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Dokumentenidentifikation DE3787059T2 09.12.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0252869
Titel Überlastschalter.
Anmelder Cooper Power Systems, Inc., Houston, Tex., US
Erfinder Mikulecky, Harvey W., Oconomowoc Wisconsin, US
Vertreter Herrmann-Trentepohl, W., Dipl.-Ing., 44623 Herne; Kirschner, K., Dipl.-Phys.; Bockhorni, J., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 81476 München; Strasse, M., Rechtsanw., 8000 München; Grosse, W., Dipl.-Ing., 81476 München; Thiel, C., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., 44623 Herne; Dieterle, J., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 04109 Leipzig
DE-Aktenzeichen 3787059
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 02.07.1987
EP-Aktenzeichen 876301185
EP-Offenlegungsdatum 13.01.1988
EP date of grant 18.08.1993
Veröffentlichungstag der Übersetzung europäischer Ansprüche 09.06.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.12.1993
IPC-Hauptklasse H01H 71/14
IPC-Nebenklasse H01H 71/46   

Beschreibung[de]
TECHNISCHER HINTERGRUND

Vollständig eigengeschützte Freileitungs-Transformatoren verwenden derzeit einen Sekundärunterbrecher, um den Sekundär- Fehlstrom und Überlastbedingungen im Transformator zu überwachen und den Sekundärstrom immer dann zu unterbrechen, wenn diese Bedingungen vorgeschriebene Grenzen überschreiten. Dann wird ein Stördienst ausgesandt, um das Problem zu untersuchen, wobei, wenn es nicht unmittelbar behoben werden kann, der Sekundärunterbrecher vor dem Rücksetzen und Verschließen in einen Notfall-Überlastungsmodus geschaltet wird, um zu erlauben, daß der Transformator bei einer höheren Temperatur fortgesetzt betrieben wird, bis das Problem behoben ist.

Das Schalten in der Notfall-Überlastungsmodus erfordert eine mechanische Einstellung der Verriegelungsfreigabekraft des Sekundärunterbrechers, wodurch das Bimetallelement gezwungen wird, bei einer höheren Temperatur abzuheben, bevor die Verriegelung freigegeben wird, um den Sekundärunterbrecher auszulösen.

Ein Transformator-Primärkreisunterbrecher entsprechend dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 ist in EP-A-0 093 076 offenbart, der einen Primärkreisunterbrecher zur Überwachung eines Sekundär-Überlaststroms und/oder von Überlastbedingungen betrifft. Die verhältnismäßig geringen Primärströme machen bin Bimetallelement unpraktikabel. Die Temperaturfühleranordnung, die in EP-A-0 093 076 beschrieben ist, enthält einen Magneten mit bekannten Halte- und Öffnungskräften, welche von der Curie-Temperatur eines Fühlerelements abhängen. Wenn sich die Temperatur des Fühlerelements der Curie-Temperatur nähert, so wird der Magnet freigegeben, um den Primärkreisunterbrecher auszulösen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Überlastschalter für einen Transformator-Primärkreis bereitzustellen, der eine Verringerung des Stroms zum Fühlerelement erlaubt, wenn der Transformator in den Notfall-Überlastungsmodus geschaltet ist.

Um dieses zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein Überlastschalter für einen Transformatorkreis bereitgestellt, der enthält: einen Rahmen, einen auf dem Rahmen angebrachten Primärschalter zum öffnen und Schließen des Primärkreises, einen Betätigungsgriff, der äußerlich auf dem Transformator zum öffnen und Schließen des Primärschalters angebracht ist, einen Auslösemechanismus, der wirksam angeschlossen ist, um den Primärkreis unter Fehlstrom-Bedingungen zu öffnen, wobei der Auslösemechanismus ein leitfähiges Metallfühlerelement enthält, das in dem Primärkreis angeschlossen ist und eine bestimmte Curie-Temperatur sowie einen Magneten besitzt, der zur Bewegung in den Eingriff mit dem Fühlerelement angebracht und vorgespannt ist, um den Primärkreis zu öffnen, wenn sich die Temperatur des Sensorelements der Curie-Temperatur nähert, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Meßkreis, der parallel zu dem Fühlerelement an dem Primärkreis angeschlossen ist, wobei der Meßkreis einen normalerweise geschlossenen Schalter und ein Widerstandselement zur Begrenzung des durch den Meßkreis hindurchtretenden Stroms bis zu einem Prozentanteil des Stroms in dem Primärkreis enthält, und Mittel umfaßt, die auf dem Betätigungsgriff zur wahlweisen Öffnung des Meßkreisschalters angebracht sind, wobei ein Teil des Primärstroms durch den Meßkreis fließen wird, wenn der Schalter geschlossen ist.

