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Überwachungseinrichtung von auf Hochspannung befindlichen Teilen von
elektrischen Geräten mit Maschinen durch Lichtschranken Bei auf Hochspannungspotential
befindlichen Teilen von elektrischen Geräten, beispielsweise Lastschaltern für Stufenregeleinrichtungen,
sind Überwachungseinrichtungen meist unerläßlich, weil durch sie auftretende Fehler
in den zu überwachenden Geräten frühzeitig erkannt und meist schon bei ihrem Entstehen
wirksam bekämpft werden können. Es ist bekannt, die Störungen bei Lastschaltern,
die ihre Ursache in Stehlichtbögen, Überlastung der Widerstände, Erhitzung des Lastschalteröls
usw. haben, durch mechanische oder elektrisch wirkende Schutzeinrichtungen nach
außen hin zur Anzeige zu bringen.
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Der Umfang des angerichteten Schadens hängt ausschließlich davon ab,
ob die Schutzeinrichtung schnell oder langsam anspricht. Am besten sind deshalb
Schutzeinrichtungen, die zum Ansprechen nicht Sekunden, sondern Bruchteile von Sekunden
benötigen oder überhaupt trägheitslos ansprechen.
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Die mechanisch wirkenden Schutzeinrichtungen, die mit Fallgewicht
arbeiten, das durch ein durch den im zu schützenden Gerät auftretenden Überdruck
oder der dort entwickelten Wärme beeinflußtes Ansprechglied ausgelöst wird, haben
den Nachteil, daß sie infolge der benötigten Fallzeit kein trägheitsloses Ansprechen
der Einrichtung gewährleisten. Auch unter Kraftspeicherwirkung stehende Fallgewichte
vermögen diesen Nachteil nicht ganz zu beheben.
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Die für solche Zwecke gleichfalls schon angewendeten lichtelektrischen
Schutzeinrichtungen, die mit Spiegel arbeiten, bringen zwar hinsichtlich
der
Ansprechverzögerung Abhilfe, ziehen aber wieder andere Mängel nach sich. Besonders
unangenehm wirkt sich bei diesen Einrichtungen, die ständig eingeschaltet sein müssen,
die hierdurch bedingte verhältnismäßig kurze Lebensdauer der verwendeten Sender
und Empfänger aus. Nachteilig ist weiter, daß die Spiegel leicht verschmutzen und
so Fehlanzeigen hervorrufen. Auch fallendes Laub, Vögel und andere feste Körper,
die in den Strahlengang der Schutzeinrichtungen gelangen, können Fehlanzeigen hervorrufen.
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Bei einer anderen bekannten Lichtschrankenanordnung, bei der wenigstens
der Empfänger dauernd eingeschaltet ist, sind besondere Vorkehrungen nötig, damit
eine ungewollte Fremdauslösung nicht möglich ist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine lichtelektrisch
wirkende Überwachungseinrichtung insbesondere für Lastschalter zu schaffen, die
vorstehende Nachteile beseitigt und die sich im Betrieb durch ihre Billigkeit und
lange Lebensdauer auszeichnet und ferner Fehlanzeigen auch dann noch weitgehend
unterbindet, wenn die zu schützenden Geräte im Freien angeordnet sind.
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Gemäß der Erfindung wird außer dem Sender auch der Empfänger nur zeitweilig,
insbesondere erst während des Kraftspeicheraufzuges im Verlauf des Umstellvorganges
der Stufenregeleinrichtung in Betrieb gesetzt, und beide bleiben mittels einer einstellbaren
Verzögerungseinrichtung noch einige Zeit über die Dauer des Schaltvorganges hinaus
eingeschaltet.
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Bei der Einrichtung geht man von der Erkenntnis aus, daß die von dem
Schutz zu erfassenden Störungen in den Lastschaltern od. dgl. ausnahmslos nur während
oder unmittelbar im Anschluß an den Umstellvorgang eintreten. Dieser Erkenntnis
Rechnung tragend, wird also die Lichtschranke nur während dieses gefährdeten Zeitraumes
eingeschaltet. Da die Umschaltzeiten bekanntlich gegenüber der Gesamtbetriebszeit
des Gerätes lediglich einen Bruchteil ausmachen, wird durch die Einrichtung eine
vielfach größere Lebensdauer der verwendeten Sender und Empfänger als bisher erreicht.
