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Schaltschütz Es sind bereits gleichstrombetätigte Schaltschütze bekannt,
bei welchen der magnetische Kreis des Schaltelektromagneten einen Teil aus permanent
magnetischem Stahl umfaBt.
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Bei bestimmten bekannten Ausführungsformen ist der Erregerstromkreis
der Wicklungen dieser Schütze mit einem Arbeits- und einem Ruhekontakt versehen,
die so geschaltet sind, daß beim Schließen des Arbeitskontaktes der magnetische
Kreis zur Sättigung gebracht wird, so daB das Schütz anzieht, worauf sich der Ruhekontakt
öffnet, wobei das Schütz im wesentlichen infolge der magnetischen Anziehung des
magnetisierten Materials eingeschaltet bleibt. Hierbei bewirkt das Öffnen des Arbeitskontaktes
das Auftreten .eines entmagnetisierenden Kraftlinienflusses in der Erregerwicklung,
der die remanente Magnetisierung im magnetischen Kreis wieder aufhebt, so daB sich
das Schütz öffnen kann.
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Die Erfindung hat eine Schaltanordnung solcher Schütze zum Gegenstand,
durch die ermöglicht wird, daß diese unter der Steuerung von Höchst-
Stromrelais
als Ausschalter wirken können, wobei die Energie für die Entmagnetisierung der Schütze
durch die Kurzschlußenergie der Hauptleitung erfolgt.
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Zu diesem Zweck ist jedes der in der Hauptleitung angeordneten Höchststromrelais
mit einer Hilfssekundärwicklung gekoppelt, welche durch das Ansprechen des zugeordneten
Höchststromrelais mit den Wicklungsenden des Schaltschützes verbunden wird.
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Die Verbindung mit diesen Klemmen kann unmittelbar sein, in welchem
Fall die Wicklung des Schützes mit Wechselstrom gespeist wird und die Entmagnetisierung
erfolgt, wenn die Halbwelle dieses Stroms in der entsprechenden Richtung verläuft
oder über geeignete Gleichrichter erfolgen, wobei in diesem Falle der durch die
obenerwähnten Hilfswicklungen gelieferte Strom zwangläufig die erforderliche Richtung
besitzt.
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Für die Gleichrichtung des von diesen Hilfswicklungen gelieferten
Stroms können entweder der Speise-Hauptgleichrichter des Schützes oder Hilfsgleichrichter
verwendet werden. -Zum besseren Verständnis der Erfindung soll diese im nachstehenden
an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher beschrieben werden. Es zeigt Fig.
i eine Schaltanordnung, bei welcher das Entmagnetisieren des Schützes durch Wechselstrom
erfolgt, Fig.2 eine Schaltanordnung, bei welcher das Entmagnetisieren des Schützes
durch vom Hauptgleichrichter gleichgerichteten Strom erfolgt, Fig.3 eine Schaltanordnung,
bei welcher das Entmagnetisieren des Schützes durch einen von Hilfsgleichrichtern
gleichgerichteten Strom erfolgt, Fig. 3-a und 3b Teilschaltbilder mit Abänderungen
gegenüber der-Schaltanordnung der Fig.3.
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In Fig. i, 2 und 3 ist das Schütz schematisch durch seinen Elektromagneten
mit einer Wicklung 2 . dargestellt, der die drei - in die Hauptleitungen L1, L2,
L3 eingeschalteten mechanisch miteinander gekuppelten Kontaktarme betätigt. Die
Wicklung 2 wird von den Klemmen 23 und 24 eines Gleichrichters aus gespeist, dessen
beide andere Klemmen mit zwei der Leitungen L1, L2, L3 verbunden sind. Die Klemmen
23 und 24 können die Wicklung ?-
auf zwei verschiedene Wege speisen, von denen
der eine über den Handschalter 25, die Wicklung 2 und den Kontakt 27 verläuft, der
sich öffnet, wenn das Schütz eingeschaltet wird, während der andereWeg über die
Begrenzungswiderstände 29 und 30 und den Kontakt 31 verläuft, welch
letzterer sich beine Einschalten des Schützes schließt.
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Bei geöffnetem Schütz hat das Schließen des Schalters 25- oder die
Betätigung des Druckknopfs »Ein« 25a zur Folge, da13 der Strom in Richtung der Pfeile
F in die Wicklung 2 fließt, wodurch das Einschalten des Schützes bewirkt wird. Das
Einschalten des Schützes hat wiederum das Öffnen der Kontakte 27 (oder 27a; 27b;
27`) und das Schließen der Kontakte 31 (oder sia und 31 b) zur Folge. In
diesem Augenblick fließt kein Strom (oder im Falle der Fig. i ein vernachlässigbarer
Strom) durch die Wicklung 2. Das Schütz bleibt jedoch infolge der Anwesenheit eines
permanenten Magneten im magnetischen Kreis, dessen MagnetiSmus bestehen bleibt,
eingeschaltet. Das Öffnen des Sehalters 25 oder das Bedienen des Druckknopfs »Aus«
25b hat zur Folge, daß durch die Wicklung :2 in Richtung des Pfeiles F' ein durch
die hintereinandergeschalteten Widerstände 29 und 30 verringerter Strom fließt.
