DE2401657B2 - Unterbrecherschalter fuer einen mehrphasentransformator mit niederspannungsbewicklung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Unterbrecherschalter für einen Mehrphasentransformator mit Niederspannungsbewicklung, mit einem mit Flüssigkeit gefüllten Gehäuse, einer der Phasenzahl des Transformators entsprechenden Anzahl von Bimetallstreifen, die jeweils von dem Strom des zugeordneten Jochständers durchflossen sind, und mit Bügeln, die jeweils auf einem bestimmten Bimetallstreifenpaar abgestützt sind.

Aus der DT-AS 10 14 636 ist ein Unterbrecherschalter bekannt, der mit jeweils von dem Strom der zugeordneten Phase durchflossenen Bimetallstreifen arbeitet und Bügel hat, die jeweils auf einem bestimmten Bimetallstreifen abgestützt sind. Es sind dabei Hilfsbügel vorhanden, die schwenkbar gelagert sind, und ihrerseits mit einem Hauptbügel verbunden sind. Nach Anwendung und Aufgabe ν eicht dieser Unterbrecherschalter vom gattungsgemäßen Unterbrecherschalter völlig ab. Er ist als Schutzschalter für einen Motor gedacht, bei dem nur eine zweiphasige Belastung vorkommen kann und bei dem der Schaltmechanismus in völligem Gegensatz zum Erfindungsgegenstand ausgelegt ist.

Es ist ferner aus der DT-AS 11 99 869 bei einem im übrigen gattungsgemäß andersartigen Bimetallrelais bekannt, jedem Bimetallstreifen eine eigene Einstellschraube zuzuordnen.

Die vorliegende Erfindung betrifft Schalter, die dazu bestimmt sind, im elektrischen Verteilernetz eingesetzte Mehrphasentransformatoren zu schützen. Die bekannten Schalter der gattungsgemäßen Ar; weisen im

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wesentlichen drei Bauteile auf. und zwar die elektrischen Trenn- und Schließkontakte, den Betätigungsmechanismus dieser Kontakte und den den Mechanismus steuernden Auslöser, der in Abhängigkeit der wahrgenommenen Stromstärken arbeitet. Bei den Unterbrecherschaltern zum Schutz von Transformatoren ist das Hauptbauteil, das Wert und Qualität des Schalters bestimmt, der Auslöser. Diese Auslöser sind schon in verschiedenen Erscheinungsformen verwirklicht worden, und zwar insbesondere als magnetische Auslöser, magnetisch-thermische Auslöser und thermische Auslö

Auf Grund der Erfahrungen der Praxis und insbesondere avf Grund zahlreicher Fehlabschaltungen im elektrischen Leitungsnetz haben sich die beiden erstgenannten Ausführungsformen der Auslöser nicht durchgesetzt. Derzeit werden nur noch thermische Auslöser verwendet

Zunächst ist man von Auslösern ausgegangen, die Bimetallstreifen benutzen, die in Luft arbeiten, während man nunmehr Auslöser benutzt die mit Bimetallstreifen in Flüssigkeiten arbeiten, die gegebenenfalls auch in thermischer Relation zum öl der zu schützenden Transformatoren stehen. Die Entwicklung ist darauf gerichtet gewesen, in dem Auslöser des Unterbrecherschalters praktisch ein thermisches Abbild des Transformators zu erzeugen, um den wärmsten Punkt der Bewicklung des Transformators überwachen zu können.

Auf diese Weise löst der Auslöser die Öffnung des Unterbrecherschalters nur dann aus, wenn einer seiner Bimetallstreifen eine Grenztemperatur erreicht, die durch eine entsprechende Bauweise der Grenztemperatur entspricht, die für den sogenannten Warmpunkt des Transformators noch zulässig ist, so daß jegliche Zerstörungen des Transformators vermieden sind. Auf die gleiche Weise tritt eine Auslösung des Unterbrecherschalters nicht vor dieser Temperaturgrenze auf, so daß eine kontinuierliche Ausnutzung des elektrischen Verteilernetzes gewährleistet ist. Derartige Auslöser stellen gegenüber den Auslösern mit Bimetallstreifen, die in Luft arbeiten, eine Verbesserung dar, da sie eine genaue Überwachung der Temperatur des Warmpunktes des Transformators ermöglichen und auch nur dann zu einer Auslösung des Unterbrecherschalters führen, wenn diese Grenztemperatur erreicht ist, wie auch der jeweilige Leistungsbereich und die umgebenden Betriebstemperaturen des Transformators sein mögen.

