DE403788C - Sicherheitsschaltung - Google Patents

Description

Elektrische Schaltapparate zur Sicherung von Stromverbrauchern müssen so gebaut sein, daß sie bei einer auftretenden unzulässigen Stromsteigerung, z. B. bei Kurz- und Erdschlüssen, in der Lage sind, in kürzester Zeit die gefährdete Anlage abzuschalten. Ferner müssen die Schaltapparate so gebaut sein, daß sie eingeschaltet werden können, ohne daß eine Beschädigung an ihnen entsteht, auch wenn ein Kurzschluß ίο in der Anlage noch bestehen sollte. Zu diesem Zwecke besitzen die meisten Apparate eine sogenannte Freiauslösung. Es sind auch andere Einrichtungen bekanntgeworden, die es verhindern sollen, daß eine Einschaltung des Selbstschalters vorgenommen werden kann, solange noch nicht sämtliche Stromverbraucher abgeschaltet sind. Zu diesem Zwecke wird z.B. eine Widerstandsspule an die Kontakte des Selbstschalters gelegt, die im eingeschalteten Zustand kurzgeschlossen ist, sich im Augenblick des Ausschaltungsvorgangs in den Stromkreis einschaltet, die Netzspannung zum größten Teil verzehrt und zugleich den Selbstschalter an einer Einschaltung verhindert, solange der über die Widerstandsspule und den eingeschalteten Stromverbraucher fließende Strom durch Ausschaltung der Anlaßorgane nicht unterbrochen wird. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß

sie praktisch nicht auf den Widerstandswert des Stromverbraucherkreises Rücksicht nimmt und auch bei schwachen Belastungen, z.B. einer eingeschaltet gebliebenen Glühlampe, anspricht, obwohl es in einem solchen Falle ohne weiteres zulässig wäre, den Schalter wieder einzuschalten. Würde z. B. ein solcher Schalter zur Sicherung eines Niederspannungsnetzes einer Überlandzentrale verwendet, so wäre es notwendig, vor ίο einer Wiedereinlegung des Schalters sämtliche Motoren und Lampen, die z. Zt. gerade eingeschaltet sind, zunächst abzuschalten. Dies ist aber in den meisten Fällen praktisch unmöglich. Zweck der Erfindung ist es, diese Mängel zu vermeiden und eine Wiedereinschaltung des Stromverbrauchers selbsttätig erfolgen zu lassen, sobald der Widerstand der Anlage auf einen zulässigen Wert gesunken ist, welcher in jedem Falle von der Größe und Anzahl der hinter dem Schalter angeschlossenen Verbraucher abhängig j ist. Dieser Wert zeigt naturgemäß nach der Art und Größe der Anlage sehr große Abweichungen, ', in jedem Fall muß er aber beim Wiederein- ■ schalten stets so groß sein, daß der Einschaltstrom die zulässige Stromstärke des Schalt- ι schützes nicht überschreitet. 1

Zu diesem Zwecke ist bereits vorgeschlagen ' worden, beim Abschalten des Verbraucherstrom- ^! kreises eine dessen Widerstand überwachende ^:, Hilfsvorrichtung, im folgenden kurz Schalt- ! wächter genannt, in Tätigkeit treteil zu lassen, welche bei Erreichung eines bestimmten Wider- ί standswertes des Verbraucherkreises diesen wieder selbsttätig einschaltet. Bei den bekann- ! ten Einrichtungen dieser Art ist die parallel zum Hauptschalter liegende Schaltwächterspule durch diesen für gewöhnlich kurzgeschlossen, < während bei geöffnetem Hauptschalter der Strom über die Schaltwächterspule und den verhältnismäßig großen Vorschaltwiderstand durch den Verbraucherstromkreis fließt und bei j Unterschreitung eines bestimmten Stromwertes den Schaltwächter wieder zum Einschalten frei- ! gibt. Da es sich beim Verbraucherstromkreis meist um Widerstände handelt, die gegenüber dem vorgeschalteten Widerstand nur sehr gering 1 sind, so ist dieses Verfahren für die meisten Fälle zu ungenau und deshalb praktisch nicht ! anwendbar.

Gemäß vorliegender Erfindung ist dieser Mangel dadurch vermieden, daß der Schaltwächterstromkreis in einer besonderen, an sich bekannten Schaltung zur Messung kleiner Widerstände ausgeführt und zu diesem Zwecke entweder mit einer Differentialwicklung versehen ist oder sich während der Messung auf eine J Stromquelle niedrigerer Spannung einschaltet. [ In der Stromzuführung des Schaltwächters kann vorteilhaft dabei ein von Hand zu betätigender Hilfsschalter vorgesehen sein, so daß durch diesen das Ein- und Ausschalten des Hauptschalters auch willkürlich bewirkt werden kann, solange der Widerstand des Verbraucherstromkreises den festgelegten zulässigen Wert nicht unterschreitet.

