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Anordnung zur Speisung von Sammelschienen Es ist bereits eine Anordnung
zur Speisung von Sammelschienen durch Mehrwicklungsgeneratoren vorgeschlagen worden.
Jede der Wicklungen ist mit einem anderen Sammelschienen- oder Netzabschnitt verbunden.
In die Verbindungsleitung sind dabei differentialgeschaltete Drosselspulen gelegt.
Die Teilwicklungen der Drosselspulen sind dabei so ausgebildet, daß sie bei einem
bestimmten Verhältnis der Ströme in den Teilwicklungen eine möglichst niedrige Impedanz
besitzen, und daß sich bei Abweichung von diesem Stromverhältnis ihre Impedanzen
im entgegengesetzten Sinne verändern. Dadurch wird erreicht, daß im normalen Betrieb
die Drosselspulen einen praktisch vernachlässigbar kleinen Spannungsabfall hervorrufen,
während sie bei einem Kurzschluß in einem Netzteil dem Kurzschlußstrom einen hohen
Widerstand entgegensetzen und ihn dadurch stark verringern.
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Wenn nun eine einzelne Generatorwicklung abgeschaltet wird, dann ruft
der Stromfluß durch die eingeschaltete Wicklung der Drosselspule eine hohe Magnetisierung
hervor und induziert eine hohe EMK in der offenen, in dem abgeschalteten Generatorzweig
liegenden Drosselspulenwicklung. In gleicher Weise entstehen Überspannungen, wenn
die Schalter der beiden Stromkreise des Generators bei einem Kurzschluß nicht gleichzeitig
öffnen, und zwar an derjenigen Wicklung, welche erst als zweite abgeschaltet wird,
da die verbleibende Wicklung als große Induktivität wirkt und einen großen Spannungsabfall
bedingt. Andererseits ist es aus wirtschaftlichen Gründen erwünscht, die Differentialdrosselspule
so klein wie möglich zu halten, namentlich im Verhältnis zu dem angeschlossenen
Generator. Man muß daher vermeiden, daß die hohe transformatorisch erzeugte Spannung
an der offenen Drosselspulenwicklung dIe Isolation stark beansprucht sowie daß an
den beim.Abschalten eines Kurzschlusses zuerst voneinander getrennten Schalterkontakten
eine Spannungsspitze auftritt.
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Die Erfindung erreicht dies dadurch, daß parallel zu den Drosselspulenwicklungen
spannungsabhängige Widerstände geschaltet werden. Diese werden dabei so bemessen,
daß an der offenen Wicklung unzulässig hohe Spannungen nicht auftreten können.
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In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Die Zeichnung ist im wesentlichen auf eine einphasige Darstellung beschränkt.
Mit i ist ein Teil der Sammelschiene bezeichnet, welche auch als Ringsammelschiene
ausgebildet sein
kann. Sie besteht aus zwei Abschnitten 2 und 3.
an welchen Abzweigleitungen ,r und 5 dargestellt sind. Die Übertragung der Leistung
von einem Sammelschienenabzweig zu dein anderen erfolgt über eine Drosselspule 6
und zwei in Reihe liegende Schalter 7 und 7'. Zu dem einen Schalter 7' und der in
Reihe geschalteten Drosselspule 6 parallel ist ein Schalter 8 gelegt, welcher bei
geschlossenem Schalter 7 eine unmittelbare Verbindung der beiden Sammelschienenabschnitte
2 und 3 gestattet. Im normalen Betriebe sind Schalter 7 und 7' eingelegt, und der
Schalter 8 ist geöffnet, so daß die Leistung, welche von einem Abschnitt auf den
anderen übertragen wird, durch die Drosselspule 6 begrenzt ist. Auch bei einem Fehler
wird dadurch der Strom, der in den fehlerhaften Abschnitt fließt; begrenzt.
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Die Sammelschienenabschnitte 2 und 3 werden von einem Generator 9
gespeist, der zwei Wicklungen iö und ii besitzt. Die Erregerivicklung 12 des Generators
9 liegt an einer Batterie 13. Die Wicklung io ist mit dein Sammelschienenabschnitt
2 über die Differentialdrosselspule 2ö und eine weitere Induktivität 1q., die als
gewöhnliche Generatorschutzdrosselspule ausgebildet sein kann, verbunden. Die Wicklung
i i ist ebenfalls über die Differentialdrosselspule 20 und eine weitere ahnliehe
Induktivität 15 an den Sammelschienenabschnitt 3 angeschlossen. Entsprechende Schalter
16, und 17a sind zwischen die Abschnitte 2 und 3 und die Induktivitäten 1.4
und 15 gelegt. Die Schalter 16" und 17a trennen beim Auftreten eines Fehlers den
betroffenen Sammelschienenabschnitt von dem Generator ab. Es können erforderlichenfalls
beide Schalter für nur gleichzeitige Betätigung eingerichtet werden.