Auch die jetzt üblichen Unterbrecherschalter haben jedoch noch für den Fall von Einphasen-Überlastungen einen Nachteil, der aus der besonderen Niederspannungsbewicklung des Transformators auf den Jochständern resultiert. So haben auf Grund ihrer Bauweise die Transformatoren, und zwar insbesondere die für das Überlandnetz bestimmten Transformatoren, einerseits ihren Warmpunkt praktisch immer auf der Niederspannungsbewicklung liegen und andererseits sind im Fall von Dreiphasentransformatoren mit Zickzackanschluß für den Verbraucherstrom diese Niederspannungsbewicklungen immer doppelt und im allgemeinen schuppenförmig auf jedem der Jochständer angeordnet.

Diese Anordnung einer doppelten Niederspannungsbewicklung, ob nun schuppenförmig oder nicht, auf jedem Jochständer bedeutet einen erheblichen Unterschied bezüglich der erforderlichen Zeitdauer zur Erreichung der Temperaturgrenze ihres Warmpunktes, je nachdem, ob es sich um eine einphasige Überlastung oder uir. eine zwei- oder dreiphasige Überlastung

Il

handelt Im Fall der zwei- oder dreiphasigen Überlaitung stellt man, wie auch das Verzweigungs- und Schaltschema der Niederspannungsb wicklung des Transformators sein mag, fest, daß Tjmindest auf einem Ständerjoch die beiden Niederspannungsbewicklungen dieses Ständers von der gleichen Stromstärke durchflossen werden wie die, die durch den Bimetallstreifen geht Diese beiden Bewicklungen haben also genau die Bleichen Erwärmungen. Im Hinblick auf die konstruktiven Gegebenheiten, die schon vorstehend erläutert wurden, ist der Auslöser darauf ausgelegt, daß die Temperatur dieser Bimetallstreifen in der Flüssigkeit eenau der gleichen Progression folgt wie die zum Warmpunkt führende Temperatur der entsprechenden Bewicklung des Transformators, so daß der Auslöser in Funktion tritt, wenn seine vorher festgesetzte Grenze erreicht ist Die Schutzwirkung ist dami' in jeder Weise im Fail der zwei- oder dreiphasigen Überlastung

Im Fall der einphasigen Überlastung jedoch und im Hinblick auf die obligatorisch vorgegebenen Konstruktionseigenschaften dreiphasiger, in Zickzackschaltung »ngekuppelter Transformatoren und im Fall bestimmter Leitungsverzweigungen und Leitungsanschlüsse durchquert die volle Stromstärke der Überlast, die den Bimetallstreifen durchläuft, nur eine der beiden Bewicklungen eines Ständers und nur eine der Bewicklungen eines anderen Ständers. Das praktische Ergebnis dieser konstruktiven Besonderheit ist im Fall der einphasigen Überlastung für den jeweils betroffenen Ständer, daß die ausschließlich von der Überlast durchströmte Bewicklung durch die Leitfähigkeit der schuppenförmig zugeordneten zweiten Bewicklung des gleichen Ständers gekühlt wird, die ja nicht von der Überlast durchlaufen wird, so daß die Temperatur der von der Überlast durchströmten Bewicklung herabgesetzt wird und somit ein beträchtlicher Anstieg in der erforderlichen Zeit bei gleicher Stromstärke oder bezüglich der erforderlichen Stromstärke bei gleicher Zeit hervorgerufen wird, damit der Warmpunkt der Grenztemperatur erreicht Demgegenüber befindet sich aber der von der gleichen einphasigen Überlast beaufschlagte Bimetallstreifen nicht in der gleichen Situation, da er entgegen der Bewicklung des Transformators im Fall der einphasigen Überlastung nicht in anormaler Weise durch eine benachbarte metallische Masse gekühlt wird. Der Bimetallstreifen reagiert damit genauso wie im Fall einer dreiphasigen Überlastung und folgt nicht dem Warmpunkt der Bewicklung, was zu einer verfrühten Ausschaltung und damit zu einem übermäßigen Schutz führt Die verfrühte Abschaltung steht aber der Kontinuität der Ausnutzung des elektrischen Verteilernetzes schädlich entgegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Unterbrecherschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Auslöser auch im Fall der vorstehend beschriebenen einphasigen Überlastung nicht vorzeitig ausschaltet