Mit Rücksicht darauf, daß bei Drehstrommotoren der primäre Stromkreis mit dem sekundären nur magnetisch verkettet ist und die Gefahr besteht, daß der Anlasser nicht auf 0 zurückgelegt ist, empfiehlt es sich, bei Drehstrommotoren die Widerstandsmessung im sekundären Stromkreis auszuführen, wobei gegebenenfalls wieder eine niedrigere Hilfsspannung verwendet werden kann.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt, und zwar zeigt:

Abb. ι eine Schaltung für eine Gleichstromverbraucheranlage unter Benutzung der Betriebsspannung zur Widerstandsmessung,

Abb. 2 eine Schaltung für Gleichstromanlage mit Hilfsbatterie zur Widerstandsmessung,

Abb. 3 bis 5 die Anordnung des Schaltwächters an einer Schaltung, welche eine besonders genaue Widerstandsmessung gestattet, und zwar sowohl für einfache Leitungen als auch für Ringleitungsabschnitte,

Abb. 6 und 7 eine Schaltung für Drehstrom, einmal bei Verwendung der Betriebsspannung, das andere Mal unter Benutzung eines Transformators zur Erzielung einer niedrigeren Spannung für die Widerstandsmessung,

Abb. 8 und 9 eine Schaltung für Drehstrommotoren bei Verwendung der Betriebsspannung und unter Einschaltung eines Transformators für die Meßspannung.

Bei dem in Abb. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist s der doppelpolige, elektromagnetische Hauptschalter für die Ein- und Ausschaltung des Verbraucherstromkreises. Dieser Schalter ist mit zwei Hilfskontakten h¹, h² versehen, welche in Ausschaltstellung einen Hilfsstromkreis einschalten. Der Hauptschalter s wird durch die Nullspannungsspule η betätigt, mit der die Widerstände v¹ und v² in Reihe geschaltet sind. An die beiden Schalterdrehpunkte a¹ und «², an die die Stromverbraucheranlage angeschlossen ist, ist gemäß der Erfindung ein elektromagnetisches, im folgenden »Schaltwächter« genanntes Relais w in der Ausschaltstellung des Schalters angeschlossen. Dieser Schaltwächter besteht aus einem Elektromagneten mit drei Spulen, von denen die mittlere p¹ für die volle Betriebsspannung bemessen ist, während die beiden Spulen p² und p^s, die einerseits an p¹, anderseits an den Schalterdrehpunkten a¹ bzw. a^% angeschlossen sind, je für die Hälfte der Betriebsspannung bemessen sind. Der Wicklungssinn der Spule p¹ ist dem Wicklungssinn der Spulen p² und p^x entgegengerichtet. Die Verbindungspunkte b¹ und b² der Spule p¹ mit den Spulen p² und p^z sind zu

den bereits erwähnten Hilfskontakten h¹ und hdes Schalters s geführt, die in dessen Ausschaltstellung geschlossen sind. Diese Hilfskontakte des Hauptschalters führen zu den Drehpunkten eines kleinen Hilfsschalters q, dessen Einschaltkontakte an die Zuleitung zum Hauptschalter angeschlossen sind. Der Anker des Schaltwächters w wird in der gezeichneten Stellung durch eine Feder f so gehalten, daß der Wider-ίο stand v² zur Nullspannungsspule η des Hauptschalters s in der gezeichneten Stellung in den Hilfsstromkreis eingeschaltet ist. Der Widerstand r² ist so hoch bemessen, daß er die Stromstärke in der Xullspannungsspule so weit herabsetzt, daß zwar ein Einschalten des Schalters s nicht möglich ist, wenn er in dem Stromkreis liegt, wohl aber ein Festhalten des Schalters s in dessen Schlußstellung.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende:

Tritt z. B. in der Stromverbraucheranlage (Elektromotor mit Anlasser und Überstromauslöser A) eine solche Stromsteigerung auf, daß der Auslöser A anspricht und die NuIlspannungsspule η des Schalters s kurzzeitig überbrückt, so schaltet der Hauptschalter die gefährdete Stromverbraucheranlage ab. Nunmehr fließt ein Hilfsstrom durch den in Schließstellung befindlichen Hilfsschalter q über die Hilfskontakte h¹ und h² zu den Verbindungspunkten b¹ und b² der Spule ρ^Ί mit den Spulen p² und p^a zu den Schalterkontakten a¹ und a² und von bier weiter über die angeschlossene Strom Verbraucheranlage. Hierbei wird die Spule p¹ voll erregt, andererseits erhalten die Spulen p² und p^s eine Erregung, die von dem Widerstandswert der angeschlossenen Anlage abhängt. Besteht ein vollständiger Kurzschluß, d. h. ein sehr geringer Widerstandswert in der Anlage, so fließt ein Strom von gleicher Stärke durch die Spulen p¹, p² und p^s. Da die Spule p¹ den Spulen p² und p³ entgegenwirkt, so heben sich die elektromagnetischen Wirkungen auf und der Anker des Schaltwächters w wird nicht angezogen.

Dieses ist erst dann möglich, wenn der Widerstand der angeschlossenen Anlage auf einen solchen Wert gestiegen ist, daß die Wirkung der ! Spule p¹ die Gegenwirkung der Spulen p² und p³ so weit überwiegt, daß ein Anziehen des Schaltwächterankers erfolgen kann. In diesem Falle j wird der Widerstand v² überbrückt und die Wiedereinschaltung des Schalters s bewirkt. Zugleich schaltet sich hierbei durch die eintretende Unterbrechung an den Hillskontakten ■ Ĺ und h² der Hilfsstromkreis ab. Der Vor- i schaltwiderstand v² dient zugleich als Ent- 1 lastungswiderstand für den Hauptschalter, wenn ! bei dessen Wiedereinschaltung die Abtrennung des Schaltwächters w von den Hilfskontakten , vorgenommen wird.

