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Schaltwächtereinrichtung, insbesondere für Transformatoren und ähnliche
Stromverbraucher Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltwächtereiiirichtting zum
selbsttätigen Ausschalten von Stromverbrauchern bei übermäßiger Erwärmung und zum
selbsttätigen Wiedereinschalten, sobald eine gewisse Temperatur unterschritten ist.
1m besonderen ist diese Schaltung bestimmt zum Schutz von Transformatoren, wobei
der Ternperaturmeß-bzw. -schaltapparat zweckmäßig in das Öl
eintaucht. d.
h. die Öltemperatur mißt, und hei Erreichung einer bestimmten Temperatur entweder
den Transformator abschaltet oder durch paralleles HinzuschaLten eines zweiten Transformators
entlastet, solange bis die Temperatur wieder auf ein zulässiges Maß gesunken ist.
Die selbsttätige Hinzuschaltung eines weiteren Transformators zur Entlastung des
ersteren ist insbesondere von Vorteil für Überlandbetrieb, weil dadurch die Möglichkeit
gegeben ist, normalerweise verhältnismäßig kleine Transformatoren zu verwenden,
die ziemlich vollbelastet, d. .h. mit gutem Wirkungsgrad arbeiten, wähnend bei längerer
übermäßiger Stromentnahme, sobald die Temperatur des ersten Transformators eine
bestimmte Grenze überschreitet, durch das parallele Hinzuschalten des zweiten Transformators
eine selbsttätige Entlastung stattfindet, solange bis die Stromentnahme wieder auf
ein zulässiges 1laß gesunken ist. Ferner kann die Schaltung vorteilhaft auch in
Verbindung mit Heißwasserspeichern benutzt werden, bei denen -die selbsttätige Abschaltung
bei Erreichung ;einer bestimmten Wassertemperatur gewünscht und zugleich die Forderung
aufgestellt wird, den Heißwasserspeicher auf dieser bestimmten Temperatur zu halten.
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Die erwähnten Abschaltungen können dabei zweckmäßig mit einer an sich
bekannten selbsttätigen Netzprüfeinrichtung vereinigt werden, so daß ein Wiedertoinschalten
auch nach gesunkener Temperatur nur dann stattfindet, wenn gleichzeitig der Widerstand
des Verbraucherstromkreises einen bestimmten Wert nicht unterschreitet, d. h. wenn
kein Kurzschluß vorliegt. Diese Schaltung ist von besonderem Wart für die Hochspannungsschalter
von Transforrnatorenstatione.n im Überlandbetriebe, indem nach dem ,#£bsclialten
infolge von Kurzschluß oder Erdschluß durch die Maximialstrornauslösung, welche
gewähnäch in jeder Phase vorgesehen ist, nicht immer sofort .ein wiederholtes Neueinschalten
erfolgt, was unter Umständen eine Gefährdung der Schalter zur Folge haben kann,
sondern das selbsttätige Wiedereinschalten erfolgt vielmehr nur dann, wenn auch
der N,etzwviderstand einen angemessenen Wert besitzt. Dabei empfiehlt -es sich,
noch eine Verzögerung
vorzusehen, welche bewirkt, daß nach dem Abschalten
durch Maximalauslösung die Netzprüfung nicht sofort einsetzt, sondern erst nach
einer gewissen Zeit, so daß etwaige Lichtbögen am Ausschalter mit Sicherheit erloschen
sind und die Abschaltlfng beendet ist. Schließlich ist noch Vorsorge zu treffen,
daß eine Rückspeisung vom Netz aus nicht auftreten kann, was durch Einbau eines
besonderen Relais erzielt -werden kann.
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Auf der Zeichnung ist die Erfin=dung in verschiedenen Ausführu.ngsbejispielen
dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i bis 3 das grundsätzliche Schaltbild für Wechselstrom,
Gleichstrom und Drehstrom, Abb. .4 die Temperaturwächterschalteinrichtung für Drehstrom
in Verbindung mit einer selbsttätigen Netzprüfeinrichtung, Abb.5 die Schaltwächtereinrichtung
mit mechanischer Netzprüfverzögerun;g und Rückspannunggssc utz, Abb.6 dasselbe mit
elektrischer Verzögerung, Abb. 7 die Schaltw ächtereinrichtung für zwei parallel
zu schaltende Transformatoren, Abb. 8 eine Einrichtung mit Rückspannungsschutz und
selbsttätiger Abschaltung der Prüfeinrichtung bei Nichte brauch. In der Abb. i,
welche die Prinzipschaltung für Wechselstrom darstellt, ist i ein Kontaktthermometer
mit eingeschmolzenen Platindrähten. 2, 3. Diese Platindrähte sind beispielsweise
soeingeschmolzen, daß .der Ottecksilberfaden bei etwa 8o° C Kontakt mit -dem unteren
Platindraht 2 macht und bei weiterem Ansteigen mit einem weiteren Platindraht 3
in Verbindung kommt, der die Form einer Brücke bildet, .deren anderes Ende bei etwa
9o° C in die Glasröhre eingeschmolzen ist. Von dieser Brücke 3 aus führt ein Verbindungsdrraht
zu einer Relaisspule, die später näher erläutert wird. Über -den zuletzt erwähnten
Platinidraht ist kurz darüber ein weiterer Platindraht 4. eingeschmolzen, der elektrisch
mit einem Widerstand 5 in Verbindung steht. Das Relais besteht aus einer Spule 6
für geringe Strombelastung, und es enthält einen Eisenkern, der mit einer Kontaktplatte
7 versehen ist. Der Kontaktplatte gegenüber stehen zwei Kontakte, von denen der
eine an das eine Ende der Schützenspule 8 führt, während der andere Kontakt über
eine Leitung mit dem einen Pol der Zuleitung in Verbindung steht.
