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Umschaltgerät für Starkstromanlagen In Walzwerken und ähnlichen Großbetrieben
mit elektrischem Antrieb für die Arbeitsmaschinen wird je nach den wechselnden Bedürfnissen,
z. B. zum Antrieb der Walzenstraßen oder bei Ausfall einer Dynamo oder -eines Motors
wegen Instandsetzungsarbeiten, eine sofortige Umschaltung der Stromverteilung notwendig,
die dem jeweiligen Bedarf entspricht. 7. B. wird in einer Anlage, die aus drei Generatoren
I, 1I, III und zwei Motoren a und b besteht, verlangt, daß wahlweise Generator I
auf Motor a und die Generatoren 1I und III in Reihenschaltung auf Motor b oder Generator
II auf Motor a oder Generator I auf Motor b arbeiten usw., wobei jedesmal eine größere
Reihe von Umschaltungen der Haupt- und Erregerstromkreise erforderlich werden.
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Diese Aufgabe wurde bisher. durch sogenannte Generalumschalter in
der Bauform von Kreuzschienenverteilern gelöst. Bei diesen wurden alle Stromleitungen
der Generatoren auf parallel nebeneinander angeordnete Schienen und alle Stromleitungen
der Motoren auf ebenfalls unter sich parallele Schienen geschaltet, die ztt den
erstgenannten Schienen rechtwinklig verlaufen. Beide Schienengruppen liegen hinter-
oder übereinander und bilden miteinander ein :Netz. das an den Kreuzungsstellen
nach Bedarf knotenpunktartig verbunden Nsrerden kann.
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Bei diesen als Kreuzschienensvstem bezeichneten Generalumschaltern
der üblichen Bauform sind nicht die starren Schienen, sondern die Verbinder in den
Knotenpunkten das charakteristische Merkmal. Diese sind bei den Kreuzschienen nicht
ortsfeste Schalter, sondern nur Verbinder, also z. B. einfache Laschen, durch die
die sich lireuzenden Schienen verbunden, oder konische Bolzen, durch die sie miteinander
verschraubt werden, oder schlittenähnliche Geräte, die auf einem besonderen
Gerüst
vor den Kreuzschienen verschoben werden können, um an irgendeinem der Kreuzungspunkte
zum Zwecke der Kupplung der beiden sich rechtwinklig lireuzenden Schienen angesetzt
zu werden. An allen Kretizungspunkten aber, die in der gewünschten Schaltung nicht
verbunden «erden dürfen, fehlen diese Verbinder.
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Soll eine Umschaltung vorgenommen werden, so müssen die netten zu
schaffenden Knotenpunkte erst umstündlich ermittelt und dann die Verbinder der vorherigen
Schaltung gelöst und neu angesetzt werden. Dazu ist viel Zeit notwendig, die Anlage
inull meist auch spannungslos gemacht werden, Vor allein aller "wird bei dieser
Bauart viel Leitungsmaterial gebraucht, denn in der Kreuzschieneneinrichtung müssen
auch alle die Kreuzungsstellen finit ausgebildet werden, die niemals für die vorkommenden
Schaltungen gebraucht werden. Z. E. werden bei sechs waagerechten und sechs senkrechten
Schienen 6 # 6 = 36 Kreuzungspunkte auszubilden sein. Davon werden vielleicht mir
zwölf zur Benutzung kommen. Die übrigen vierundzwanzig Kreuzungsstellen sind zwar
vorhanden, können tief dieser Bauweise auch nicht weggelassen werden, sind aber
für die jeweilige Schaltung überflüssig.
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leben diesen Nachteilen besteht noch der große Nachteil, daß nicht
schnell umgeschaltet werden kann, denn das Suchen der richtigen Knotenpunkte erfordert
Zeit und das Anlegen der Verbinder auch. Ein weiterer Nachteil ist der Unistand,
daß leicht bei dein Suchen der Knotenpunktstellen Irrtümer unterlaufen können, die
zu schweren Kurzschlüssen führen. Eine Fernbedienung einer solchen Anlage ist nicht
möglich. Der Raumbedarf eifies solchen Kreuzschienenverteilers ist überdies, da
die Anlage infolge ihrer hauweise eine verhältnismäklig grolle rechteckige Fläche
henötigt, ungünstig und unbequem, zumal eine Umgestaltung in andere Form nicht möglich
ist. Ferner ist es unwirtschaftlich, daß einzelne Schienen, gleichfalls durch die
Bauweise bedingt, nicht in parallele Schienen aufgeteilt werden können, wie es wegen
der besseren Abkühlungsverhältnisse erwünscht ist. besonders bei hohen Nennstromstärken.
z. B. von einigen rooo A, die bei derartigen Anlagen liäufigvorkommen, wird erheblich
mehrLeiterniaterial, also insbesondere Kupfer gebraucht.