Durch das Abzweigen eines Teils des Primärstroms von dem Fühlerelement in den Primärkreis-Überlastschalter wird die Empfindlichkeit des Auslösesystems verringert und der Transformatorbetrieb bei höherer Temperatur während der Notfall-Überlastung erlaubt.

Gemäß einem wahlweise einsetzbaren Merkmal der Erfindung könnte dem Meßkreis erlaubt werden, während Kurzzeit-Hochüberlastungen betrieben zu werden, die normale Empfindlichkeit jedoch beizubehalten, wenn die Transformator-Öl-Temperatur einen Pegel erreicht, der eine mögliche Isolationsherabsetzung anzeigt. Dies kann durch Zusatz eines Bimetallschalters in dem Meßkreis erreicht werden, so daß dieser nur auf die Öl-Temperatur anspricht und den Meßkreis bei einer voreingestellten Temperatur öffnet.

FIGURENBESCHREIBUNG

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Primärkreis-Überlastschalters, der den Meßkreis mit dem Schalter in der geöffneten Stellung zeigt,

Fig. 2 eine Ansicht eines Ausschnitts von Fig. 1, die den Schalter im Meßkreis in geschlossener Stellung zeigt,

Fig. 3 eine Ansicht des Betätigungsgriffs für den Primärkreis-Überlastschalter, der die äußere Nockenanordnung in der geöffneten Stellung des Meßkreises zeigt,

Fig. 4 eine Ansicht des Betätigungsgriffs, der die Nockenanordnung in der geschlossenen Stellung des Meßkreises zeigt,

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Schalteranordnung für den Meßkreis,

Fig. 6 eine Perspektivische Explosionsdarstellung des Betätigungsgriff 5 für den Meßkreis,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Kurbelwelle,

Fig. 8 eine gegenüber Fig. 2 ähnliche Darstellung, die jedoch einen Bimetallschalter in dem Meßkreis enthält.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Der Primärkreis-Überlastschalter 10 des hier betrachteten Typs enthält einen Rahmen oder eine Basis 12 mit einer Lichtbogen-Löschungsanordnung 14, einer temperaturempfindlichen Auslöseanordnung 16 und einem Verriegelungsmechanismus 20, die auf dieser Basis angebracht sind. Die erfindungsgemäße Meßkreisanordnung 18 wird auf dem Rahmen 12 angebracht gezeigt und angeschlossen, um den Fühler der Auslöseanordnung 16 nebenzuschließen. Wie es in EP-A-0 093 076, die hierin als Bezug enthalten ist, vollständiger beschrieben ist, wird der Verriegelungsmechanismus 20, wie er in den Fig. 1 und 2 gepunktet gezeigt ist, zwischen den geöffneten und geschlossenen Stellungen mittels eines auf einer Kurbelwelle 22 angebrachten Bügels 21 bewegt. Der Bügel 21 ist mit dem unteren Ende eines beweglichen Kontakts 24 mittels einer Feder 23 verbunden. Die Kurbelwelle 22 wird zwischen den geöffneten und geschlossenen Stellungen gedreht, um den beweglichen Kontakt 24 in und aus dem Eingriff mit einem festen Kontakt 26 in der Lichtbogen-Löschungsanordnung 14 zu bewegen, wie es vollständiger in EP-A-0 093 076 beschrieben ist. Die Auslöseanordnung 16 wird verwendet, um den Verriegelungsmechanismus 20 auszulösen, um den beweglichen Kontakt 24 des Verriegelungsmechanismus freizugeben, so daß sich der Kontakt 24 von dem festen Kontakt 26 wegbewegt.

Bei dieser Betrachtung ist die Auslösungsanordnung 16 temperaturempfindlich, wobei sie einen Magnet 28 enthält, der auf einem Arm 30 zur Schwenkbewegung um eine Drehzapfennadel 32 angebracht ist. Der Magnet 28 ist in Eingriff stehend mit einem festen, elektrisch leitfähigen Metallfühlerelement 34 gezeigt, das über die Leitungen 38 und 40 in Reihe mit dem beweglichen Kontakt 24 geschaltet ist. Der feste Kontakt 26 ist mit der Primärdurchführung des Transformators über eine Leitung 36 verbunden. Das andere Ende des Elements 34 ist über eine Platte 33 an die Primärwicklung des Transformators mittels einer Leitung 42 angeschlossen. Es sollte an dieser Stelle festgestellt werden, daß, wenn die Kontakte 24 und 26 geschlossen sind, der Schaltkreis von der Eingangsleitung 36 über Kontakt 26, 24, Leitungen 38, 40 zum Element 34 über die Platte 33 zu der Leitung 42 vervollständigt wird, die an den Transformator angeschlossen ist. Beim Betrieb besitzt das Element 34 eine bestimmte Curie-Temperatur, so daß der Magnet 28 von dem Fühlerelement 34 freigegeben wird, wenn sich die Elementtemperatur der Curie-Temperatur in Reaktion auf die Widerstandserwärmung des Elements verbunden mit einer Strom- Überlast oder einem Anstieg der Öl-Temperatur nähert.