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In die Verbindungsleitung des Generators 9 reit den Sammelschienenabschnitten
2 und 3 ist, wie bereits erwähnt, die Differentialdrosselspule 20 geschaltet; die
zwei gleich große, derart vorn Strom durchflossene Wicklungen 18" und 19a besitzt,
daß ihre magnetischen Wirkungen einander entgegengesetzt sind. Die beiden Spulen
können einen gemeinsamen Eisenkern besitzen. Dieser ist jedoch nicht unbedingt erforderlich:
Bei gegenseitiger Kupplung der Spulen 18" und iga ist der Spannungsabfall an den
Wicklungen sehr niedrig, so daß diese sehr geringe Widerstände darstellen. Wenn
der Strom in einer der Wicklungen größer wird; dann sucht der Strom in der anderen
Wicklung die Verteilung der Last auf die beiden Generatorwick-Lungen zu vergleichmäßigen.
Wenn infolgedessen die Last an dem Sammelschienenabschnitt 3: größer wird als die
Last an dem Samrnelschienenabschnitt 2, dann wird die Spannung an dem Abschnitt
3 sinken infolge des Spannungsabfalles an der Spule ic9, Gleichzeitig tritt eine
Spannung an der Wicklung:.18a auf, welche sich zu der Spannung der Generatorwicklung
io addiert. Die Spannung an dem Sammelschienenabschnitt 3 wird infolgedessen ab-
und die Spannung am Abschnitt 2 zunehmen, so daß ein Teil der Last des Abschnittes
3 über die Drosselspule 6 von dem Abschnitt 2 geliefert wird. Auf diese Weise wird
die Wicklung ii entlastet und die Wicklung io stärker belastet, so daß die Belastung
der beid°n Generatorwicklungen v ergleichmäßigt wird.
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Gemäß der Erfindung sind nun parallel zu den Wicklungen 18" und iga
Widerstände mit einer solchen Charakteristik eingebaut, däß der durch sie hindurchfließende
Strom stärker anwächst als die an ihnen anliegende Spannung. Dadurch werden die
Spannungen an den Drosselspulenwicklungen beim Anwachsen des durchgehenden Stromes
innerhalb ungefährlicher Grenzen gehalten. Als Widerstandsmaterial ist vorzugsweise
eine dichte homogene anorganische Masse keramischen Stoffes zu verwenden, z. B.
eine ',Mischung aus Silicitimcarbid nuit Kohlenstoff und-Bindemitteln.
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Wenn der Augenblickswert der -Spannung an den Wicklungen 18" und iga
eine bestimmte Größe überschreitet, dann fließt praktisch der ganze Strom durch
den Parallelwiderstand. Während dieser Zeit wechselt der Iiluß der Drosselspule
seine Vorzeichen. Der durch die Wicklungen fließende Ström entspricht der durch
die Spannung der Drosselspule bedingten Flußänderung. Die Spannung ist hierbei durch
die parallel geschalteten Widerstrinde begrenzt.
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Bei einem Kürzschluß in dem Sammelschienenabschnitt 3; der den Schalter
17" zum Auslösen bringt, wirkt die Differentialdrosselspule 2o als ein Reihentransformator,
dessen Wicklung 19a als offene Sekundärwicklung anzusehen ist. Infolgedessen dient
der ganze durch die Wicklung 18" fließende Strom zur ylagnetisierung des Kreises.
Durch die Anordnung der Widerstände -21 und 22 parallel zu den Wicklungen icga und
ig" wird die an der Wicklung ig" auftretende Spannung so vermindert, daß die Isolationsbeanspruchung
der Wicklung iga innerhalb zulässiger Grenzen bleibt auch während der Zeit, in zier
die Generatorwicklung io noch Energie an den Sammelschienenabschnitt 2 liefert.
Es kann somit keine zu hohe Spannung an einer der Drosselspulenwicklungen auch bei
Abschalten einer Generatorwicklung auftreten.
