliche
Kontakt 29 auf den festen Kontakt 26 und der bewegliche Kontakt 30 auf den festen
Kontakt 25 geschaltet und anschließend der Kontakt 19 geöffnet. Hierdurch ist die
Sekundärwicklung 6 des Sättigungswandlers 5 an den Sperrmagneten
13 gelegt. Die im Sättigungswandler im Stromnulldurchgang induzierten Spannungsimpulse
können somit über den Sperrmagneten die Verklinkung 12 des Leistungsschalters 7
lösen, so daß der Schalter unter der Wirkung der Ausschaltfeder synchron ausschaltet.
Nach dem Ausschalten unterbricht der Meldeschalterkontakt 49 den Steuerstromkreis.
Bei einem kurzzeitigen Ausschaltkommando (Tippkommando) sorgt der Haltekontakt
37 des Relais 20 für eine Aufrechterhaltung des Ausschaltkommandos
bis zum öffnen des Leistungsschalters 7.
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Beim Vorstehenden wurde vorausgesetzt, daß ein gewisser Mindeststrom
von beispielsweise 100 A über den Abzweig 2 fließt. Ist dies nicht der Fall, so
kann der Schalter nicht synchron ausgelöst werden, weil die im Sättigungswandler
5 induzierte Impulsspannung nicht zum Betätigen des Sperrmagneten 13
ausreicht.
In diesem Fall wird das Relais 33 wirksam, das gleichzeitig mit dem Relais 20 Spannung
erhält, aber verzögert, und zwar ungefähr nach 50 ms anspricht. Beim Ansprechen
des Relais 33 werden der Kontakt 36 und der Kontakt 43 geschlossen. Dadurch kommt
folgender Stromkreis zustande: P, Kontakt 43 bzw. 37, Meldeschalterkontakt
49, Kontakt 36, Relais 41, N Mithin erhält das Relais 41 Spannung. Es unterbricht
mit seinem Ruhestromkontakt 42 den Stromkreis für das Relais 20. Dadurch wird die
synchrone Auslöseanregung unwirksam gemacht, denn beim Entregen des Relais
20 wird der Kontakt 37 geöffnet, und die Kontakte 29 und
30 gehen wieder in die gezeichnete Stellung, in der der Sättigungswandler
über den Widerstand 18 und den Kontakt 19 kurzgeschlossen ist. Gleichzeitig wird
eine asynchrone Ausschaltung eingeleitet, weil der Sperrmagnet 13 an die Steuerspannung
gelegt wird. Es kommt folgender Stromkreis zustande: P, Kontakt 43, Kontakt 49,
Kontakt 36, Widerstand 39, Kontakt 29, Sperrmagnet 13,
Kontakt
30, N Der Sperrmagnet 13 spricht an und löst die Klinke 12, so daß der Schalter
7 asynchron ausschaltet. Beim
Ausschalten öffnet der Meldeschalterkontakt
49 und unterbricht den Steuerstromkreis.
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Die Relais 20, 33 und 41 sind zweckmäßig in einem gemeinsamen Gehäuse
untergebracht, das auch die Widerstände 18 und 39 enthalten kann.