Ausgehend von einem Unterbrecherschalter der eingangs genannten Art, besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß die Bügel Hilfsbügel sind, die schwenkbar auf Achsen gelagert sind, die ihrerseits mit einem Hauptbügel verbunden sind und senkrecht zu dessen Achse Hegen und der Hauptbügel durch einen oder mehrere der Hilfsbügel verschwenkbar ist und damit ein Schalterschloß betätigbar ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei einphasiger Überlastung der betroffene, ausschlagende Bimetallstreifen die Achse mindestens eines HUfsbügels um eine geringere Wegstrecke verschiebt, als sein eigener Ausschlagweg ist.

Das Besondere des Erfindungsgegenstandes besteht somit darin, daß die Hilfsbügel in Querrichtung bezüglich eines Hauptbügels, mit dem sie verbunden sind, schwenken können Wenn unter dem Einfluß einer Überlast die Bimetallstreifen in Abhängigkeit ihrer Temperatur ausschlagen, bringen sie auch den Hauptbü ίο gel zum Verschwenken, der am Ende seiner Wegbahn ein Schloß freisetzt, das den Auslöser in Gang setzt und damit die öffnung des Unterbrecherschalters.

Auf diese Weise sind die Bimetallstreifen immer jeder Jon dem Überlaststrom des zugeordneten Jochständers durchströmt, aber ihr Ausschlag wird im Fall einer einphasigen Überlastung durch das Fehlen des Ausschlages des entsprechenden Bimetallstreifens des benachbarten Jochständers kompensiert, was es erlaubt, dank der progressiven Erwärmung der Flüssigkeit, in der der Bimetallstreifen arbeitet, das Auslösen in diesem speziellen Fall zu verzögern und damit den lästigen Überschutz und das unzeitige Abschalten zu verhindern. Im Fall der zwei- oder dreiphasigen Überlastung tritt diese Verzögerung nicht auf, da ja dann mindestens zwei Bimetallstreifen zwangsnotwendig von der Überlastung beaufschlagt sind und damit die Funktion normal bleibt, da in diesem Fall mindestens zwei Bewicklungen ein und desselben Ständers von der Überlast beaufschlagt sind und sich damit normal erwärmen.

jo Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Hilfsbügel an einem seiner Enden eine Stellschraube auf, die sich auf einem der Bimetallstreifen abstützt, so daß hier eine Einstellmöglichkeit gegeben ist

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind auf den Hauptbügel einwirkende Federn vorgesehen, die die Enden der Bügel abgestützt auf den Bimetallstreifen halten, ohne jedoch die Bimetallstreifen zu drücken.

Beispielsweise .m Fall eines dreiphasigen Unterbrecherschalters sind drei Hilfsbügel vorhanden, von denen sich jeder jeweils auf zwei der drei Bimetallstreifen abstützt, die somit paarweise einander zugeordnet sind. Der Hauptbügel trägt drei Schwenkachsen senkrecht zu seiner eigenen Achse, auf denen die drei Hilfsbi'sel angeordnet sind. In diesem speziellen Fall arbeitet der Unterbrecher wie folgt:

Im Fall der zwei- oder dreiphasigen Überlastung sind mindestens zwei Bimetallstreifen von dem Überlaststrom durchflossen. Sie schlagen damit beide aus und 50 nehmen dabei mindestens zwei Hilfsbügel mit sich. Da mindestens ein Hilfsbügel somit um das gleiche Ausmaß an seinen beiden Enden zurückgedrückt wird, wird das mittige Verschwenken dieses Hilfsbügels automatisch auf Null abgeglichen, und alles geschieht, als wenn der 55 Hauptbi'gel über die Schwenkachse des Hilfsbügels die Ausschlagbahn der beiden Bimetallstreifen direkt übertragen bekäme.