Dies bedeutet für den Betrieb eine beträchtliche Ersparnis an Anschaffungskosten
und weiter auch an Stromkosten. Ein wesentlicher Vorteil der nur zeitweilig arbeitenden
Vorrichtung besteht darin, daß die Wahrscheinlichkeit einer Fehlauslösung, die durch
in den Strahlengang gelangende Fremdkörper zustande kommen kann, auch im Verhältnis
der Einschaltdauer der Einrichtung zur Betriebsdauer des Transformators vermindert
wird.
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An Hand der Zeichnung, die in schematischer Anordnung beispielsweise
eine gemäß der Erfindung ausgeführte Überwachungseinrichtung für Lastschalter zeigt,
soll die Erfindung näher erläutert werden.
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An dem Transformatorkessel i ist der Durchführungsisolator 2 angebracht.
Der Isolator trägt den Lastschalter 3, der von der den Isolator durchsetzenden Welle
4 über das Getriebe 5 angetrieben wird. Für den im Transformatorkessel untergebrachten
Stufenwähler 7 dient die Antriebswelle 6. Ein am Transformatorkessel vorgesehener
Anbau B enthält den Antrieb für die gesamte Stufenregeleinrichtung. Dieser ist so
ausgebildet, däß die Welle 9 über das Getriebe io und die einen Isolator i i enthaltende
Welle auf das Getriebe 5 arbeitet. Eine auf der Welle 9 befestigte Nockenscheibe
12 arbeitet mit einem Schalter 13 zusammen, der in dem an Niederspannung angeschlossenen
Stromkreis des Schaltmagneten 14 liegt. Dieser Magnet steuert die gleichfalls am
Niederspannungsstromkreis angeschlossenen Schalter 15, 16 und 17. Der Schalter 15
liegt im Stromkreis des Senders 18, der Schalter 16 dagegen im Stromkreis des Empfängers
i9 und der Schalter 17 im Warn- oder Auslösestromkreis, der beispielsweise den Auslösemagnet
26 eines Leistungsschalters betätigt. Ein am Lastschaltergehäuse angebrachtes Steuergerät
2o spricht auf die im Lastschalterinnern auftretende Störungen an, indem es durch
verschiedenartige Ansprechglieder, wie Überdruck oder Wärme, beeinflußt wird. Die
Ausbildung des Steuergerätes ist so getroffen, daß dieses, sobald es ausgelöst wird,
einen undurchsichtigen Körper 25 in den Strahlungsgang 24 der Lichtschranke bewegt
und diesen unterbricht. Der Antrieb der Nockenscheibe 12 ist so gewählt, daß diese
beim Schalten einer Stufe genau wie die Lastschalterwelle q. eine ganze Umdrehung
ausführt. Ein mit dem Schaltmagnet 14 verbundenes Verzögerungsgetriebe 21 beliebiger
Art, z. B. Flügelrad-, Uhrwerksgetriebe öd. dgl., hat die Aufgabe, das Abfällen
des Magneten 14 erst eine gewisse Zeit nach dem Ausschalten des Magnetstromkreises
zu bewirken. Um diese Zeit wählbar zu machen, muß das Getriebe verstellbar sein.
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Die Überwachungseinrichtung arbeitet in folgender Weise: Soll von
einer Stufe auf die nächstfolgende geschaltet werden, so wird der Stufenregelantrieb
8 in Tätigkeit gesetzt, der einerseits den Stufenwähler-? samt dem Lastschalter
3 antreibt und andererseits auch die Nockenscheibe 12 bewegt. Sobald der Antrieb
zu laufen beginnt, gleitet der in Ruhestellung sich in der Nut 22 der Nockenscheibe
12 befindliche Stößel 23 des Schalters 13 aus dieser heraus und schließt den Schalter
13. Dadurch bekommt der Schaltmagnet 14 Strom. Die Schalter 15 und 16 werden sofort
geschlossen und legen einerseits den Sender 18 und andererseits den Empfänger i9
an Spannung. Der dritte gleichfalls mit dem Schaltmagneten 14 gekoppelte Schalter
17 schließt erst mit einer gewissen Verzögerung, die mindestens so groß sein muß,
daß der Empfänger hinreichend Zeit hat, sich aufzuheizen. Als Schaltelement eignen
sich bekannte Schalterausführungen, wie beispielsweise Quecksilberschalter, deren
Schaltflüssigkeit beim Einschalten langsam Kontakt macht und beim Ausschalten schnell
öffnet.