Die Anordnung ist also nicht unbedingt davon abhängig, daß alle Stromverbraucher abgeschaltet werden, z. B. können noch eine größere Anzahl von Lampen eingeschaltet bleiben. Bedingung für das selbsttätige Wiedereinschalten durch Betätigung des Schaltwächters w ist nur das Verhältnis der Stromstärke in der Spule /j¹

• zu den Strömen in den Spulen p² und p³. Dieses Verhältnis wird durch den Widerstandswert dc-r angeschlossenen Anlage gegeben und kann z. B. durch einstellbare Vorschaltwiderstände im Stromkreis der Spulen p² und p^a so beeinflußt werden, daß der Schalter s beim Einschalten nur einen bestimmten Grenzstrom aufweisen kann, da bei Auftreten größerer Stromstärken die Einschaltung des Schützes verhindert wird. Auch durch Einstellung der Feder f des Schaltwächterankers kann der Wert des zulässigen Grenzstromes reguliert werden.

Durch Ausschaltung des Hilfsschalters q wird die ganze Anlage stromlos gemacht, wobei zugleich eine Erdung und ein Kurzschließen der Stromverbraucheranlage dadurch erfolgt, daß der Hilfsstromschalter q sich in der Ausschaltstellung gegen die Kontakte k¹ und k² legt, die

: mit Erde verbunden sind. Da mit zunehmender Netzspannung die Schwierigkeit" wächs't, die Widerstandsmessung mit der Netzspannung selbst vorzunehmen, so empfiehlt es sich in manchen Fällen, insbesondere dann, wenn der zulässige Widerstand des Netzes nur k'ein ist, eine niedrigere Hilfsspannung, ζ B. eine Akkumulatorenzelle, für die Widerstandsmessung zu benutzen, um verhältnismäßig große Verschiedenheiten des Meßstromes bei Änderung des Widerstands wertes zu erzielen.

Abb. 2 zeigt die Schaltung für die Benutzung einer besonderen Meßbatterie. Dabei sind s¹ und ,s² die beiden Schaltmesser des doppelpoligen Schalters, η ist die Schalterspule, v¹ und v² sind zwei Vorschaltwiderstände, b ist die Meßstromquelle, z. B. eine Akkumulatorenzelle. x¹ und x² sind Vorschaltwiderstände für die Batterie und an den Hilfsschalter q angeschlossen. Das mittlere Schaltmesser des Hilfsschalters q dient zur Unterbrechung des Meßstromkreises. Der Schaltwächter w besteht aus dem Überstromrelais r² und dem Einschaltverzögerungsrelais r¹; h¹ und h² sind die Einschaltkontakte des Verzog rungsrelais, p¹ und p² sind die Kurzschluß kontakte der Nullspannungsspule n, t¹ und t² sind die Unterbrechungskontakte' für das Einschaltverzögerungsrelais. z¹ und z² sind Hilfskontakte, die am Schalter angebracht sind und in der Ausschaltstellüng den Stromkreis des Einschaltverzögerungsrelais einschalten, k¹ und k- sind die Hauptkontakte, durch welche die angeschlossene Anlage im abgeschalteten Zustande mit der Meßeinrichtung in Verbindung gebracht wird Ferner sind noch Sicherungen i vorgesehen, m ist die

Spule des Maximalrelais r-, y der je nach der Belastung veränderliche Verbraucherwiderstand. Die Schaltung arbeitet folgendermaßen:

Bei eintretendem Kurzschluß oder einer sonstigen Überlastung wird der Hauptschalter durch einen auf der Zeichnung nicht mit dargestellten Überstroirischalter in bekannter Weise zur Auslösung gebracht und schaltet dabei den Stromverbraucherkreis ab. In diesem Augenblick fließt ein Hilfsstrom von der Batterie b über den Kontakt u des geschlossenen Schalters q durch die Spule m, über Kontakt k², den , Stromverbraucherkreis y und den Kontakt k¹ zurück zur Zelle b. Stellt sich hierbei ein so starker Strom ein, daß der Anker des Relais _: anspricht, so spricht auch der Anker des Relais r² an und schließt die Kontakte p^r und p² und damit die Xullspannungsspule η kurz. Zugleich wird durch öffnung der Kontakte t¹ und t² das Relais r¹ unwirksam gemacht. Dieses Relais wird über die Kontakte z¹, z² beim : Herausfallen des Hauptschalters gespeist und , schließt nach einer gewissen Zeit die Hilfs- I kontakte h¹ und h². Über die Hilfskontakte h¹ und h² und die Hilfskontakte t¹ und t² wird eine Überbrückung des Vorschaltwiderstandes v¹ des j Schützes vorgenommen. Solange der AAnker i des Relais r² angezogen ist, die Schützenspule η also kurzgeschlossen und die Kontakte t¹ und t² geöffnet sind, ist ein Wiedereinschalten des Schützes nicht möglich. Wird jedoch nunmehr der in der Stromverbraucheranlage fließende Strom infolge Beseitigung des bestehenden Kurzschlusses oder durch Ausschaltung der zuviel eingeschalteten Stromverbraucher so ] gering, daß der Anker des Relais /² abfällt, so tritt eine Unterbrechung des Kurzschlusses der ' Spule η und eine Überbrückung der Kontakte t¹ und t'^z ein. Hierdurch ist, da die HilfskontakteA¹ und /t² geschlossen sind, der Vorschaltwiderstand v¹ des Schalters s überbrückt, so daß ; nunmehr ein Verstärkter Strom durch die Spule η fließt und der Schalter auf diese Weise wieder ■ einschaltet. Der Schaltwächter wird dabei ab- , geschaltet, und die Anlage ist wieder im Betrieb.

Die Batterie b wird über die Widerstände x¹

und x² mit sehr schwachem Strom gespeist und wieder aufgeladen. Dabei können noch die bereits bekannten Einrichtungen verwendet werden, die ein selbsttätiges Abschalten der Batterie bei Beendigung der Ladung und beim Eintritt einer zu geringen Klemmenspannung ; vornehmen und auf diese Weise die Batterie j schützen.