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Wie aus dem Schaltungsschema zu ersehen ist, ist dem Relais 6 eiin
Vorschaltwvderstand 9 vorgeschaltet, so daß bei.spiel,swe!ise bei einer Anlage für
25o Volt und einem Vorsch:altwideratand von 2250 Ohm und einem Ohmwert der
Spule 6 von 250 Ohm eine Stromstärke von o,i Amp. durch Widerstand 9 und
Spulte 6 fließt. Die Verbindlungsleitung der Kontaktbrücke 3 des Kontaktthermometers
ist an das eine Ende der Spule 6 geführt, während der untere und der obere Platindraht
an den hochohmigen Widierstand 5 angeschlossen sind, dessen Ende über eine Verb;indungsleit;ung
an dem Verbindungspunkt zwischen Widerstand 9 nod Relaisspule 6 angeschlossen ist.
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Dieser letztgenannte Widerstand hat für die angeführten Verhältnisse
ungefähr einen Ohmw,eTt von 6ooo Ohm, -wobe;i die Verbindungsleitung von dem oberen
Platindraht 4., wie aus -der Abb. i ersichtlich, so angeschlossen ist, daß zwischen
seinem A.nschluß und dem Verbindungspunkt des Vorschaltwiderstandes 9 und' der Spule
6 ein Dämpfun,gswiderstand von 2ooo Ohm zu- liegen kommt. Die Schützenschaltspule
8 betätigt nun einen doppelpoligen Schalter io, der die Zuleitung zudem zu schützenden
ein-und ausschalten soll.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgen-de: Bei Inbetriebnahme
der Anlage befindet sich der Schalter io in A=usschaltstellung. Wird jedoch der
Trennschalter ii eingelegt, so wird der hinter dem Trennschalter abgezweigte Widerstand
9 und diie Relaisspule 6 vom Stromdurchflossen, so daß der Anker angezogen wird.
Hierdurch wird die Schützenspule 8 erregt und schaltet den Schalter io ein, d. h.
der Stromverbraucher wird durch Einlegen des Triennschalters ein- . geschaltet.
Steigt nunmehr infolge Belastung beai Verwendung des Kontaktthermometers i in einem
Transformator die Öltemperatur, bzw. in einem Heißwasserspeicher die Wassertemperatur
auf etwa 8o°, so wird, wie aus dem Schema ersichtlich, der hochohmige Widerstand
5 parallel zu der Relaisspule 6 geschaltet. Die Verhältnisse sind jedoch nun so
gewählt, daß durch die eintretende Stromverzweigung noch ein genügend starker Strom
durch die Relaisspule 6 fließt, so daß dieselbe -den Anker nicht losläßt, d. h.,der
Stromverbraucher wird zunächst nicht abgeschaltet. Steigt jedoch diie Temperatur
weiter um etwa io°, so wird über -den Quecks-ilberfad;en vorübergehend dier b ößte
Teil des hochoh.migen Widerstandes 5 kurzgeschlossen, so daß nunmehr die flirr die
Relaisspule ungünstiger wird. Als Folge davon fällt .der Eisenanker des Relais 6
ab und unterbricht die Schützenschaltspule 8, wodurch der Schalter io ausschaltet
und den gefährdeten Stromverbraucher vom Netz abtrennt. Da nunmehr de Energiezufuhr
aufgehoben ist, wird die Temperatur des zu schützenden Stromverbrauchers, z. B.
die
Öltemperatur in einem Transformator oder die Wassertemperatur
in einem Heißwasserspeicher sinken.
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Das Wiedereinschalten erfolgt nun selbsttätig in dem Augenblick, wo
der O,tiecks,ili;erfaden in dein Kontaktthermometer z. B. tun io° gesunken ist,
so daß die Überbrückung des hochohmi:gen Widerstandes aufgehoben wird. In diesem
Augenblick wird die Relaisspule 6 wieder unmittelbar vom -Netz aus erregt, da sie
ja vor dem Hauptschalter io angeschlossen ist und die in diesem Augenblick fließende
Stromstärke ausreicht, um den Eisecianker der Relaisspule 6 zum Anziehen zu bringen.
Dadurch werden d;ie Schützenschaltspule 8 und .der Hauptschalter io wieder eingeschaltet.
Die Temperatur in dem Heißwasserspeicher bzw. im Öltransformator kann nunmehr wieder
um io° ansteigen, bis die selbsttätige Wieclerausschaltung in der vorbeschriehenen
Weise erfolgt. Dann wiederholt sich das Spiel von neuem, vorausgesetzt, däß nicht
die Energiezufuhr so verringert wird, daß eine Temperatur, beispielsweise zwischen
8o und 9o°, konstant erhalten. wird. Die Schaltung arbeitet, wie aus .dem Vorstehenden
zu ersehen ist, vollkommen selbsttätig.
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An Stelle des Kontaktthermometers können natürlich auch andere auf
Wärmeänderungen ansprechende Vorrichtungen verwendet werden. Beispielsweise kann
auch die bei Temperatursteigerungen auftretende Drucksteigerung benutzt werden,
die eine in einem geschlossenen Gefäß eingefüllte Flüssigkeit, wie z. B. Alkohol,
auf eine Membran ausübt, die ähnlich wie 11i einen! Aneroid-Barometer auf ein Hebelsystem
wirkt, das die Schaltvorgänge einleitet.