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Weitere Nachteile dieser Bauweise sind in den Isolationsschwierigkeiten
bei höheren Betriebsspannungen begründet sowie in der Unübersichtlichkeit bei Umschaltvorgängen,
die Irrtümer ini Herstellen der Verbindungen erleichtert, weiterhin in der Unmöglichkeit,
solche Generalumschalter durch Fernschalteinrichtungen zu betätigen und schließlich
in der Schwierigkeit, -sie kurzschlußfest zu hauen: denn die Anhäufung vieler, verhältnismäßig
eng nebeneinander verlegter Schienen läßt bei Kurzschlüssen erheblich elehtrod_@-natnisclte
Kräfte zwischen ihnen aufkommen.
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Die Erfindung geht nun von der l'lierlegung aus, aus der Kreuzschieneneinrichtuiig
einmalig bei der Planung alle diejenigen Krenzungsstellen herauszusuchen, die Lei
den verschiedeneii gewünschten Schaltungen e innial ztl Knotenpunkten zusammengeschlossen
wer-
den. Dann aber wird die ganze Einrichtung aufgelöst dadurch, daß für
alle zur _lusfü@irung der wählbaren Schaltungen erfordrrlichen länotenhunhtverlündungen
der Aulage in das Umschaltgerät Schalter ortsfest eingebaut werden, die mit den
erforderlichen 1?rregerschaltern, Hilfs-, Melde- und Steuei=kt»itakten eine mechanisch
gekuppelte Einheit bilden. Dabei kennen die Knoteiil@iini#tsclialt(-ialsFernschalter
ausgebildet sein.
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hei dieser Bauweise er-eben sich folgende Vorteile, die augenscheinlich
hervortreten: i. Es gibt kein totes Leitungsmaterial.
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_'. Weitere Materialeinsparung. weil die Verbindung der Schalter untereinander
(lirekt beliebig erfolgen kann. also keine vc@sieifeiiden Schienen notwendig :find.
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3. Die Uinschaltungkann mit grollher Schnelligkeit erfolgen.
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Die schnelle Umschaltung ist eine heute vielfach gestellte Forderung,
die aber mit der bekannten Einrichtung nicht zu erreichen ist.
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Die neue Einrichtung ergibt somit iii ihrer Gesamtwirkung eine wesentliche
technische Verbesserung gegenüber der 1)islivrigeii Hauweise.
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An eine bestimmte Verlegung -der Verbindungsschienen ist man nicht
mehr gebunden. Man hat- es vielmehr in der Hand, (lie Leitungen für. grolle Ströme
durch mehrere parallele Schienen kleineren und giinstigeren Querschnittes zti verbinden,
also an Werl;stof und Gewicht zti sparen. Ferner kann man beduein und leicht durch
entsprechende U'ahl der Schienenverlegung die dynamischen Kräfte der stromdurchflossenen
Schienen bei Kni"7-schlüssen beherrschen. Durch die geringe Zahl und Länge der Leitttiigsschienen
wird atilieidein eine bessere Übersichtlichkeit der Gesamtanlage erreicht.
