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überstromschnellschalter Es sind überstromschnellschalter bekannt
mit einem Auslöseanker, der bei Überstrom durch einen hauptstromerregten Auslösemagneten
von einem ebenfalls hauptstromerregten Haltemagneten abgerissen wird, sowie mit
einem von einer besonderen Gleichstromquelle erregten Zusatzelektromagneten im Haltemagneten,
dessen Wicklung von einem durch den Hauptstrom transformatorisch erzeugten Induktionsstrom
durchflossen wird, der -je nach der Hauptstromrichtung den Haltefluß verstärkt oder
schwächt. Hierdurch kann eine Frühauslösung des Schnellschalters bei Stromanstieg
in der einen Hauptstromrichtung, :eine Spätauslösung in der anderen Hauptstromrichtung
erzielt werden.
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Die Erfindung betrifft eine Abänderung dieser Schalter, die darin
besteht, daß der Zusatzelektromagnet ohne Zuhilfenahmeeiner besonderen Gleichstromerregung
des Zusatzelektromagneten allein durch den vom Hauptstrom induzierten Strom erregt
wird. Die Verhältnisse werden dabei so gewählt, daß je nach der Polung der den induzierten
Strom führenden Sekundärspule zu der Spule des Zusatzelektromagneten eine Früh-
oder eine Spätauslösung in beiden Hauptstromrichtungen erzielt wird. Der Strom zur
Erregung des Zusatzelektromagneten wird hierbei allein vom Hauptstrom auf induktivem
Wege erzeugt, und zwar entweder durch einen getrennten Transformator oder noch einfacher
durch Sekundärwicklungen, die auf den ohnedies vom Hauptstrom erregten Magnetteilen
des Schalters angebracht und mit der Wicklung des Zusatzmagneten elektrisch verbunden
sind. Solche vom Hauptstrom erregten Teile des Schalters sind z. B. der Auslösemagnet,
ein etwa vorhandener Blasmagnet, ein induktiver Shunt zur Hauptstromauslösespule
oder der Haltemagnet selbst.
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Die Anordnung nach der Erfindung zeichnet sich gegenüber der bekannten
dadurch aus, daß die Wicklung für den Zusatzmagneten nur für die geringe Spannung
der Induktionsströme sowie für deren kurze Dauer
bemessen zu werden
braucht. Der größere Wattverbrauch durch die Gleichstromdauerbelastung sowie die
dadurch bedingte zusätzliche Schaltererwärmung fallen fort. Ferner kann man, wie
nachstehend näher dargelegt, mit der neuen Anordnung eine dreifache Staffelung der
Schaltzeit erreichen gegenüber der zweifachen Staffelung nach der bekannten Anordnung.
Ein Ausführungsbeispiel zeigt schematisch Abb. t. Dem Haltemagneten B mit dem Anker
C und der Hauptstromwindung K steht der Auslösemagnet A mit der Wicklung H gegenüber.
Beim Auslösen trifft der Anker C auf den beweglichen, zweckmäßig stahlbewehrten
Kontakthebel D und öffnet die Schalterkontakte L. Zwischen den Schenkeln der Haltemagneten
ist, zweckmäßig mit einem Luftspalt, der Zusatzelektromagnet F mit der Wicklung
G angeordnet.
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In Reihe mit der Wicklung G liegt die Sekundärwicklung M des Stromtransformators
N, dessen Primärwicklung 0 vom Hauptstrom durchflossen ist.
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Bei ansteigendem Vorwärts- oder Rückstrom J wird in der Sekundärwicklung
41 eine Spannung induziert, die einen Strom durch die Wicklung G zur Folge hat,
der je nach der Stromrichtung des Induktionsstromes gegenüber dem Hauptstrom den
normalen Haltefluß des Haltemagneten B verstärkt oder schwächt. Der Anker C wird
also unter sonst gleichen Umständen bei ansteigendem Vorwärts- oder Rückstrom später
oder früher vom Haltemagneten abgerissen, als wenn der Zusatzelektromagnet F nicht
vorhanden wäre, und zwar später oder früher, je nachdem, mit welcher Polarität die
Sekundärspule des Transformators an die Zusatzmagnetwicklung angeschlossen ist.
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Man kann daher durch Wahl der Polung bziv. durch Nichtanschließen
oder sonstiges Unwirksammachen oder Weglassen des Zusatzmagneten F, G bei gegebenem
Stromanstieg drei verschiedene Auslösestromstärken und demnach auch Auslösezeiten
erhalten und daher mit so gestaffelten Schaltern eine Reihe von Selektivitätsaufgaben
lösen, die bisher mit Schnellschaltern gar nicht oder nur unter mindestens teilweiser
Aufgabe der Schnellabschaltung lösbar waren.
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DerLuftspalt desStromtransformators kann zur Regelung der sekundär
erzeugten Spannung einstellbar gemacht werden. Die Erregung des Zusatzmagneten und
damit der Grad der Früh- oder Spätauslösung kann auch durch Regelwiderstände verstellbar
gemacht werden. Versperrt man durch gleichrichtende Einrichtungen, wie z. B. Trockengleichrichter
oder Gleichrichterröhren, die mit der Spule G in Reihe oder parallel liegen, dem
induzierten Strom ganz oder teilweise den Weg durch die Spule G, so kann man erreichen,
daß zwar Frühauslösung bei einer Hauptstromrichtung, jedoch Normalauslösung bei
der anderen Hauptstromrichtung eintritt, oder aber, daß bei einer Stromrichtung
normale, bei der anderen Stromrichtung Spätauslösung eintritt.