Da lie Bimetallstreifen einen Ausschlag in Abhängig keit von der Erhöhung der Temperatur des Warmpunk 60 tes der Niederspannungsbewicklung des Transforma tors besitzen, rufen sie die Auslösung des Unterbrecher schalter» hervor, wenn dieser Warmpunkt eine vorhe festgesetzte Grenztemperatur erreicht.

Die Grenztemperatur der Warmpunkte der Nieder 65 spannungsbewicklunge;. des Transformators ist bei spielsweise auf 12O⁰C festgesetzt. Bei einer Überlastun] von dem l,5fachen der normalen Stromstärke In und b{ einer Umgebungstemperatur von 20⁰C braucht de

Warmpunkt der Bewicklung des Transformators 3 Stunden, um diese Temperatur von 120⁰C zu erreichen. In der gleichen Zeit schlagen auf Grund der konstruktiven Gegebenheiten die beiden Bimetallstreifen durch die zweiphasige Überlastung von 1,5 In um 6 mm aus und rufen am Ende dieser 6 mm, die sie in 3 Stunden durchlaufen, die Auslösung hervor und schützen somit den Transformator vor jeder Erwärmung über 120⁰C hinaus.

Es ist hervorzuheben, daß der Ausschlag der Bimetallstreifen im Falle eines Auslösers mit Bimetallstreifen, die in Flüssigkeit arbeiten, sich im wesentlichen aus zwei Ausschlägen zusammensetzt, die sich addieren und die in der Zeit aufeinander folgen.

Zunächst tritt ein schneller Ausschlag auf, der praktisch ausschließlich von der Erwärmung des Bimetallstreifens, der von dem Überlaststrom durchlaufen wird, hervorgerufen wird.

Nachfolgend addiert sich ein zweiter langsamer Ausschlag zum ersten Ausschlag, der hervorgerufen wird von der progressiven Steigerung der Temperatur der Flüssigkeit des Auslösers, eine Temperatursteigerung, die hervorgerufen wird, durch die Wärme, die von der oder den Bimetallfedern abgegeben wird, und von der Wärme, die möglicherweise durch die Leitfähigkeit der Wandung des Transformators abgegeben wird, die vom öl des Transformators ja auch erwärmt wird.

Im oben gegebenen Beispiel kann man davon ausgehen, daß bei einem vorbestimmten Unterbrecherschalter der rasche Ausschlag 3 mm beträgt und der langsame Ausschlag 3 mm beträgt, so daß sich ein Gesamtausschlag von 6 mm ergibt

Im Falle der einphasigen Überlastung werden auf keinem der Jochständer des Transformators beide Niederspannungsbewicklungen gleichzeitig von dem Überlaststrom durchströmt Die beiden betroffenen Jochständer haben jeweils nur eine von dem überiaststrom durchströmte Bewicklung, so daß die Temperatur weniger schnell als im Fall der zwei- oder dreiphasigen Überlastung steigt, da jeweils die zweite Bewicklung, die nicht von dem Überlaststrom durchströmt ist, nicht nur selbst mitheizt sondern in der Praxis als Radiator wirkt, der die Erwärmung der ersten durchströmten Bewicklung herabsetzt Demgegenüber wird ein einziger Bimetallstreifen von dem Überlaststrom durchflossen. Dieser Bimetallstreifen schlägt damit in Abhängigkeit des durchfließenden Stromes aus und stößt zu Beginn bei dem schnellen Ausschlag beispielsweise die Stellschraube eines aufliegenden, ihm zugeordneten Hilfsbügels zurück.