Wenn die Anlage durch Abschalten des Hilfs- i schalters q vollständig spannungslos gemacht worden ist, wird auch der Batteriestromkreis ; ausgeschaltet. Beim Wiedereinschalten des Hilfsschalters wird über den Vorkontakt u zunächst der Schaltwächter eingeschaltet. Besteht nun ein Widerstandswert für den Stromverbraucherkreis, der für den verwendeten Hauptschalter einen zu hohen Strom ergeben würde, so bewirkt der Schaltwächter, daß die '■ Einschaltung so lange verhindert wird, bis der zulässige Wert des Widerstandes erreicht ist. Die Anordnung arbeitet also in gleicher Weise beim Einschalten des Hauptschalters wie im Betriebe.

Abb. 3 bis 5 zeigen eine weitere Schaltung, die eine genaue Messung des nur kleinen Widerstandes des Verbraucherstromkreises auch bei einer verhältnismäßig hohen Betriebsspannung ermöglicht. Hierbei ist in Abb. 3 zunächst das Grundsätzliche dieser Schaltung dargestellt. Das Relais besitzt drei Spulen p¹, p² und />³, von denen die mittlere p^z die gleiche Windungszahl hat wie die beiden andern Spulen p¹ und p³ zusammen und im umgekehrten Sinn gewickelt ist. Wenn als Beispiel ein 50-Amp .-Schalter bei 500 Volt zugrunde gelegt wird, so wurden sich die in Abb. 3 angegebenen Widerstandswerte für die Vorschaltwiderstände g¹ und g² und die Spulen p¹, p^% und p^z ergeben. Bei normaler Belastung des 50-Amp .-Schalters, d. h. bei einem Netzwiderstand von 10 Ohm, würde ein Strom von ι Amp. durch den Schaltwächter fließen. In diesem Falle wurden sich die magnetischen Wicklungen der drei Spulen des Schaltwächters untereinander aufheben, so daß der Anker durch die Feder f in der Ruhelage festgehalten würde. Bei einem in der Anlage auftretenden Kurzschluß würde, da der Widerstand ν praktisch gleich Null geworden ist, die Spule p² kurzgeschlossen sein, so daß unter der Wirkung der Spulen p¹ und p^a der Anker des Schaltwächterrelais angezogen würde. Erst nach Beseitigung des Kurzschlusses würde ein Abfallen des Ankers wieder eintreten. Dieses Abfallen des Ankers tritt jedoch auch schon dann ein, wenn der Widerstand des Netzes auf einen Wert von etwa 10 Ohm gebracht wird. In diesem Falle würde bei der Wiedereinschaltung des Hauptschalters ein Strom von 50 Amp. in das Netz fließen, d. h. die Gesamtanlage würde selbsttätig nach Aufhebung des Kurzschlusses wieder eingeschaltet werden. Der Vorzug der vorbeschriebenen Anlage gegenüber der Anordnung nach Abb. 2 besteht darin, daß die Messung mit der Betriebsspannung ausgeführt wird und daß verhältnismäßig kleine Änderungen im Widerstandswert des Netzes den Schaltwächter beeinflussen, da die Stromstärken in der Spule^² und dem veränderlichen Netzwiderstand y sich umgekehrt verhalten wie die Widerstände der Stromverzweigung.

Ein Anwendungsbeispiel der Schaltung nach Abb. 3 ist in der Abb. 4 dargestellt. Der doppelpolige Schalter mit den Kontaktmessern s¹ und s² dient zum Abschalten der Stromverbraucheranlage, η ist die Schalterspule, v¹ und v² sind Vorschaltwiderstände für diese, q ist der Hilfs-

schalter, h¹ und h^z sind Hilfskon takte, die in der Ausschaltstellung des Schalters den Schaltwächter speisen, k¹ und /e² sind die Anschlußkontakte des Schaltwächters mit dem Hauptschalter in dessen Ausschaltstellung. Der Schaltwächter w besteht wieder aus dem Einschaltverzögerungsrelais r¹ mit den Kontakten t¹ und t² und dem Differentialrelais r² mit den Spulen p¹, p² und p³, denen die Widerstände g¹, g² ίο vorgeschaltet sind, f ist die Feder, die den Anker des Differentialrelais in die Ruhestellung zurückzieht, wobei die Kontakte z¹ und z² geschlossen werden, die das Einschaltverzögerungsrelais r¹ einschalten, u¹ und u² sowie o² und o¹ sind Sicherungen.

Die Anlage arbeitet in folgender Weise:
Ist durch eine unzulässige Stromsteigerung im Verbraucherstromkreis, z, B. durch das Ansprechen eines Überstromrelais A, der Hauptschalter zum Abfallen gebracht worden, so fließt ein Hilfsstrom über die Kontakte h¹ und h² zu den beiden Relais r¹ und r². Besteht nun ein solcher Widerstandswert für die abgeschaltete Anlage, daß der Teilstrom in der Spule p² durch den Nebenschluß des Netzes zu sehr geschwächt wird, so überwiegt bei dem Differentialrelais die Wirkung der Spulen p¹ und p³, und das Relais r² springt an. Dabei öffnen sich die Kontakte z¹ und z², und das Einschalt verzögerungsrelais r¹ wird ausgeschaltet. Erst wenn der Widerstand des Netzes auf einen solchen Wert gestiegen ist, daß der Strom in der Spule p² einen bestimmten unteren Grenzwert erreicht, fällt der Anker des Relais r² wieder ab. Dabei werden die Kontakte z¹ und z² geschlossen und dadurch das Einschaltverzögerungsrelais gespeist. Dieses bewirkt nach einer gewissen Zeit das Kurzschließen des Vorschaltwiderstandes v² zur Spule η durch Verbindung der Kontakte t¹ und t². Dadurch tritt nunmehr eine solche Verstärkung des Stromes der Nullspannungsspule auf, daß der Schalter s wieder eingeschaltet wird. Da das Relais r¹ mit einer Verzögerung arbeitet, während das Relais r² sofort anspricht, wird stets erst eine Messung des Widerstandswertes des einzuschaltenden Netzes vorgenommen und die Einschaltung durch das Relais r¹ sofort verhindert, wenn ein zu geringer Widerstandswert bestehen sollte.

