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überstromschutzanordnung für Drehstrommotoren und andere Stromverbraucher
mit erhöhtem Anlaufstrom unter Tage Drehstrommotoren und, andere Verbraucher mit
gegenüber ihrem Nennstrom erhöhtem Anlaufstrom werden an das Netz häufig über Schutzanordnungen
gelegt, die aus einem elektromagnetisch betätigten Luftschütz mit Wärmeauslösern
und vorgeschalteten Schmelzsicherungen bestehen. Die Wärmeauslöser sollen hierbei
den Schutz gegen überlastung, die Schmelzsicherungen den Kurzschlußschutz übernehmen.
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In Bergwerken unter Tage, wo eine wiederholte Schaltung auf einen
Kurzschluß unbedingt vermieden werden muß und wo die Kurzschlußstromstärken infolge
.der meist sehr langen Kabel besonders geringe Werte annehmen können, müssen nach
den Errichtungsvorschriften des VDE die am Anfang 'eines Kabels angeordneten Schmelzsicherungen
daher so bemessen sein, daß die bei. sattem zweipoligem. Kurzschluß am -Ende des
Kabels sich errechnende Kurzschlußstromstärke mindestens das Dreifache des Nennstromes
der vorgeschalteten Schmelzsicherungen beträgt. Hierdurch soll gewährleistet werden,
daß diese Sicherungen bei jedem, auch dem kleinstmöglichen Kurzschlußstrom, abschmelzen
und durch ihr Abschmelzen sowohl das Bestehen eines Kurzschlusses anzeigen, ,als
auch eine Kurzschlußsperre -gegen unmittelbares Wiedereinschalten des ausgeschalteten
Schützes liefern, da ja vor dem erneuten Einschalten erst neue Sicherungen eingesetzt
werden müssen.
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Nun zeigt aber die Praxis, daß der Nennstrom- dieser Sicherungen mit
Rücksicht auf den zwischen dem q.- und 9fachen des Motornennstromes liegenden Anlaufstrom
des Motors bei der praktisch auftretenden Anlaufdauer auch dann, wenn mit Rücksicht
hierauf nicht die üblichen, flinken Sicherungen, sondern
kurzträge
Schmelzsicherungen verwendet werden, bis zum 2,jfachen des Nennstrornes der Wärmeauslöser
betragen muß, weil andernfalls die Sicherungen bereits beim Anlassen des Motors
durchgehen. Da nun die Kurve der Abschmelzzeit einer solchen kurzträgen Sicherung
im allgemeinen steiler verläuft als die eines entsprechenden Wärmeauslösers, so
ist die Abschmelzzeit beim 3fachen des Sicherungsnennstromes verhältnismäßig lang,
jedenfalls länger als die des Wärmeauslösers. Das hat zur Folge, :daß bei kleinen
Kurzschlußstromstärken, z. B. vom 3fachen des Sicherungsnennstromes an bis zu einem
höheren, unter Umständen dem io- und mehrfachen des Sicherungsnennstromes, die Abschaltung
nicht, wie vorgeschrieben, durch Abschmelzen der Sicherung, sondern durch die das
Schütz auslösenden Wärmeauslöser bewirkt wird. Hierbei tritt naturgemäß weder eine
Kurzschlußanzeige noch eine Kurzschlußsperre ein, da ja die Wärmeauslöser für den
Überlastungsschutz bestimmt sind und zur Unterscheidung zwischen Überlastungen und
Kurzschlüssen eine Sperre beim Ansprechen der Wärmeauslöser nicht erwünscht ist.