Dieser Hilfsbügel findet sich somit anfänglich lediglich an einem seiner Enden bewegt und zwar auf der Seite des unter Überlast stehenden Bimetallstreifens, da ja bei der einphasigen Überlastung die anderen Bimetallstreifen nicht von der Überlast beaufschlagt sind und sich damit nicht erwärmen. Demzufolge schwenkt dieser Hilfsbügel um seine Achse und bewegt den Hauptbügel zunächst nur mit einer reduzierten Winkelverlagerung entsprechend der Hälfte seines schnellen Ausschlages. Der Hilfsbügel ruft damit die Auslösung nicht hervor. Danach wirkt dann die Flüssigkeit des Auslösers, die sich progressiv erwärmt auf alle Bimetallstreifen im Sinne des langsamen Ausschlages ein und insbesondere auch auf die beiden Bimetallstreifen, die dem in Frage stehenden Hilfsbügel zugeordnet sind, also dem ersten Bimetallstreifen, der unter der Überlast steht und dem zweiten Bimetallstreifen, der nicht unter Überlast steht Dieser Hilfsbügel wird somit dann ar ccinen beiden Enden gleichmäßig beaufschlagt und verlagert sich dabei parallel zu sich selbst und überträgt somit die gleiche Verlagerung auf den Hauptbügel. Dank dieser Ausgestaltung ist die erforderliche Zeit zum Erreichen der Winkeldrehung des Hauptbügels für die Auslösung beträchtlich vergrößert und diese Zeit nähert sich sehr stark derjenigen an, die für den Warmpunkt der Niederspannungsbewicklung des Transformators zum Erreichen seiner Grenztemperatur erforderlich ist, so daß hierdurch der übermäßige Schutz im Fall einer einphasigen Überlastung vermieden ist und es nicht zu einer unnötig frühen Abschaltung und damit einer schlechten Netzausnutzung kommt

Man kann hier das vorstehend angegebene Zahlenbeispiel wieder aufgreifen. Dort war die Grenztemperatur der Warmpunkte der Bewicklung des Transformators auf 120⁰C festgesetzt. Unter einer einphasigen Überlast von 1,5 In wird diese Temperatur nicht in 3 Stunden erreicht wie bei der zwei- oder dreiphasigen Überlastung, sondern in 6 Stunden, da auf zwei Jochständern immer nur eine Bewicklung pro Ständer unter Überlast steht und entsprechend heizt. Nur ein einziger Bimetallstreifen ist von der Überlast durchströmt Wie im vorstehend beschriebenen Zahlenbeispiel beträgt sein schneller Ausschlag 3 mm, jedoch dadurch, daß der ihm über den Hilfsbügel zugeordnete Hilfsbügel nicht unter Überlast steht beträgt die Wegbahn der Achse des genannten Hilfsbügels nur

3 mm

= 1,5 mm,

was deutlich zu wenig ist um ein Auslösen hervorzurufen. Nachfolgend erwärmt sich die Flüssigkeit de: Unterbrecherschalters, und zwar langsamer als im FaI der zwei- oder dreiphasigen Überlastung, da ja nur eir Bimetallstreifen die Flüssigkeit aufheizt Währenc dieser Phase schlagen beide Bimetallstreifen, die der betroffenen Hilfsbügel beaufschlagen, in einem langsa men Ausschlag um die gleiche Größe aus und beweger den Hilfsbügel parallel zu sich selbst da dieser ja jetz auf seinen beiden Enden beaufschlagt wird. Da dif Erwärmung langsamer vor sich geht sind beispielsweis« 4 Stunden erforderlich, damit der unter Überlas stehende Bimetallstreifen und der ihm über der Hilfsbügel zugeordnete Bimetallstreifen beide dei langsamen Ausschlag von 3 mm vollziehen. In diesen Augenblick beträgt die Wegbahn des zugehörigei Bügels somit:

3 + 3 + 3

= 4,5 mm.

Dies reicht immer noch nicht aus, um die Auslösunj hervorzurufen, die bei einer Wegbahn von 6 mm eintrit Die Flüssigkeit muß daher weiter aufgeheizt werdei damit die Gesamtausschläge der Bimetallstreife! ausreichen, um die Verlagerung von 6 mm an de Schwenkachse des Hilfsbügels hervorzurufea Die noc erforderliche Wegstrecke von 1,5 mm errechnet sich zu

(3 + 3 +1,5) + (3 + 1,5)

= 6 mm.

Um diesen zusätzlichen langsamen Ausschlag vo 1,5 mm für jeden der beiden Bimetallstreifen ζ erreichen, muß die Flüssigkeit des Unterbrecherscha! ters nochmals 2 Stunden erwärmt werden. Insgesarr bedarf es also 4 + 2 = 6 Stunden, um die Auslöseverk gerung von 6 mm zu erreichen, und es bedarf som

einer Zeit, die der entspricht, die für den Warmpunkt des Transformators zum Erreichen der 120° C erforderlich ist. Die Aufgabe ist damit genau gelöst. Der Unterbrecherschalter braucht zum Auslösen die gleiche Zeit wie die Zeit, die für den Warmpunkt der Niederspannungsbewicklung erforderlich ist, seinen Grenzwert zu erreichen, und zwar sowohl bei einphasiger als auch bei twei- oder dreiphasiger Überlast, obwohl die Bewicklung des Transformators deutlich weniger schnell bei der einphasigen Überlastung heizt wie bei der zwei- oder dreiphasigen Überlastung.