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In Abb. 2 ist die gleiche Schaltung da-rgtstellt in 'Anwendung für
Gleichstrom. In diesem Falle ist mit dem Schalter i o ein Hilfsschalter 12 verbunden,
der einen Entlastungswiderstand 14 zu der Schützenschaltspule 8 zu- und ausschaltet.
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Bei dem in A.bb. 3 dargestellten grundsätzlichen Schaltbild für Drehstrom
wird ein dreiphasiger Hauptschalter io durch ein zweiphasiges Magnetsystem 8 geschaltet.
Die Relaisspule 6 ist wieder mit einem Vorschaltwiderstand 9 und einem hochobmigen
Widerstand 5 zusammengesch.altet in der gleichen Weise wie in Abb. i. Auch die Anordnung
des Kontaktthermometers i ist die gleiche. Die Relaisspule 6 betätigt jedoch einen
Eisenkern, der entsprechend der zweiphasigen Anordnung des Magnetsystems für den
Schalter io drei Hilfskontakte schließt bzw. öffnet: Auch die Wirkungsweise der
Anordnung ist im übrigen sinngemäß die gleiche wie bei Abb. i und 2. Abb. ¢ zeigt
eine ähnliche Schaltung, jedoch kombiniert mit einer Netzprüfung auf bestehenden
Kurzschluß. Bei .dieser Schaltung sind drei Vorschaltwiderstände 9 vorhanden, von
denen die beiden äußeren zu dien Enden von zwei Relaisspulen 6, 61 führen, @d-eren
andere Enden miteinander verbunden sind, wobei einer der dreiorschalt@vidierständ@e
9 zwischen diesem Sternpunkt und der mittleren Phase der Zuleitung eingeschaltet
ist. Da die Schaltung gewissermaßen eine zweiphasige Anordnung der Sc ialtung nach
Abb. 3 darstellt, sind mich zwei hochohm:i!ge Widerstände 5 vorhanden, die den Relaisspulen
6 entsprechend geschaltet sind. In Verbindung mit dieser Anordnung arbeitet das
Kontaktthermometer i in gleicher Weise wie bereits beschrieben.
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Die Netzprüfung wird dadurch herbeigeführt, d!aß die Messer es dreipoligen
Schalters io in der Ausschaltstellunig an Kontakte 15 zu liegen kommen, von dienen
Verbindungsleitungen zu den Enden der Relaisspulen bzw. zum Sternpunkt der Relaisspulen
führen. Befindet sich her Schalter in der Ausschaltstellung, wie in Abb.4 dargestellt,
und besteht ein Kurzscbluß in Jer Anlage, d. h. ein sehr geringer Widerstand zwischen
einzelnen Phasen oder zwischen allen drei Phasen, so bedeutet .dieses, daß die Relaisspulen
durch diese niedierobmigen Widerstände der Netzphasen kurzgeischlossen werden, so
daß die Anker 7 nicht angezogen werden und die Magnetspulen 8 des Schalters io stromlos
bleiben. Besteht also ein derartiger Kurzschluß in der Anlage, so kann eine -selbsttätige
Wiedereinschaltung des Schalters io nicht erfolgen, solange nicht der Kurzscbluß
aufgehoben ist. Wird jedoch dlie Störung im .Netz beseitigt, so erfolgt selbsttätig
die Wiederelinschaltung dies Schalters io, da dann die Relaisspulen 6 ,genügend
erregt werden.
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Für ein .einwandfreies Arbeiten .der Schalteinrichtung nach Abb.4
sind noch verschiedene Bedingungen zu erfüllen. Zunächst ist eine genügend genaue
Amusprüfung des Netzes mit Schwierigkeiten verbunden, da, es sich um eine Messung
kleiner Widierstände mit einer verhältnismäßig hohen Spannung handelt. Es empfiehlt
sich deshalb, in der Praxis solche Prüfungsschaltungen zu verwenden, die zur Messring
kleiner Widerstände besonders geeignet sind und wie sie teilweise in der Patentschrift
403 788 in verschiedenen Ausführungsformen angegeben sind. Ferner ist die zusätzliche
Anordnung von Maximailauslösern erforderlich, wobei letztere zweckmäßig so eingestellt
werden, daß sie wohl einen gewissen Spitzenstrom zulassen, wie er bei Einschaltvorgängen
leicht auftritt, wohingegen sie bei unmittelbaren Kurz- oder Erdschlössen.
id.
h. bei Auftreten hoher Stromspitzen, sofort abschalten.
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Weiter ist für die betriebssichere Wirktingsweise dies Schalters die
Bedingung zu stellen, daß die selbsttätige Ausprüfun:g .des Netzes auf den zulässigen
Widerstandswert erst dann stattfindet, iv enn die evtl. an den Ausschaltkontakten
@dies Schalters auftretenden Lichtbögen vollkommen erloschen sind, d. h. es ist
erforderlich, daß die Abtrennung des Schialters von,der Zuleitung auch wirklich
und vollständig erfolgt ist, bevor die Ausprüfung vorgenommen wird. Für rdie Lösung
dieser Aufgabe ist eine Verzögerunigseainrichttinä erforderlich, damit d!ie Wiedereinschaltung
erst nach einer bestimmten Zeit vor sich geht.
