-
Selbsttätige Wiedereinschaltvorrichtung für selbsttätige Schalter.
Es sind selbsttätige Wiedereinschaltvorrichtungen bekannt, deren Zweck darin besteht,
einen infolge Kurzschluß oder Überlastung des Verbraucherstromkreises selbsttätig
geöffneten Schalter unmittelbar nach Beseitigung der Störung selbsttätig wieder
zu schließen. Bei diesen Einrichtungen liegt parallel zum Hauptschalter ein Prüfwiderstand,
der nach dem öffnen des Hauptschalters einen vom Widerstand des kurzgeschlossenen
Stromkreises abhängigen, wesentlich unter dem normalen Betriebsstrom liegenden Meßstrom
führt. Dieser Meßstrom wirkt auf einen Stromwächter ein, der ein 'Wiedereinschalten
des Hauptschalters dann ermöglicht, wenn der Widerstand des angeschlossenen Netzteiles
einen bestimmten Wert überschreitet.
-
Bei den bisherigen Wiedereinschaltvorrichtungen war nun die Größe
des parallel zum Hauptschalter liegenden Prüfwiderstandes von den Betriebszuständen
des Netzes unabhängig. Dies reicht für viele Zwecke nicht aus.; Gemäß der Erfindung
soll daher der Prüfwiderstand in Abhängigkeit von den Betriebszuständen deg Netzes,
beispielsweise von der Stromstärke des hindurchfließendeu Stromes, veränderlich
sein. In welcher Weise diese Abhängigkeit hergestellt wird und in welcher Weise
der Widerstand veränderlich ist, ist für das Wesen der Erfindung belanglos. Die
Vorteile eines solchen veränderlichen Prüfwiderstandes seien im folgenden an Hand
einer bestimmten Aufgabe näher erläutert. Die bisher bekannt gewordenen Einrichtungen
mit unveränderlichem Prüfwiderstand verhindern zwar, daß nach dem Wiedereinlegen
des Hauptschalters ein unzulässig hoher Strom fließt, sie können aber nicht verhindern,
daß der Schalter wieder eingelegt wird, wenn noch ein Kurzschluß für so erheblichen
Widerstand im Netz vorhanden ist, daß die Kurzschlußstromstärke gleich oder kleiner
als die normale Betriebsstromstärke ist. Mit andern Worten, die bekannten Wiedereinschaltvoriichtungen
sind nur von dem Widerstand der angeschlossenen Netzteile abhängig, gleichgültig,
ob dieser Widerstand durch Nutzwiderstände oder durch den Kurzschlußwiderstand hervorgerufen
ist. Das ist ein grundsätzlicher Mangel, weil, wenn zur Zeit der Wiedereinschaltung
nur ein Teil der Nutzlast eingeschaltet war, bei der vollen Nutzlast der Schalter
sofort wieder ausgelöst wird.
-
Macht man gemäß der Erfindung den Prüfwiderstand in später noch näher
zu erläuternder Weise veränderlich, so kann man insbesondere bei vorwiegend induktiv
belasteten Stromkreisen den -Wechselstromwiderstand des einzuschaltenden Netzteiles,
insbesondere seine Induktanz zur Steuerung der Wiedereinschaltvorrichtung benutzen,
ohne daß eine besondere Wechselstromquelle notwendig wird, denn beim Einschalten
eines Gleichstromes auf ein aus Ohmschen Widerständen und Induktanz bestehendes
Leistungssystem ist die Änderung des Stromes
gleich dem Quotienten
worin E die aufgedrückte Spannung, r den Ohmschen Widerstand, L die Induktanz
und i den momentanen Strom darstellen. Daraus geht hervor, daß bei einem gegebenen
Widerstand des Stromkreises und gegebener Spannung die Stromänderung umgekehrt proportional
der Induktanz ist. Berücksichtigt man, daß die Zeitkonstante eines Stromkreises,
die gleich dem Quotienten
aus Induktanz und Ohmschem Widerstand ist, bei einem kurzgeschlossenen Stromkreise
kleiner ist als bei einem mit dem normalen Nutzwiderstand belasteten Stromkreise,
insbesondere wenn die Last aus Elektromotoren oder sonstigen Apparaten mit Ohmscher
Induktanz besteht, so folgt weiter, daß die beim Einschalten in einer bestimmten
Zeit auftretende Stromänderung in .einem durch einen Kurzschluß belasteten Stromkreise
größer ist als in einem durch die normalen Nutzwiderstände belasteten Stromkreis,
auch wenn die Gleichstromwiderstände in beiden Fällen die gleichen sind. Das gleiche
gilt natürlich bei wesentlicher Veränderung des dem zuzuschaltenden Netzteil vorgeschalteten
Prüfwiderstandes.
-
Eine einfache Anordnung zur Veränderung dieses Prüfwiderstandes und
zur Lösung der vorhergehend beschriebenen Aufgabe erhält man dadurch, daß der Hauptschalter
mit einem Hilfskontakt versehen ist, welcher nach der Auslösung des Schalters eine
Relaisanordnung derart steuert, daß in dem parallel zum Hauptschalter liegenden
Prüfwiderstand
durch Änderung seiner Größe in bestimmten Zeitabschnitten
Stromstöße erzeugt werden, die von dem Zustand des Netzes abhängen. Die Relaisanordnung
besitzt Hilfskontakte, welche im Stromkreis der Einschaltspule liegen und nur dann
geschlossen werden, wenn die Stromstöße unterhalb eines bestimmten Wertes bleiben,
d. h. wenn in der Verbraucherleitung ein Kurzschluß oder eine den zulässigen Wert
überschreitende Belastung nicht mehr vorhanden sind. Durch das Schließen der Hilfskontakte
des Stromkreises der Einschaltspule wird der Hauptschalter wieder in seine Betriebsstellung
zurückgeführt; bei dieser Bewegung wird sein Hilfskontakt unterbrochen, so daß die
Relaisanordnung in ihre ursprüngliche Ruhelage zurückkehren kann. Die Einrichtung
und ihre Wirkungsweise sind im folgenden näher beschrieben und gehen aus der Zeichnung
hervor. In letzterer zeigt Abb. i eine Wiedereinschaltvorrichtung gemäß der Erfindung,
Abb. 2 eine etwas abgeänderte Ausführungsform der Abb. i.
-
3 stellt den in der Patentschrift 375318 beschriebenen Schnellschalter
dar, der bei plötzlich auftretenden Stromstößen, also z. B. bei Kurzschluß, sofort
öffnet, dagegen bei langsam anwachsendem Strombedarf erst dann ausgelöst wird, wenn
der Überstrom einen bestimmten, vorher festgesetzten Wert erreicht hat, der höher
als der bei Kurzschluß wirksame Wert der Stromstärke ist. Schalter 3 stellt die
Verbindung zwischen der Sammelschiene i, einer Dynamomaschine ,l und der Speiseleitung
2 eines Verbraucherstromkreises her, dessen Rückleitung durch die Erde erfolgt.
Der Schalter 3 schaltet bei einem gewissen. Überstrom oder bei Kurzschluß aus, jedoch
ist der zur Auslösung erforderliche Wert des Überstromes bei Kurzschlüssen geringer
als bei Überlastungen. Sobald der Kurzschluß bzw. der Überstrom beseitigt sind,
soll der Schalter 3 selbsttätig wieder in seine Betriebsstellung gebracht werden.
Um diesen Vorgang herbeizuführen, dienen gemäß Abb. i die im folgenden näher beschriebenen
Vorrichtungen.
-
Parallel zu den Kontakten des Schalters 3 liegt ein Hilfsstromkreis,
in welchen die Primärwicklung 26 eines Transformators 8 sowie eine Strombegrenzungsvorrichtung
9, die aus einem induktionsfreien Widerstand besteht, eingeschaltet sind. Ein ffledereinschaltrelais
7 ist mittels der Sekundärwicklung 27 des Transformators 8 induktiv mit dem Hilfsstromkreis
verbunden. Wenn der Schalter 3 öffnet, schließt er mittels seines Hilfskontaktes
34 den Stromkreis eines Zeitrelais i i. Letzteres erregt durch Schließen seiner
Kontakte 31 einen Schalter 12, der einen Teil des Widerstandes 9 kurzschließt, wodurch
eine Stromänderung im Hauptstromkreis hervorgerufen wird. Falls in der Leitung 2
noch ungünstige Betriebsverhältnisse, wie z. B. ein Kurzschluß, herrschen, wird
diese Stromänderung in dem Transformator 8 einen Stromstoß erzeugen, durch den das
Zeitrelais 7 in Tätigkeit gesetzt wird. Sobald dieses anspricht, wird die Leitung
zum Einschaltmagneten 25 unterbrochen, so daß dieser nicht in Tätigkeit tritt. Gleichzeitig
werden das Zeitrelais i 1 und der Schalter 12 stromlos und kehren in ihre ursprüngliche
Lage zurück. Liegt jedoch die Stromänderung, die durch Kurzschließen eines Teiles
des Widerstandes 9 hervorgerufen wird, unterhalb des zulässigen Wertes, so öffnet
das Relais 7 nicht, und die Wiedereinschaltung ist möglich. Das Relais 7 ist so
ausgebildet, daß seine Kontakte 33 schnell geöffnet werden, jedoch langsam in ihre
Ruhelage zurückkehren; zu diesem Zweck - dient die an sich bekannte Därnpfungsvorrichtung
29.