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Ein getrennter Stromtransformator ist nicht unbedingt erforderlich.
Die Sekundärspule M kann z. B. auch auf dem Kern des Auslösemagneten A oder anderen
vom Hauptstrom erregten Teilen angeordnet sein.
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Die durch die Erfindung erzielte Richtungsselektivität und Zeitstaffelung
ermöglicht eine Reihe von Schaltungen, bei denen jeweils nur der gestörte Netzteil
abgeschaltet wird, während die gesunden Netzteile im Betrieb bleiben, und zwar erfolgt
hierbei die Abschaltung in einer Zeit, die nur einen kleinen Bruchteil der bei den
üblichen Zeitstaffelungen gewöhnlicher überstromschalter erzielbaren Abschaltzeiten
beträgt, was für die Schonung der Anlage, besonders in Bahnanlagen, die durch Gleichrichter
oder Umformer gespeist werden, von größter Bedeutung ist. Denn selbst bei der Spätauslösung
hat der Schalter im allgemeinen immer noch den Charakter eines Schnellschalters
mit Abschaltzeiten von der Größenordnung eines solchen.
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Einige besonders vorteilhafte Schaltanordnungen dieser Art sind in
Abb. 2 bis 4 dargestellt. In Abb. 2 speist eine Stromquelle d über einen Schalter
und eine Sammelschiene S einen Netzstrang r mit einer Reihe von Abzweigleitungen
g. Die im Strang r hintereinanderliegenden Schalter a, b, c sind gemäß der
Erfindung verschieden eingestellt, und zwar a auf Spätauslösung,
b auf normale Auslösung. c auf Frühauslösung. Bei Kurzschluß an irgendeiner
Stelle des Netzes wird immer nur der nächste vor der Kurzschlußstelle liegende der
drei Schalter auslösen, während der oder die vor diesem liegenden Schalter eingeschaltet
bleiben.
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In Abb.3 ist eine Kuppelstelle mit der Sammelschiene p über vier Schalter
1, m, n, o
mit den Abschnitten t, 2, 3, 4 verbunden. Diese Schalter sind so
gepolt, daß sie in Richtung von der Kuppelstelle weg mit Frühauslösung, in umgekehrter
Richtung mit Normalauslösung arbeiten. Bei Kurzschluß z. B. im Abschnitt 2 löst
nur der Schalter m aus, der in Richtung von der Kuppelstelle weg vom Kurzschlußstrom
durchflossen wird, während die drei Schalter der übrigen Strecken den Kurzschlußstrom
in Richtung auf die Kuppelstelle zu führen. Die Staffelung kann auch so gewählt
werden, daß die Schalter in Richtung von der Kuppelstelle weg normal auslösen, in
umgekehrter Richtung dagegen
spät. Wesentlich ist nur, daß sie in
Richtung von der Kuppelstelle weg früher auslösen als in der umgekehrten.
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Die letztere Art der Staffelung ist angezeigt, in, Fällen, in denen
eine Frühauslösung nicht erwünscht ist, z. B. wegen der Gefahr, daß bei gleichzeitigem
Anfahren mehrerer Züge Auslösung eintritt.
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In Abb. q. ist die Strecke in drei Abschnitte, i, z, 3 mit dazwischenliegenden
Trennstellen s aufgeteilt. Stromquellen e und h speisen die Streckenabschnitte über
Schalter f, g, i, h, die alle auf Frühauslösung in Richtung auf die Strecke
zu eingestellt sind. Ein Kurzschluß im Abschnitt i wird dann von der Stromquelle
e über den Schalter f und von der Stromquelle lt über die Schalter!, g, f
gespeist.
Es lösen jedoch nur die Schälter i und f aus, weil sie in Richtung auf die Strecke
zu vom Kurzschlußstrom durchflossen werden. Der Schalter g, der in umgekehrter Richtung
durchflossen wird, bleibt eingeschaltet und damit die Versorgung des Abschnittes
z sichergestellt. Bei einem Kurzschluß im Abschnitt a trennen die Schalter g und;
i den kranken Abschnitt a von den Stromquellen ab, während die Schalter
f und h nicht auslösen, auch wenn die Kurzschlußstelle gegebenenfalls
noch von den Abschnitten i und 3 her gespeist wird.
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Die Lösung ähnlicher Aufgaben ist für Wechselstromnetze unter Benutzung
von Impedanz- und ähnlichen Relais in Verbindung mit Richtungsrelais oder -gliedern
zum Teil bekannt. Die Verwendung von Schnellschaltern nach der Erfindung für diesen
Zweck ist jedoch neu und ermöglicht selektive Abschaltung in einem kleinen Bruchteil
der bei den bekannten Schaltungen erzielbaren Abschaltzeiten, und zwar ohne Zuhilfenahme
von empfindlichen Relais und Kontakten allein durch die Bauart des Schalters.
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Für die Wirkung des Zusatzelektromagneten nach der Erfindung ist es
gleichgültig, auf welche Weise der durch den Auslösemagneten vom Haltemagneten abgerissene
Anker die Auslösung bewirkt. Die Erfindung erstreckt sich daher nicht nur auf Schalter,
bei denen der Anker den beweglichen Kontakt schlagartig in der Ausschaltrichtung
bewegt, sondern auch auf alle anderen Schalter und Relais, bei denen durch einen
hauptstromerregten Auslösemagneten ein Anker von einem hauptstromerregten Haltemagneten
abgerissen wird.