Die Verhältnisse liegen in den meisten Fällen noch ungünstiger, weil die Wärmeauslöser
vielfach einen beträchtlich kleineren Nennstrom haben als die Sicherungen und außerdem
ihre Auslösezeit bei Kurzschluß infolge der Vorbeheizung durch den Betriebsstrom
nur einen Bruchteil der Auslösezeit aus kaltem Zustande beträgt, während bei der
Sicherung die Vorheizung nur eine untergeordnete Rolle spielt. Dieser Mangel konnte
bisher bei der durch die örtlichen Verhältnisse gegebenen Kabellänge nur durch eine
Verstärkung der Kabelquerschnitte behoben werden, die eine Erhöhung der Kurzschlußstromstärke
bei gegebener Kabellänge und daher ein Abschmelzen der Sicherungen auch bei Kurzschlüssen
am Kabelende zur Folge hat. Diese Maßnahme ist aber außerordentlich unwirtschaftlich
und bedeutet eine unnötige Verschwendung an Kupfer und Isolierstoff.
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Gemäß der Erfindung wird diesem Mangel auf eine sehr viel wirtschaftlichere
Weise abgeholfen, und zwar durch eine geeignete Abstimmung des magnetischen Schnellauslösers
und der Schmelzsicherung, derart, daß bei Überstromschutzanordnungen unter Tage
einerseits eine zusätzliche Vergrößerung des Kabelquerschnittes entfallen kann und
daß zweitens ein Schütz. geringer Schaltleistung und damit hoher Schalthäufigkeit
Anwendung findenkann. Erfindungsgemäß werden daherbei Überstromschutzanordnungen
für Drehstrom-Z> und andere Stromverbraucher mit erhöhtem Anlaufstrom unter Tage,
bestehend aus einem elektromagnetisch betätigten Luftschütz mit Wärme- und magnetischen
Schnellauslösern sowie vorgeschalteten, bei Kurzschluß ansprechenden Schmelzsicherungen,
unter Anwendung eines Schützes geringer Schaltleistung und damit hoher Schalthäufigkeit
die Schnellauslöser zur Erzielung einer Kurzschlußanzeige und Verriegelung des Schützes
gegen unmittelbare Wiedereinschaltung auch nach Kurzschlüssen verhältnismäßig geringer
Stromstärke so bemessen und eingestellt, daß sie bei allen Kurzschlußstromstärken,
die zwischen dem Anlaufstrom des Motors und derjenigen Stromstärke liegen, bei der
die Sicherungen die Abschaltung übernehmen, das Schütz auslösen und gegen unmittelbare
Wiedereinschaltung verriegeln. Durch diese Maßnahme wird die vorgeschriebene Kurzschlußanzeige
und Sperrung mit Mitteln erzielt, die nur einen kleinen Bruchteil der für die Verstärkung
der Kabelquerschnitte erforderlichen Kosten betragen. Die Schnellauslöser müssen
natürlich in an sich bekannter Weise so eingestellt sein, daß sie erst bei Überschreitung
des Anlaufstromes ansprechen. Andererseits soll ihre Auslösestromstärke möglichst
wenig über der Anlaufstromstärke liegen, damit sie bei jedem Kurzschluß, dessen
Stromstärke die Anlaufstromstärke übersteigt, bis hinauf zu derjenigen Stromstärke,
bei der die Sicherungen abschmelzen, das Schütz auslösen und die Kurzschlußanzeige
und -sperre liefern. Diese Kurzschlußanzeige und -sperre kann in an sich bekannter
Weise dadurch erzielt werden, daß die Anker der Schnellauslöser nach dem Ansprechen
auf Kurzschluß in der angezogenen Stellung verklinkt werden und dadurch den Auslösekontakt
im Stromkreis der Schaltmagneten so lange offen halten, bis diese Verriegelung durch
ein willkürlich betätigtes Organ aufgehoben wird. An sich sind Luftschütze mit Wärme-
und magnetischen Schnellauslösern sowie vorgeschalteten, bei Kurzschluß ansprechenden
Schmelzsicherungen bekannt. Es ist andererseits auch an sich bekannt, durch bei
Kurzschluß ansprechende magnetische Schnellauslöser ein mit Wärmeauslösern versehenes
Schütz auszulösen und (z. B. durch eine Verklinkung des Auslösekontaktes o. dgl.)