Der vorstehend beschriebene Schaltapparat, bestehend aus Schalter mit Schaltwächter, ist im allgemeinen bestimmt für solche Anlagen, bei denen die Speisung nur von einer Seite aus erfolgt, d. h. die gesamte in den Verbraucher-Stromkreis fließende Energie muß ausschließlich durch den Schalter gehen. Bei solchen Anlagen, bei denen eine größere Anzahl von Stromverbrauchern an einem Netzabschnitt angeschlossen sind, der von zwei Seiten gespeist wird, sind besondere Maßnahmen erforderlich. So z. B. kann ein Schalter der Anordnung nach Abb. 4 mit einem Schalter der Anordnung nach Abb. 1 in einem solchen Falle zweckmäßig zusammenarbeiten.

In der Abb. 5 ist eine solche Anordnung dargestellt. .4 ist der Schalter nach Abb. 4, B ist ■ der Schalter nach Abb. i. Es sind in der Abb. 5 nur die Hauptschalter mit Hilfskontakten sowie der Hilfsschalter und die Schaltwächter dargestellt, um die grundsätzliche Anordnung zu ! erläutern. Tritt eine unzulässige Stromsteigerung in dem von beiden Schaltern A und B ! gespeisten Netzabschnitt ein, so werden beide Schalter zur Auslösung gebracht. Nunmehr treten die Schaltwächter in Wirksamkeit. Der Schaltwächter des Schalters A spricht nun bereits an, wenn der Widerstandswert des Netzes wieder so weit gestiegen ist, daß beim Einschalten der normale Betriebsstrom auftreten würde. Der Schaltwächter des Schalters B da-. gegen spricht erst dann an, wenn der Widerstandswert des Netzes sehr groß geworden ist, d. h. wenn nahezu sämtliche Stromverbraucher ! abgeschaltet sind. Bei einer Aufhebung der ^; Fehlerquelle im Netzabschnitt wird also der Schalter A früher ansprechen als der Schalter B. Wenn die Einschaltung des Schalters A erfolgt ist, so erfolgt nunmehr bei Anwendung geeigneter Widerstandsverhältnisse eine Stromumkehr in den Spulen p¹ und p³ des Schalt-Wächters vom Schalter B. Dadurch wird auch dieser Schaltwächter befähigt, den Schalter B einzuschalten, so daß die Anlage nunmehr wieder ' von beiden Seiten gespeist wird. Im übrigen können noch Maximalrelais oder Rückstromrelais d dafür sorgen, daß bei einer unrichtigen Arbeitsweise der Schalter A und B keine Beschädigungen der Schaltwächter eintreten. Diese Rückstromrelais werden dann zweckmäßigerweise mit einer Einrichtung Verbunden, die bei x^uftreten einer unzulässigen Stromstärke in der Schaltwächterleitung die Spule p² kurzschließen und den Kurzschluß dieser Spule bestehen lassen, bis eine Kontrolle des Apparates und in diesem Falle eine Wiedereinschaltung des Hauptschalters in der üblichen Weise durch Betätigung eines Druckknopfes erfolgt ist.

Die vorgeschriebene Anordnung hat also den großen Vorteil, daß Netzabschnitte, in denen Kurzschlüsse oder sonstige unzulässige Strom- no Steigerungen aufgetreten sind, von beiden Zuführungsstellen aus abgeschaltet werden. Die Einschaltung des abgeschaltet gewesenen Netzabschnittes erfolgt nach Beseitigung des Fehlers selbsttätig, ohne daß die z. Zt. des Abschalte-Vorgangs in Ordnung gewesenen Stromverbraucherkreise abgeschaltet zu werden brauchen. Für die Sicherung von Drehstromnetzen, an die die einzelnen Stromverbraucher (Motoren und Lampen usw.) angeschlossen sind, empfiehlt sich die Anwendung einer Sicherheitsschaltung nach Abb. 6. Die Anordnung besteht aus dem

