CH227246A - Einrichtung zur Schnellauslösung elektrischer Schalteinrichtungen. - Google Patents

Description

  Einrichtung zur Schnellauslösung elektrischer Schalteinrichtungen.    Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet  der elektrischen Hochspannungsanlagen     iuid     der zugehörigen Steuereinrichtungen. Sie be  zweckt eine     wesentliche    Herabsetzung der       Auslösezeit    von Schalteinrichtungen, gerech  net von der Kommandogabe bis zur Beendi  gung der     Lichtbogenlöschung    im Schaltgerät.  Für diese Zeit werden bei     Höchstspannungs-          schaltern    bis zu etwa 12 Halbwellen bei  normaler Betriebsfrequenz, also ca. 0,12 Sek.,  benötigt.

   Ein     wesentlicher    Teil hiervon ent  fällt auf die Zeit, die der Schalter braucht,  um nach Freigabe des beweglichen Schalt  gliedes in die Stellung zu gelangen, in der  der Lichtbogen erlischt. Dieser Teil der Aus  lösezeit ist bei den heutigen Schalterbauarten  nur schwer noch weiter zu verkleinern.  



  Für die Zeit von der Kommandogabe bis  zum Eintreten der Bewegung des Leistungs  schalters werden im allgemeinen etwa 4 Halb  wellen bei normaler Betriebsfrequenz, das  heisst ca. 0,04 Sek., benötigt. Diese Zeit ist    zu einem grossen Teil dazu     erforderlich,    um  die     -Übersetzungen    und     Zwischenlraftspeicher     am Schalter zu betätigen, die man bisher  brauchte, um mit einer verhältnismässig ge  ringen Leistung in der Grössenordnung von  100 Watt die Haltekräfte eines Schalters,  die oft in der Grössenordnung von     mehreren     1000 kg liegen, lösen zu können.  



  Man könnte nun daran denken, die me  chanischen     Verklinkungseinriclitüngen    am  Schalter zwecks     Zeitersparnis    zu vereinfachen  und     dafür    einen Auslöser mit entsprechend  erhöhter Leistungsaufnahme vorzusehen. Dies  stösst jedoch auf     erhebliche    Schwierigkeiten,  da die Relaiskontakte, mit Hilfe derer die  Auslöser gesteuert werden, derartige Leistun  gen nicht mehr zu schalten vermögen; denn       bekanntlich    sind derartige Steuergeräte, wie  sie bei     Selektivschutzeinrichtungen    verwendet  werden,     notwendigerweise    ausserordentlich fein  und empfindlich.

   Ausserdem würde eine Er  höhung der Leistungsaufnahme eines Auslöse-           elektromagneten    im- allgemeinen auch eine  Vergrösserung der Zeitkonstante des Strom  kreises der     Elektromagnetspule    mit sich  bringen.  



  Die vorerwähnten Nachteile können nach  der Erfindung durch eine Einrichtung zur  Schnellauslösung elektrischer Schalteinrich  tungen beseitigt werden, bei der vor der  Abgabe des     Auslösekommandos    ein Vor  kommando gegeben wird, das das Entstehen  eines einen Steuerleiter umgebenden Magnet  feldes zur Folge hat, wobei die Auslösung  des Schalters durch einen in diesen Steuer  leiter bei der Abgabe des Ausführungskom  mandos eingesandten Strom herbeigeführt  wird, wodurch der Leiter elektrodynamisch       beeinflusst    wird. Dadurch wird die Zeit von  der Kommandoabgabe bis zum Beginn der  Bewegung der     Auslöseeinrichtung    erheblich  verkürzt.  



  Die     Auslöseanordnung    kann gegebenen  falls auch nach Art eines Dynamometers  ausgebildet werden, wobei das Erregerfeld  in Abhängigkeit von einer oder von mehreren  massgebenden     Einflussgrössen    veränderlich ist.  Auch hierbei besteht der Vorteil darin, dass  die Zeit, die zum Aufbau des Erregerfeldes  erforderlich ist, dadurch, dass das Erregerfeld  schon bei der Abgabe des     Vorkommandos     eingeschaltet wird, für den     Auslösevorgang     nicht verlorengeht.  



  Im folgenden sei die Erfindung an Hand  der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel  des Erfindungsgegenstandes darstellt, beschrie  ben und erläutert.  



       Fig.    1 zeigt das Schaltschema einer Aus  löseanordnung.  