gegen unmittelbare Wiedereinschaltung zu verriegeln. Das Neue des Erfindungsgedankens
besteht demgegenüber darin, bei den unter Tage für die Steuerung und den Schutz
von Motoren bisher verwendeten Luftschützen mit Wärmeauslösern und Schmelzsicherungen
die zusätzlichen magnetischen Schnellauslöser so zu bemessen und einzustellen, daß
ohne Ver-
stärkung der Kabelquerschnitte die VDE-Vorschriften erfüllt werden,
wonach bei jedem
Xurzschluß, also auch bei den infolge der großen
Kabellängen unter Tage auftretenden kleinen Kurzschlußstromstärken, die unter Umständen
den Motoranlaufstrom nur um ein geringes übersteigen, eine Kurzschlußanzeige und
Sperre gegen unmittelbare Wiedereinschaltung gefordert wird. Die zusätzlichen Schnellauslöser
nach der Erfindung bringen den weiteren Vorteil mit sich, daß- die Dauer des Lichtbogens
an der Kurzschlußstelle auf sehr kleine Zeiten in der Größenordnung von wenigen
hundertstel, höchstens zehntel Sekunden heruntergedrückt wird, während die Abschmelzdauer
der vorgeschalteten Sicherungen, besonders solcher größerer Nennstromstärke, bei
kleineren Kurzschlußstromstärken ein Vielfaches hiervon beträgt. Das ist gerade
in Anlagen unter Tage von großer Bedeutung.
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Ein Ausführungsbeispiel im Schaltbild zeigt die Figur.
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Das Schütz C wird durch Erregung bzw. Entregung seines Schaltelektromagneten
Ein durch Betätigen des Ein- bzw. des Aus-Druckknopfes.E, A ein- bzw. ausgeschaltet.
Parallel zur' Ein-Druckknopf E liegt ein Selbsthaltekontakt 3, q.. Das Schütz ist
mit drei Bimetallauslösern B versehen, die bei Überlastung den im Stromkreis der
Schaltspule Enz liegenden Auslösekontakt r, 2 öffnen und dadurch das Schütz auslösen.
Für den Schutz gegen große Kurzschlußströrrie sind kurzträge Schmelzsicherungen
Si vorgeschaltet. Außerdem sind elektromagnetische Schnellauslöser S in Reihe mit
den Wärmeauslösern vorgesehen, die gemäß der Erfindung so bemessen und eingestellt
sind, daß sie den Schutz bei kleineren Kurzschlußsttörnen übernehmen, die größer
sind als der Anlaufstrom des Motors, aber kleiner als diejenige Stromstärke, bei
der die 'Sicherungen Si abschmelzen. Diese Schnellauslöser sind so ausgebildet,
daß nach ihrem Ansprechen der Auslösekontakt i, 2 geöffnet bleibt, so daß das Schütz
nicht wieder eingeschaltet werden kann, ehe diese Verriegelung durch ein willkürlich
betätigtes Organ aufgehoben ist.
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Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Auslösezeit der magnetischen
Schnellauslöser durch Vergrößerung ihrer Maße oder besondere an sich bekannte Einrichtungen
zu verlängern, insbesondere um zu erreichen, daß die Sicherungen bereits bei einer
entsprechend geringeren Kurzschlußstromstärke die Abschattung übernehmen. Das ist
besonders dann angezeigt, wenn das Schütz nur eine beschränkte Schaltleistung hat
und daher Kurzschlußströme oberhalb einer gewissen Größe nicht mehr abzuschalten
vermag. Die Verzögerungszeit wird dann so gewählt, daß bei Kurzschlußstromstärken,
die die Schaltleistung des Schützes überschreiten, die magnetischen Auslöser nicht
mehr dazu kommen, -das Schütz auszulösen, weil vorher die Sicherungen abschmelzen.