dreiphasigen Schalter s und der Nullspannungsspule n, die mit den Vorschaltwiderständen v¹ und v'² an den Hilfsschalter q angeschlossen ist. Der Schaltwächter w besteht aus einem dreiphasigen Magneten nebst zugehörigem Anker, und seine Spulen p¹, />², p³ sind über die einstellbaren Vorschaltwiderstände r¹, r², r³ an den Hilfsschalter q einerseits angeschlossen, während die anderen Enden der Spulen p¹, p² ίο und p³ hinter den Schaltermessern des Schalters angeschlossen sind. Im eingeschalteten Zustand des Schalters s und des Hilfsschalters q ist der Schaltwächter kurzgeschlossen. Tritt unter der Wirkung einer unzulässigen Stromsteigerung im Netz, z. B. durch das Einschalten eines Motors m, dessen Kontroller nicht auf Null zurückgedreht wurde, ein Ansprechen der Überstromrelais «!oder a² ein, so wird, der Schalter zum Abschalten gebracht. Während des Abschaltevorgangs wird der Schaltwächter erregt, so daß sein Anker anspringt. Dadurch werfen die Hilfskontakte li¹ und η² geöffnet und dadurch der Stromkreis der Schalterspul·? unterbrochen. Solange nun der Anker des Schaltwächters angezogen bleibt, ist ein Wiedereinschalten des Schalters nicht möglich, da die drei Spulen p¹, />², p^s über den Hauptschalter des Motors m verbunden sind. Erst wenn der Schalter des Motors m ausgeschaltet wird, wird der Hilfsstromkreis des Schaltwächters geöffnet, so daß der Anker des _; Schaltwächters abfällt. Dadurch werden die j Kontakte u¹ und u^% wieder geschlossen. Da 1 nun in der Schaltstellung des Schalters durch die Hilfskontakte h¹ und h² der Vorschaltwider- ; stand v¹ überbrückt ist, so wird der Schalter wieder anspringen, wenn die Kontakte n¹ und w² geschlossen werden, da eine Stromverstärkung in der Schalterspule stattgefunden hat. Zugleich mit dem Wiedereinschalten des Schal-4.0 ters s wird die Überbrückung des Vorschaltwiderstandes v¹ wieder aufgehoben, und der ' Schalter wird mit einem schwächeren Strom, j der für das Festhalten genügt, erregt. Beim i Einschalten des Hilfsschalters q wird stets der ' Schaltwächter zunächst zum Anspringen ge- j bracht, wenn Verbindungen mit verhältnismäßig ; geringem Widerstand zwischen den einzelnen : Phasen des Netzes bestehen sollten. Der j Schalter q besitzt zu diesem Zwecke besonders i geformte Kontakte e¹, e² und e*. Diese Kontakte werden zuerst eingeschaltet, bevor der Kontakt t eingeschaltet werden kann. Ist der Schalter q ganz eingeschaltet, so wird über den : Kontakt t der Vorschaltwiderstand v¹ überbrückt, so daß der Schalter nunmehr eingeschaltet wird, wobei gleichzeitig die Hilfskontakte h¹ und IJ unterbrochen und der Widerstand v¹ der Schalterspule vorgeschaltet wird. Während bei der Anordnung nach Abb. 6 die Kontrollmessung der abgeschalteten An- , lage mit der Betriebsspannung erfolgt, so daß auch während des Meßvorgangs eine Spannung höheren Wertes zwischen den einzelnen Zuleitungen an den Stromverbrauchern herrscht, erfolgt bei der Anordnung nach Abb. 7 die Kontrollmessung mit Hilfe eines zwischengeschalteten Transformators t. Dieser Transformator liegt mit seiner Primärwicklung an dem Hilfsschalter q und setzt die Spannung auf einen sehr niedrigen, für die Messung ausreichenden Wert herunter. Auf diese Weise herrscht im abgeschalteten Zustand während der Messung in der Anlage eine ganz ungefährliche Spannung von einigen Volt, die vollkommen genügt, die Kontrollmessung auszuführen. Die Schaltung nach Abb. 7 ist in höherem Maße als die Schaltung nach Abb. 6 befähigt, eine Kontrollmessung in der bereits mehrfach beschriebenen Weise auszuführen, da die verhältnismäßig kleinen Widerstandswerte eines angeschlossenen Netzes 8u genauer gemessen werden können.

In Abb 7 ist s der dreipolige Schalter mit den Hilfskontakten k¹, A² und k³ in der Ausschaltstellung, η ist die Nullspannungsspule, v¹, vsind die zugehörigen Vorschaltwiderstände, t ist ; der Hilfstransformator, der z. B für ein Übersetzungsverhältnis ι: 100 gebaut sein kann, . w ist der eigentliche Schaltwächter, bestehend aus dem. Überstromrelais r² mit den Spulen p¹, p² und p³ und den Hilfskontakten m¹ und z<² zum Einschalten des Einschaltverzögerungsrelais r¹, dessen Hilfskontakte z¹ und z² sind. o¹ bis o" sind Hilfskontakte, die den Zweck haben, durch Einschalten einstellbarer Widerstände x¹, x² und x³ im angezogenen Zustand des Ankers die Stromstärke auf einen Wert herabzusetzen, bei dem ein Wiederabfallen des Ankers unter normalen Verhältnissen eintreten muß. Auf diese Weise kann der unterschied in den Stromstärken ausgeglichen werden, die zum Anziehen und zum Festhalten des Ankers erforderlich sind. Die Schaltung arbeitet im übrigen in ähnlicher Weise wie bereits vorbeschrieben. Die die erstmalige Abschaltung des Schalters herbeiführenden Überstromrelais sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Während die vorbeschriebenen Schaltungsanordnungen hauptsächlich für Schalter bestimmt sind, an die eine größere Anzahl verschiedener Stromverbraucher angeschlossen sind, ist die in Abb. 8 dargestellte Anordnung eine Sonderausführung zum Schutz von Drehstrommotoren. Mit Rücksicht darauf, daß der Primärstromkreis eines Drehstrommotors mit dem Sekundärstromkreis magnetisch verkettet ist und eine direkte elekirische Verbindung zwischen beiden Stromkreisen nicht besteht, ist es nicht möglich, durch Vornehmen einer Widerstandsmessung im Primärstromkreis den Schalter so zu verriegeln, daß er bei einem Fehler im Sekundärstromkreis nicht selbsttätig einschalten kann. Wenn hierauf der Erfindungsgedanke angewendet

werden soll, so muß in diesem Falle die Widerstandsmessung des Sekundärstromkreises erfolgen, und diese ist dann bestimmend für die Zulässigkeit des Wiedereinschaltens des Motor-