Die Meßkreisanordnung 18 ist parallel zu dem Fühlerelement an den Primärkreis angeschlossen. Die Anordnung 18 ist an die Platte 33 und die Leitung 38 angeschlossen, um einen Teil des Primärstroms zu leiten, der das Fühlerelement 34 durchsetzt. Die Meßkreisanordnung 18 enthält einen Widerstandsdraht 40, der an einem Ende mit der Leitung 38 und an dem anderen Ende über eine Leitung 45 mit einem Schalter 46 verbunden ist. Der Schalter 46 enthält ein bewegliches Element 47, das mit der Leitung 45 und einem festen Kontakt 49 verbunden ist, der über die Leitung 48 an die Platte 33 angeschlossen ist.

Gemäß Fig. 1 ist der Schalter 46 geöffnet gezeigt, so daß das Element 34 auf den Voll-Laststrom auf der Primärseite des Transformators reagieren wird. Wenn sich die Temperatur des Elements 34 der Curie-Temperatur entsprechend einer Überlastung oder einem Anstieg der Öl-Temperatur nähern sollte, so wird der Magnet 28 von dem Element freigegeben und den Verriegelungsmechanismus 20 öffnend auslösen, wie es in EP-A-0 093 076 beschrieben ist. In Fig. 2 ist der Schalter 46 in der geschlossenen Stellung gezeigt, um einen Teil des Primärstroms über das Element 34 abzuzweigen. Der Teil des Stroms, der durch den Meßkreis hindurchtritt, wird von dem Widerstand der Wicklung 44 abhängen, die üblicherweise derart ausgewählt wird, ungefähr 15% des Schaltkreisstroms abzuzweigen. Dies wird die Elementerwärmung und die Temperatur verringern, um einen Betrieb unter Notfall-Überlastbedingungen zu erlauben.

Der geöffnete und geschlossene Zustand des Schalters 46 wird mittels eines Hebels 70 gesteuert, der in dem äußeren Betätigungsgriff 50 angebracht ist, der an dem Ende der Kurbelwelle 22 außerhalb des Transformators angebracht ist. Der Betätigungsgriff 50 wird normalerweise verwendet, um die Kontakte 24 und 26 zu öffnen oder zu schließen und den Verriegelungsmechanismus 20 zurückzusetzen, wenn er entsprechend einer Überlastbedingung in dem Transformator ausgelöst wurde. Gemäß den Fig. 3, 4 und 5 besteht der Handgriff 50 aus einem gegossenen Plastikteil, das an dem Ende der Kurbelwelle 22 angebracht und in Bezug auf diese mittels Keilstreifen 52 befestigt ist, die an dem Ende der Welle 22 vorgesehen sind und mit den Rillen 54 zusammenpassen, die in einer Öffnung 56 in dem Handgriff 50 vorgesehen sind. Der Schalter 46 wird mit einem Dorn 76 geöffnet oder geschlossen, der als ein integraler Bestandteil der Kurbelwelle 22 ausgebildet ist.

Der äußere Handgriff 50 wird normalerweise in Eingriff mit einem festen Anschlag 58 gedreht, der auf dem Rahmen 12 vorgesehen ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Wenn der Handgriff 50 mit dem Anschlag 58 in Eingriff steht, greift der Dorn 76 in das bewegliche Element 47 ein, wobei, wie in Fig. 1 gezeigt, der Schalter 46 geöffnet wird. Wenn der Schaltkreis- Überlastschalter zum Notfall-Überlastbetrieb betätigt werden soll, so wird der Betätigungsgriff 50 vor der Bewegung in den Eingriff mit dem festen Anschlag 58 mit Hilfe einer Feder 60 bewahrt, die in dem Betätigungsgriff 50 angeordnet ist, so daß der Dorn 7ß nicht in das Schaltelement 47 eingreifen kann, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Bei dieser Betrachtung besitzt die Feder 60 die Form eines "V" und ist in dem Betätigungsgriff 50 mit einem Ende 62 angeordnet, das in eine Rille 66 in den Betätigungsgriff eingesetzt ist, wobei das entgegengesetzte Ende 64 in einer Öffnung 68 auf der gegenüberliegenden Seite des Betätigungsgriffs 50 angeordnet ist. Die Feder 60 wird zwischen Normal- und Betriebsstellungen mittels eines Hebelnockens 70 bewegt, der in einer Öffnung 72 in dem Betätigungsgriff 50 angeordnet ist. Der Hebelnocken 70 enthält einen Nocken 74, der angeordnet ist, um mit der Feder 60 in Eingriff zu stehen. In der Normalstellung, die in Fig. 3 zu sehen ist, wird der Hebel 70 in eine Position gedreht, in der die Kante des Nockens 74 in Eingriff mit dem Ende 60 der in den Griff gezogenen Feder steht. Bei der Drehung des Hebels 70 in die Betriebsstellung, die in Fig. 4 zu sehen ist, wird sich die Feder 60 in Eingriff mit der flachen Stirnfläche des Nockens 74 mit dem Ende 64 bewegen, das um einen kurzen Abstand über die Kante des Griffes herausragt. Das Ende 64 wird dann in den feststehenden Anschlag 58 eingreifen, wobei der Betätigungsgriff von dem festen Anschlag um ungefähr 50 bis 100 weggehalten wird, so daß der Dorn 76 nicht in das Schaltelement 47 eingreifen kann.