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In Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem
nur ein einziger Parallelwiderstand verwendet ist. Die einzelnen Schaltelemente
sind dieselben wie die
der Fig. i und daher mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet. Die Schalter i61, und 17v, die in den Verbindungsleitungen des Generators
g mit den Sammelschienenabschnitten 2 und 3 liegen, besitzen Auslösespulen 23 und
24, die an Stromwandler 25 und 26 so angeschlossen sind, daß sie beim Auftreten
eines Überstromes betätigt werden. Um das Auftreten einer Überspannung in den Wicklungen
i81, und igb, der Differentialdrosselspule 20ZU vermeiden, ist parallel zu einer
einzigen Drosselspule igb ein spannungsabhängiger Widerstand 33' gelegt. Damit dieser
Widerstand nur kurze Zeit beansprucht wird, ist ein Schalter 27 ebenfalls parallel
zur Wicklung igb, geschaltet. Der Schalter 27 ist mit -zwei Betätigungsspulen 28
und 29 ausgerüstet, die durch Hilfskontakte 31 und 32 der Schalter 16b und
i71, gesteuert werden.
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Wenn nun ein Kurzschluß in dem Sammelschienenabschnitt 2 bei den aus
Fig. 2 zu entnehmenden Stellungen der Schalter 7, ;' und 8 ,auftritt, dann wird
der Fehlerstrom die Auslösespule 23 erregen und den Schalter 16U zum Auslösen bringen.
Das Öffnen des Schalters 16, hat die Überbrückung .der Kontakte 31 zur Folge
und damit -die Erregung der Spule 28 des Schalters 27. Infolgedessen wird der Schalter
27 geschlossen und damit die Wicklung igb, überbrückt. Eine hohe induzierte EMK
kann dadurch in der Wicklung i81, nicht auftreten. Um jedoch in der Zeit, die vom
Öffnen des Schalters 16v bis zum Schließen des Schalters 27 vergeht, das Auftreten
einer zu hohen induzierten EMK in der offenen Wicklung i81, zu vermeiden, ist noch
der spannungsabhängige Widerstand 33 vorgesehen. Da :dieser Widerstand nur kurze
Zeit vom Strom durchflossen wird, braucht er nur für eine geringe Beanspruchung
bemessen zu sein. Er fällt .dadurch wesentlich kleiner und billiger aus als die
Widerstände -der I# ig. i. Wenn ein Kurzschluß in dein Sammelschienenabschnitt 3
auftritt, dann wird der Fehlerstrom die Spule 24 erregen und den Schalter
17b zum Auslösen bringen. Über die Kontakte 32 wird dann die Spule 29 erregt
und hierdurch der Schalter 27 geschlossen. Hierdurch wird die Wicklung igb, überbrückt,
so daß an ihr eine hohe Spannung auch dann nicht auftreten kann, wenn über die Wicklung
i8G noch Energie nach dem Netz geliefert wird. Während der Zeit bis zum Kontaktschluß
des Schalters 27 stellt der Widerstand 33 eine Belastung für die Wicklung 19b dar,
die ausreicht, um das Auftreten zu hoher Spannungen an ihr zu vermeiden. Die Anordnung
der spannungsabhängigen Widerstände parallel zu den Drosselspulenwicklungen dient
nicht nur dazu, um hohe Spannungen an diesen selbst zu vermeiden, sondern auch,
um an den Kontakten der Schalter 16" und 17" bzw. 16v und 17b das Auftreten zu höher
Spannungen zu verhindern. Es werde angenommen, daß bei einem Kurzschluß indem Sammelschienenabschnitt
3 der Fig. i der Schalter 16" etwas später unterbricht als der Schalter 17u. Innerhalb
dieser Zeit bleibt die Wicklung i 8a allein eingeschaltet. Infolgedessen verschwindet
die Differentialwirkung, die durch das Zusammenwirken der beiden Wicklungen 18,
und iga im Normalbetrieb zustande kommt, und die Spannung an den Wicklungen 18"
und iga steigt stark an, und zwar an der ersteren infolge des Fortfalles der Differentialwirkung,
an der letzteren infolge transformatorischer Wirkung. Die Spannung an der Wicklung
ig" addiert sich zu der wiederkehrenden Spannung der Generatorenw icklung i i und
kann infolgedessen an den Kontakten des Schalters 17" bei der Kontakttrennung gefährliche
Überspannungen erzeugen, und zwar tritt bei dem Schalter 17" nahezu der doppelte
Wert der normalen Wiederkehrsspannung auf. Bei Anwendung der Widerstände 21 und
2-2 indessen können an den Wicklungen 18" und .i 9« keine so hohen Spannungen auftreten,
so daß auch an den Schaltern i(ia und i7« die Wiederkehrsspannutig stark vermindert
ist.
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Die Erfindung kann naturgemäß auch bei Generatoren mit mehr als zwei
voneinander getrennten Wicklungen angewendet werden bei entsprechender Ausbildung
der Diierentiäldrosselspulen.