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Schaltanordnung für Transformatoren Gegenstand der Erfindung ist eine
Schaltanordnung für Transformatoren mit einem dauernd in Betrieb befindlichen Transformator
und einer Anzahl weiterer Transformatoren, die mittels thermischer Abbilder in Abhängigkeit
von der Belastung zu- und abgeschaltet werden.
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Das wesentliche Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß die thermischen
Abbilder, die den späteren Transformatoren zugeordnet sind, von der Erwärmung des
ersten Transformators dadurch abhängig gemacht werden, daß sie außer den vom zugehörigen
Transformator gespeisten Heizwicklungen auch noch Heizwicklungen enthalten, die
von den Strömen des ersten Transformators gespeist werden.
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Nach weiterer Erfindung sind die Transformatoren mit magnetischen
Kurzschlußauslösungen versehen, deren Auslösezeit in der gleichen Reihenfolge nach
unten gestaffelt ist, wie die Zuschaltung erfolgt.
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Schließlich sind die Transformatoren noch mit Spannungsabfallrelais
an-sich bekannter Art versehen. Dadurch werden bei sehr starkem Spannungsabfall
weitere Einheiten schon zugeschaltet, wenn die Gefahrentempteratur noch nicht erreicht
ist, zum Zwecke, länger andauernde Spannungsabsenkungen zu vermeiden.
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Die Ein- und Ausschaltung von Transformatoren in Abhängigkeit von
Kontaktvorrichtungen, die von der Öltemperatur des Transformators abhängig sind,
ist bekannt. Bei starken Überlastungen könnten aber die Wicklungen eines Transformators
längst Schaden erleiden, bevor sich die Temperatur des Öls nennenswert geändert
oder eine Höhe erreicht hat, die bei dauernder Vollbelastung entstehen würde. In
diesem Falle können die Spulen verbrennen, ohne daß der Transformator entlastet
wird. Dieser Nachteil wird bei Anwendung thermischer Abbilder als Auslöseorgane
vermieden, weil diese den Temperaturschwankungen des zu schützenden Urbildes - fast
augenblicklich folgen.
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Es kommt aber nicht auf die Anwendung eines thermischen Abbildes allein
an, die an sich schon bekannt ist, sondern darauf, daß jeder Transformator mit einem
thermischen Abbild zusammenarbeitet, und die thermischen Abbilder unter sich in
die richtige Beziehung gesetzt sind.
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Auf der Zeichnung ist in Abb. z eine beispielsweise Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes mit zwei zuschaltbaren Transformatoren dargestellt, während
Abb. i eine bekannte Anordnung mit einem zuschaltbaren Transformator darstellt.
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In Abb. i bedeutet i den dauernd in Betrieb befindlichen Transformator,
z den zu-und abschaltbaren Transformator, 3 einen Handschalter, mit dem der Transformator
i eingeschaltet wird. Dieser Schalter kann eine Überstromauslösung für Kurzschluß
erhalten. q, und 5 sind die zwei im allgemeinen miteinander gekuppelten Schalter
des Transformators? mit den Einschaltespulen 6, 7 und
den Auslöse-
bzw. Ruhestromspulen 8 und 9. io ist das thermische Abbild; dieses wird geheizt
von den drei zu überwachenden Strömen il, 12, 13, welche die drei Spulen i 1, 12,
13 speisen. 14 ist ein Eisenkörper, 15 ein mit Öl gefülltes Gefäß, 16 das temperaturempfindliche
Element in Form eines Bimetallstreifens, 17 und 18 sind Kontaktstücke. Aus der Abbildung
geht hervor, daß das überwachungsorgan i o als thermisches Abbild eines Transformators
ausgebildet ist.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Bei schwachem Betrieb ist nur der
Transformator 1 eingeschaltet. Das thermische Abbild io erwärmt sich in gleichem
Maße wie der Transformator. Wird dieser nun überlastet; d. h. rückt seine Temperatur
in die Gefahrtemperatur, so gilt das gleiche auch für das thermische Abbild io.
Der Bimetallstreifen wandert nach links und berührt das Kontaktstück i8. Dadurch
wird der Stromkreis zwischen der mittleren und der äußeren Phase links des Transformators
i über die Spulen 6 und 7 geschlossen, was zur Folge hat, daß die Schalter 4 und
5 eingeschaltet werden. Nun sind die beiden Transformatoren i und 2 parallel geschaltet,
die Belastung verteilt sich etwa im Verhältnis ihrer Leistungen, die Temperatur
des Transformators i und des thermischen Abbildes verringert sich. Sind Transformator
i und 2 z. B. gleich groß und sinkt die Belastung des Transformators 1 unter seine
halbe Nennleistung, so sinkt die Temperatur im thermischen Abbild so tief, daß der
Bimetallstreifen 16 so weit nach rechts wandert, daß eine Unterbrechung zwischen
ihm und dem Kontaktstück 17 auftritt. Dies hat zur Folge, daß die beiden Ruhestromspulen
8 und 9 stromlos werden, wodurch der Transformator 2 wieder vom Netz abgetrennt
wird.