In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Unterbrecherschalters gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen dreiphasigen Unterbrecherschalter gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Unterbrecherschalter nach F i g. 1, unter Fortlassung des Gehäuses,

F i g. 3, 4 und 5 schematische Darstellungen der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Unterbrecherschalters jeweils bei zweiphasiger, dreiphasiger und einphasiger Überlastung.

Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, weist der Unterbrecherschalter ein Gehäuse 1 auf, dessen eine Seite von einer Wand 2 des zu schüttenden Transformators gebildet sein kann. Das Gehäuse 1 ist mit einer geeigneten Flüssigkeit 3 gefüllt, in der drei U-förmige Bimetallstreifen 4, 5 und 6 liegen. Die Bimetallstreifen sind mit ihrem oberen Ende an einem isolierenden Deckel 7 befestigt, durch den Anschlüsse 8 geführt sind. Für jeden der Bimetallstreifen ist einer der Anschlüsse 8 mit einem elektrischen Kreis 9 verbunden, der von den Bewicklungen des Transformators kommt, während der zweite Anschluß 8 mit einem elektrischen Stromkreis 10 verbunden ist, der zu den Trennkontakten des Unterbrecherschalters führt. Jeder der Bimetallstreifen 4, 5 und 6 wird somit von dem gesamten Strom des betroffenen Jochständers des Transformators, der ihm zugeordnet ist, durchquert

Erfindungsgemäß ist im Inneren des Gehäuses 1 ein Hauptbügel It vorgesehen, der in an dem Deckel 7 befestigten Lagern gelagert ist Der Hauptbügel 11, von dem in F i g. 2 lediglich die Enden dargestellt sind, ist somit schwenkbar um eine horizontale Achse 18 gelagert Der Hauptbügel 11 trägt untereinander parallele, jedoch zu seiner eigenen Drehachse 18 senkrechte Achsen 12,13 und 14.

Auf den Achsen 12, 13 und 14 sind schwenkbar drei Hilfsbügel 15,16 und 17 gelagert Jeder dieser Hilfsbügel 14,15 und 16 ist auf einem unterschiedlichen Paar der Bimetallstreifen 4,5 und 6 abgestützt gehalten, und zwar der Hilfsbügel 15 auf den Bimetallstreifen 4 und 5, der Hilfsbügel 16 auf den Bimetallstreifen 4 und 6 und der Hilfsbügel 17 auf den Bimetallstreifen 5 und 6.

Die Schwenkachsen 12, 13 und 14 eines jeden Hilfsbügels 15, 16 und 17 liegen jeweils in der Bügelmitte. Alle Hilfsbügel weisen an ihrem einen Ende eine Stellschraube 19 und an ihrem anderen Ende eine Stütze 20 auf, und jeder der Hilfsbügel stützt sich über die Stellschraube 19 und die Stütze 20 auf einem Paar der Bimetallstreifen ab. Um die Hilfsbügel 15,16 und 17 gegen die Bimetallstreifen 4, 5 und 6 angedrückt zu halten, sind Federn (nicht dargestellt) vorgesehen, die auf den Hauptbügel 11 einwirken. Es ist hervorzuheben, daß diese Federn den Kontakt der Hilfsbügel auf den Bimetallstreifen aufrechterhalten, aber keinerlei Drücke tuf die Bimetallstreifen ausüben, um nicht deren Ausschlag zu beeinflussen.

An dem einen Ende des Hauptbügels 11 befindet sich ein Sekundärschloß 21, das am Ende der Wegbahn eine Achse 22 freigeben kann, die unter der Wirkung einer Feder steht und die eine Kurbel 23 trägt, die das Hauptschloß (nicht dargestellt) des Unterbrecherschalters betätigt.