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Schließlich ist noch die Bedingung zu erfüllen, diß eine Rückspeisung
vom Netz aus nicht auftreten kann, z. B. ist es denkbar, daß größere Synchronmotoren
noch eine Zeitlang auslaufen und von sich aus auch bei abgeschaltetern Transformator
eine langsam verschwindende Spannung im Netz erzeugen. Der gleiche Fall liegt vor,
wenn eine Speisung des Netzes von zwei Seiiten aus erfolgt; auch in diesem Falle
muß dafür gesorgt werden, d,aßdie Prüfung -des Netzes erst .dann stattfinden kann,
wenn das Netz vollkommen spannungsfrei geworden ist.
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Abb. 5 ist das Schaltbild einer solchen. Anordnung inAnwendung für
ein Drehstromnetz und unter Benuizung einer mechanischen Verzogerungsemnrichtuung
rdargestellt. Dabei sind die Vorschlaltw@i,ders.tänd'e weder xnit 9 bezeichnet,
und als Prüfwidierstände dienen die Hitzdlrähte 2o, welche auf Hilfsschalter 21
einwirken. Das Zugorgan zwischen dem. HitzdrÜhten 2o und den Schalthebeln 2 1 ist
in Üblicher Weise isoliert befestigt. Im übrigen ist die dargestellte Anordnung
nur schematisch zu bewerten, da es nur auf dhe Darstellung der Schaltungsanordnung
ankommt. Die Schalthebel 2,1 wirken m!it Schaltkontakten 22 zusammen, die über Verbindungsleitungen
mit den Enden von Schaltspulen 8, 8 eines zweiphasigen Schützes in Verbindung stehen.
Die Drehpunkte der Hitzdrahtschalthebel 21
sind' leitend miteinander verbrunden
und stechen über eine gemeinsame Leitung mit einem Hilfsschalter 23 in Verbindung,
der auf der Schaltwelle 24 isoliert befestigt ist, auf dien außerdem drei Sperrnasen
für die Anker von je einem Maximalstrornauslöser 25 pro Phase befestigt sind.
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Die in jeder Phase angeordneten Maximalauslöser 25 arbeiten auf die
Sperrnasen der Welle 2q. in der Weise, -daß beim Ansprechen eines Auslösers die
zugehörige Sperrnase und damit die Welle 2q. ,gedreht und der Hilfsschalter 23 ausgeschaltet
wird. Dieser Fall tritt ein bei auftretenden Kurz- oder Erdschilüssen oder beim
Auftreten, solcher Stromstöße, die wegen ihrer Höhe eine sofortige Abschaltung ,des
Netzes von rder Zuleitung erforderlich machen. Durch die Drehring der Welle 24 und
die Bewegung rdes Hilfsschalters 23 in die Ausschaltstellung wird der Sternpunkt
für die beiden Schützenspulen. 8, 8 abgeschaltet; .diese Spulen Biegen nunmehr hintereinandergeschaltet
an zwei Phasen der Zuleitung.
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Durch diese Hintereinarnderschaltung der Spulen wird die Haltestromstärke
für das Schütz bedeutend herabgesetzt, so diaß das Schütz zurr Abfallen, kommt und
die Hauptschaltmeeasser in die Ausschaltstellung geführt werden. In diesem Augenblick
legen sich die freien Messerenden an =die für die Prüfschaltung vorgesehenen Kontakte
28. Diese Stellung ist in Abb. 5 widIergegeben.
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Die Prüfung des Netzes erfolgt nun in der Weise, daß von der Zuleitung
,aus durch die Vorschaltwiderstände 9 Hilfsströme fließen, die .sich über die Hitzdrähte
2o schließen. Die Hitz.drähte 2o werden sich beim Durchfließen von Strömen bestimmter
Werte .ausdehnen, so daß die Hilfsschalter 21 unter Wirkung ihrer Federn bei genügender
Durch'bei@egung der Hitzdrühte die Kontakte zz berühren. Dieser Kontaktschluß kann
jedoch nur dann auftreten, wenn das Nachgeben der Hitzdrähte infolge der durch dieselben
hindurchfließenden Ströme genügend groß ist. Für den Fall jedoch, diaß die Hitvdrähte
über .das @T,etz kurzgeschlossen sind, tritt eine genüg nde Bewegung der Hitzdrähte
und .damit ein Kontaktschluß bei 22 nicht auf. Die Wirkung hängt also von dem jeweiligen
Widierstand dies Verteilungsnetzes ab, welches h'anter den: Schaltmessiern: z o
über die Prüfkontakte 28 angeischlossen ist. In der Prüfleitung ist die Phase R
des Netzes über -den linken Kontakt 28 an diie Phase T des Prüfsystems unmittelbar
angeschlossen, während die Phasen S und T von den beiden anderen Kontakten 28 ausgehend
über einen zweiphasigen Hilfsschalter 36 ,an die Phasen S und R des Prüfsystems
angeschlossen sind. Die Wirkungsweiise dieses Hilfsischalters soll später noch besonders
beschrieben werden.
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Wie aus dem Schaltbild ersichtlich, fließt bei einem Kurzschluß im
Netz der :größte Teil des Prüfstromes über den Kurzschlaß und nicht über die Hitzdrähte,
so daß die Schalter 2,1 nicht zum Ansprechen kommen können. Die Verhältnisse lassen
sich jedoch so einstellen, ,daß bei einem bestimmten Ohrenwert des Netzes (der :diurch
die Widerstände 9 zufließende Strom sich j e zur Hälfte über die Hitzdrähte 2o und
die im Netz liegenden Verbindungen verteilt. In diesem Falle werden
die
Hitzclrähbe 2o so weit durchgebogen, daß die Hilfsschalter 2i kurz vor der Einschaltung
stehen. Wird der Widerstandswert im Netz noch «-eiter :erhöht, und: damit die in
das Netz fließende Stromstärke herabgesetzt, so würde der größere Teil des Stromes
während :der Prüfung nunmehr über .die Hitzdrähte fließen, so daß hierdurch eine
so weitgehende Durcbbi,egung der Hitzdrähte eintreten müßbe, d:aß die Schalter 21
an den Kontakten 22 Stromschluß herstellen, wodurch die Schützenspulen 8 voll erregt
wer-.den, so daß die Einschaltung des Schalters in diesem Augenblick- selbsttätig
erfolgt. Die Prüfleitungen werden an, den Kontakten 28 in diesem Augenblick selbsttätig
abgeschaltet.
