DE2401657C3 - Unterbrecherschalter für einen Mehrphasentransformator mit Niederspannungsbewicklung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft »inen 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 weicht 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 Art weisen im wesentlichen drei Bauteile auf, und zwar die elekin sehen Trenn- und Schließkontakte, den Betätigungsme chanismus dieser Kontakte und den den Mechanismu steuernden Auslöser, der in Abhängigkeit der wahrge nommenen Stromstärken arbeitet. Bei den Unter brecherschaltern zuru Schutz von Transformatoren is das Hauptbauteil, das Wert und Qualität des Schalter bestimmt, der Auslöser. Diese Auslöser sind schon ii verschiedenen Erscheinungsformen verwirklicht wor den, und zwar insbesondere als magnetische Auslösei magnetisch-thermische Ausloser und thermische Auslö

Auf Grund der Erfahrungen der Praxis un< insbesondere auf Grund zahlreicher Fehlabschaltungei im elektrischen Leitungsnetz haben sich die beidei erstgenannten Ausführungsformen der Auslöser nich durchgesetzt Derzeit werden nur noch thermisch! Auslöser verwendet

Zunächst ist man von Auslösern ausgegangen, di< Bimetallstreifen benutzen, die in Luft arbeiten, wahrem man nunmehr Auslöser benutzt die mit Bimetallstreifei in Flüssigkeiten arbeiten, die gegebenenfalls auch ir thermischer Relation zum öl der zu schützender Transformatoren stehen. Die Entwicklung ist darau gerichtet gewesen, in dem Auslöser des Unterbrecher schalters praktisch ein thermisches Abbild des Transfor mators zu erzeugen, um den wärmsten Punkt de: Bewicklung des Transformatoi s überwachen zu können

Auf diese Weise löst der Auslöser die Öffnung de: Unterbrecherschalters nur dann aus, wenn einer seine: Bimetallstreifen eine Grenztemperatur erreicht, die durch eine entsprechende Bauweise der Grenztempera tür entspricht, die für den sogenannten Warmpunkt de< Transformators noch zulässig ist, so daß jegliche Zerstörungen des Transformators vermieden sind. Aui die gleiche Weise tritt eine Auslösung des Unter brecherschalters nicht vor dieser Temperaturgrer.ze auf, so daß eine kontinuierliche Ausnutzung de; elektrischen Verteilernetzes gewährleistet ist Derartige Auslöser stellen gegenüber den Auslösern mit Bimetall streifen, die in Luft arbeiten, eine Verbesserung dar, di sie eine genaue Überwachung der Temperatur de; Warmpunktes des ^T ansformators ermöglichen unc auch nur dann zu einer Auslösung des Unterbrecher schalters führen, wenn diese Grenztemperatur erreich) ist, wie auch der jeweilige Leistungsbereich und die umgebenden Betriebstemperaturen des Transformators sein mögen.

Auch die jetzt üblichen Unterbrecherschalter haber jedoch noch für den Fall von Einphasen-Überlastunger 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 ZickzackanschluO 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, aul 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 um eine zwei- oder dreiphasige Überlastung

handelt. Im Fall der zwei- oder dreiphasigen Überlastung stellt man, wie auch das Verzweigungs- und Schaltschema der Niederspannungsbewicklung des Transformators sein mag, fest, daß zumindest auf einem Ständerjoch die beiden Niederspannungsbewicklungen dieses Ständers von der gleichen Stromstärke durchflossen werden wie die, die durch den Bimetallstreifen geht. Diese beiden Bewicklungen hr>ben also genau die gleichen 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 genau 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 damit in jeder Weise im Fall der zwei- oder dreiphasigen Überlastung korrekt

Im Fall der einphasigen Überlastung jedoch und im Hinblick auf die obligatorisch vorgegebenen Konstruktionseigenschaften dreiphasiger, in Zickzackschaltung angekuppelter 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 d^;e Aufgabe lugrunde, 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 Siegen und der Hauptbügel durch einen oder mehrere der Hilfsbügel verschwenkbar ist und damit ein SchalterscMoß 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
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 Hauptbügel zum Verschwenken, der am Rnde 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 von dem Überlaststrom des zugeordneten Jochständers

is 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.

w 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 im 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 Hilfsbügel 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 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 Hauptbügel über die Schwenkachse des Hilfsbügels die Ausschlagbahn der beiden Bimetallstreifen direkt übertragen bekäme.

Da die Bimetallstreifen einen Ausschlag in Abhängigkeit von der Erhöhung der Temperatur des Warmpunktes der Niederspannungsbewicklung des Transformators besitzen, rufen sie die Auslösung des Unterbrecherschalters hervor, wenn dieser Warmpunkt eine vorher festgesetzte Grenztemperatur erreicht.
Die Grenztemperatur der Warmpunkte der Nieder-Spannungsbewicklungen des Transformators ist beispielsweise auf 120⁰C festgesetzt. Bei einer Überlastung von dem l,5fachen der normalen Stromstärke In und bei einer Umgebungstemperatur von 20⁰C braucht der

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 h 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 120° C hinaus.