Die Funktionsweise des Unterbrecherschalters gemäß der Erfindung ist schematisch in den F i g. 3 bis 5 dargestellt, die in stark vereinfachter Weise die Bimetallstreifen 4,5 und 6 und die Hilfsbügel 15,16 und 17, jeweils mit ihren Schwenkachsen 12, 13 und 14, zeigen.

Im Fall der zweiphasigen Überlastung sind, wie in F i g. 3 dargestellt, zwei Bimetallstreifen beaufschlagt. Es soll sich dabei um die Bimetallstreifen 4 und 6 handeln. Unter dem Einfluß des sie durchströmenden Stromes schlagen sie zunächst schnell um beispielsweise 3 mm aus und stoßen dabei die beiden Enden des Hilfsbügels 16 zurück, der auf Grund seiner Verlagerung parallel zu sich selbst seine Achse 13 um die gleiche Größe mit sich nimmt und damit auch mit der gleichen Größe den Hauptbügel U betätigt, an dem die Achse 13 befestigt ist. Der Hauptbügel schwenkt somit um eine Größe entsprechend diesen 3 mm. Nachdem dieser schnelle Ausschlag getätigt ist, gehen die Bimetallstreifen zum Stadium des langsamen Ausschlages über, und dieser Vorgang setzt sich fort, bis die Bimetallstreifen um 6 mm ausgeschlagen sind, was durch entsprechende vorherige Einstellung die Freisetzung des sekundären Schlosses 21 und die Betätigung der Kurbel 23 hervorruft. Diese 3 mm des langsamen Ausschlages haben beispielsweise 3 Stunden gebraucht, eine Zeit, in der der Warmpunkt des Transformators seine Grenztemperatur von 120° C erreicht hat.

Im Fall der dreiphasigen Überlastung, der in F i g. 4 illustriert ist, geschieht sehr Ähnliches. Der einzige merkbare Unterschied ist, daß auch der Bimetallstreifen

5 beaufschlagt wird und sich demzufolge in der gleichen Weise verlagert wie auch die beiden anderen Bimetallstreifen 4 und 6. Die Hilfsbügel 15 und 17 werden zurückgestoßen, während sie vorher lediglich dem Hauptbügel folgten. Die Verlagerungsbewegungen und die Zeitdauer des vorhergehenden Beispieles bleiben bei gleicher Überlaststärke gleich wie beim vorhergehend beschriebenen Überlastungsfall.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten einphasigen Überlastungsfall wird lediglich ein Bimetallstreifen, beispielsweise der mittlere Bimetallstreifen 5, beaufschlagt, und die Anordnung ist so getroffen, daß bei gleicher Überlastungsstärke wie bei den vorstehend beschriebenen zwei- oder dreiphasigen Überlastungsfällen dei Transformator nicht etwa drei Stunden an der Überlas! angeschlossen bleiben kann, sondern 6 Stunden, bis da; sekundäre Schloß 21 freigegeben wird.

Die Funktionsweise des Unterbrecherschalters isi dabei die folgende:

Lediglich der Bimetallstreifen 5 unterliegt den raschen Ausschlag von 3 mm, während die anderer Bimetallstreifen, die nicht von dem Überlaststrorr durchströmt sind, nicht ausschlagen. Hierdurch ver schwenken die Hilfsbügel 15 und 17 um die Achsen 12 und 14 und drücken zu gleicher Zeit diese Achsen, du auf halber Strecke zwischen der Stellschraube 19 um der Stütze 20 liegen, um die Hälfte der Wegbahn de; Bimetallstreifens 5, also um ³/2 = 13 mm zurück Während der nachfolgenden Phase des langsamei Ausschlages sind auch die beiden Bimetallstreifen 5 um

6 durch die Erwärmung der Flüssigkeit 3 betroffen, s<

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daß auch sie dem langsamen Ausschlag unterlieger.. Sie durchlaufen beispielsweise beide die Ausschlagstrecke von 3 mm, aber die Hilfsbügel 15 und 17 verlagern sich dann parallel zu sich selbst, da sie ja an ihren beiden Enden in gleicher Weise zurückgedrückt werden. Die Achsen 12 und 14 werden daher während dieser Periode um 3 mm zurückgedrückt und lassen den Hauptbügel 11 um einen entsprechenden Winkel schwenken. In diesem Augenblick hat sich der Hauptbügel also wie folgt verlagert:

Um 1,5 mm während des raschen Ausschlages ausschließlich des Bimetallstreifens 5, dann um 3 mm während des langsamen Ausschiagens aller drei Bimetallstreifen und somit insgesamt um 4,5 mm, eine Wegstrecke, die noch nicht ausreicht, die Auslösung hervorzurufen.

