DET0008927MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 19. Januar 1954 Bekanntgemacht am 19. Januar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Es sind bereits gleichstrombetätigte Schaltschütze bekannt, bei welchen der magnetische Kreis des Schaltelektromagneten einen Teil aus permanent magnetischem Stahl umfaßt.

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 daß das Schütz anzieht, worauf sich der Rühekontakt öffnet, wobei das Schütz im wesentlichen infolge der magnetischen Anziehung des magnetisieren 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 daß sich das Schütz öffnen kann.

Die Erfindung hat eine Schaltanordnung solcher Schütze zum Gegenstand, durch die ermöglicht wird, daß diese unter der Steuerung von Höchst-

509629/150

T 8927 VIIIb/21 c

Stromrelais als Ausschalter wirken können, wobei die Energie für die Entmagnetisierung der Schütze durch die Kurzschlußenergie der Hauptleitung erfolgt.

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.

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 obene'r-' wähnten Hilfswioklungen gelieferte Strom zwangläufig die erforderliche Richtung besitzt.

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. ι eine Schaltanordnung, bei .welcher das Entmagnetisieren des Schützes durch Wecihsel-

strpm 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 Hilfsgleichriehtern gleichgerichteten Strom erfolgt, Fig. 3 a und 3 b Teilschaltbilder mit Abänderungen gegenüber der Schaltanordnung der Fig. 3.
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 2 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 andere Weg über die Begrenzungswider-stände 29 und 30 und den Kontakt 31 verläuft, welch letzterer sich beim Einschalten des Schützes schließt.

Bei geöffnetem Schütz hat das Schließen des Schalters 25 oder die Betätigung des Druckknopfs »Ein« 25^a zur Folge, daß 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 27", 2j^b, 2y^c) und das Schließen der Kontakte 31 (oder 31" und 31^s) zur Folge. In diesem Augenblick fließt kein Strom (oder im Falle" der Fig. ι 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 Schalters 25 oder das Bedienen des Druckknopfs »Aus« 25 ^b 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.

Die Bedienung des Schalters 25 oder der Druckknöpfe 25", 25* hat zur Folge, daß das Schütz gemäß der Erfindung in der gleichen Weise arbeitet wie ein Schütz' üblicher Art. .

Bei' den in Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Schaltanordnungen fließt der Erregerstrom des Schützes über die drei hintereinandergeschalteten Ruhekontakte T₁, 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. 1 bis 3 gezeigt, in jeder der Leitungen in Reihe geschaltet oder diesen Leitungen mittels Transformatoren angeschaltet sein.

Jede der Wicklungen R₁, R₂, R₃ ist magnetisch mit einer Hilfswicklung S₁, S₂, S₃ gekoppelt in welcher dauernd ein Strom induziert wird, der bei Kurzschluß einen hohen Wert erreicht.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltanordnung führt das Auftreten eines Kurzschlusses das Öffnen eines der mit dem Schalten 25 in Reihe geschalteten Relaiskontakte r_v r₂, r₃ 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 Höchststromrelais eintritt, da die Gleichrichterbrücke durch Anzapfung dieser Leitungen gespeist wird.

Durch die Verwendung der Wicklungen S₁, S₂ und S_s wird es möglich, diesen Nachteil auszuschalten.

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 r_v r₂, r₃ verbunden ist.

Wenn jedoch ein ausgeglichener Kurzschluß gleichzeitig auf allen drei Phasen eintritt, ist die sich ergebende Spannung der drei Wicklungen S₁, 5*₂, S₃.gleich Null, so daß kein Strom zur Wicklung fließt, wenn die Enden der Wicklungen S₁, S₂, ■ S₃ gleichzeitig mit dem Ende der Wicklung 2 verbunden sind.

Um diesem 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

629/150

T 8927 VHIb/21 c

Relais in Wirkung treten, jedoch nur der Strom von S₁ in die Wicklung 2 geleitet wird.