Dieser durch die Wicklung-2 in entmagnetisierendem Sinne. fließende Strom hebt die
Anziehungskraft des permanenten Magneten auf; so daß das. Schütz sich öffnen kann.
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Die Bedienung des Schalters 25 oder der Druckknöpfe 25a, 25b :hat
zur Folge, daß das Schütz gemäß der Erfindung in der gleichen Weise arbeitet wie
ein Schütz üblicher Art.
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Bei den in Fig. i, 2 und 3 gezeigten Schaltanordnungen fließt der
Erregerstrom des Schützes über die drei hintereinandergeschalteten Ruhekontakte
r1, r2 und r3 der drei Höchststromrelais R1, R2, R3, deren Wicklungen hinter den
Kontaktarmen 33 in den Leitungen L1, L2, L3 angeordnet sind. Diese Wicklungen können,
wie in Fig. i bis 3 gezeigt, in jeder der Leitungen in Reihe geschaltet oder .diesen
Leitungen mittels Transformatoren angeschaltet sein.
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Jede der Wicklungen R1, R2, Rs ist magnetisch mit- einer Hilfswicklung
Sl,.S2, S3 gekoppelt in welcher dauernd ein Strom induziert wird, der bei Kurzschluß
einen hohen Wert erreicht.
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Bei der in Fig. i dargestellten Schaltanordnung führt das Auftreten
eines Kurzschlusses das Öffnen eines der mit dem Schalter 25 in Reihe geschalteten
Relaiskontakte y1, y2, y. ebenso wie das Öffnen des Schalters 25 das Entmagnetisieren
des Schützes herbei, wenn die Spannung an den Klemmen 23 und 24. der Gleichrichterbrücke
nicht Null ist. Dies kann insbesondere dann eintreten, wenn der Kurzschluß zwischen
den Leitungen L1 und L2 hinter den Höchststromreläis eintritt, da die Gleichrichterbrücke
durch Anzapfung dieser Leitungen gespeist wird.
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Durch die Verwendung der Wicklungen S1, S2 und S3. wird es möglich,
.diesen Nachteil auszuschalten.
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Zu diesem Zweck ist das eine Ende der Wicklungen S1, S2 und S3 mit
dem Anfang der Wicklung 2 verbunden, während das andere Ende mit dem Ende der Wicklung
2 über die jeweiligen Arbeitskontakte der Relais r1, y2, rs verbunden ist.
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Wenn jedoch ein ausgeglichener Kurzschluß gleichzeitig auf allen drei
Phasen eintritt, ist die sich ergebende Spannung der drei Wicklungen S1, S2, S3
gleich Null, so daß kein Strom zur Wicklung fließt, wenn die Enden der Wicklungen
Si, S2, S3 gleichzeitig mit dem Ende der Wicklung 2 verbunden sind.
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Um dieseln Übelstand abzuhelfen, ist jede der Wicklungen S2 und S3
mit dem Ende der Wicklung 2 durch den Ruhekontakt der vorangehenden Wicklung verbunden,
so daß, wenn ein Kurzschluß gleichzeitig auf allen drei Phasen eintritt, die drei
Relais
in Wirkung treten, jedoch nur der Strom von S1 in die Wicklung 2 geleitet wird.
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Wenn diese Wicklung 2 mit Wechselstrom gespeist wird, wird der magnetische
Kreis des Schützes durch die eine Halbwelle dieses Stroms magnetisiert und durch
die nächste entmagnetisiert. In .der Praxis kann festgestellt werden, daß die Entmagnetisierung
erzielt wird, wenn die Wicklung 2 von einer Strorrihalb,.Rr:elle der entsprechenden
Richtung durchflossen wird. Unter den ungünstigsten Bedingungen kann daher das Schütz
mit einer Verzögerung einschalten, die länger ist als eine Halbwelle des Stromes.
Diese Verzögerung kann untragbar sein, da es bei Kurzschluß wichtig ist, den Strom
zur Vermeidung von Schäden so rasch wie möglich zu unterbrechen.
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Bei den in Fig. 2 und 3 gezeigten Schaltanordnungen ist es durch die
Verwendung von Gleichrichtern möglich, alle in mindestens einer der Hilfswicklungen,
welche mit einer Wicklung der durch einen Überstrom eingeschalteten Höchststromrelais
geleoppelt sind, induzierten Stromhalbwellen in einem die Entmagnetisierun:g bewirkenden
Sinne zu richten. -Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltanordnung wird zu diesem Zweck
die Hauptgleiehrichterbrücke selbst verwendet.
