DE375318C - Schnell wirkender UEberstromschalter - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN
AM 12. MAI 1923

(120565

Die Erfindung bezieht sich auf rasch öffnende Uberstromschalter und ist überall anwendbar, wo ein elektrischer Strom rasch unterbrochen werden muß, erweist sich aber als besonders nützlich beim Schütze dynamoelektrischer Maschinen vor übermäßigen Stromstößen. Bei Gleichstrommaschinen verursachen solche übermäßigen Stromstöße sowohl Rundfeuer an .den Kollektoren als auch Beschädigung der Isolierung der Maschinen. Übermäßige I Stromstöße als Folge von Kurzschlüssen sind besonders schädlich, und da in sehr kurzer Zeit nach dem Eintreten des Kurzschlusses eine überaus hohe Stromstärke erreicht wird, so muß der Stromunterbrecher äußerst rasch arbeiten, weil sonst die Maschine beschädigt wird, bevor der Unterbrecher in Tätigkeit tritt. Solche außerordentlichen Bedingungen schließen die Anwendung der gebräuchlichen Stromunterbrecher aus, bei denen das bewegliche Schaltkontaktglied in der Schlußstellung

durch Klinken u. dgl. entgegen der AYirkung einer Kraft gehalten wird, weil derartige Vorrichtungen unzulässige Verzögerungen in der Wirkung des Unterbrechers herbeiführen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, Unterbrecher ohne Gesperre, wie Klinken u. dgl., zu bauen und das bewegliche Schaltglied mittels eines Elektromagneten geschlossen zu halten, der auf Differenz geschaltete Xebenschluß- und Reihenwicklungen enthält, wobei die Nebenschlußwicklung das Schaltglied in seiner Schließstellung erhält und die Reihenwicklung entgegenwirkt, so daß der Stromkreis bei Überlastung geöffnet wird. Bei der gewöhnlichen Ausführung haben solche Unterbrecher den großen Fehler, daß, wenn ein plötzlicher starker Stromstoß, z. B. ein Kurzschluß, eintritt, eine Induktionswirkung zwischen der Nebenschluß- und der Reihenwicklung zustande kommt, so daß tatsächlich der Unterbrecher für eine erhebliche und gefährliche Zeitdauer geschlossen erhalten wird. Ein Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieses Übelstandes.

Zu diesem Zweck wird ein Haltemagnet mit einer Xebenschlußwicklung vorgesehen, und der die Abschaltung bewirkende Leiter wird in solcher Weise angeordnet, daß zwischen ihm und der Xebenschlußwicklung keine wesentliche Induktionswirkung bei einer plötzlichen Änderung der Stromstärke, z. B. infolge Kurzschlusses, sich ergibt. Obgleich der wirksame Leiter eine Wicklung o. dgl. darstellen kann, wird in der von der Erfindung bevorzugten Form ein gerader Leiter angewandt. Dieser ist so angeordnet, daß der Anker des Elektromagneten, der das Schaltglied in seiner Schließstellung erhält, ohne erhebliche Heruntersetzung oder sonstige Beeinträchtigung der Kraftlinienzahl im Kern des Elektromagneten entmagnetisiert wird, indem die Wirkung des Leiters sich darauf beschränkt, den Kraftlinienfluß auf einen Nebenweg um den Anker herum entsprechend einer im voraus bestimmten Stromstärke abzulenken. Der Anker wird auf diese Weise . entmagnetisiert, ohne daß sich eine wesentliche Änderung im gesamten Kraftlinienfluß ergibt, der durch die Nebenschlußwicklung erzeugt ist. Um den L^nterbecher besonders rasch auf eine plötzliche Änderung der Stromstärke ansprechen zu lassen, wird bei einer Ausführungsform der Erfindung eine einstellbare Induktionsnebenwicklung parallel an dem iyjrksamen Leiter vorgesehen, so daß bei scmieUen Stromänderungen die Stromstärke in diesen-^^ascher anwächst als in dem vom UnterbrecherMiberwachten Stromkreise.