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Weitere Vorteile ergeben sich daraus, dal,t die L inrifllinien der
Anlagre den üetrielilichen und räumlichen Verhältnissen jeweils angepaßt werden
können, indem man die Schalter über-. hinter- oder nebeneinander anordnet, wie da:
der zur Verfügung stehende baum erfordert. Während man Kreuzschienenverteiler bei
großen Anlagen oft zweiteilen muhte, um die Zugänglichkeit zu allen Knotenpunkten
ztt ermöglichen, und dadurch wiederum zusätzlichen Leitei-werhstoff für die @'erlündungsschienen
zwischen
den beiden Hälften benötigte, entfällt dieser Nachteil bei der. neuen Bauweise.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. i und 2, die
grundsätzliche Schaltbilder zeigen, dargestellt. Die Anlage besteht aus drei Generatoren
I, 1I und III und zwei Motoren a und
b. Das Schaltbild gilt natürlich mit
entsprechenden Änderungen auch für eine beliebig kleinere oder größere Zahl von
Erzeugern und Verbrauchern. Für den Betrieb mit drei Generatoren und zwei Motoren
werden beispielsweise folgende sechs Hauptschaltungen verlangt:
| Nr. x Motor a mit Generator I und Nr. 1 a Motor
b mit Generator II |
| - 2 - a - - II - - 2tt - b - - III |
| _ 3 - a - - III- - 3a - b - - I |
| q. - ca - - I - - 4.a - b _ - Il und III |
| - a - - II - - 5 a - b - - I - III in Reihe |
| - 6 - a - - III- - 6a - U - - I - II |
Für jeden Generator ist eine Schaltstelle mit der Kennziffer des Generators vorgesehen,
die die Hauptschalter für die Nennstromstärke des Generators und die entsprechenden
Erregerschalter zweckmäßig inForm eines Schalt= gerüstes enthält. Z. B. sind in
der Schaltstelle I für den Generator I die Hauptschalter i
.... 5, die für
die Nennstromstärke des Generators bemessen sind, sowie die Erregerschalter ie bis
5°' für die Erregung dieses Generators Ortsfest eingebaut. Für die in dem Ausführungsbeispiel
eingezeichtlete Schaltung 5 und 5R sind z. B. die Schalter 7 und 8 bzw. q., 15 und
i i, wie im Schaltbild angedeutet, einzulegen. Die Erregerschalter sind mit den
dazugehörigen Hauptschaltern fest gekuppelt, und zwar der Hauptschalter i mit dem
zweipoligen Erregerschalter ie, - Hauptschalter 2 mit dem einpoligen Erregerschalter
2E USW. Die Umschaltung der Erregerleitungen erfolgt also jeweils zwangsläufig mit
der Umschaltung der Hauptleitungen.
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Die drei Schaltstellen I, 1I, 11I, die in dem Schaltbild nebeneinanderliegen,
können auch in beliebiger anderer Form, wie hinter- oder übereinander angeordnet
sein, je nach den Raumverhältnissen und den Anforderungen des Betriebes.
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Die Anlage wird zweckmäßig ferngesteuert, z. B. durch Druckluftantriebe.
Hierdurch werden Irrtümer in der Bedienung in weitestgehender Weise ausgeschaltet.
Für die Fernbedienung kann z. B. ein Wähler in Form einer Meisterwalze vorgesehen
sein, der die gewünschte Schaltung vorbereitet. Vor jeder Umschaltung wird ein Betätigungsschalter
in die Ausschaltstellung gelegt, wobei alle etwa in der Einschaltstellung befindlichen
Schalter gleichfalls ausgeschaltet werden. Wird nach Einstellung der Meisterwalze
der Betätigungsschalter eingelegt, so werden gleichzeitig alle nach der Stellung
der Meisterwalze vorbereiteten Schalter eingeschaltet.
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Die Handbetätigung erfolgt durch Aufsteckkurbeln nach Fig. 3 und q..
Die Naben b der Kurbeln a sind mit einem Schlüsselhart c. versehen. so daß sieh
die Kurbel nur in einer bestimmten Stellung mit waagerechter Achse auf den Wellenstumpf
1a des Schalters aufstecken läßt. Beim Aufstecken der Kurbel finit dein Vierkantloch
ä auf den Vierkantzapfen Ir
der Schalterwelle muß die Nabe b der Kurbel durch
eine schlüssellochähnliche Öffnung (t einer vor der Welle angeordneten Trennwand
f hindurchgesteckt werden: Die Einschaltung kann darauf durch Rechtsdrehen der Kurbel
vorgenommen «-erden, die bei »Ein« eine senkrechte Stellung einnimmt und in dieser
Stellung wegen des Schlüsselbartes c nicht vom Wellenstumpf h abgezogen «-erden
kann. Somit gibt die Kurbelstellung ein sicheres Zeichen, daß der Schalter eingeschaltet
ist.- Aus der Zahl der aufgesteckten und in der Einstellung befindlichen Kurbeln
ist leicht zu übersehen, welche Schalter eingeschaltet sind und welche Schaltungen
demnach vorliegen. Man wird zweckmäßig iinnler nur so viel. Kurbeln aufstecken,
wie Schalter einzuschalten sind. Die Schalter sind fortlaufend numeriert und ein
Schaltplan sagt dem Wärter, welche Schalter für eine bestimmte Schaltung einzulegen
sind.