DE966036C - Selbstschalter, insbesondere Leistungs- oder Schnellschalter, fuer Gleichstromanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Selbstschalter, wie er als Leistungs- oder Schnellschalter in Gleichstromanlagen, vorzugsweise im Bahnbetrieb, Anwendung finden soll. Es ist bekannt, derartige Selbstschalter mit einer zusätzlichen Stromauslösung auszustatten, mittels welcher das Abschalten der Anlage auch dann erzwungen wird, wenn der Strom den statischen Ansprechwert des Schalters nicht erreicht. Eine solche zusätzliche Stromauslösung wirkt in Abhängigkeit von dem Stromanstieg oder dem Stromstärkenunterschied im Verfolg eines außergewöhnlichen Ereignisses, wie z. B. eines Kurzschlusses.

Zur stromanstiegsempfindlichen Auslösung verwendet man einen Eisenkernwandler mit zwei Wicklungen, deren eine vom überwachten Strom gespeist wird, beispielsweise durch den zu überwachenden Stromleiter selbst gebildet wird, und deren andere bei einer Änderung des überwachten Stromes einen transformatorisch in ihr hervorgerufenen Spannungsstoß liefert. Die Größe der in ihr induzierten Spannung ist der zeitlichen Änderung des Stromes proportional. In manchen Fällen empfiehlt es sich, die Auslösung nicht von dem Stromanstieg abhängig zu machen, sondern von der Differenz der Stromstärken unmittelbar vor und nach dem außergewöhnlichen Ereignis. Werden die Enden der zweiten Wicklung des Wandlers über geeignet dimensionierte ohmsche Widerstände und Induktivitäten, geschlossen, so er-

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hält man je nach der Wahl dieser Widerstandsgrößen entweder eine mehr Stromanstiegs- oder stromhöhenunterschiedsempfindliche Auslösung.

Der Sekundärkreis des Eisenkernwandlers wird im wesentlichen gebildet durch das Auslöseglied, das vorzugsweise in einem polarisierten Relais besteht. Erfindungsgemäß werden die elektrischen Daten des Wandlers mit denen des Auslösegliedes so aufeinander abgestimmt, daß die Amperewindungszahl im Auslöseglied möglichst groß wird. Dies erreicht man durch eine derartige Wahl von ohmechem Widerstand R₁ und Induktivität L₁ der Sekundärwicklung des Wandlers und von ohmschem Widerstand R₂ und Induktivität L₂ des im Sekundärkreis des Wandlers liegenden Auslösers, daß das Produkt R₁ χ L₁ gleich oder annähernd gleich dem Produkt R₂ X L₂ wird. Bei Beachtung der angegebenen Gleichung wird der im Sekundärkreis des Wandlers auftretende Stromstoß eine besonders große Amperewindungszahl im Auslöseglied bewirken, so daß somit die optimale Anpassung des Auslösegliedes erreicht ist. Damit ist aber auch eine große Empfindlichkeit auf Stromstärkeunterschiede erzielbar. Man ist ferner in der Lage, unempfindlichere Relais oder kleinere Wandler zu verwenden. An sich spricht das Auslöseglied in gleicherweise bei zunehmendem wie bei abnehmendem Strom an. Da aber in der praktischen Anwendung in den meisten Fällen eine Auslösung nur entweder bei größer oder bei kleiner werdendem Strom gefordert wird, läßt man zweckmäßig den Wandler auf ein polarisiertes Relais wirken. Mittels der angegebenen Anpassungsbedingung ist es möglich, auch besonders ungünstige Kurzschlußverhältnisse zu beherrschen.

Zur Rückholung des Relais wird weiter erfindungsgemäß dieses mit zwei Wicklungen versehen, deren einer ein beim Ein- und Ausschalten des Schalters betätigter Wischkontakt zugeordnet ist. Auf diese Weise entfallt die Notwendigkeit der Anordnung eines zweiten Relais. Die andere Wicklung des Relais kann zur Erzielung einer bequemen Einstellung der Ansprechempfindlichkeit ausgenutzt werden, indem man parallel zu dieser Wicklung . einen Regelwiderstand schaltet.

Bei großen Kurzschlußströmen mit steilen Stromanstiegen in der Nähe der Speisestelle sind hohe Spannungen am Wandler zu erwarten, die gegebenenfalls die Isolation der Wicklung gefährden können. Zur Begrenzung dieser Spannungen wird erfindungsgemäß der Eisenkernwandler so bemessen, daß der Arbeitspunkt des verwendeten Bleches bei Auslösung des Schalters infolge Überstrom dicht unter dem Sättigungsknick liegt, so daß nach Erreichen einer bestimmten Stromstärke oberhalb der Auslösestromstärke bei Überstromauslösung die Sättigung des Wandlers erreicht wird.

Unerwünscht hohe Spannungen können auch bei ■sehr großen Windungszahlen in der Sekundärwicklung des Wandlers auftreten, während andererseits bei sehr geringen Windungszahlen große Leitungsquerschnitte zur Führung des Auslösestromes erforderlich sind und der Übelstand in Kauf genommen werden müßte, daß das Auslöseglied nicht weit vom Eisenringkern entfernt angeordnet werden kann, da andernfalls der Widerstand im Auslösekreis zu groß würde. Es wird daher zweckmäßig eine mittlere Windungszahl von etwa 100 bis 2000 Windungen für die Sekundärseite des Eisenkernwandlers gewählt und dieser nach der oben an- gegebenen Beziehung die Windungszahl des Auslösers angepaßt.