-
Beim normalen Betrieb wird der bewegliche Kontakt 15 des Schalters
3 durch den Anker 17 vom Magneten 16 angezogen gehalten. Der Magnet 16 besitzt
eine Haltespule 18, welche durch die Leitung 38, die Kontakte 33 des Relais 7 und
die Leitung 32 an die Sammelschiene i angeschlossen ist und ein konstantes Haltefeld
erzeugt. Diesem entgegen wirkt das Feld des Leiters 22, welches im anderen Schenkel
i g erzeugt wird, in der Weise, daß der Anker 17 bei einem bestimmten. Betrag der
Stromstärke des Verbraucherstromkreises 2 durch die Feder 21 geöffnet wird.
-
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Nimmt der Strom in
der Leitung 2 einen übermäßigen Wert an, . so öffnet der Schalter 3 infolge der
durch den Leiter 22 bewirkten Entmagnetisierung des Magneten 16. Sobald der Schalter
geöffnet ist, fließt ein _geringer Strom durch den Widerstand 9 und die Primärwicklung
26 des Transformators B. infolge des Widerstandes der Strombegrenzvorrichtung 9
ist der Stromwechsel in der Primärwicklung nicht ausreichend, um das Relais 7 in
Tätigkeit zu setzen. Beim Öffnen des Schalters 3 werden seine Hilfskontakte 34.
geschlossen und rufen dadurch über die Leitung 39 und die Kontakte 35 des Schalters
12 eine Erregung des Zeitrelais i i hervor. Nach einer bestimmten Zeit schließt
das Relais i i seine Kontakte 31 und vervollständigt dadurch den Stromkreis der
Erregerspule des Schalters 12, welcher von der Sammelschiene i durch den Leiter
32 über die Kontakte 33, die Leitung 38, die Kontakte 3q., die Leitung
39, die Spule des Schalters 12 und die Kontakte 3 1 des Relais i i zur
Erde
verläuft. Durch die Bewegung des Schalters 12 wird die Erregung des Relais i r unterbrochen,
so daß dieses allmählich in seine Ruhelage zurückkehren kann, während der Schalter
12 selbst trotz des öffnens der Kontakte 31 in seiner geschlossenen Stellung verbleibt,
da seine Selbsthaltekontakte 36 die Stromzuführung zu seiner Haltespule vermitteln.
In dieser Stellung schließt der Schalter 12 einen Teil des Widerstandes 9 kurz.
-
Sind im Verbraucherstromkreis . normale Betriebsverhältnisse eingetreten,
so wird der bei diesem Kurzschließen in der Primärspüle 26 des Transformators 8
auftretende Stromstoß nicht ausreichen, um ein Ansprechen des Relais 7 zu bewirken.
Die Kontakte 33 werden daher geschlossen -bleiben und über die Leitung 32, die Kontakte
33, die Leitung 38, die Kontakte 37 und die Leitung 4o der Einschaltspule 25 Strom
zuführen, welcher über die Leitung 41 und die Kontakte 3o des Zeitrelais i i zur
Erde abgeleitet wird.- Durch die Erregung der Spule 25 wird der Schalter 3 geschlossen,
wobei er seinen Hilfskontakt 34 öffnet, so daß sämtliche Relais stromlos werden
und daher in ihre Ruhestellung zurückkehren können. Ist jedoch beim Kurzschließen
eines Teiles des Widerstandes 9 in dem Verbraucherstromkreis ein Kurzschluß vorhanden,
so ist der in der Wicklung 26 auftretende Stromstoß so groß, daß das Relais 7 in
Tätigkeit gesetzt wird. Hierdurch wird die Verbindung zwischen den Leitungen 32
und 38 unterbrochen, so daß weder die Einschaltspule z5 noch die Relais Strom erhalten,
und letztere in ihre Ruhestellung zurückkehren und das Spiel von neuem beginnt,
sobald das Relais 7 nach einem bestimmten Zeitraum die Verbindung zwischen den Leitungen
32 und 38 durch seinen Kontakt 33 wieder hergestellt hat. Der Schalter 3 wird demnach
durch das Spiel der drei Relais in keiner Weise berührt.
-
Abb. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines Teiles der Erfindung.
Der Hilfsstromkreis, in welchem der Widerstand 9 liegt, ist in zwei parallel geschaltete
Zweige unterteilt. von denen der eine den Widerstand 9 und einen Shuiit 26', der
andere einen Widerstand 45 enthält, welcher durch eine Leitung 32 mit einem der
Kontakte 33 des Zeitrelais 7 in Verbindung steht, das im Nebenschluß zu dem Shunt
26' angeordnet ist. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist die gleiche wie die der
in Abb. i dargestellten Anordnung, jedoch erfolgt die Betätigung des Relais 7 nicht
durch einen Stromtransformator, sondern durch die in dem Shunt 26' beim Einschalten
des Widerstandes 9 eintretende Stromänderung.