Es ist hervorzuheben, daß der Ausschlag der ι ο 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 jo 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 Überlaststrom 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 Hiifsbügel 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 Hiifsbügel um seine Achse und bewegt den Hauptbügel zunächst nur mit einer reduzierten Winkerverlagerung entsprechend der Hälfte seines schnellen Ausschlages. Der Hiifsbügel 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 Hiifsbügel zugeordnet sind, also dem ersten Bimetallstreifen, der unter der Überlast steht, und dem zweiten Bimetallstreifen, der nicht unter Überlast steht Dieser Hiifsbügel wird somit dann an seinen 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 Zatilenbeispiel 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 Hiifsbügel zugeordnete Hiifsbügel nicht unter Überlast steht, beträgt die Wegbahn der Achse des genannten Hilfsbügels nur

35

40

45 3 mm

= 1.5 mm ,

was deutlich zu wenig ist, um ein Auslösen hervorzurufen. Nachfolgend erwärmt sich die Flüssigkeit des Unterbrecherschalters, und zwar langsamer als im Fall der zwei- oder dreiphasigen Überlastung, da ja nur ein Bimetallstreifen die Flüssigkeit aufheizt. Während dieser Phase schlagen beide Bimetallstreifen, die den betroffenen Hiifsbügel beaufschlagen, in einem langsamen Ausschlag um die gleiche Größe aus und bewegen den Hiifsbügel parallel zu sich selbst, da dieser ja jetzt auf seinen beiden Enden beaufschlagt wird. Da die Erwärmung langsamer vor sich geht, sind beispielsweise 4 Stunden erforderlich, damit der unter Überlast stehende Bimetallstreifen und der ihm über den Hiifsbügel zugeordnete Bimetallstreifen beide den langsamen Ausschlag von 3 mm vollziehen. In diesem Augenblick beträgt die Wegbahn des zugehörigen Bügels somit:

3+ 3 2

— = 4.5 mm.

Dies reicht immer noch nicht aus, um die Auslösung hervorzurufen, die bei einer Wegbahn von 6 mm eintritt Die Flüssigkeit muß daher weiter aufgeheizt werden, damit die Gesamtausschläge der Bimetallstreifen ausreichen, um die Verlagerung von 6 mm an der Schwenkachse des Hilfsbügels hervorzurufen. Die noch erforderliche Wegstrecke von 13 mm errechnet sich zu:

(3 + 3 + U) + (3 + 1.5)

= 6 mm.

Um diesen zusätzlichen langsamen Ausschlag von 13 mm für jeden der beiden Bimetallstreifen zu erreichen, muß die Flüssigkeit des Unterbrecherschalters nochmals 2 Stunden erwärmt werden. Insgesamt bedarf es also 4 + 2 = 6 Stunden, um die Auslöseverlagerung von 6 mm zu erreichen, und es bedarf somit

einer Zeit, die der entspricht die für den Warmpunkt des Transformators zum Erreichen der 120⁰C 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 zwei- oder dreiphasiger Überlast, obwohl die Bewicklung des Transformators deutlich weniger schnell bei der einphasigen Überlastung heizt wie bei der zwei- ι ο 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 Untei brecherschalter gemäß der Erfindung,

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

Fig.3, 4 und5 schematische Darstellungen der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Unterbrecherschalters jeweils bei zweiphasiger, dreiphasiger und einphasiger Überlastung.

Wie aus Fig. 1 und2 ersichtlich, weist der Unterbrecherschalter ein Gehäuse 1 auf, dessen eine Seite von einer Wand 2 des zu schützenden Transformators gebildet sein kann. Das Gehäuse 1 ist nit 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 Hilfsbügcl auf den 6s Bimetallstreifen aufrechterhalten, aber keinerlei Drücke auf 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 Fig.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 11 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 120⁰C 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 Übenaststärke 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 der Transformator nicht etwa drei Stunden an der Überlast angeschlossen bleiben kann, sondern 6 Stunden, bis das sekundäre Schloß 21 freigegeben wird.

Die Funktionsweise des Unterbrecherschalters ist dabei die folgende:

Lediglich der Bimetallstreifen 5 unterliegt dem raschen Ausschlag von 3 mm, während die anderen Bimetallstreifen, die nicht von dem Überlaststrom durchströmt sind, nicht ausschlagen. Hierdurch verschwenken die Hilfsbügel 15 und 17 um die Achsen 12 und 14 und drücken zu gleicher Zeit diese Achsen, die auf halber Strecke zwischen der Stellschraube 19 und der Stütze 20 liegen, um die Hälfte der Wegbahn des Bimetallstreifens 5, also um V2 = 1,5 mm zurück. Während der nachfolgenden Phase des langsamen Ausschlages sind auch die beiden Bimetallstreifen 5 und

6 durch die Erwärmung der Flüssigkeit 3 betroffen, so

£09 639/281

24Cl 657

daß auch sie dem langsamen Ausschlag unterliegen. 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 1 ί 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+14 = 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 von 6 mm, aber in einer sehr viel längeren Zeit als im Fall der zwei- oder dreiphasigen Überlastung. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß

a) die Flüssigkeit 3 sich weniger schnell in dem Gehäuse 1 erwärmt, da nur ein einziger Bimetallstreifen heizt,

b) die Bimetallstreifen 4 und 6 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

^:s 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)

24 Ol Patentansprüche:

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 ι ο 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 (U) 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 ;s 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 v~> 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.

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