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In Abb.2 ist eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgegenstandes
für drei Transformatoren dargestellt. Es bedeuten i den normal dauernd eingeschalteten
Transformator, 2 und 2' die zu- und abschaltbaren Transformatoren. 4 und 5 sind
die im allgemeinen miteinander gekuppielten Schaler des Transformators 2 mit den
Einschaltespulen 6 und 7 und den Auslöse- bzw. Ruhestromspulen 8 und 9. 4' und 5'
sind die entsprechenden Schalter für den Transformator 2', 6' und 7' die Einschaltespulen,
8' und 9' die Ausschaltespulen dieses Transformators. i o ist das thermische Relais
mit dem thermischen Abbild des Transformators i, i o' das entsprechende des Transformators
2. Dieses hat einen Heizwiderstand i g, der vom Strom des Transformators i durchflossen
wird.
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Die Wirkungsweise ist im wesentlichen die gleiche wie bei der Anordnung
der Abb. i. Die Abweichung gegenüber dieser Anordnung wird durch folgende Überlegung
erklärt: Man nimmt an, der Transformator i sei so weit erwärmt, daß er gerade den
Transformator 2 noch nicht zuschaltet. Plötzlich tritt ein neuer Belastungszustand
auf, die Belastung wird größer als die Nennleistung von Transformator i und 2 zusammen.
Da das Temperaturrelais i o gerade vor dem Zuschalten des Transformators 2 stand,
so wird dieser fast momentan zugeschaltet. Die Belastung dec Transformators i sinkt
dadurch aber nicht unter seine Nennlast, da die Gesamtbelastung voraussetzungsgemäß
größer war als die Normalbelastung der Transformatoren i und 2 zusammen. Der Transformator2
und damit sein thermisches Relais i o' sind voraussetzungsgemäß kalt. Der Transformator
i wird also so lange stark überlastet, bis -der Transformator 2 seine Gefahrentemperatur
erreicht und den Transformator 2' zuschaltet. In dieser Zeit ist der Transformator
i längst verbrannt. Das Temperaturrelais io' des Transformators 2 und etwaiger weiterer
Transformatoren muß also vom Belastungszustand oder besser vom Temperaturenzustand
des Transformators i abhängig gemacht werden. Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt
werden, daß das Temperaturrelais rd des Transformators 2 und die etwaiger weiterer
Transformatoren durch von den Strömen des Transformators i durchflossene Widerstände
i9 vorgewärmt werden. Die Zuschaltung des dritten Transformators erfolgt dann so
rasch, daß der Transformator i bis auf seine Nennlast entlastet wird, bevor er Schaden
nehmen kann. Sinngemäß überträgt sich das Gesagte auf weitere zu- und abschaltbare
Transformatoren.
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Selbstverständlich kann die Anordnung auch für andere elektrische
Einheiten verwendet werden, z. B. parallel zu schaltende Maschinen, Gleichrichter
und ähnliche. Die Anordnung kann dadurch noch ergänzt werden, daß die Schalter 3
und 4 bzw. 4' magnetische Auslöser erhalten, welche bei Kurzschlußstrom ansprechen.
Ist nur Transformator i in Betrieb, so hat der Kurzschlußauslöser diesen Transformator
abzuschalten, bevor über das thermische Abbild der zweite Transformator zugeschaltet
wird. Sind mehrere Transformatoren in Betrieb, so empfiehlt es sich, daß die Kurzschlußauslöser
auf verschiedene Zeiten eingestellt werden, damit die Transformatoren stufenweise
abgeschaltet werden, und zwar soll immer Transformator z' zuerst abgeschaltet werden,
dann Transformator 2 und schließlich Transformator i.
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Wird ein Transformator überlastet, so sinkt seine Klemmenspannung.
Um die für Motoren und Lichtanlagen unangenehme dauernde
Spannungssenkung
zu vermeiden, kann die Anordnung dadurch ergänzt werden, daß ein Spannungsrückgangsrelais
zu- dem in Betrieb befindlichen Transformator einen oder mehrere Transformatoren
unverzögert oder mit geringer Verzögerung zuschaltet, wenn die Spannung unter einen
bestimmten einstellbaren Betrag sinkt.