Um einen gufen^Kontakt zwischen den Schaltkontaktflächen ztt - erhalten, ist es wünschenswert, Wischkontaiste vorzusehen; aber die gewöhnliche Form derartiger Wischkontakte würde den Zweck dieser Erfindung nicht in allen Fällen erreichen, weil der bewegliche Kontakt den ortsfesten erst eine erheblicbe Zeit nach Bewegungsbeginn verläßt. Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, an Wischkontakten die Unterbrechung des Stromes sogleich beim Beginn der Bewegung des Schaltgliedes herbeizuführen. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß der den Erfindungsgegenstand bildende Unterbrecher mit zwei beweglichen Kontaktgliedern ausgerüstet ist, die verschieden große Schaltgeschwindigkeiten haben, wobei das Schaltglied, welches für gewöhnlich in die Offenstellung strebt, sehr leicht ist und das andere Schaltglied, das verhältnismäßig schwer ist, nachgiebig angeordnet und in solcher Richtung nach dem leichten Kontakt hin gedrückt wird, daß beide Kontakte beim Schließen eine Wischwirkunü," liefern. Wenn der Unterbrecher sich öffnet, so löst das leichte Schaltglied unverzüglich seinen Eingriff mit dem schwereren Kontakt und wird dann rasch beschleunigt; hingegen folgt der schwerere Kontakt nicht unverzüglich dem leichteren Kontakte. Auf diese Weise ist sowohl die Geschwindigkeit der Stromunterbrechung als auch zugleich die Wischwirkung beim Schließen gesichert. Die Zeichnung zeigt in
Abb. ι eine Ausführungsform der Erfindung im Aufriß nebst Schaltschema für den Fall, daß der Unterbrecher eine dynamoelektrische Maschine vor Rundfeuer beim Kollektor schützt.

Abb. 2 ist ein vereinfachtes dem der Abb.. 1 einigermaßen ähnliches Schema, welches einen Induktionsnebenschluß zu dem wirksamen Leiter zeigt, und

Abb. 3 eine Einzeldarstellung eines Teiles des Unterbrechers, die zeigt, in welcher Weise der die Entmagnetisierung des Ankers des Elektromagneten herbeiführende Leiter im Magnetkreise des Elektromagneten angeordnet ist.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende: Das Schaltglied 3 (Abb. 1 und 2) wird von Hand oder durch einen Zug des Magneten 16' in seine Schließstellung be- no wegt. Beim Schließen kommt der Kontakt 11 mit dem schweren Kontakt 12 in Berührung und veranlaßt ihn, sich um seinen Gelenkzapfen 17 entgegen der Kraft der Feder 15 zu bewegen, wodurch eine AVisch wirkung an den Kontakten zustande kommt. Wenn die Kontakte geschlossen sind, ist der Widerstand r kurzgeschlossen durch den Leiter 10, den biegsamen Leiter 18, die Kontakte 11 und 12, die biegsame Leitung 19 und die magnetische Blaswicklung 20. Der am Schaltglied 3 befestigte Anker 5 überbrückt den

Luftspalt 13 zwischen den Polen 8 und 9 des Elektromagneten 4, und das Schaltglied wird in dieser Schlußstellung entgegen der Kraft der Feder 6 vermöge der magnetischen Anziehung gehalten, welche von dem durch die vom Generator her oder durch eine besondere Stromquelle erregte Nebenschlußwicklung 7 des Elektromagneten hervorgebrachten Kraftiinienfluß herbeigeführt wird. Die Wicklung 7 kann durch den Widerstand r' geregelt werden. Obgleich im wesentlichen der volle Generatorstrom durch den Leiter 10 fließt, wird doch, sofern er nicht die vorgeschriebenen Grenzen überschreitet, der von der Wicklung 7 hervorgebrachte Kraftlinienfluß nur unwesentlich beeinträchtigt. Der : magnetische, vom Leiter 10 hervorgebrachte Kraftlinienfluß verursacht eine Abdrängung der Kraftlinien vom Anker 5 weg.