An Hand der Fig. 1, 2 und 3 wird die Wirkungsweise der Anordnung nach der Erfindung nachstehend erläutert.

Fig. ι stellt das Prinzipschaltbild der Schutzeinrichtung dar. In dem zu schützenden Gleichstromkreis liegen der Selbstschalter 1 und der Eisenkernwandler 2. Bei einer Stromänderung im Hauptstromkreis wird in der Sekundärwicklung 3 des Eisenkernwandlers eine Spannung induziert, die durch die Erregerspule 4 des polarisierten Relais einen Strom hindurchtreibt. Der zu dieser Spule 4 parallel liegende Widerstand 7 dient zur Einstellung der Empfindlichkeit des Sekundärkreises. Desgleichen kann mit dem mit der Spule 4 in· Reihe liegenden Widerstand J_a die Empfindlichkeit des Relais geändert werden. Durch den durch die Spule 4 fließenden Strom wird der Kontakt von der Stellung α in die Stellung b umgelegt und der Auslöser 8 an Spannung gelegt, die aus dem überwachten Netz oder einem besonderen Netz entnommen werden kann, so daß gleichzeitig die Verklinkung des Schalters 1 geöffnet wird. Die auf dem polarisierten Relais zusätzlich vorhandene Spule 5 dient zur Rückführung des Kontaktes von der Stellung b in die Stellung a. Diese Rückführung findet statt durch kurzzeitiges Schließen des Kreises über einen Wischkontakt 6 am Selbstschalter 1, und zwar kann die Betätigung der Spule 5 über den Wischkontakt entweder beim öffnen oder Schließen des Schalters 1 bzw.- in beiden Fällen vorgenommen werden.

Fig. 2 stellt den Eisenkernwandler mit Primär- und Sekundärkreis schematisch dar. Bei Änderung des im Prknärkreis I fließenden Stroms J₁ wird im Sekundärkreis I ein Strom J₂ erzeugt. Der Sekundärkreis besteht aus der Sekundärwicklung des Eisenkernwandlers mit einer Selbstinduktion L₁ und einem ohmschen Widerstand R₁ sowie dem Auslöseglied, bestehend- aus 4, 7 und y_a der Fig. 1, welches dargestellt ist durch die Selbstinduktion L₂ (Windungszahl W₂) sowie dem ohmschen Widerstand R₂.

Bei bestimmten Werten der vorgenannten Induktivitäten und ohmschen Widerstände erreicht der bei Stromänderung im Primärkreis im Sekundärkreis auftretende Stromstoß seinen Größtwert. Die Fig. 3 stellt diesen Anpassungsfall dar. Das Produkt J_2max X W₂ ist dabei in Abhängigkeit von

dem Quotienten -~—~ aufgetragen. Dieser Quoti-

ent ist auf Grund einer Rechnung gefunden worden. Rechnung und Versuche haben ergeben, daß bei einer Abstimmung der Widerstandswerte der Sekundärwicklung und des Auslösegliedes, die Ampere-

windungszahl im Sekundärkreis am größten, d. h. eine optimale Anpassung vorhanden ist. Diese größte Amperewindungszahl tritt aber dann auf, wenn L₁ χ R₁ = L₂ X R₂ oder ^] * ' = ι ist.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:
   IO

   i. Selbstschalter, insbesondere Leistungsoder Schnellschalter, für Gleichstromanlagen mit von der Größe der zeitlichen Stromänderung oder der Höhe des Stromstärkenunterschiedes unmittelbar vor und nach einem außergewöhnlichen Ereignis abhängiger Auslösung über einen vom überwachten Strom erregten Eisenkernwandler, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt (R₁ χ L₁) aus ohmschem und induk-

   tivem Widerstand der Sekundärwicklung (3) des Eisenkernwandlers (2) und das Produkt (R₂ X L₂) eines im Sekundärkreis des Eisenkernwandlers liegenden Auslösers oder Relais gleich oder annähernd gleich gewählt ist.
2. 2. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Sekundärkreis des Wandlers liegende Relais mit einer zusätzlichen Wicklung (5) versehen ist, der ein beim Ein- und/oder Ausschalten des Schalters betätigter Wischkontakt (6) zugeordnet ist.
3. 3. Selbstschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Wicklung (4) des im Sekundärkreis des Wandlers liegenden Auslösers ein Regelwiderstand (7) geschaltet ist.
4. 4. Selbstschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler so bemessen ist, daß sein Arbeitspunkt bei Auslösung des Selbstschalters (1) infolge Überstrom dicht unter dem Sättigungsknick liegt.
5. 5. Selbstschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (3) des Wandlers etwa 100 bis 2000 Windungen aufweist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Extrait du Bulletin de la Societe fra^aise des Electriciens, 1951, S. 76 bis 80.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ©609547/433 6.56 (709 571/32 6.57)