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Der vom Sender 18 ausgesandte Sendestrahl 2:1 trifft, solange im Lastschalter
keine Störung aufgetreten ist, auf den Empfänger i9. Der Warn-oder
Auslösestromkreis
170 wird in diesem Betriebszustand nicht beeinflußt. Tritt hingegen im Lastschalter
eine Störung auf, so spricht der Steuerteil 2o an und schiebt ein Sperrglied 25
in den Weg der Lichtschranke 2q.. Diese wird unterbrochen. Die Folge davon ist,
daß der Empfänger den Auslöse- oder Warnstromkreis 17o durch Schließen den Empfängerschalters
26 schließt. Dadurch bekommt die Warn- oder Auslösevorrichtung 26 Strom und spricht
an.
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Die Einschaltdauer der Lichtschranke ist einerseits bedingt durch
die Zeit, die für die Umschaltung von einer Stufe auf die andere benötigt wird,
bzw. durch die Zeit, die zu einer Umdrehung der Nockenscheibe 12 erforderlich ist.
Andererseits ist, wie bereits erwähnt, die Einschaltzeit noch abhängig von der Ausbildung
oder Einstellung des mit dem Schaltmagneten 1q. gekoppelten Verzögerungsgetriebes
21. Da dieses Getriebe einstellbar ist, kann das Abfallen des Magneten i,. und damit
das Öffnen der Schalter 15, 16, 17 nach Belieben auch über die Umdrehungszeit
der Nockenscheibe 12 hinaus eingestellt werden. Mit Hilfe dieses Getriebes wird
also der Magnet 1q. noch in seiner Ansprechstellung gehalten, auch wenn der Stöße123
des Schalters 13 bereits wieder seine Ruhestellung in der Nut 22 eingenommen hat
und dadurch den Stromkreis des Magneten 1q. durch Öffnen des Schalters
13 schon längst wieder unterbrochen hat.
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Da die besondere Ausbildung des Schalters 17
ein gleichzeitiges
Öffnen der Schalter 15, 16 und 17
ermöglicht, ist eine gleichzeitige
Außerbetriebsetzung der gesamten Lichtschrankeneinrichtung damit sichergestellt.
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Die Schaltvorrichtung der Lichtschranke läßt sich ohne Schwierigkeiten
auch so ausführen, daß mit ein und derselben Antriebseinrichtung zwei Lichtschranken
betrieben werden. Hierbei ist es nur erforderlich; daß eine zweite und zur ersten
parallel geschaltete Lichtschranke und ein zweites Steuergerät vorgesehen werden.
Die Anordnung kann dann so sein, daß das eine Steuergerät auf Warnung, z. B. auf
Ölverlust, und das andere auf Auslösung, beispielsweise bei Lichtbogenbildung, anspricht.
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Selbstverständlich ist die Einrichtung auch dann verwendbar, wenn
mehrere Geräte, wie dies bei Lastschaltern für Mehrphasentransformatoren der Fall
sein kann, von seiner Lichtschranke zu überwachsen sind. In diesem Fall muß lediglich
an jedem zu überwachenden Gerät ein Steuergerät vorgesehen werden, dessen ausgelöster
Sperrteil in den Strahlengang der Lichtschranke hineinragt.
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Um eine einwandfreie Arbeit von Sender und Empfänger auch bei den
größten Temperaturschwankungen sicherzustellen, kann sowohl der Sender als auch
der Empfänger durch eine mit einem Thermostaten überwachte Beheizung versehen werden,
die sich bei Eintritt einer für die zu überwachenden Geräte gefährlich werdenden
Temperatur von selbst einschaltet.
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Als Sender und Empfänger können alle bekannten Einrichtungen, ob diese
nun mit sichtbaren oder unsichtbaren oder mit Wärmestrahlen arbeiten, verwendet
werden. An Stelle des vorbeschriebenen Steuergerätes können ebensogut andere Mittel
benutzt werden, sofern diese die Unterbrechung oder eine hinreichende Beeinflussung
des Sendestrahlers bewirken. Die Überwachungseinrichtung ist endlich nicht ausschließlich
für die Signalgabe oder Auslösung allein bestimmt, sie kann vielmehr auch anderen
Zwecken nutzbar gemacht werden. So können beispielsweise Kühl-, Lösch- oder auch
Regeleinrichtungen durch sie betätigt werden.
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Die Ausführung ist auch geeignet zur Überwachung von Betriebsgrößen,
die sich während des Betriebes nur wenig ändern, z. B. des Ölstandes im Lastschalterkessel.
Es genügt in diesem Fall, von Zeit zu Zeit den Ölstand zu überprüfen, und zwar gelegentlich
jedes Schaltvorganges. Die Einrichtung wird hierbei zweckmäßig auf Meldung, nicht
auf Auslösung geschaltet.