Wenn diese Wicklung 2 mit Wechselstrom gespeist wird, wird der magnetische Kreis des Schützes durch die eine Halbwelle dieses Stroms magnetisiert und durc'h die nächste entmagnetisiert. In der Praxis kann festgestellt werden, daß die Entmagnetisierung erzielt wird, wenn die Wicklung 2 von einer Stromhalbwelle der entsprechen- den Richtung durchflössen 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.

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 gekoppelt sind, induzierten Stromhalbwellen in - einem die Entmagnetisierung bewirkenden Sinne zu richten.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltanordnung wird zu diesem Zweck die Hauptgleichrichterbrücke selbst verwendet.

In diesem Fall sind die Hilfswechselspannungsquellen bildenden' Wicklungen S₁, S₂, S₃ parallel zu der beispielsweise an den den Kontaktarmen 33 vorgeschalteten Punkten 50 und 51 der Leitungen L₂ und L_g 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 24 der Hauptgleichrichterbrücke gespeist werden. Zwei der gegenüberliegenden Abzweigleitungen dieser Brücke enthalten die Kontakte 27" und 2y^b, die sich beim Einschalten des Schützes öffnen, während die beiden anderen Abzweigleitungen durch die Widerstände 29 bzw. 30 und die Kontakte 31° und 3i^ft gebildet werden, die sich schließen, wenn das Schütz eingeschaltet wird.
Es ist daher, wenn das Schütz geöffnet ist, ein -Stromkreis für die Speisung der Wicklung 2 im direkten Sinne (Pfeil F) vorbereitet, während, wenn das Schütz geschlossen ist, der Stromkreis für die Speisung des Schützes in der Entmagnetisierungsrichtung (Pfeil F') vorbereitet ist.

Die willkürlich bedienbaren Schalter für die Betätigung des Schützes werden durch die Druckknöpfe 25" und 25* 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.

In Reihe mit dem Druckknopf 25", ist der Rühekontakt 2J^C geschaltet, der sich beim Einschalten des Schützes öffnet, während mit dem Strombegrenzungswiderstand 53 der Druckknopf 25^s in Reihe geschaltet ist.

Wenn beispielsweise die Kontakte r_v r₂, r_% als geschlossen und das Schütz als geöffnet angenommen wird, wird durch das Niederdrücken des Druckknopfes 25" 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 70' Kontakt 2j^c vermieden,-der sich beim Einschalten des Schützes öffnet, so daß ein längeres Niederdrücken des Druckknopfes 25° nach dem unmittelbar darauf erfolgenden Ausschalten des Schützes nicht das wiederholte Einschalten desselben herbeiführt.

Bei eingeschaltetem Schütz fließt nach dem Niederdrücken des Druckknopfes 25* 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 25^& 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.

Die Wicklungen S₁, S₂, S₃ sind mittels der Brücken r_v r₂, r₃ in der gleichen Weise wie in Fig. ι und aus den gleichen Gründen zwischen die Klemmen 52 und 54 geschaltet. Daher wird, wenn auf der Hauptleitung ein Kürzschluß entsteht, der zur Folge hat, daß mehr als ein Höchststromrelais (gegebenenfalls alle drei gleichzeitig) in Wirkung tritt, der Strom einer einzigen dieser Wicklungen in Richtung zur Gleichrichterbrücke geleitet. Außerdem hat das Öffnen des Ruhekontaktes einer der Brücken r_v r₂, r₃ ebenfalls zur Wirkung, daß die Wicklungen S₁, S₂ oder JJ₃, 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 L₃ auftritt, auch die Wicklungen S₁, S₂ und ^₃ kurzgeschlossen werden. Schließlich sind durch die normalerweise geöffneten Druckknopfkontakte 25" und 25^ die Brücken r_v r₂ und r₃ zwischen diesen Druckknöpfen und der Klemme 52 geschaltet, so daß diese Druckknöpfe die Verbindung der Wicklungen S₁, S₂, S₃ mit den Klemmen des Gleichrichters nicht gestört werden, sondern im Gegenteil dazu beitragen, diese Wicklungen von den Hauptleitungen zu isolieren.