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Um zu vermeiden, daß die Prüfung vorgenommen wenden kann, bevor de
Lichtbögen an den Kontaktmessern des Schalters vollkommen erloschen sind, ist eine
mechanische Verzögerung für das Wied,ereinschalten des Hilfsschalters 23 vorgesehen.
Wie bekannt, lösen die Maximalauslöser unmittelbar aus, um hei auftretenden Kurzschlüssen
die Ab-
schaltung auf schnellmöglichste Weise herbeizuführen. Die Anker der
@h.nmalauslöser 25 sind jedoch an ihrem oberen Ende mit Sperrnasen versehen, die
beim Anspringen der Anker in je ein zugehöriges Zahnrad 32 der gemeinsamen Welle
33 eingreifen können, die mit einer Hemmung, und zwar im Beispiel mit einer Wirbelstrombremse
3.4 bekannter Art versehen ist. Ist nun einer der Magnetanker angesprungen und hat
sich in seiner oberen Stellung in sein zugehöriges Zahnrad 32 eingeklinkt, so erfolgt
die Zurückführung des Ankers in seine untere Lage unter der Wirkung der Schwerkraft
nicht sofort, sondern mit einer gewissen Verzögerung von einigen Sekunden. Diese
geringe Zeit für das Abfallen des Ankers genügt nun vollständig, um die Sicherheit
zu bekommen, daß die Lichtbögen an den Kontakten des Schalters io vollkommen erloschen
sind, so daß nunmehr die Wiedereinlegung des Hilfsschalters 23 eintreten kann. In
diesem Augenblick setzt dann ohne G.fahr für das Prüfsystem die selbsttätige Ausprüfung
des Netzes ein, nachdem sich vorher schon die Schaltmesserenden gegen die Kontakte
28 gelegt haben. Natürlich ist es auch möglich, an Stelle der beschriebenen `,'erzögerungseinrichtung
durch Wirbelstrombremse eine andere Verzögerungseinrichtung, z. B. Flüssigkeitshemmung,
zu verwenden.
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.Eine weitere Sicherheitsmaßnahme zur betriebssicheren Arbeitsweise
der Schutzschaltung ist durch den Spannungsauslöser 35 gegeben. Letzterer besteht
aus einem kleinen N ullspannungsmagneten, der an beispielsweise zwei Phasen des
Netzes angeschlossen ist und den Hilfsschalter 36 betätigt. Solange die Spannungsspule
des Magneten 35 erregt ist, ist dessen Anker angezogen, wodurch der Schalter 36
in der Ausschaltstellung gehalten ist.
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Dieser Fall liegt vor beim normalen Betrieb, d. h. während des normalen
Betriebes sind die Prüfleitungen, die von den Kontakten 28 zu den Hitzdrähten 2o
führen, abgeschaltet.. Das gleiche ist der Fall, wenn bei ausgeschalteten Prüfkontakten
28 eine Speisung vom Netz aus erfolgt, d. h. wenn das Netz noch von anderer Stelle
aus Spannung erhält, oder wenn im Netz auch bei abgeschaltetem Schalter evtl. noch
für eine gewisse Zeit Spannung erzeugt wird. Der letzte Fall kann z. B. eintreten,
wenn bei abgeschaltetem Schalter noch Synchronmotoren weiterlaufen, die ihrerseits
Spannung abgeben. Durch die Einrichtung des Spannungsrelais 35 ist bezweckt und
erreicht worden, daß die Ausprüfung unter allen Umständen -nur bei vollkommen spannungsfreiem
Netz vorgenommen wird.
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Die mit der Schaltung in Verbindung stehende Temperaturkontrolle des
Öltransformators wird wieder, ähnlich wie bei Abb. i bis q., durch das Kontaktthermometer
i herbeigeführt. Wie aus dem Schaltbild ersichtlich, führen drei eingeschmolzene
Platindrähte zu den Enden bzw. zum Verbindungspunkt der Hitzdrähte 2o, so daß, wenn
z. B-_ bei 9o° C der Quecksilberfaden diese Platindrähte berührt, die Hitzdrähte
ebenfalls kurzgeschlossen werden, so daß nunmehr der gleiche Fall vorliegt, als
wenn ein Kurzschluß im Netz bei der Netzairsprüfung vorläge, d. h. die Schalter
21 gehen in die Ausschaltstellung, wodurch das Schütz abgeschaltet wird. Mit Rücksicht
auf den Wärmeinhalt des Oles im Transformator wird nunmehr eine gewisse Zeit darüber
vergehen, bevor der Quecksilberfaden im Kontaktthermometer wieder sinken wird. Der
Transformator hat also eine gewisse Zeit gefunden, um seine überschüssige Wärme
an die ; Außenluft abzugeben. Ist dieser Fall eingetreten, so erfolgt die selbsttätige
Wiedereinschaltung in dem Augenblick wieder, wo der durch den Ouecksilberfaden hergestellte
Kurzschluß der Hitzdrähte aufgehoben ist, da in i diesem Falle die Hitzdrähte wieder
normal erregt werden und die Einschaltung der Schalthebel 2i an den Kontakten 22
die Erregung der Schützenspule 8 und damit die Einschaltung des Schalters io bewirken.