Wenn ein Kurzschluß oder eine Überlastung vorkommt, wird die Abdrängwirkung so groß, daß der Weg nahezu des gesamten von der Wicklung 7 hervorgebrachten Kraftlinienflusses verändert und der Kraftlinien- [ fluß vom Anker 5 nach einem Nebenweg ab- j gedrängt wird, wobei der vollständige Kraft- j fluß des Elektromagneten nichtsdestoweniger \ im wesentlichen in seinem Betrage unver- I ändert bleibt. Wenn der Anker auf diese Weise für einen Augenblick nahezu 'entmagnetisiert ist, veranlaßt die Feder 6 das Schaltglied 3, sofort die Berührung der Kontakte 11 und 12 zu lösen und somit den Strom rasch zu unterbrechen. Dadurch wird der ' Widerstand r in den Generator Stromkreis eingeschaltet, bevor ein Rundfeuer am Kollektor entstehen kann. Die Lage des Leiters 10 und I der Wicklung 7 ist so gewählt, daß eine merk-' liehe gegenseitige Induktion nicht stattfinden kann.

Die Wirkungsweise der im vereinfachten ' Schema nach Abb. 2 dargestellten Anordnung ist nahezu die gleiche wie bei der Anordnung nach Abb. 1, abgesehen davon, daß in Abb. 2 die obenerwähnte einstellbare Induktionswicklung 16 im Nebenschluß zum Leiter 10 vorgesehen ist. Die Blaswickltmg 20 ist in j dieser Abbildung im Hauptkreise des Generators angeordnet und nicht im Nebenschlußkreise zum Widerstandr. Die Wirksamkeit der Blaswicklung wird durch diese Anordnung vergrößert, weil der Ausblaskraftfluß wegen des durch den Widerstand r gehenden Nebenschlußstromes nicht so rasch heruntergeht wie der Strom durch die Kontakte, und weil ein wesentlicher Betrag der Induktion von dem den Leiter 10 einschließenden Stromkreise weggenommen wird. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist im wesentlichen die gleiche wie die schon beschriebene. Der Unterbrecher spricht nur wegen des Induktionsnebenschlusses 16 noch rascher auf plötzliche Änderungen in der Stromstärke an wie bei der Anordnung nach Abb. 1.

Ist der Schalter offen, so sind die Kontakte 23 durch das Schaltglied 24 überbrückt, das durch das S.chaltglied 3 betätigt worden ist. Durch Druck auf den Knopf 22 kann jetzt die Wicklung 21 und durch deren Wirkung die Wicklung 16' erregt werden, so daß diese den Schalter wieder schließt.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Schnell wirkender Überstromschalter, dessen Schaltglied vom Anker eines Magneten entgegen der Wirkung einer Feder in Schließstellung gehalten wird, gekennzeichnet durch eine auf Überstrom im Stromkreise ansprechende Einrichtung zur Ablenkung des magnetischen Kraftflusses des Haltemagneten vom Anker, so daß die Haltewirkung des Magneten geschwächt und dem Schaltgliede die Unterbrechung des elektrischen Kreises ermöglicht wird.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des einen Luftspalt des Haltemagneten überbrückenden Ankers ein ortsfester Leiter go derart angeordnet ist, daß der Kraftlinienfluß im Anker bei Überstrom geschwächt und der Anker hierdurch zur Kontaktöffnung freigegeben wird.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kraftfluß des Ankers verändernden Leiter innerhalb des Luftspaltes angeordnet sind.

4. Schalter nach Anspruch 1, 2 oder ,3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kraftfluß des Ankers verändernde Leiter als gerader Leiter ausgebildet ist.

5. Schalter nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden zusammenwirkenden Kontaktgliedern des Schalters das mit dem Anker verbundene einen großen Sclialtweg mit großer Geschwindigkeit zurücklegt, während das andere Kontaktglied, das federnd gegen das erstere Kontaktglied gepreßt wird, eine verhältnismäßig geringe Verschiebung mit geringer Geschwindigkeit erfährt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.