Um eine übermäßige Überlastungszeit des Betriebes zu verhindern, kann ein temperaturempfindliches Mittel in dem Meßkreis vorgesehen sein, um den Meßkreis bei übermäßigen Temperaturen zu öffnen. Ein derartiges Mittel besitzt die Form eines Bimetallschalters 77, der in der Leitung 48A angeschlossen ist, wie es in Fig. 8 zu sehen ist. Der Bimetallschalter 77 ist ein herkömmlicher Schalter, der durch Portage Electric Products, Inc. aus Mount Canton, Ohio hergestellt ist. Der Bimetallschalter 77 kann derart ausgewählt sein, daß er vom Abzweigtyp B ist, in dem das Bimetallelement keinerlei Strom leitet und lediglich auf die Öl-Temperatur anspricht. Ersatzweise kann ein Bimetallschalter des Leitungstyps C ausgewählt werden, in dem das Element auf die Öl-Temperatur und auch auf Wärme entsprechend dem Stromfluß anspricht, wenn dieser einen verhältnismäßig hohen Wert aufweist. Dieser Schalter würde die Zeitdauer verringern, in der höhere Fehlströme fließen könnten.


Anspruch[de]

1. Überlastschalter für einen Transformator-Primärkreis, der enthält: - einen Rahmen (12), - einen Primärschalter, der auf dem Rahmen (12) zum Öffnen und Schließen des Primärkreises angebracht ist, - einen Betätigungsgriff (50), der außerhalb des Transformators zum Öffnen und Schließen des Primärschalters angebracht ist, - einen Auslösemechanismus (16), der wirksam angeschlossen ist, um den Primärschalter unter Fehlstrombedingungen zu öffnen, wobei der Auslösemechanismus (16) ein leitfähiges Metallfühlerelement (34) enthält, das in dem Primärkreis angeschlossen ist und eine bestimmte Curie-Temperatur sowie einen Magneten (28) besitzt, der zur Bewegung in den Eingriff mit dem Fühlerelement (34) angebracht und vorgespannt ist, um den Primärschalter zu öffnen, wenn sich die Temperatur des Fühlerelements (34) der Curie-Temperatur nähert, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlastschalter umfaßt: - einen Meßkreis (18), der parallel mit dem Fühlerelement (34) an den Primärkreis angeschlossen ist, wobei der Meßkreis (18) einen normalerweise geschlossenen Schalter (48) und ein Widerstandselement (44) zur Begrenzung des durch den Meßkreis (18) hindurchtretenden Stromes auf einen Prozentanteil des Stromes in dem Primärkreis enthält, und - Mittel (76), die auf dem Betätigungsgriff (50) zum wahlweisen Öffnen des Meßkreisschalters (46) angebracht sind, wobei ein Teil des Primärstroms durch den Meßkreis (18) fließen wird, wenn der Schalter (46) geschlossen ist.

2. Überlastschalter für den Primärkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnungsmittel eine Feder (60) zur Begrenzung der Drehbewegung des Betätigungsgriffs (50) und einen Dorn (76) enthält, der auf dem Betätigungsgriff (50) in einer Stellung angebracht ist, um den Meßkreisschalter (46) in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungsgriffes (50) zu öffnen.

3. Überlastschalter für einen Primärkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein temperaturempfindliches Mittel in dem Meßkreis (18) zum Öffnen des Meßkreises (18) bei übermäßigen Temperaturen enthält.

4. Überlastschalter für einen Primärkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Mittel einen Bimetallschalter (77) umfaßt, der angeordnet ist, um auf die Transformator-Öl-Temperatur anzusprechen.







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