Da sich der Schalter io vor der Wiedereinschaltung in der Ausschaltstellung befunden
hat, so muß auch in diesem Falle eine Netzprüfung erst stattfinden, bevor die selbsttätige
Wiedereinschaltung erfolgen kann.
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An Stelle des Kontaktthermometers i ist natürlich auch eine die gleiche
Wirkung herbeiführende
andersartige Einrichtung verwendbar, z.
B. Alkoholrelais, Bimetallstreifen USW.
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Zusammenfassend soll nochmal gesagt werden, daß die beschriebene Schaltung
folgende Bedingungen erfüllt: Laufende Temperaturkontrolle eines zu schützenden
Stromverbrauchers, z. B. eines Transformators für ein Ortsnetz; selbsttätige Abschaltung
des Transformators bei zu hoher bltemperatur; selbsttätige Wiedereinschaltung des
Transfoimators nach Rückgang der Temperatur-auf einen zulässigen Wert; unmittelbare
und unverzögerte Auslösung bei Kurz-und Erdschluß; selbsttätige Ausprüfung des Netzes
auf bestehenden Kurz- oder Erdschluß und Verhinderung des Einschaltens, solange
der Fehler nicht behoben -ist; selbsttätiges Wiedereinschalten, wenn der Wiederstandswert
des Netzes einen solchen Betrag überschreitet, daß die Wiedereinschaltung des Schalters
eine Gefährdung seiner Kontakte und der evtl. im Netz angeschlossenen Stromverbraucher
nicht bedeutet. Dabei soll die selbsttätige Wiedereinschaltung des Schalters beim
Auftreten von Stromspitzen bis zu einer bestimmten Höhe zulässig sein.
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In Abb. 6 ist die gewünschte Verzögerung vor Beginn der Netzprüfung
auf mehr elektrische Weise bewirkt, wobei vorteilhaft die in der Eigenart des Hitzdrahtes
liegende thermische Verzögerung unmittelbar benutzt wird unter Zwischenschaltung
einer Hilfsspule mit Hilfsschaltern für die Betätigung-der Schützenspule. Die Anordnung
ist in Abb. 6 der Einfachheit halber für -Einphasen-Wechsel-oder -Gleichstrom dargestellt.
Der Hitzdraht ist wieder mit 2o und der durch ihn gesteuerte Schalter mit 2I bezeichnet.
Der Schalter 21 gibt unmittelbar Kontakt bei 22 in der Einschaltstellung, während
in der Ausschaltstellung des Schalters 21 unter Zwischenschaltung eines Isolierstückes
2g eine Hilfskontaktanordnung 27 geschlossen wird. Der Maximalstromauslöser 25 ist
mit einem doppelpoligen Hilfsschalter 40 so gekuppelt, daß das linke Messer des
Hilfsschalters beim Ansprechen des Maximalauslösers einen Hilfsstromkreis einschaltet.
41 ist eine Hilfsspule, die einen Schwebeanker bei ihrer Erregung in der Hochlage
hält und dabei einen Hilfsstromkreis schließt. Beim Herabfallen des Schwebeankers
wird der Hilfsstromkreis unterbrochen und zugleich der Hilfskontakt 42 geöffnet.
-Die Anordnung arbeitet in folgender Weise: Spricht der Maximalstromauslöser 25
an, so wird die .Schützenspule 8 durch das rechte Messer des Hilfsschalters 4o abgeschaltet,
da für diesen Betriebszustand der Schalthebel2i an dem Kontakt 22 anliegt. Da das
zweite Messer des Hilfsschalters 4o im gleichen Augenblick die Hilfsspule 41 kurzschließt,
so fällt der Anker dieser Spule ab und öffnet auf diese Weise den Hilfsschalter
42, so daß die Prüfleitung zunächst abg,-schaltet ist. Die Anordnung ist hierbei
so getroffen, daß nur ein Prüfkontakt 28 vorgesehen ist, während die zweite Prüfleitung
4d eine feste Verbindung darstellt. Da der Maximalstromauslöser in 1.>ekannter Weise
sofort in seine vorherige Stellung zurückkehrt, so wird auch der Hilfsschalter 42
seine vorherige Lage wieder einnehmen.
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Inzwischen ist der Schalthebel2r in die Ausschaltstellung (Hochlage)
zurückgeführt worden, worüber, entsprechend der Wirkungsweise des Hitzdrahtes, einige
Sekunden vergehen werden. Es ist nunmehr der Hilfskontakt 27 von dem Hilfsschalter
2i geschlossen worden, so daß der Hitzdraht und die Spule .1.i aufs neue erregt
werden. Die Spule 4z zieht den Eisenanker wieder hinein, wodurch der Hilfsschalter
42 wieder geschlossen wird. Dadurch wird wieder die Prüfung des Netzes vorgenommen,
d. h. wenn jetzt ein Kurzschluß in der Anlage besteht oder ein zu geringer Widerstand
vorliegt, so wird der Hitzdraht 2o durch diese niederohmige Verbindung überbrückt,
und eine Schaltbewegung des Hebels 21 ist nicht möglich. Erst wenn der Kurzschluß
im-Netz aufgehoben ist oder derWiderstandswert des Netzes eine solche Erhöhung erfahren
hat, daß ein genügender Strom über den Hitzdraht zu fließen vermag, so findet eine
Kontaktgabe zwischen dem Hilfsschalter 2i und dem Kontakt 22 statt, wodurch aufs
neue der Schalter durch Erregung der Schützenspule 8 eingeschaltet wird. Die Wirkung
des Kontaktthermometers i ist die gleiche wie in Abb. 5, d. h. das Kontaktthermometer
vermag den Hitzdraht ebenfalls kurzzuschließen und die Bewegung des Hebels 2 i so
lange zu sperren, wie die Temperaturgefahr für den Ulschalter besteht.