Der Vorgang setzt sich somit durch ein langsames Ausschlagen der Bimetallstreifen fort, und zwar bis zu dem Augenblick, wo die Wegbahn von 6 mm für den Hauptbügel 11 erreicht ist, was der Fall ist, wenn während der Phase des langsamen Ausschlages die Bimetallstreifen nochmals um 1,5 mm und mehr verlagert wurden. Insgesamt ergibt sich:

a) Die Bimetallstreifen 4 und 6 sind um
3+1,5 = 4,5 mm ausgeschlagen.

b) Der Bimetallstreifen 5 ist um

3 + 3+1,5 = 7,5 mm ausgeschlagen.

c) Der Hauptbügel 11 ist um

1,5 + 3 +1,5 = 6 mm ausgeschlagen, und die Auslösung erfolgt nach Erreichen dieses Ausschlages vor 6 mm, aber in einer sehr viel längeren Zeit al* irr Fall de^r zwei- oder dreiphasigen Überlastung Hierbei ist zu berücksichtigen, daß

a) die Flüssigkeit 3 sich weniger schnei! in derr Gehäuse 1 erwärmt, da nur ein einzigei Bimetallstreifen heizt,

b) die Bimetallstreifen 4 und ö müssen in der Phase des langsamen Ausschiagens 4,5 mm durchlau-

fen, anstatt nur 3 mm in dieser Langsamphase

für den Fall der mehrphasigen Überlastung.

Insgesamt und durch Verbindung der beiden Punkte a) und b) ändert sich die Zeit zum Auslösen

beispielsweise von 3 auf 6 Stunden, um im Fall der einphasigen Überlastung die Auslösung bei einer gleichen Wegbahn von 6 mm zu erreichen.

Der erfindungsgemäße Unterbrecherschalter kann mit Vorteil in all den Fällen eingesetzt werden, wo man

einen optimalen Schutz eines dreiphasigen, in Zickzack geschalteten Transformators sowohl für mehrphasige als auch für einphasige Überlastungen sucht, wenn die erforderlichen Zeiten zum Erreichen der Grenztemperaturen des Warmpunktes des Transformators in diesen

beiden Überlastungsfällen deutlich verschieden sind, und zwar auf Grund der eingangs geschilderten Erscheinung, die die jeweils zu zweit schuppenförmig auf jedem Jochständer des Transformators angeordneten Niederspannungsbewicklungen hervorrufen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: 2401

1. Unterbrecherschalter für einen Mehrphasentransformator mit Niederspannungsbewicklung, mit einem mit Flüssigkeit gefüllten Gehäuse, einer der Phasenzahl des Transformators entsprechenden Anzahl von Bimetallstreifen, die jeweils von dem Strom des zugeordneten Jochständers durchflossen sind, und mit Bügeln, die jeweils auf einem bestimmten Bimetallstreifenpaar abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bügel Hilfsbügel (15, 16; 17) sind die schwenkbar auf Achsen (12, 13, 14) gelagert sind, die ihrerseits mit einem Hauptbügel (11) verbunden sind und senkrecht zu dessen Achse (18) liegen, und der Hauptbügel (11) durch einen oder mehrere der Hilfsbügel (15, 16,17) verschwenkbar ist und damit ein Schalterschloß betätigbar ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei einphasiger Überlastung der betroffene, ausschlagende Bimetallstreifen die Achse mindestens eines Hilfsbügels um eine geringere Wegstrecke verschiebt, als sein eigener Ausschlagweg ist

2. Unterbrecherschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hilfsbügel (15,16,17) an einem seiner Enden eine auf einem der Bimetallstreifen abgestützt gehaltene Stellschraube (19) aufweist.

3. Unterbrecherschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Hilfsbügel (15, 16, 17) mittels auf den Hauptbügel (11) einwirkende Federn in Berührung, jedoch ohne einen Druck auszuüben, mit den Bimetallstreifen (4, 5,6) gehalten sind.