  1, 2 sind Kontakte, welche als     Vorkom-          mando    von einem     Selektivschutzrelais    vor  dem eigentlichen Ausführungskommando be  tätigt werden, unabhängig davon, ob es über  haupt zur Abgabe des     Ausführungskommandos     kommt oder nicht. Die Kontakte 1, 2 werden  geschlossen, sobald das     Selektivschutzrelais     zu laufen beginnt. 3 ist der das Ausführungs  kommando abgebende Kontakt des Selektiv  schutzrelais.

   M ist der Elektromagnet eines  dynamometrisch wirkenden Auslösers, C ein    Kondensator, L ein beweglich angeordneter  Leiter, welcher den     "Anker"    des Auslösers  darstellt.     Zweckmässigerweise    wird der Leiter  L in der Form einer Spule aufgewickelt.  Eine Ausführungsmöglichkeit des Auslösers  ist in     Fig.    2 für sich dargestellt.  



  Durch das     Vorkommando    mittels der  Kontakte 1, 2 werden der Elektromagnet M  und der Kondensator C an die Steuerspannung,  die beispielsweise 220 Volt beträgt, gelegt.  Der Elektromagnet M wird also erregt und  der Kondensator C - über Ladewiderstände  R, welche durch den Leitungswiderstand ge  bildet werden können, aufgeladen.  



  Sobald mittels des Kontaktes 3 das Aus  führungskommando gegeben wird, entlädt  sich der Kondensator C auf die Spule L.  Der Kondensator ist so bemessen, dass er  hierbei kurzzeitig eine verhältnismässig hohe  Leistung zur Betätigung des Auslösers zur  Verfügung stellt, wie sie an sich bei gleich  bleibender Grösse von Strom und Spannung  durch die empfindlichen Kontakte von     Selek-          tivschutzrelais    nicht geschaltet werden könnte.  Der Kommandokontakt 3 braucht hierdurch  jedoch nicht übermässig beansprucht zu wer  den, da der     Entladestrom    des Kondensators  erst nach Schliessung des Stromkreises an  steigt und vor Öffnung des Kontaktes 3  abgeklungen ist, so dass die Kontaktöffnung  stromlos erfolgt.  



  Um Beschädigungen des Kontaktes 3, die  bei der Einschaltung infolge des ausserordent  lich raschen Ansteigens des     Entladestromes     und infolge etwaiger Kontaktprellungen ein  treten könnten, mit Sicherheit zu vermeiden,  kann man eine schon bei kleinen Strömen  gesättigte Eisendrossel (mit Spezialeisen, ins-,  besondere Nickeleisen) in den Stromkreis  legen, deren     Induktivität    nach Erreichen des  Sättigungszustandes verschwindend gering ist  und die den Stromverlauf in einem gewissen,  ausserordentlich kurzen Zeitbereich nach der  Einschaltung zunächst abflacht, bis der emp  findliche Relaiskontakt mit Sicherheit nicht  mehr flattert.  



  Der     Entladevorgang    des Kondensators über  die Spule L soll möglichst schwingungsfrei,      also aperiodisch erfolgen, weil der Energie  umsatz dann am schnellsten vor sich geht.  Um dies zu erreichen, ist der Widerstand  des durch den Kondensator C und die Spule  L gebildeten Schwingungskreises - gege  benenfalls durch Anordnung eines zusätz  lichen Widerstandes R' - entsprechend zu  bemessen.  



       Fig.    3 zeigt schematisch     (qualitativ)    den  anzustrebenden     zeitlichen    Verlauf des Stromes  in dem Schwingungskreis.     Im    Zeitpunkt 0  wird der Kommandokontakt geschlossen. Der       Entladestrom    des     Kondensators    nimmt dann  zunächst für eine kurze Zeit (ca. 0,001 Sek.),  während deren mit Flattern des Kommando  kontaktes zu rechnen ist, einen stark abge  flachten Verlauf, bis die Drossel D gesättigt  ist; darauf steigt er steil an und     klingt     dann aperiodisch ab.  



  Die Entladungszeit soll möglichst klein  sein. Hierfür ist der     Selbstinduktionskoeffizient     der Spule L möglichst klein zu wählen.  Obwohl die     Kraft    des Auslösers möglichst  gross sein soll, ist es daher bei einer An  ordnung nach der Erfindung günstig, die  Spule eisenfrei auszuführen. Aus dem gleichen  Grund empfiehlt es sich, der Spule möglichst  wenig Windungen und dafür lieber einen  grösseren Durchmesser zu geben und den  Luftspalt möglichst gross zu bemessen. Ausser..  dem ist die Feldstärke im Luftspalt     möglichst     hoch zu wählen; dadurch lässt sich die  Drahtlänge und damit der     Selbstinduktions-          koeffizient    herabsetzen.  



  Der Auslöser selbst besteht in einer       Dynamometerdreh-    oder     -tauchspule,    die in  dem Feld eines zeitlich     vorerregten    Elektro  magneten beweglich angeordnet ist.  



       Fig.    2 zeigt eine solche Anordnung mit  Tauchspule. Der Elektromagnet besteht aus  einem topfförmigen Teil 10 und einem darin  feststehend angeordneten Kernkörper 11, auf  dem die Wicklung     M    angeordnet ist.     In    dem  Ringspalt 12 zwischen den Teilen 10     und    11  befindet sich die in     achsiäler    Richtung be  wegliche Tauchspule 13, die vorn mit einer  Masse behaftet ist. Nach Erregung des Elek-         tromagneten    10, 11 wird sie, sobald sie vom  Strom     durchflossen    ist, in Pfeilrichtung bewegt.

    Nach einem gewissen kleinen Anlaufhub,  während dessen der     Kondensatorstrom    über  die Spule fliesst, führt sie die Auslösung  herbei.  



  Es wurde gefunden, dass sich auf diese  Weise so starke     Auslösekräfte    erzielen lassen,  dass sich der sonst zwischen Auslöser und       Kraftspeicherverklinkung    des Schalters erfor  derliche Mechanismus     (Übersetzungen,        Zwi-          schenkraftspeicher)    wesentlich vereinfachen  lässt, wodurch wiederum Zeit gespart wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Schnellauslösung elek trischer Schalteinrichtungen, dadurch gekenn zeichnet, dass vor der Abgabe des Auslösungs- kommandos ein Vorkommando abgegeben wird, das das Entstehen eines einen Steuer leiter (L) umgebenden Magnetfeldes zur Folge hat, und dass die Auslösung des Schalters durch einen in diesen Steuerleiter bei der Abgabe des Ausführungskommandos einge sandten Strom herbeigeführt wird, wodurch der Leiter elektrodynamisch beeinflusst wird. U NTERANSPRüCHE 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Vorkommando durch Schliessen eines Steuerkontaktes zu Beginn des Laufes eines Schutzrelais abge geben wird, und die Abgabe des Ausführungs kommandos durch späteres Schliessen eines zweiten Kontaktes erfolgt. 2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass im Zeitpunkt der Vorkommandoab-gahe -ein Kondensator (C) über Widerstände (R) aufgeladen wird, der im Augenblick der Abgabe des Ausführungs kommandos die aufgespeicherte Energie in den das Auslösen des Schalters herbeiführen den Steuerleiter abgibt.

   3. Einrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der Stromkreis des Steuerleiters (L), in den sich der Kon densator (C) entlädt, einen Widerstand (R) aufweist, und dass Kondensator und Wider- stand so bemessen sind, dass die Entladung aperiodisch erfolgt. 4. Einrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Entlade stromkreis des Kondensators, in welchem sich der Kontakt zur Abgabe des Ausführungs kommandos befindet, eine derartig bemessene Eisendrosselspule (D) vorhanden ist, dass der Entladestrom des Kondensators verzögert ent steht, um , die Steuerkontaktprellungen zu dämpfen.

   5. Einrichtung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass der Kern der Drosselspule eine derartige magnetische Cha rakteristik aufweist, dass er schon bei Strömen in der Grössenordnung von höchstens sechs 141illiampere gesättigt wird. 6. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Steuerleiter in der Form einer Spule gewickelt ist. 7. Einrichtung nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass die Steuerspule eisenfrei ausgeführt ist. B. Einrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerspule als Tauchspule ausgebildet ist. 9.

   Einrichtung nach Unteranspruch 8, da durch gekennzeichnet, dass der die Tauch spule beeinflussende Elektromagnet aus einem topfförmigen Teil (10) und einem darin fest stehend angeordneten Kernkörper (11), auf dem die Wicklung (M) angeordnet ist, besteht, und dass sich zwischen dem topfförmigen Teil und dem Kernkörper ein ringförmiger Spalt befindet, in welchem die Tauchspule (13) in achsialer Richtung beweglich ange ordnet ist.