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In Abb. 7 ist die selbsttätige Schaltung dargestellt für zwei parallel
zu schaltende Transformatoren.
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Es besteht nämlich vielfach das Bedürfnis, zur Herabsetzung der L
eerlaufströme nur einen Transformator im Betrieb zu haben, der für eine bestimmte
Energieabgabe bei geringerer Stromentnahme genügt, während die Zuschaltung eines
zweiten Transformators notwendig wird durch die Stromentnahme für , mehr oder weniger
large Dauer gegenüber der sonstigen Belastung. Solche Fälle liegen z. B. vor in
landwirtschaftlichen Betrieben mit ihren außer or deutlich starfit wechselnden Str
omentnahmen bei plötzlich auftretendem erhöhtem Strombedarf, ferner infolge Auftretens
von Gewittern, oder auch ganz allgemein, um die
| Unterschiede zwischen der Tages- und Nacht- |
| belastung selbsttätig berücksichtigen zu |
| können. |
| In dem dargestellten Beispiel nach Abb. 7 |
| ist die Anordnung so getroffen, daß für den |
| einen Transformator- ;() eine grundsätzliche |
| Schaltanordnung nach dem Schaltbild gemäß |
_11.h.5 zur- Anwendung gebracht ist, wobei jedoch in dieseinFalle an Stelledes Spannungsauslösers
35 eine andere Sicherheitsvorrichtung benutzt wird, nämlich dadurch, (laß die Prüfleitungen
durch einen Hilfsschalter 5 so lange abgeschaltet werden, wie die iVlaximalstromanker
25 nicht in die untere Lage zurückgekehrt sind. Die Transformatoren S und
51 werden durch ein Kontaktthermorneter i gesteuert, während der- Transformator
S r außerdem noch durch ein Kontaktthermonieter 53 beeinflußt wird, welches im Gefahr
falle die Ausschaltung bewirkt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Der Transformator So
soll sich in Betrieb befinden, Wollei die Temperatur des Öles soweit ansteigt, (laß
der Platinkontakt bei z. B. 8o° C berührt wird. Hierbei wird unter Anwendun; der
Schaltungen nach Abb. i bis :I mittels des Relais 54 der Transformator 5 i zuZeschaltet.
Der Transformator @r bleibt Min so lange eingeschaltet, bis dieTemperatur in (lern
ZM des Transformators So «-feder unter 7o° C gesunken ist, da in diesem Falle, entsprechend
der Anordnung des Schaltbildes nach Abb. 3 und 4, die Ausschaltung des Transformators
;r eintritt. Hierbei ist natürlich Bedingung, um eire möglichst wenig häufiges Zuschalten
des Transformators 51 ztr erzielen, (laß beide Transformatoren den Verhältnissen
entsprechend in ihrer .Leistung jeweilig richtig g * hlt e\vä
- werden. b
Das Kontaktthermometer des Transformator@o»:t noch
mit drei weiteren Kontakten versehen, die z. B. bei go° C liegen und bei weiterem
_lristicg des (-)tiecl~silllerfadens kurzgeschlossen werden, so daß durch Über'briikkung
der Iitzdrähte2(= die Ausschaltung des Schalters icr licrheigeführt wird. Dabei
wird durch den am Hauptschalter angebrachten Hilfsschalter 55 der Transformator
51 ebenfalls mit abgeschaltet. Der Transformator p besitzt auch seinerseits ein
I,#-ontal:ttherlnometer 53, das bei 9o° C gleichfalls drei Platin(lr:ihte ein,-"lsclltnolzen
enthält, die beim Anstieg des Quecksilberfadens auf diesen Wert in der gleichen
Weise wie bei deal Transformator So die Abschaltung des Hauptschalters und damit
beider Transformatoren So und 51 herbeiführen.
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An Stelle der Kontaktthermometer können auch, wie bereits er«-iihnt,
andere Thermostaten sinngemäß verwendet «-erden. Während bei Gien Schaltungen nach
Abb. i bis 7 die Schaltwächtereinrichtung im Betriebszustande eingeschaltet bleibt
und daher einen dauernden Stromverbrauch erfordert, ist dieser `achte=l, der sich
gegebenenfalls bei kleineren Transformatoren unangenehm bemerkbar machen könnte,
durch die Schaltung nach Abb.8 vollkommen vermieden «-orden. Diese Schaltung nach
Ab]). 8 ist so getroffen, daß die Schaltwächtereinrichtung erst in dein .lugcublicl.z
eingeschaltet wird; in dem der Hauptschalter in die Ausschaltstellun;-- gegangen
ist, worauf die selbsttätige Setzprüfung erfolgt, und daß sie aber selbsttätig durch
den Hauptschalter heim Wiedereinschalten desselben abschaltet.
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Durch diese Anordnung der zwangsläufigen Wirkung zwischen der Schaltwä
chtereinrichtung und dem Hauptschalter ist auch weiterhin der Einschaltverzögerungsmechanismus
erspart worden, der mit den Maximalstroinauslösern verbunden war.
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Die 1`'irkungsweise der Schaltung soll nachstehend beschrieben «erden,
und zwar stellt Abb. 8 den Augenblick dar, wo die \ etzpriifung vorgenommen wird.
- Beim Einlegen aes Trennschalters werden die Hitzdr:ihte 2o, denen die Widerstände
Q vorgeschaltet sind, erregt. Bestellt nun kein Kurzschluß im Netz bziv. ein so
großer Widerstand, daß die Hitzdrähte nicht überbrückt sind, so kann die Ausdehnung
der Hitzdrähte erfolgen, und die Kontaktgabe erfolgt: all den K=ontakten der Hilfsschalter
21, 22. Dadurch erhält das zweiphasige Schütz 8 seinen Sternpunkt zugeschaltet,
so daß das Schütz erregt wird und den Idauptschalter io und einen mit ihm verbundenen
Hilfsschalter r i einschaltet. Durch diesen Vorgang wird die Schaltwächtereinrichtung
an den Kontakten 28 von dem Netz abgeschaltet. Die Hitzdrälite gehen in ihre Ausgangsstellung
zurück, und die Hilfsschalter öffnen bei 21, 22 den. Sternpunkt des Schützes B.
Dieses ist afer für das Schütz bedeutungslos, denn beim Einschalten des Schützes
und Einlegen der Schalter io und r r ist über den Schalter r r-- der Sternpunkt
des Hauptschützes durch letzteren mit der Phase R verbunden worden. Das Schütz kann
also nicht herausfallen, sondern bleibt kleben. Nunmehr erhält, da der Schalter
ro eingeschaltet ist, (las -Netz Spannung und gleichzeitig ein hinter dem Schalter
io angeschlossenes dreiphasiges Hilfsschütz 62. Dieses Schütz betätigt rinn durch
ein gemeinsames Gest:inge einen dreiphasigen Hilfsschalter (>3, der die Zuleitungen
zu den Vorschaltwiderständen g abtrennt, und zugleich einen zweiphasigen Hilfsschalter
6d., der die Hitzdrähte abschaltet. Solange also Spannung im letz vorhanden ist,
bleibt das . Hilfsschütz eingeschaltet, wodurch die Schalt-
Wächtereinrichtung
vollständig abgetrennt ist. Der in den Hitzdrähten bei Einschaltung auftretende
Wattverlust wird vermieden, und als dauernder Energieverbrauch im Einschaltzustande
wird der im eingeschalteten Zustande des Hilfsschützes sehr geringe Haltestrom des
letzteren verbraucht. Das Hilfsschütz 62 erfüllt zugleich die Bedingung, daß bei
Rückspeisung aus dem Netz ein Schutz für die Schaltwächtereinrichtung besteht. Tritt
jetzt im `Netz eine Störung auf, beispielsweise durch Ansprechen des Maximalsiromauslösers
25, so erfolgt durch den zweipoligen Hilfsschalter 23 die Abschaltung des Hauptschützes.
Dadurch geht der Schalter io nebst Hilfsschalter i i in die Ausschalt- bzw. Prüfstellung
zurück. Da nunmehr auch das Hilfsschütz 62 stromlos wird, so gelangen die Schalter
63, 64 «-feder in die Einschaltlage. Ist die Ursache der Störung beispielsweise
ein Kurzschluß . gewesen, so liegt nunmehr eine Überbrückung eines oder beider Hitzdrähte
vor, und die Wiedereinschaltung wird solange verhindert, bis der Kurzschluß aufgehoben
wird oder bis derWiderstandswertdesNetzes soerhöhtwird, daß ein unzulässig hoher
Strom beim Wiedereinschalten nicht fließen würde. LTm die Einstellbar keit auf eine
bestimmte Ansprechstromstärke bei der Netzprüfung zu erreichen, ist zu jedem Hitzdraht
2o ein veränderlicher kleiner Widerstand 65 vorgeschaltet. Die Verhältnisse werden
so gewählt, daß möglichst der Widerstand eines Hitzdrahtes zuzüglich dem Vorschaltwiderstand
der Größenordnung nach gleich ist dem Widerstand zwischen den Netzphasen, die von
dem betreffenden Hitzdraht kontrolliert werden. Unter diesen Bedingungen wird die
größtmöglichste Meßgenauigkeit und Empfindlichkeit beim Ansprechen erzielt. Es ist
auf diese Weise mit ein und derselben Hitzdrahtanordnung möglich, ,die Schaltvorrichtung
so einzustellen, daß beispielsweise der Dauerstrom von 6o Ampere und bei einer entsprechenden
Verstellung der Widerstände 65 für einen anderen Schalter für Zoo Ampere verwendbar
ist.
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Die mögliche Kombination mit einer Temperaturkontrollv orrichtung
für Transformatoren usw. ist in Abb. g der Einfachheit halber fortgelassen und nur
durch den zweipoligen Hilfsschalter 66 angedeutet. Letzterer arbeitet, wie zu ersehen
ist, in gleicher Weise wie der Schalter 2,3 auf die Schalteinrichtung, d.
h. beim öffnen des Schalters 66 erfolgt die Ausschaltung. Natürlich kann auf dem
gleichen Wege eine Fernein- und -ausschalteng bewirkt werden. Die Schaltung ist
sinngemäß für Gleichstromanlagen und auch für andere "Zwecke als für Transformatorenstationen
zu benutzen.