. 5 schalters. Bekanntlich besteht bei Drehstrommotoren" stets die Gefahr, daß vergessen wird, den Kontroller auf Null zu stellen, so daß beim Einschalten des Stators ein unzulässig großer Strom auftritt, der zur Beschädigung des Motors ίο führen kann und auf jeden Fall die vorgeschalteten Schutzapparate zur Auslösung bringen muß. In Abb. 8 ist nun eine Schaltanordnung angegeben, die unter Verwendung eines Schaltwächters eine Kontrolle der Stellung des Anlassers vor der Einschaltung des Schalters vornimmt. Ist die Stellung des Anlassers richtig, d. h. ist er abgeschaltet, so erfolgt die Einschaltung des Schalters selbsttätig. Bei größeren Motoren, besonders bei Motoren für Spannungen über 500 Volt, ist es bekanntlich zweckmäßig, die Statorwicklungen nicht bei offenem Läufer einzuschalten, sondern dieser ist durch den vorgeschalteten Anlaßwiderstand zu schließen. In diesem Falle müßte so viel Widerstand eingeschaltet bleiben, daß die Schutzwirkung für den Läufer eintritt, daß jedoch andererseits durch den Unterschied in den Widerstandswerten bei eingeschaltetem und ausgeschaltetem Kontroller eine Beeinflussung des Schaltwächters ermöglicht wird. In Abb. 8 ist ein Regulierschleifringanker mit zweiphasigem Rotor I und zweiphasigem Anlaßwiderstand y dargestellt. Letzterer wird im ausgeschalteten Zustande vom Läufer abgeschaltet. Im übrigen sind die einzelnen Teile wie folgt bezeichnet:

s ist der dreiphasige Schalter mit den Hilfskontakten h¹, h² und p¹, p², η ist die Nullspannungsspule, v¹ und v² die Vorschaltwiderstände zur Nullspannungsspule, q ist der Hilfsschalter, an den über die Vorschaltwiderstände x¹, x² der Schaltwächter w angeschlossen ist. r¹ ist das Einschaltverzögerungsrelais mit den Einschaltkontakten t¹ und t², r² ist das Überstromrelais mit den Kontakten z¹ und z².

a¹ und a- sind Maximalstromauslöser, m ist ■ der Ständer des Motors. Die Anlage arbeitet in gleicher Weise wie die vorbeschriebene Anordnung nach Abb. 7. Wie aus der Schaltung ersichtlich, ist eine Einschaltung nicht möglich, solange der Anlaßwiderstand y im Läuferstromkreis nicht unterbrochen bzw. auf einen solchen Wert gebracht ist, daß ein Abfallen des Ankers am Relais r² eintritt, wodurch dann die selbsttätige Wiedereinschaltung des Schalters vorgenommen wird. Bei der Anordnung ist also zwangläufig die Reihenfolge der Schaltvorgänge festgelegt, so daß eine Beschädigung des Motors und eine falsche Bedienung unmöglich gemacht ist.

fio Während in der Schaltung der Abb. 8 die Kontrollmessung mit der Betriebsspannung ! ausgeführt wird und die Schaltung für Drehstrommotoren mit Regulierschleifringanker bestimmt ist, bei denen die Bürsten dauernd aufliegen, ist die Schaltung nach Abb. 9 anzu-' wenden für einen oder mehrere Drehstrommotoren mit Anlaßschleifringanker und Bürstenabhebevorrichtung. Die Einzelheiten der Schaltung sollen in folgendem beschrieben werden:

s ist der Schalter mit der Nullspannungsspule η und den Vorschaltwiderständen v¹ und V-. h¹ und IJ, k¹ und k², p¹ und p² sind Hilfskontakte, die in der Ausschaltstelltmg des Schalters HilfsStromkreise einschalten, q ist ein doppelpoliger Hilfsschalter, der die Primärwicklung des -Transformators d über die Hilfskontakte p¹ und p² speist. Der Schaltwächter u< besteht wieder aus den beiden Relais r¹ und r² mit den zugehörigen Hilfskontakten t¹ und i² bzw. z¹ und z². In der Zuleitung zum Ständer m des Drehstrommotors sind zwei Überstromauslöser α¹ und α² vorgesehen. Der Rotor I ist über. die abhebbaren und kurzzuschließenden Bürsten b mit dem Schleifringkörper sowie mit dem Anlaßwiderstand y verbunden, c ist ein Kontaktring des Kontrollers mit den Anschlußpunkten o¹ und o². An Stelle eines im Kontroller angebrachten Kontaktringes kann auch ein kleiner Hilfsschalter mit dem Kontroller so verbunden werden, daß die Kontakte o¹ und o² dauernd verbunden sind und nur in der Nullstellung des Kontrollers geöffnet werden. Ferner ist mit der Abhebevorrichtung ein kleiner Hilfsschalter in Verbindung zu bringen, der nur bei abgehobenen Bürsten und kurzgeschlossenem Läufer die Hilfskontakte m¹ und u² schließt. Die Schaltanordnung ist in der Gesamtwirkungsweise den vorbeschriebenen Anordnungen ähnlich. Nach erfolgtem Herausfallen des Schalters infolge Ansprechens der Auslöser a¹ und a² tritt der Schaltwächter in Tätigkeit. Er verhindert so lange das Wiedereinschalten des Schalters, wie die Hilfskontakte o¹ und o² und die Hilfskontakte u¹ und u² geschlossen sind. Erst wenn der Kontroller auf seine Nullstellung zurückgedreht ist, so daß eine Unterbrechung der Kontakte o¹ und o² eintritt, und wenn ferner die Bürstenabhebe- und Kurzschlußvorrichtung wieder in die Anlaßstellung zurückgelegt ist, so daß die Bürsten aufliegen und der Anlaßwiderstand entweder ausgeschaltet oder ganz in den Rotorstromkreis eingeschaltet ist, tritt die selbsttätige Wiedereinschaltung des Schalters dadurch ein," daß der Anker des Relais r² abfällt und" das Einschaltverzögerungsrelais r¹ anspringt. Dadurch erfolgt dann durch Schließung der Hilfskontakte t¹ und t² die kurzzeitige Überbrückung des Vorschaltwiderstandes v² zur Schalterspule, und der Schalter schaltet den Motor ein.