Daher gelangt, wenn eine oder mehrere Brücken der Relais r_v r₂, r₃ schließen, ein von einer der Wicklungen S₁, S₂, S₃ kommender Wechselstrom zu den Klemmen 52 und 54, und entmagnetisiert das Schütz, da in diesem Augenblick der durch das Schließen der Kontakte 31" und 31⁶ geschlossene Entmagnetisierungsstromkreis wirksam wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltanordnung sind keine zusätzlichen Gleichrichter erforderlich, dafür jedoch am Schütz fünf Hilfskontakte, nämlich die Ruhekontakte 27^s, 27** und 27^C und die Arbeitskontakte 31° und 31⁶.

Bei der Schaltanordnung nach Fig. 3 sind Hilfsgleichrichter vorgesehen.

509 629/150

T 8927 VIIIb/21 c

Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltanordnung des Schützes gemäß der Erfindung ist der Schalter 25 der Fig. 1 durch zwei Druckknöpfe 25" und 25* für das Ein- und Ausschalten ersetzt.
Jede der in Reihe geschalteten Wicklungen S₁, S₂, S_s liegt an der Diagonale einer Gleichrichterbrücke, nämlich D₁, D₆ und D₂, D₅ für S₁; D₂, D₇ und D₃, D₆ für S₂; D₃, D₈ und D₁, D₇ für S₃. Infolge der Reihenschaltung der drei Wicklungen können die Gleichrichter D₂, D_v D₆ und D₇ ,zwei benachbarten Wicklungen gemeinsam sein. Die drei Gleichrichterbrücken sind parallel geschaltet und haben infolgedessen gemeinsame Plus- und Minüsklemmen, 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 r_v 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. '

In diesem Fall geben, wenn ein Kurzschluß in der Hauptleitung eintritt, alle Wicklungen ,S₁, S₂ oder S₃ in der entsprechenden Richtung einen Strom an die Wicklung 2 ab, um diese zu entmagnetisieren, unabhängig davon, welches der Höchststromrelais angesprochen hat.

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.

Wie bei den vorangehend beschriebenen Schaltanordnungen, überlagern sich alle in den Wicklungen ,S₁, S₂, S₃ induzierten Spannungen, so daß sie zur Entmagnetisierung der Wicklung 2 beitragen. 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 6", induziert, während die in den Wicklungen ,S₂ und vS₃ 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.

Wenn sonst gleiche Bedingungen bei der in Fig- 31> gezeigten Dreieckschaltung vorliegen, wird die in der Wicklung,S₁ induzierte Spannung e durch die Gleichrichterbrücke, welche diese Wicklung umgibt, über den Widerstand der Wicklung 2 und parallel ülber die in Reihe geschalteten Wicklungen S₂ und S₃, deren Impedanz in diesem Fall gleich 2 Z ist, geleitet.

Die in Fig. 3 a und 3 b gezeigten Schaltanordnungen haben, obwohl sie einfacher sind, den Nachteil, daß die Wirksamkeit des Entmagnetisierungsstrotnes vermindert wird. ■

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Änderungen erfahren.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltsc'hütz für Wechselstromkreise mit einem Schaltelektromagneten, dessen Wicklung durch eine Gleichstromquelle gespeist wird und dessen magnetischer Kreis einen Teil aus permanent magnetischem Stahl umfaßt, durch den das Schütz eingeschaltet gehalten wird, so daß das Ausschalten des Schützes durch Hindurchleiten eines Entmagnetisierungsstromes durch seine Wicklung bewirkt wird, wobei die Wechselstromkreise Höchststromrelais für das Ausschalten des Schützes enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Wicklungen (R₁, R₂, R₃) der Höchststromrelais magnetisch mit einer Hilfssekundä-rwicklung (,S₁, S₂, S₃) gekoppelt ist, während diese Relais einen im Speisestromkreis der Wicklung (2) des Schalt-Schützes in Reihe geschalteten Ruhekontakt und einen Arbeitskontakt aufweisen, der zur Entmagnetisierung des durch die Wicklung (2) erregten Elektromagneten die Sekundärwicklungen mit den Klemmen der Wicklung (2) go verbinden kann.