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In diesem Fall sind die Hilfswechselspannungsquellen bildenden Wicklungen
S1, S2, S3 parallel -zu der beispielsweise an den den Kontaktarmen 33 vorgeschalteten
Punkten So und 51 der Leitungen L2 und L3 entnommenen Wechselspannung. Bei dieser
Schaltanordnung liegt die Wicklung 2 des Schützes an der Diagonale einer Brücke,
deren beide anderen Eckpunkte von den Klemmen 23 und 2.4 der Hauptgleichrichterbrücke
gespeist werden. Zwei der gegenüberliegenden Abzweigleitungen dieser Brücke enthalten
die Kontakte 2711 und 27b, die sich beim Einschalten des Schützes öffnen, während
die beiden anderen Abzweigleitungen durch die Widerstände 29 bzw. 30 und
die Kontakte 31a und 31b gebildet werden, die sich schließen, wenn das Schütz eingeschaltet
wird.
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Es ist daher, wenn das Schütz geöffnet ist, ein Stromkreis für die
Speisung der Wicklung 2 im direkten Sinne (Pfei1F) vorbereitet, während, wenn das
Schütz geschlossen ist, der Stromkreis für die Speisung des Schützes in der Entmagnetisierungsrichtung
(Pfeil F') vorbereitet ist.
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Die willkürlich bedienbaren Schalter für die Betätigung des Schützes
werden durch die Druckknöpfe 25a und 25b für die Ein- bzw. Ausschaltung gebildet,
die parallel zu der vom Speisewechselstrom der Gleichrichterbrücke durchflossenen
Leitung geschaltet sind, die den Punkt 51 mit dem Eckpunkt 52 der Gleichrichterbrücke
verbindet.
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In Reihe mit dem Druckknopf 25a ist der Ruhekontakt 27c geschaltet,
der sich beim Einschalten des Schützes öffnet, während mit dem Strombegrenzungswiderstand
53 der. Druckknopf 25b in Reihe geschaltet ist.
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Wenn beispielsweise die Kontakte y1, y2, r3 als geschlossen und das
Schütz als geöffnet angenommen wird, wird durch das Niederdrücken des Druckknopfes
25a die Gleichrichterbrücke mit Wechselstrom gespeist und :das Schütz eingeschaltet,
da der Strom durch die Wicklung 2 in Richtung des Pfeiles F fließt. Ein Stromfluß
durch die Wicklung :2 in Richtung des Pfeiles F' unmittelbar nach dem Einschalten
des Schützes wird durch den Kontakt 27c vermieden, der sich beim Einschalten des
Schützes öffnet, so daß ein längeres Niederdrücken des Druckknopfes 2511 nach dem
unmittelbar darauf erfolgenden Ausschalten des Schützes nicht -das wiederholte Einschalten
desselben herbeiführt.
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Bei eingeschaltetem Schütz fließt nach dem Niederdrücken des Druckknopfes
25b der Strom in Richtung des Pfeiles F' durch die Wicklung 2, wodurch das Schütz
entmagnetisiert und damit geöffnet wird. Ein längerer Druck auf den Druckknopf 25b
ist nicht nachteilig, da der Begrenzungswiderstand 53 verhindert, daß die Wechselspannung
an den Klemmen 52 und 54. der Hauptgleichrichterbrücke für die Sättigung des magnetischen
Kreises ausreichend ist, um das Einschalten des Schützes herbeizuführen.
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Die Wicklungen S1, S2, S3 sind mittels der Brücken y1, -r2, r3 in
der gleichen Weise wie in Fig. i und aus den gleichen Gründen zwischen die Klemmen
52 und 54. geschaltet. Daher wird, wenn auf der Hauptleitung ein Kurzschluß entsteht,
der zur Folge hat, daß mehr als ein Höchststromrela;s (gegebenenfalls alle drei
gleichzeitig) in W irN,.ng tritt, der Strom einer einzigen dieser Wicklungen in
Richtung zur Gleichrichterbrücke geleitet. Außerdem hat das Öffnen des Ruhekontaktes
einer der Brücken y1, y2, r3 ebenfalls zur Wirkung, daß die Wicklungen S1; S2 oder
S3, in denen eine Spannung induziert wird, gegenüber dem Punkt 51 isoliert werden,
wodurch verhindert wird, daß durch einen Kurzschluß, der gegebenenfalls zwischen
den Leitungen L2 und I_3 auftritt, auch die Wicklungen S1, S2 und S3 kurzgeschlossen
werden. Schließlich sind durch die normalerweise geöffneten Druckknopfkontakte 25a
und 25b die Brücken r1, r2 und y3 zwischen diesen Druckknöpfen und der Klemme 52
geschaltet, so daß diese Druckknöpfe die Verbindung der Wicklungen S l,
S2, S3 mit den Klemmen des Gleichrichters nicht gestört werden, sondern im Gegenteil
dazu beitragen, diese Wicklungen von den Hauptleitungen zu isolieren.
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Daher gelangt, wenn eine oder mehrere Brücken der Relais r1, y2, y.
schließen, ein -von einer der Wicklungen S1, S2, S3 kommender Wechselstrom zu den
Klemmen 52 und 5q., und entmagnetisiert das Schütz, da in diesem Augenblick der
durch das Schließen der Kontakte 31a und 31b geschlossene Entmagnetisierungsstromkreis
wirksam wird.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltanordnung sind keine zusätzlichen
Gleichrichter erforderlich, dafür jedoch am Schütz fünf Hilfskontakte, nämlich die
Ruhekontakte 27a, 27b und 27c und die Arbeitskontakte 31a und 31b.
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Bei der Schaltanordnung nach Fig. 3 sind Hilfsgleichrichter vorgesehen.
Bei
der in Fig. 3 gezeigten Schaltanordnung des Schützes gemäß der Erfindung ist der
Schalter 25 der Fig. i durch zwei Druckknöpfe 25a und 25b für das Ein- und Ausschalten
ersetzt: Jede der in Reihe geschalteten Wicklungen S" S2, S3 liegt an der Diagonale
einer Gleichrichterbrücke, nämlich D1, D6 und D2, D5 für S1; D2, D; und D3, Ds für
S2; D3, D8 und D4, D7 für S3. Infolge der Reihenschaltung der drei Wicklungen können
die Gleichrichter D2, D3, D, und D7 zwei benachbarten Wicklungen gemeinsam sein.
Die drei Gleichrichterbrücken sind parallel geschaltet und haben infolgedessen gemeinsame
Plus- und Minusklemmen, nämlich die Klemmen 55 und 56. Die Klemme 56 ist unmittelbar
mit dem Anfang der Wicklung 2 verbunden, während die Klemme 55 durch die Parallelschaltung
der drei Ruhekontakte der Brücken r1, r2 und r3 mit dem Ende der Wicklung 2 verbunden
ist.- Um das Entmagnetisieren zu gewährleisten, ist die Polarität dieser Gleichrichter
der Polarität des Hauptgleichrichters entgegengesetzt gerichtet.
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In diesem Fall geben, wenn ein Kurzschluß in der Hauptleitung eintritt,
alle Wicklungen S1, S2 _oder S, in der entsprechenden Richtung einen Strom an die
Wicklung :2 ab, um diese zu entmagnetisieren, unabhängig davon, welches der Höchststromrelais
angesprochen hat.
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Bei der Schaltanordnung nach Fig. 3 sind acht zusätzliche Gleichrichter
erforderlich. Diese Zahl kann auf sechs vermindert werden, wenn die Wicklungen S1,
S2 und S3 bei .der allgemein in Fig. 3 gezeigten Schaltanordnung statt in Reihe
im Stern oder im Dreieck geschaltet sind.
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Wie bei den vorangehend beschriebenen Schaltanordnungen, überlagern
sich alle in den Wicklungen S1, S2, S3 induzierten Spannungen, so daß sie zur Entmagnetisierüng
der Wicklung 2 beitragen.
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Bei der Sternschaltung wird jedoch, wie sich aus. Fig. 3 a ergibt,
wenn nur eine einzige Phase vom Kurzschluß betroffen ist, z. B. die Phase L1, eine
hohe Wechselspannung e in der Wicklung Sa induziert, während die in den Wicklungen
S2 und S3 induzierten Wechselspannungen vernachlässigbar sind. Aus diesem Grunde
wird die Spannung e nicht nur durch die Gleichrichter und über den. Widerstand R
der Wicklung 2, sondern auch über die zu den Wicklungen S2 und S3 parallel geschalteten
Impedanzen Z geführt. Der Widerstand R ist daher um
erhöht.
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Wenn sonst gleiche Bedingungen bei der in Fg. 3 b gezeigten Dreieckschaltung
vorliegen, wird die in der WicklungSl induzierte Spannung e durch die Gleichrichterbrücke,
welche diese Wicklung umgibt, über den Widerstand der Wicklung :2 und parallel über
die in Reihe geschalteten Wicklungen S2 und S3, deren Impedanz in diesem Fall gleich
2 Z ist, geleitet.
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Die in Fig. 3 a und 3 b gezeigten Schaltanordnungen'haben, obwohl
sie einfacher sind, den Nachteil, daß die Wirksamkeit des Entmagnetisierungsstromes
vermindert wird. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen
beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Änderungen erfahren.