Mit dieser Einrichtung kann dann in bekannter Weise eine weitere Schalteinrichtung verbunden

werden, die den Bedienenden zwingt, den Kontroller ganz einzuschalten und die Bürsten wieder abzuheben und kurzzuschließen.

Claims (14)

Patent-Ansprüche:

1. Sicherheitsschaltung mit einer beim Abschalten des Verbrauchers tromkreises in ι Tätigkeit tretenden Hilfsvorrichtung (Schaltwächter), welche bei Erreichung eines bestimmten, zulässigen Widerstandswertes des , Verbraucherstromkreises diesen selbsttätig wieder einschaltet, dadurch gekennzeichnet, ⁱ daß der zur Widerstandsmessung dienende ^! Widerstandsstromkreis eine Schaltung zur

Messung kleiner Widerstände besitzt. :

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, , dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltwächter (re>) mit einer Differentialwicklung ^r (p¹, p², p³, Abb. 1) versehen ist, an deren äußeren Enden der Verbraucherstromkreis angeschlossen ist, während die Stromzufüh- ' rang an eine Teilwicklung erfolgt.

3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucherstromkreis beim Abschalten auf eine Meßbatterie niedriger Spannung umgeschaltet wird, deren Strom nur auf den Schaltwächter einwirkt (Abb. 2).

4. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltwächter (w) zwecks Wiedereinschaltens einen Vorschaltwiderstand (v²) des Hauptschalters (s) kurzschließt (Abb. 1).

5. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstromkreis bei eingelegtem Hauptschalter durch diesen doppelpolig abgeschaltet ist und erst beim Öffnen des Hauptschalters unter Spannung gesetzt wird.

6. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltwächter aus einem Überstromrelais (r²) und einem Verzögerungsrelais (r¹) besteht, von denen ersteres bei ungenügendem Xetzwiderstand die Kurzschlußleitung der Schaltereinschaltspule [n) geschlossen und die des Vorschaltwiderstandes (v¹) unterbrochen hält, während das Verzögerungsrelais (r¹) die damit in Reihe liegende zweite Unterbrechungsstelle (A¹, A²) für den Kurzschluß des Vorschaltwiderstandes (^¹) nach einer gewissen Zeit überbrückt (Abb. 2).

7. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,· daß die selbsttätige Widerstandmessung durch den Schaltwächter (w) in der Weise erfolgt, daß der Verbraucherwiderstand nach Öffnung des Hauptschalters der Mittelspule {ρ^Λ) des Schaltwächters parallel geschaltet wird (Abb. 4).

8. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltwächter aus einem nach Anspruch^ angeschlossenen Differentialrelais (r²) und einem Verzögerungsrelais (r¹) besteht, von denen ersteres den Stromkreis für die Wicklung des letzteren so lange unterbrochen hält, bis der Widerstand des Verbraucherstromkreises einen genügenden Wert angenommen hat (Abb. 4).

9. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für Ringleitungsabschnitte an einem Ende ein Schalter mit empfindlicher Schaltwächtereinrichtung, z. B. nach Anspruch 7, am anderen Ende dagegen ein Schalter mit weniger empfindlicher Schaltwächtereinrichtung, z. B. nach Anspruch 2, angeordnet ist (Abb. 5).

10. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwächtereinrichtung ihre Stromzuführung über einen von Hand betätigten Hilfsschalter (q) erhält, so daß durch dessen Ein- und Ausschaltung das Ein- und Ausschalten des Hauptschalters willkürlich bewirkt werden kann, solange der Widerstand des Verbraucherstromkreises den zulässigen Wert nicht unterschreitet (Abb. 1, 2, 4, 6).

11. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschalter (</) mit Vorschaltkontakten (e¹, <?², e^s) versehen ist, so daß beim Einlegen zunächst der Strom für den Schaltwächter [w) und dann erst für die Schalterspule («) eingeschaltet wird (Abb. 6).

12. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wechselstrom- und Drehstromanlagen die selbsttätige Widerstandsmessung durch den Schaltwächter mit einer durch einen Transformator herabgesetzten Hilfsspannung erfolgt (Abb. 7). ·

13. Sicherheitsschaltung nachAnspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker des Schaltwächters in angezogenem Zustand die Überbrückung der Vorschaltwiderstände (x¹, x², x³) zu seiner eigenen Wicklung aiifhebt, um die Stromstärke nach dem Anziehen des Ankers zu vermindern.

14. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 13 für Drehstrommotoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltwächter zur Widerstandsmessung in den sekundären Motorstromkreis eingeschaltet wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.