   , 2. Schaltschütz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen (,S₁, S₂, S₃) über die Arbeitskontakte der Höchststromrelais unmittelbar mit dem Anfang und dem Ende der Wicklung (2) verbunden sind.

   3. Schaltschütz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Schaltschütz am nächsten liegende Arbeitskontakt (r_x) der Höchststromrelais die entsprechende Hilfswicklung (,S₁) mit einem der Enden der Wicklung {2) des Schaltschützes verbindet, während die Arbeitskontakte jedes der folgenden Relais (r₂, r₃), mit denen jeweils die anderen Wicklungen (,S₂, S₃) verbunden sind, mit dem Ruhekontakt des vorangehenden Relais (r_v r₂) in Verbindung stehen.

   4. Schaltschütz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklungen (,S₁, ,S₂, vS₃) mit der Wicklung (2) des Schützes (durch die Arbeitskontakte der Höchststromrelais) über mindestens einen Gleichrichter verbunden sind.

   S- Schaltschütz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Gleichrichter durch den Hauptspeisegleichrichter der Wicklung (2) gebildet wird.

   6. Schaltschütz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (2) des Schützes an der Diagonale einer Brücke angeordnet ist, deren beide andere Eckpunkte durch den Hauptgleichrichter (23, 24) gespeist werden, während zwei der dieser Brücke gegenüberliegenden Abzweigleitungen je einen Ruhekontakt (3i^ß, 31⁶) enthalten und jede der beiden anderen Abzweigleitungen einen Widerstand

   629/150

   T 8927 VIIIb/21 c

   (29, 3°) und einen Arbeitskontakt (27", 27^s), wobei die willkürliche Schaltung des Schützes durch im Speise-Wechselstromkreis {52, 54) des Hauptgleichrichters angeordnete Schaltmittel gewährleistet wird.

   7. Schaltschütz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Schaltmittel durch normalerweise offene Druckknopfschalter (25⁰¹ und 25⁰) gebildet werden.

   8. Schaltscfaütz nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rühekontakte (r_v r₂, r₃) der Höchststromrelais im Speisewechselstromkreis zwischen dem Hauptgleichrichter (52) und den willkürlich betätigbaren Schaltmitteln (25^s, 25^s) dieses Stromkreises in Reihe geschaltet sind.

   "9. Schaltschütz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklungen (S₁, S₂, S_s) an der Diagonale mindestens einer Hilf s-

   20. gleichrichterbrücke (D₁ bis D₈) liegen, deren gegenüberliegende Eckpunkte mit einer dem Hauptgleichrichter entgegengesetzten Polarität mit den Klemmen der Wicklung (2) des Schützes über die parallel geschalteten Arbeitskontakte (r_v r₂, r₃) der Höchststromrelais ver- bunden sind.

   10. Schaltsdhütz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklungen (S₁, S₂, S_s) in Reihe geschaltet sind und jede der Hilfswicklungen'an der Diagonale einer Hilfsgleichrichterbrücke (D₁ bis D₈) liegen, wobei die verschiedenen Hilfsgleichrichterbrücken parallel geschaltet sind.

   11. Schaltschütz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (S₁, S₂, S₃) in einer Gleichrichterdoppelbrücke im Stern geschaltet sind.

   12. Schütz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (S₁, S₂, S₃) in einer Gleichrichterdoppelbrücke im Dreieck geschältet sind.

   Angezogene Druckschriften:
   Österreichische Patentschrift Nr. 162 026.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen