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Schaltgerate und Rundsteueranlagen




                       Schaltgeräte

                           und



                    Rundsteueranlagen



1. Schaltgeräte

1.1 Allgemeines

Schaltgeräte haben die Aufgabe, Strompfade in elektrischen Anlagen  zu  verbinden,  zu unterbrechen oder zu  trennen. Dabei können die stationären Zustände 'Eingeschaltet'  und 'Ausgeschaltet'  sowie die Übergangsvorgänge 'Einschalten' sowie 'Ausschalten' unterschieden werden.

1.1.1 Ausgeschalteter Zustand

Im  ausgeschalteten  Zustand müssen die  Schaltgeräte  die unterbrochenen Punkte so gegeneinander isolieren,  daa die Unterbrechungsstrecken  der Betriebsspannung sowie inneren Überspannungen standhalten.

1.1.2 Eingeschaltener Zustand

Im eingeschalteten Zustand fließen über die  Kontakt- oder Schaltglieder   Gleich- b.z.w.   Wechselströme,   die  bei Normalbetrieb   die  Größe  des  Nennbetriebsstromes   des Gerätes nicht übersteigen dürfen. Die Kontakte müssen aber in der Lage sein kurzzeitig auch hohe Kurzschlußströme  zu führen,  ohne  daa die Kontaktstücke verschweißen  (insbesondere bei Schutzschaltern).

Entscheidend  für  die Bemessung für  den  eingeschaltenen Zustand  (d.h.   bezüglich  der  Strombelastung)  ist  die maximal  zulässige  Temperatur  im  Schaltgerät,   die  im wesentlichen  durch die Temperaturfestigkeit  des  verwendeten  Isoliermaterials  vorgegeben  wird.  Die  Erwärmung entsteht  hauptsächlich durch Verluste in den Leitern  der Geräte  (Schaltglieder,   Kontaktstellen,  Anschlußstellen eventuell  Wicklungen  (bei elektrisch betätigten  Schaltgeräten)). Bei Wechselstromgeräten können außerdem Wirbelströme   in  allen  Metallteilen,   Hystereseverluste   in magnetischen  Metallteilen und möglicherweise  (bei  hohen Wechselspannungen)  auch dielektrische Verluste der  unter Spannung  stehenden  Isolierteile zu einer nicht  zu  vernachlässigenden Erwärmung führen.

Die  Wärmeabfuhr  aus dem Gerät erfolgt durch  Wärmestrahlung,  Konvektion  und Wärmeleitung;  sie wird  vor  allem durch den Montageort des Schaltgerätes und die Querschnitte der Anschlußleitung beeinflußt.

1.1.2.1 Kontaktwiderstand

Speziell  in  der  Elektronik wird großer Wert  auf  einen geringen Kontaktwiderstand b.z.w.  Spannungsabfall an  der Kontaktstelle  gelegt,  weshalb  hier die  Kontakte  meist vergoldet  ausgeführt sind,  da Gold nicht oxidieren kann, und auch kaum andere Verbindungen eingeht.

Außerdem  wird hier zur Erhöhung der Zuverläßigkeit  meist eine Parallelschaltung von 2 Kontakten verwendet,  wogegen in der Starkstromtechnik aufgrund der besseren  Spannungsfestigkeit  eine  Serienschaltung von  mehreren  Kontakten verwendet wird..


1.1.2.1.1 Vergoldungsarten

Hier  unterscheidet man zwischen Hauchvergoldung,  die  in erster  Linie einen Schutz während des Transportes und der Lagerung  darstellt,  im Betrieb aber innerhalb  kürzester Zeit durchgerieben ist, weil sie nur ca. 1um dick ist, und der  Hartvergoldung,  die für den Betrieb gedacht ist  und eine Dicke von 3-10um hat.

1.1.3. Einschalten

Beim Einschalten der Schaltgeräte werden ihre Schaltstücke entweder  über  Antriebsglieder  (mechanisch,  elektrisch, pneumatisch)  oder per Hand  geschlossen.  Die  Betätigung kann  entweder  am Schaltgerät selbst oder aus  beliebiger Entfernung  mittels Fernbetätigung (z.B.  mit  Rundsteueranlagen) erfolgen.

       Bild 1.1 Einschaltvorgang mit Zeitbegriffen

Wie  aus Bild 1.1 ersichtlich ist,  schließt ein  Schalter nicht  sofort,  sondern  er benötigt zur Zurücklegung  des Schaltweges  eine endliche Zeit.  Nach der  ersten  galvanischen  Berührung  bleiben  die Kontakte noch  nicht  geschlossen, sondern prellen noch einige Zeit.

Maßgebend  für das Einschaltvermögen eines  Schalters  ist der  zeitliche Verlauf des Stromes während der  Prelldauer der  Kontaktglieder.  Als Folge zu hoher  Augenblickswerte der  Einschaltströme während dieses Zeitintervalles können die Kontaktstücke verschweißen. Bei Hochspannungsschaltern mit  flüssigen Lichtbogenlöschmitteln treten durch  stromstarke  Vordurchschläge  (sogenannte  Einschaltlichtbögen) zusätzliche  Schwierigkeiten durch die  damit  verbundenen Druckwellen auf. Das Einschaltvermögen wird gekennzeichnet durch  den Wert des Stromes,  den ein Schalter unter festgelegten  Bedingungen einschalten  kann.  Bei  Niederspannungsschaltern   (VDE  0660)  wird  bei  Wechselstrom  der Effektivwert  angegeben.  Bei Hochspannungsschaltern  (VDE 0670)  ist  der größte Augenblickswert des  Stromes  kennzeichnend;  bei  Mehrphasensystemen  ist dies  der  größte Strom aller Phasen.  Angegeben wird jeweils die Größe  des sogenannten  unbeeinflußten  Stromes,   der  dann  fließen würde,  wenn  der Schalter durch eine widerstandslose Verbindung ersetzt wäre.

1.1.3.1 Einschaltprobleme

1.1.3.1.1 Einschalten ohmsch-induktiver Kreise

Das Einschalten ohmsch-induktiver Kreise bereitet im  allgemeinen  keine Probleme,  da der Strom langsam auf seinen stationären Wert ansteigt.

 Bild 1.2 Einschaltvorgänge bei ohmsch-induktiven Kreisen

In  Bild  1.2  a ist der  Einschaltvorgang  eines  ohmsch-induktiven  Kreises  bei  Gleichstrom  dargestellt;   Hier steigt  der  Strom  in  Form  einer  e-Potenz  auf  seinen Spitzenwert an.

In  Bild  1.2  b ist der  Einschaltvorgang  eines  ohmsch-induktiven  Kreises  bei  Wechselstrom  dargestellt;  hier nähert  sich  der  fließende Strom dem  stationären  Wert, wobei  aber nie ein Strom größer als der  stationäre  auftritt.  Der höchste Stromanstieg ergibt sich hier bei Einschaltzeitpunkten  in der Nähe des Polaritätswechsels  des stationären Stromes i'.

1.1.3.1.2 Einschalten kapazitiver Kreise

Das   Einschalten  kapazitiver  Kreise  stellt  wesentlich höhere Anforderungen an den Schalter. In Bild 1.3 sind die Strom- und  Spannungsverläufe bei  drei  unterschiedlichen kapazitiven  Wechselstromkreisen unter der Annahme  dargestellt,  daa die Kondensatoren sich vor dem Einschalten in ungeladenem Zustand befinden.

Bei  rein  kapazitiven  Stromkreisen (Bild 1.3  a)  können sprunghafte  Stromänderungen auftreten,  deren Größe außer von  der  treibenden  Spannung  aus  und  der  Größe   der Kapazität  stark  vom  Schaltzeitpunkt in  Bezug  auf  die Phasenlage  der  Spannung  abhängt.   Für  den  Einschaltzeitpunkt  tE1  beim Spannungsaugenblickwert Null  springt der  Strom nur auf den Stromaugenblickswert i'.  Zu  jedem anderen Zeitpunkt (z.B.  tE2) wird diesem Stromsprung  auf den  stationären  Strom ein unendlich  großer  Stromimpuls überlagert.

Durch  ohmsche Widerstände wird dieser Stromimpuls wie  in Bild  1.3  b  sichtbar  begrenzt.   Der  übergang  in  den stationären  Zustand  erfolgt in Form  einer  Exponentialfunktion.

Die  sehr  steilen  Stromverläufe der Bilder 1.3 a  und  b stellen  an das Kontaktsystem des Schaltgerätes sehr  hohe Anforderungen. Sie werden jedoch etwas gemildert durch die Tatsache, daa jeder Stromkreis Induktivitäten enthält, die eine sprunghafte Stromänderung nicht zulassen.  Da die  im Stromkreis   befindlichen  Induktivitäten  (Energiequelle, Leitungen,  Transformatoren etc. ) mit der Kapazität einen Schwingkreis bilden, steigt der Strom nach dem Einschalten wie  in  Bild 1.3 c dargestellt in Form  einer  gedämpften Schwingung  auf den stationären Strom an.Der  Stromanstieg hängt hierbei außer vom Momentanwert der Spannung im  Einschaltzeitpunkt  von der Resonanzfrequenz und der Dämpfung des Schwingkreises ab.

    Bild 1.3 Einschaltvorgänge bei kapazitiven Kreisen

1.1.4 Ausschalten

Beim  Ausschalten  wird der Stromkreis durch  Trennen  der Schaltstücke unterbrochen. Dabei zündet mit dem Öffnen des Kontaktes  ein  Lichtbogen,  der den Stromflua  noch  eine gewisse Zeit aufrechterhält.

Für den Ausschaltvorgang wird nach eine Zeit benötigt, die sich  aus  der Auslösezeit,  der Eigenzeit und der  Lichtbogendauer  zusammensetzt.  Sicherungen  unterbrechen  den Strompfad  durch  Aufschmelzen  der  Sicherungsleiter  und anschließendes Löschen des entstehenden Lichtbogens.  Ihre Ausschaltzeit  setzt sich aus der Schmelzzeit (vom  Beginn des Überstromes oder Kurzschlußstromes bis zum Beginn  des Lichtbogens)  und  der Löschzeit (bis zum endgültigen  Erlöschen des Lichtbogens) zusammen.

Maßgebend  für  das Ausschaltvermögen eines  Schaltgerätes ist  die Nennausschaltleistung.  Sie ergibt sich  aus  dem arithmetischen  Mittelwert der Ströme durch die  einzelnen Kontakte   zum  Zeitpunkt der ersten Kontakttrennung   mal der Spannung auf der Seite der Einspeisung nach Beendigung der  Einschwingvorgänge  mal der  Verkettungszahl  (1  bei Wechselstrom,  3 bei Drehstrom).

                     PA = IA * U * V

PA Nennausschaltleistung

IA arithmetischer Mittelwert der zum Zeitpunkt  des           Ausschalten durch die Kontakte fließenden Ströme

U . Spannung  auf der Einspeiseseite nach Beendigung           der Einschwingvorgänge

V . Verkettungszahl  (  3  bei Drehstrom)

 

Beim  Ausschalten von Gleichstrom spielt neben den  Größen der  Gleichspannung  und  des Ausschaltstromes  die  Zeitkonstante  T  = L / R des Schaltkreises  eine  wesentliche Rolle,  da  die in den Induktivitäten beim  Stromdurchgang gespeicherte Energie in den Löschkammern der  Gleichstromschalter vernichtet werden muß.

1.1.4.1 Ausschaltprobleme

Beim  Ausschalten stromdurchflossener Leitungen fließt der Strom  zunächst über den sich zwischen  den  Schaltstücken bildenden  stationären  Lichtbogen  weiter.  Die  Löschung dieser Schaltlichtbögen erfolgt in den Lichtbogenlöscheinrichtungen  (Lichtbogenkammern) der Schalter.  Man  unterscheidet  hierbei  das  Wechselstromlöschprinzip  und  das Gleichstromlöschprinzip.

1.1.4.1.1 Wechselstromlöschprinzip

Wechselströme  werden nach jeder Halbwelle periodisch Null und  wechseln  die Polarität.  Beim Stromflua  über  einen Schaltlichtbogen folgt die Plasmatemperatur in der  Bogensäule  zeitlich mit einer nacheilenden  Phasenverschiebung den  Augenblickswerten des Stromes.  Ohne besondere Löschmaßnahmen bleibt bei sehr großen Wechselströmen die  Leitfähigkeit  des  Plasmas  auch im  zeitlichen  Bereich  des Stromnullwerdens  noch so groß,  daa der Strom nach seinem Richtungswechsel  stetig wieder anzusteigen  beginnt.  Bei kleineren  Strömen beginnt der Stromflua häufig erst  nach einer kurzen stromschwachen Pause,  nach der die  Spannung an den Kontaktstücken wieder auf einen ausreichenden  Wert gestiegen  ist,  um  durch  einen 'Nachstrom'  das  Plasma wieder auf die erforderliche Leitfähigkeit aufzuheizen.

Bei Wechselstromgeräten genügt es demnach,  beispielsweise durch  intensive,  kurz  vor dem  Stromnulldurchgang  einsetzende Kühlung eine so starke Abnahme der  Leitfähigkeit des  Plasmas  zu  erwirken,  daa  der  Strom  nach  seinem Polaritätswechsel nicht weiterfließen kann. Bei Spannungen bis  zu  ca.  220 V pro Schaltstrecke und Strömen  bis  zu einigen  hundert Ampere können auch physikalische Vorgänge im  Kathodenfallgebiet  dazu  ausgenützt  werden,  um  ein Wiederzünden zu vermeiden.


      Bild 1.5 Spannungsverlauf nach dem Abschalten

Bei  induktiver Belastung (Bild 1.5 a) springt die  Schalterspannung  uSch  auf  den Scheitelwert  der  Wiederkehrspannung,  weshalb  eine  Löschung des  Lichtbogens  nicht möglich wäre,  wenn die Spannung tatsächlich springen könnte,  weil  dann das Plasma gar keine  Zeit  hätte,  seine Leitfähigkeit  voll  zu  verlieren.  Die  in  Stromkreisen jedoch  stets  vorhandenen Kapazitäten bewirken  ein  Einschwingen  auf die Wiederkehrspannung.  Die  Schaltstrecke mua  sich schneller  elektrisch verfestigen,  als die Einschwingspannung  ansteigt,   damit  keine  Wiederzündungen auftreten.

Bei ohmscher Belastung (Bild 1.5 b) steigt die am Schalter wiederkehrende Spannung von Null aus sinusförmig  an.  Die Schaltstrecke hat hierbei genügend Zeit sich elektrisch zu verfestigen.

Bei  kapazitiver  Belastung (Bild 1.5 c) ist die  Anfangssteilheit  der  von Null aus  anwachsenden  Spannung  sehr klein,  jedoch  steigt sie auf den doppelten  Scheitelwert von uS an.



Um  die Erosion von Kontakt- und Isolierstoffen der Löscheinrichtungen  auf  ein Minimum  zu  begrenzen,  wird  bei modernen Schaltgeräten eine Lichtbogendauer von etwa einer Halbwelle anstrebt. Zur Erfüllung dieser Forderung mua das bewegliche  Schaltglied so rasch beschleunigt werden,  daa die  Kontaktstücke beim Nullwerden  des  Lichtbogenstromes bereits  den  Abstand haben,  der notwendig  ist,  um  die wiederkehrende Spannung zu halten.

Bild  1.6 a zeigt den Kontaktabstand   in Abhängigkeit von der Zeit t.  Bei Trennung der Kontaktstücke zum  Zeitpunkt t0  wird beim Stromverlauf nach Bild 1.6 b nach dem ersten Stromdurchgang zum Zeitpunkt t2 eine Kontaktentfernung   2 erreicht,  die  die  auf den Augenblickswert  der  wiederkehrenden  Spannung ansteigende Einschwingspannung sperren möge.  Beim  Stromverlauf nach Bild 1.6 c reicht die  Kontaktdistanz    1   beim  ersten   Stromnulldurchgang   zum Zeitpunkt t1 dazu nicht aus, so daa der Lichtbogen wiederzündet  und  bis zu seinem zweiten  Polaritätswechsel  zum Zeitpunkt t3 erhalten bleibt.

Aus  diesem Grund mua daher bei wachsenden  Netzspannungen die Trenngeschwindigkeit zunehmen. Während man bei Mittelspannungsschaltern (Mittelspannung = 10 bis 30 kV)  Trenngeschwindigkeiten  von  1 bis 2 m/s  verwendet,  sind  bei Hochspannungsschaltern  (110  kV und mehr)  Trenngeschwindigkeiten über 10 m/s üblich.


    Bild 1.6 Einflua des Trennungszeitpunktes auf die

                   Lichtbogenbrenndauer

Lichtbogenlöschung ohne Löschkammer:

Hierbei  werden  physikalische  Vorgänge  im  Bereich  des Lichtbogenplasmas  ausgenützt,  die stark vom  verwendeten Material abhängen.

 Bild 1.7. Wieder- und Sofortverfestigungsspannungen für

                 verschiedene Werkstoffe

Bild  1.7  a  zeigt  experimentell  ermittelte  Werte  der Wiederverfestigungsspannung  uF  in Abhängigkeit  von  der Frequenz fE der Einschwingspannung.

Bild  1.7  b zeigt  die  Sofortverfestigungsspannungen  in Abhängigkeit des Lichtbogenstromes.  Hierbei ist der Große Einflua  des Stromes erkennbar.  Die  Sofortverfestigungsspannung  ist  bei  reinen  Metallen  um  so  größer,   je niedriger die Siedetemperatur,  je höher die Austritts und Ionisierungsspannung  und  je besser  die  Wärmeleiteigenschaften des Kontaktwerkstoffes sind.

Aus den Kurven von 1.7 b ist außerdem ersichtlich, daa die Mittelwerte  der  Sofortverfestigungsspannung bei  Strömen unter 100A bei allen untersuchtenKontaktwerkstoffen, außer Wolfram,  über  300 V liegen.  Bei Betriebsspannungen  von 220V  beträgt der Scheitelwert der Einschwingspannung  bei einphasiger  Abschaltung und einem  Überschwingfaktor  von 1.3  sowie einem Leistungsfaktor von 0.4 ca.  400  V.  Man führt  daher Schalter,  die nach diesem Prinzip löschen in der Regel mit Doppelunterbrechung (Bild 1.8 a) aus.

    Bild 1.8 Mehrfachunterbrechende Kontaktanordnungen

Allerdings ist die Wiederverfestigungsspannung mit Doppelunterbrechung  kleiner als die  zweifache  Wiederverfestigungsspannung  mit Einfachunterbrechung (meist 1.2 bis 1.6 statt  2).  Das läßt sich dadurch erklären,  daa die  Aufteilung der Einschwingspannung auf die beiden Teilstrecken nicht im gleichen Verhältnis erfolgt wie deren infolge von Streuungen zufällige Wiederverfestigungsspannungen.

Dieses  Löschprinzip kann auch bei  größeren  Stromstärken angewendet  werden,  wobei  dann teilweise  mit  Vierfachtrennung ( Bild 1.8 b) gearbeitet wird.

Für  noch größere Stromstärken,  bei denen dieses  Prinzip nicht  mehr angewendet werden kann,  werden  Isolierstoffkammern  (für Wechselstromschalter von einigen kA bis  ca. 25kA  und  Schalter  für  Gleich- und  Wechselstrom)  bzw. Löschblechkammern für größere Schaltleistungen angewendet, die  hier  nicht näher erläutert werden,  da sie  bei  der Gleichstromlöschung noch vorkommen.

1.1.4.1.2 Gleichstromlöschprinzip

Hierbei  werden  spezielle  Gleichstromschalter  benötigt, deren Löschkammern während des Ausschaltvorgangs eine hohe Lichtbogenspannung  erzeugen.  Die  Höhe  der  Lichtbogenspannung  soll möglichst während der gesamten  Lichtbogendauer  über  dem Wert  der  abzschaltenden  Gleichspannung liegen, jedoch nicht so hoch werden, daa die Isolation der Anlage gefährdet wird.  In Bild 1.9 a ist die Ausschaltung eines   Gleichstromkreises   bei  Betriebsstrom   id,   in Bild  1.9 b eines Kurzschlußstromes ik mit  einem  Gleichstrom-Schnellschalter dargestellt.

   Bild 1.9 Ausschalten eines ohmsch-induktiven Kreises

           im ungestörten und im gestörten Fall

 

Schnellschalter besitzen einen Ausschaltverzug,  der  nach Möglichkeit  1  ms nicht wesentlich überschreiten  sollte, und einen möglichst raschen Anstieg der Lichtbogenspannung uB über den Wert der Betriebsspannung ud.  Die  Spannungsüberhöhung  uB > ud wird durch eine starke Aufweitung  des Lichtbogens und intensive Lichtbogenkühlung bewirkt. Durch die    Stromänderung   an   den   vorhandenen    (Schalt-) Induktivitäten wird an diesen eine Spannung induziert, die den Stromflua aufrechterhalten will.

Der  in Bild 1.9 dargestellte etwa rechteckförmige Verlauf der  Lichtbogenspannung  uB  wird bei  allen  Gleichstromschaltern   angestrebt.   Den  sich  dabei   während   des Ausschaltvorganges  ergebenden  Verlauf des  Gleichstromes zeigt Bild 1.10 a. Er läßt sich aus der Beziehung

         id = ud/R - uB/R * (1 - exp (-(t-t1)/T))

mit der Zeitkonstanten des Gleichstromkreises T=L/R leicht berechnen.

 Bild 1.10 Gleichstromausschaltung bei unterschiedlichem

              Verlauf der Lichtbogenspannung

Bild  1.10  b zeigt den Ausschaltvorgang bei  etwa  geradlinigem Anstieg der Lichtbogenspannung.

Einrichtungen zur Gleichstromlöschung

Hierbei werden Verfahren mit Löschkammern  verwendet,  die darauf  beruhen,  daa dem Lichtbogen mehr Energie (=Wärme) entzogen wird, als ihm durch den Nachstrom zugeführt wird.
Es gibt hierbei zwei prinzipielle Möglichkeiten:

a) Isolierstoffspaltkammer

Hierbei geschieht die Energieabfuhr durch Strahlung,  Konvektion  und  in überwiegender  Form  durch  Wärmeleitung, wobei  Verdampfungs- und Zersetzungsprozesse an der  Oberfläche  des  Isolierstoffes  eine wichtige  Rolle  spielen (Verdampfungsenergie mua zugeführt werden). Hierbei ist es wichtig,  daa der Lichtbogen mit möglichst großen  Flächen des Isolierstoffes innig in Berüphrung gebracht wird. Verstärkend  wirken hier Isolierstoffstege,  um die sich  der Lichtbogen  bei der Aufweitung winden kann.  in Bild  1.11 sind  zwei Isolierstoffstegkammern für Schalter  kleinerer Ausschaltleistung dargestellt.

      Bild 1.11 Isolierstoffkammern für Schalter mit

               kleinerer Ausschaltleistung

Wesentlich  wirksamer  ist die Kühlung in  engen  Isolierstoffspalten,  jedoch ist hier eine relativ hohe Blaskraft (magnetisches Feld beeinflußt Plasma; das magnetische Feld entsteht  durch  den  Strom  in  den   Kontaktzuleitungen, eventuell  noch verstärkt durch Blasmagnete) erforderlich, um den Leiter in solch enge Spalten zu treiben.

Ein  Problem  bei den  Isolierstoffkammern  ist,  daa  die besten Löschwerte mit Materialien erreicht werden, die bei Berührung  mit  dem Lichtbogen vergasen  oder  verdampfen, wodurch  solche Isolierstoffkammern einen hohen  Materialverschleis  aufweisen.  Im  Niederspannungsbereich  finden deshalb Isolierstoffkammern aus stark gasenden Materialien kaum  Verwendung,  hier werden bei Schaltern kleiner  Ausschaltleistumg Löschkammern aus hochwertigeren keramischen Materialien  mit großer Hitzebeständigkeit und Temperaturwechselfestigkeit  verwendet.   Bei  geringen  Stückzahlen kommen  anstelle formbarer keramischer Massen Kammern  aus Plattenmaterial wie Asbestzement,  Asbestglimmer und  dergleichen zum Einsatz.

b) Löschblechkammern

Bei  Löschbelchkammern  kommen anstelle der  Isolierstoffstege Löschblechpakete zum Einsatz.  Diese bestehen aus  1 bis  4 mm starken Metallblechen,  in der Regel aus  Eisen, gelegentlich  auch  aus Messing oder  Kupfer,  die  gegeneinander  isoliert  in  einem  Abstand von  1  bis  10  mm parallel oder fächerförmig angeordnet sind.  Bei kleineren und  mittleren  Ausschaltströmen  werden  die  Bleche  von Isolierstoffplatten (Bild 1.12 a) oder gebogenen  Isolierstoff-Folien  (Bild 1.12 b) auf Distanz gehalten.  Das  so gebildete  Paket wird in den dafür vorgesehenen  Löschkammerraum der Schalterumhüllung eingefügt. Bei Schaltern für hohe  Ausschaltströme  werden die Löschbleche  von  druckfesten Isolierstoffgehäusen aufgenommen (Bild 1.12 c)

 Bild 1.12 Löschblechkammern von Niederspannungsschaltern

Je  nach  Dicke  der Löschbleche und  ihrem  gegenseitigen Abstand können die Löschkammern eingeteilt werden in reine Kühlkammern   (in der Wirkungsweise ähnlich  den  Isolierstoffkammern) und in Deion-Kammern.

Das  Blechpaket der reinen Kühlkammern besteht aus relativ dicken Blechen,  die in engem gegenseitigem Abstand  angeordnet  werden.  Während  des Ausschaltvorganges wird  der sich zwischen den öffnenden Kontaktstücken bildende Lichtbogen teils durch das magnetische Feld der  Schaltglieder, teils  aber  auch  durch die Saugwirkung  des  Löschblechpaketes zu den Löschblechen hin geblasen.  durch die großflächige Berührung der Bogensäule mit den Stirnkanten  der metallischen  Kühlbleche und teilweises Eintauchen in  die Blechzwischenräume  erfolgt  ein Wärmeentzug.  Die  heißen Abgase verlassen die Löschkammer durch die Spalte zwischen den Blechen, und werden dabei ebenfalls abgekühlt. Von den Kontraktionsgebieten   der   Lichtbogensäule    ausgehende Plasmastrahlen  gelangen  zwar in die engen  Spalten,  der Lichtbogen  selbst verharrt jedoch an den Stirnseiten  des Blechpaketes.  Für die Bogenlöschung ist,  wie bei  reinen Isolierstoffkammern   nur  die  Abkühlung  verantwortlich, jedoch  ist  die Kühlwirkung  bei  gleichem  Kammervolumen infolge  intensiver  Berührung mit den  metallischen,  gut wärmeleitenden  Blechen besser als bei entsprechenden  Anordnungen mit keramischem Isoliermaterial.

Das Blechpaket der Deion-Löschkammern besteht dagegen  aus dünneren Blechen, die in einem so großen gegenseitigen Abstandangeordnet werden,  daa der Lichtbogen sich möglichst leicht  in Teillichtbögen einteilt,  die in Spalte einwandern.  Der Wärmeentzug bei Deion-Kammern gegenüber  reinen Kühlblechkammern  bei  gleichen  äußeren  Abmessungen  des Blechpaketes   ist   infolge  des  kleineren   Füllfaktors schlechter;  es liegen jedoch mehrere in Reihe geschaltete Teillichtbögen   vor.   Die  elektrische  Festigkeit   der gesamten   Strecke   steigt   jedoch   geringer   an   als proportional   mit   der   Strecke   der    Teillichtbögen (vergleiche  1.1.4.1.1  Wechselstromlöschprinzip /  Lichtbogenlöschung  ohne  Löschkammer;   mehrfachunterbrechende Kontaktanordnungen).

     Bild 1.13 Einwandern eines Lichtbogens zwischen

                       Löschbleche

Die  Löschwirkung  einer Deion Lösckammer besteht  in  der Erhöhung der Lichtbogengesamtspannung durch Aufteilung des Lichtbogens in mehrere Teillichtbögen.

     Bild 1.14 Erhöhung der Lichtbogenspannung durch

           Aufteilung in mehrere Teillichtbögen

Gleichstromlöschprinzip bei Wechselstrom

Bei  Schaltern,  bei  denen es unter anderem auf  die  Geschwindigkeit  der  Abschaltung  ankommt  (Leitungsschutzschalter,  FI-Schutzschalter)  kann auch bei  Wechselstrom nicht gewartet werden,  bis der Strom einen  Nulldurchgang hat.  Deshalb  setzt man auch hier Schalter ein,  die  dem Löschprinzip nach Gleichstrom-Schnellschalter sind.




1.2 Einteilung der Schaltgeräte

Bisher  wurde  nur  allgemein  über  die  Belastungen  der Schaltgeräte  und die damit verbundenen konstruktiven Maßnahmen gesprochen. Aufgrund der Eigenschaften der Schalter kann man sie aber in mehrere Gruppen einteilen.

1.2.1 Hochspannungsschaltgeräte

Die  vorstehend  besprochenen Probleme treffen  in  vollem Ausmaa vor allem auf sie zu. Da der Aufwand zur Erreichung hoher  Schaltleistungen  sehr hoch ist  im  Vergleich  zum Aufwand  für  das führen hoher Ströme beziehungsweise  das Trennen  von Hochspannungskreisen unterscheidet  man  hier zwei prinzipielle Arten von Schaltern:


a) Leistungsschalter

Sie  sind in der Lage ihren vollen Laststrom nicht nur  zu führen,  sondern  auch  zu Schalten.  Sie benötigen  daher einen hohen Aufwand zur Lichtbogenlöschung.  Zusätzlich zu  den beschriebenen Methoden zur Löschung mittels  Löschkammern  wird hier Druckluft zum 'Ausblasen' des  Lichtbogens verwendet oder ölgefüllte bzw. Vakuum-Schalter.

      Bild 1.15 Schaltstellen von Druckgasschaltern

                  mit Isolierstoffdüsen

Als  Beispiel für Druckgasschalter wurde hier die  Version mit  Isolierstoffdüsen  gewählt,  bei der  der  Lichtbogen zunächst  zwischen  der Spitze des  beweglichen  Abschaltstiftes  und  einem  feststehenden  Abbrandring  ungestört brennt,  und  erst nachdem der Schaltstift die Bohrung der Isolierstoffdüse  freigibt eine Beblasung des  Lichtbogens einsetzt.  Dadurch  wird dem Lichtbogen erst dann  Energie entzogen,  wenn der Schaltstift in einer für die  Löschung günstigen Stellung steht. Es gibt auch die Möglichkeit von Druckgasschaltern  mit  Metalldüsen,  wobei die Düse  dann meist einen Schaltkontakt darstellt.

Bei  ölgefüllten Schaltern benützt man die  höhere  Wärmeleitfähigkeit  des Öles bzw.  die durch die Erwärmung  des Öles entstehende Stömung.

b) Trenner

Sie haben nur die Aufgabe in den Zuständen 'Ausgeschaltet' oder  'Eingeschaltet'  den Stromkreis zu trennen,auch  bei hohen Spannungen, und bei 'Eingeschaltet' auch hohe Ströme zu führen, können jedoch diese Ströme nicht schalten.

        offen                            geschlossen

                Bild 1.16 Scherenschalter


1.2.2 Niederspannungsschalter

Bei Niederspannungsschaltern sind in der Regel  aufwendige Löschmaßnahmen  nicht notwendig.  Hier genügen für geringe Leistungen  (Lichtschalter  etc.)  Einfachunterbrechungen; für  höhere Leistungen verwendet man  Doppelunterbrechende Schalter.

1.2.2.1 Nockenschalter

Auf  dem  Gebiet der  Niederspannungsschalter  möchte  ich wegen  ihrer  Vielseitigkeit  vor allem  auf  die  Nockenschalter eingehen.

Nockenschalter  werden in der Regel mehrstufig  aufgebaut; sie bestehen meist aus einem Rastwerk und dem Schaltpaket.

a) Rastwerk

Im  Rastwerk  bestimmt ein Raststern den Schaltwinkel  und die Zahl der Schaltstellungen und hält die Schaltwelle  in der  gewälten  Stellung.  Es sind Rastwerke mit bis zu  12 Schaltstufen erhältlich.

                    Bild 1.17 Rastwerk

b) Schaltpaket

Das Schaltpaket besteht aus einer oder mehreren Schaltzellen,  in  welchen die Aufnahme von 2 oder 3  Kontaktpaaren vorgesehen  ist.  Als  Kontaktpaar werden hier zwei  feststehende Kontaktstücke mit der verbindenden oder öffnenden Kontaktbrücke bezeichnet.  In Fällen, bei denen de Gesamtschaltwinkel mehr als 180o beträgt,  kann die  Schaltzelle nur  dann voll ausgenützt werden,  wenn  korrespondierende Kontaktpaare im Schaltprogramm gefunden werden können. Die

                  Bild 1.18 Schaltzelle

Abhängigkeit ist dadurch bedingt,  daa nur eine zentral in der Zelle angeordnete Nockenscheibe alle Kontakte steuert. Bei Gesamtschaltwinkeln unter 180o errechnet sich die Zahl der  notwendigen  Schaltzellen  als die Hälfte  oder  (bei Schaltwinkeln   unter  120o)  ein  Drittel  der  für   das Schaltprogramm nötigen Kontaktpaare.

Die radiale Schubkraft der Nockenscheibe wird über  Rollen auf  Schaltstößeln übertragen,  welche gegen die  Kontaktfedern wirken. Im Zustand  des geschlossenen Kontaktes ist keine  Schubkraft vorhanden,  da die Kontaktbrücke auf den feststehenden Kontaktstücken frei aufliegt.

Die Vielseitigkeit der Nockenschalter ist außer durch  die leichte   Anderbarkeit  durch  einfaches  dazustecken  von Schaltzellen  dadurch  bedingt,  daa  durch  entsprechende Ausbildung der Nocken jedes Schaltverhalten erreicht  werden kann,  auch das Schließen eines Kontaktes über mehrere Schaltstufen.

Nockenschalter sind zwar prinizipiell Wechselstromschalter sie  können  aber auch als  Gleichstromschalter  verwendet werden,  allerdings  können sie bei vollem Schaltstrom nur 30V schalten.

Die Tabelle in Bild 1.19 zeigt den zuläßigen Abschaltstrom bei  Verwendung als Gleichstromschalter bei  verschiedenen Spannungen.

    Bild 1.19 maximale Abschaltströme bei Gleichstrom

                    (Daten: Fa. Telux)


Außerdem  verringert sich der zuläßige  Abschaltstrom  bei induktiver Belastung.

      Bild 1.20 Verringerung der Abschaltströme bei

                   induktiver Belastung

T = L / R

Beispiele für gebräuchliche Werte von T:

Heizwicklungen, Lampenkreise etc.    T <  0.2

Relaisspulen, Auslöserspulen,

     Nebenschlußmotoren  .  T =  0.2 - 0.5

Schützspulen, Magnetventile, kleine

     Hubmagnete    T =  5 - 10

Hauptschlußmotoren    T = 10 - 20

Magnetkupplungen, mittlere Hubmagnete

     Spannplatten  .  T = 20 - 50

Große Kupplungen, große Hubmagnete  ..  T > 50

Als  Vergleich dazu ist z.B.  bei einem Schalter der  Type    M10  und einer Betriebsspannung von 380 V  Wechselspannung ein  Schaltvermögen von 1.5 kW (=> 4A  Schaltstrom)  unter extremsten Belastungen gewährleistet.

1.2.2.2 Schaltgeräte in der Hausinstallationstechnik

Hier  werden  aufgrund der meist geringen  zu  schaltenden Leistungen  meist  einfachunterbrechende  Schalter  eingesetzt.  Die Bezeichnung der Schalter erfolgt entweder nach ihrer Schaltfunktion (Aus- oder Umschalter).

Ausschalter   ermöglichen  das  Ein- und  Ausschalten  von Stromkreisen  von  einer  Schaltstelle  aus,   wobei  alle Kontaktpaare entweder geöffnet oder geschlossen sind.

                  Bild 1.21 Ausschalter


Umschalter ermöglichen das Ein- und Ausschalten von  einer oder mehreren Schaltstellen aus.

                   Bild 1.22 Umschalter

Nach der Betätigungsart unterscheidet man:

Drehschalter:       Sie sehen altertümlich aus, sind aber                     gut abdichtbar

Kippschalter:       Bei   ihnen  ist   der   Schaltzustand                     relativ  leicht erkennbar,  sie  sehen                     aber nicht gut aus.

Wippschalter:       Sie sind modern und sehen relativ  gut                     aus,  der  Schaltzustand ist aber sehr                     schwer erkennbar.

'Ellbogenschalter': Bei ihnen bewirkt ein Drücken das Aus-                     und  das nächste Drücken das Einschal                    ten;  der Schaltzustand ist nicht  er                    kennbar.

Druckknopfschalter, Zugschalter:  Sie werden seltener ver                    wendet  (vor allem bei einzelnen Wand                    leuchten);  der Schaltzustand ist auch                     hier nicht erkennbar.

Außerdem  wird nach der Betätigungsart zwischen  Schaltern (nicht  selbstrückstellend  'bistabil') und  Tastern,  die selbstrückstellend ('monostabil') sind unterschieden.

Die letzte Unterscheidungsmöglichkeit ist nach der Installationsart,  wo  man zwischen Auf- und  Unterputzschaltern sowie Einbauschaltern unterscheidet.

1.2.3 Schütze und Relais

1.2.3.1 Relais

Relais werden als Starkstromrelais (10A,  6A;  110V, 220V) und als Schwachstromrelais (<6A, <110V) hergestellt.

Sie  werden als Fernmelderelais sowie als Hilfsrelais  zur potentialmäßigen  Trennung von mehreren Stromkreisen  verwendet.  Nach ihrem Aufbau unterscheidet man Reed-, Flach- sowie Rundrelais.

In jüngerer Zeit finden immer mehr Kleinrelais zur  Printmontage (z.B.  für Mikroprozessorinterfaces, bei denen man Transistoren  nicht einsetzen kann (Restströme,  Restspannungen))  Verwendung.  Diese  Relais  sind  möglicherweise sogar  so ausgeführt,  daa sie direkt von der  Logik  ohne zusätzliche Treiberschaltungen angesteuert werden können.

Außerdem werden immer mehr Relais bereits mit integrierter Elektronik  angeboten,  was zu einer gigantischen Vielfalt von Relaistypen führt. Das von der Funktion her einfachste dieser Relais ist das sogenannte C-Relais,  das mit  Hilfe einer  im Relais eingebauten elektronischen Schaltung  den Stromverbrauch  bis auf ein absolutes Minimum  herabsetzt. Die  weiteren Möglichkeiten,  die sich durch Kopplung  von Relaistechnik  und  Elektronik bieten gehen  von  zeitverzögerten  Relais  über bistabile Relais bis zu  Stromstoßrelais, die ihre Eigenschaften nicht mehr aus einer teuren Mechanik, sondern einer  Elektronik beziehen.

Insgesamt  gesehen  sind  Relais noch immer  überall  dort nicht ersetzbar,  wo der Transistor mit seinen Restströmen und Restspannungen nicht eingesetzt werden kann.

1.2.3.2 Schütze

Relais  sind hauptsächlich ein Bauteil  der  Schwachstromtechnik (von relativ wenigen Ausnahmen abgesehen),  da sie aufgrund ihrer Technik nicht in der Lage sind große Ströme zu  schalten.  Das ist begründet in der Bauart der Relais, die nur einfachunterbrechende Kontakte erlaubt. Für höhere Leistungen,  als  sie mit Relais geschaltet werden  können verwendet man den Schütz.

Dieser  verwendet zur Leitungsunterbrechung zwei in  Serie geschaltete  Kontakte,   wodurch  die  mögliche  Abschaltleistung steigt.  (vergleiche 1.1.4.1.1 Wechselstromlöschprinzip - mehrfachunterbrechende Anordnungen)


2. Rundsteueranlagen

2.1 Allgemeines

Die  EVU verteilen die zur Verfügung stehende  elektrische Energie  an  die Verbraucher.  Der Verlauf der  Tageskurve paßt  sich im wesentlichen dem Rhythmus  des  menschlichen Lebens  an,  so daa einer oder mehreren Verbraucherspitzen am Tag ein Abnahmetal während der Nacht gegenübersteht. Da die  elektrische  Energie zumindest in  der  hauptsächlich verwendeten Form nicht gespeichert werden kann, können die zur  Bereitstellung  der Tagesspitzen in  den  Morgen- und Abendstunden  notwendigen  Stromerzeugungsanlagen  während der  Nachtstunden nicht ausgenützt werden.  Die  EVU  sind aber   an  einer  weitgehenden  Ausnützung  ihrer  Anlagen interessiert,  so  daa  Maßnahmen zu  treffen  waren,  die diesen besseren Lastausgleich ermöglichten.



Eine  dieser  Maßnahmen war  tarifpolitischer  Art.  Durch tarifliche Begünstigungen in den Schwachlastzeiten  sollte erreicht werden,  daa geeignete Verbraucher während dieser Schwachlastperioden   betrieben  werden.   Hierzu  gehören Betriebe,  die  auch  während  der  Nachtstunden  arbeiten (Doppeltarifzähler), Heißwasserspeicher, Speicherheizungen in  Haushalt,   Büro  und  Schule,  Futterdämpfer  in  der Landwirtschaft   usw.   Alle  diese   Verbraucher   wurden überwiegend mit Schaltuhren ein- und ausgeschaltet.

Daneben  gibt es aber auch Verbraucher,  die ohne weiteres während  der  Lastspitzen  teilweise  oder  ganz  gesperrt werden   können.   Diese  Verbraucher  müssen   allerdings ferngesteuert sein.  Hier bietet die Rundsteueranlage  die Möglichkeit,  Steuerbefehle  an die Verbraucher zu  geben, die der Lastverteilung Rechnung tragen.  Auch anstelle der Schaltuhren  wird die Rundsteueranlage eingesetzt man  erspart  dadurch  die kostspielige Wartung  der  Uhren,  die durch   deren  unvermeidbare  Gangungenauigkeit  notwendig wird.

         Bild 2.1 Auslastung ohne (a) und mit (b)

                     Rundsteueranlage


Außerdem   kann  die  Rundsteueranlage  unter   bestimmten Umständen   auch   zur  Alarmierung  von   Personen   oder Personengruppen (z.B. Feuerwehr) eingesetzt werden.

2.2 Grundlagen der Rundsteuerung

Die   Rundsteueranlage   dient   zur   Fernsteuerung   von Letztverbrauchern durch das EVU.  Als Übertragungsweg wird das  50 Hz-Netz verwendet.  Die Übertragung erfolgt  durch Impulsfolgen  im Bereich von 167 - ca.  2000 Hz mit  einer Amplitude von 2 - 8% der 50 Hz-Spannung.  Die  Tonfrequenz wird  zur Übertragung nach einem Code ein- und ausgeschaltet,   wodurch   ein  'Telegramm'  entsteht,   das   einen Verbraucher ein- oder ausschaltet.

Die Wahl der Tonfrequenz ist stark vom Netz abhängig.  Die VDEW  (Verein deutscher E-Werke) empfiehlt für  Netze  mit großer  Ausdehnung und mehreren Spannungsebenen Frequenzen unter   250  Hz  und  für  Netze   begrenzter   Ausdehnung Frequenzen über 250 Hz.

2.2.1 Sendeanlage

Die  Sendeanlage besteht aus einer Steuerung (heute  meist ein Computer),  einem Steuergerät,  einem Frequenzumformer und einer Ankoppelung.

                   Bild 2.2 Sendeanlage

Als  Tonfrequenzgeneratoren wurden früher  Mittelfrequenzgeneratoren mit Synchron- oder Asynchronmotorantrieb  verwendet,  heute  werden  praktisch nur mehr  statische  Umrichter  mit  Thyristoren verwendet.  Ein Umrichter  formt einen  Wechselstrom  bestimmter Spannung und  Frequenz  in einen Wechselstrom anderer Spannung und Frequenz  um.  Die Umrichter  arbeiten  fast ausschließlich mit  Gleichstromzwischenkreis,  d.h.  der  vorgegebene  Wechselstrom  wird zuerst gleichgerichtet und geglättet.  Anschließend  formt eine  Thyristorschaltung aus dem so erhaltenen Gleichstrom den gewünschten Wechselstrom.

Der  Sender  mua  mit dem 50  Hz-Netz  über  Koppelglieder verbunden  werden.  Durch  die Koppelglieder  erfolgt  die Anpassung des Tonfrequenzerzeugers an das Netz.  Es  haben sich   zwei  Arten  der  Ankoppelung   eingebürgert:   die Serieneinspeisung und die Paralleleinspeisung.  Welche der beiden  Ankoppelungsarten  verwendet wird,  hängt von  der verwendeten Frequenz,  vom Netzaufbau und vom  dynamischen Verhalten  der  Bauteile  bei  Schalthandlungen  ab.  Ganz allgemein   kann   gesagt   werden,   daa   zwischen   dem auszusteuernden   und  dem  nichtauszusteuernden  Netzteil unterschieden  werden  muß.  Hat  der  nichtauszusteuernde Netzteil für die Tonfrequenz eine kleine Impedanz, so wird die    Serieneinspeisung,    bei   hoher   Impedanz    die Paralleleinspeisung  bevorzugt.  Da  die Frequenz  in  die Impedanz  eingeht,  kann gesagt werden,  daa  für  niedere Frequenzen   eher   Serieneinspeisung   und   für   höhere Frequenzen  eher  die Paralleleinspeisung verwendet  wird, wobei aber bei manchen Firmen die Tendenz dazu  geht,  nur Paralleleinspeisung zu verwenden.

2.2.1.1 Serieneinspeisung

Bei der Serieneinspeisung (auch Reiheneinspeisung genannt) wird  die Tonfrequenzspannungsquelle in Serie mit  der  50 Hz-Spannungsquelle  geschaltet.  Die Serieneinspeisung hat die  Aufgabe,  die Rundsteuerenergien in das  Netz  einzuspeisen,  ohne  daa  dieses die Funktion des  Tonfrequenzgenerators durch strom- oder spannungsmäßige Rückwirkungen beeinträchtigt.  Als Trennstelle zwischen der  Nieder- und Hochspannungsseite  der  Anlagen  mua sie  die  notwendige Isolationssicherheit bieten.

                Bild 2.3 Serieneinspeisung

Der  stromwandlerähnliche Transformator UT wird  hochspannungsseitig  in den 50 Hz-Leitungszug  eingebaut.  Er  ist niederspannungsseitig  durch  eine Kondensatorbatterie  Cp kompensiert und bildet mit dieser zusammen einen Parallelschwingkreis,  der auf die Steuerfrequenz abgestimmt  ist. Ein Serienresonanzkreis CS/LS sperrt die Rückwirkungen des Netzes  auf  den Tonfrequenzgenerator.  Nur die  Hochspannungswicklung  wird von 50 Hz-Strom durchflossen,  so  daa nur kleine 50 Hz-Verluste entstehen.

     Bild 2.4 Ersatzschaltbild der Serieneinspeisung

U2   TF - Ausgangsspannung

UN   TF - Spannung über zu steuerndem Netz

UR   TF - Spannung über Rückschluß

Da bei der Serienanspeisung der gesammte  Tonfrequenzstrom über   den  Rückschlua  fließt,   sollte  dessen  Impedanz möglichst niedrig sein,  um den entsprechenden  Spannungsabfall klein zu halten.  Wegen der Tonfrequenzabhähgigkeit der normalerweise induktiven Rückschlußimpedanz kann diese Bedingung  umso  besser erfüllt werden,  je niedriger  die verwendete Sendefrequenz ist.

2.2.1.2 Paralleleinspeisung

Die Paralleleinspeisung hat prinzipiell die gleichen  Aufgaben wie die Serieneinspeisung,  nur ist hierbei die Tonfrequenzspannungsquelle parallel zur 50 Hz-Spannungsquelle geschaltet.

         Bild 2.5 Paralleleinspeisung, Grundform

Hierbei  übernimmt ein auf die Sendefrequenz  abgestimmter Serienresonanzkreis  (LH/CH) die Durchlaßfunktion und  ein Isoliertransformator (IT) die Potentialtrennung.  Um  eine Saugkreiswirkung  zu erreichen,  mua die Ankopplung in den Sendepausen niederspannungsseitig kurzgeschlossen  werden. Die   Ausgangsspannung  U2  weist  ein  Maximum  bei   der Resonanzfrequenz auf.

            Bild 2.6 lose Paralleleinspeisung

Sie entspricht einem zweikreisigen, magnetisch gekoppelten Bandfilter,  bei welchen beide Resonanzkreise (Primärkreis C1/L1  und Sekundärkreis C2/L2) als Serienkreise ausgebildet sind und der Kopplungstransformator (KT) zugleich  als Isoliertransformator  dient.  Bei dieser Ankoppelung  sind die  Niederspannungskreise sehr gut von  Hochspannungsnetz abgeschirmt,  und  der  auf die Sendefrequenz  abgestimmte Hochspannungskreis erfüllt in den Sendepausen die Funktion eines Saugkreises.

Ursprünglich für den Betrieb mit rotierenden Umformergruppen  entwickelt,  hat  sich die  lose  Parallelankoppelung aufgrund  ihrer günstigen Eigenschaften als technisch  und wirtschaftlich optimale Lösung der Aufgabe  erwiesen,  die von  statischen Frequenzumformern erzeugte Tonfrequenz  in ein Energieversorgungsnetz einzuspeisen.


    Bild 2.7 Ersatzschaltbild der Paralleleinspeisung

I2   TF-Ausgangsstrom

IN   TF-Strom im zu steuernden Netz

IR   TF-Strom im Rückschluß

Der Tonfrequenzstrom I2,  der über die Paralleleinspeisung in das zu steuernde Netz eingespeist wird, fließt zu einem gewissen  Teil auch in den Rückschluß;  dieser besteht aus den  speisenden  Transformatoren  und  dem  übergeordneten Netz.   Die   Dimensionierung  der  Sendeanlage  mua   die Impedanzen des zu steuernden Netzes und des  Rückschlusses berücksichtigen.  Diese  Impedanzen  sind der  Sendeanlage parallel geschaltet (Bild 2.7).

2.2.2 Die Empfangsanlage

Ein  Rundsteuerempfänger  mua alle von  der  Zentrale  als Impuls  vermittelte Schaltbefehle auswerten und nur die an ihn    gerichteten   ausführen.    Er   soll    weitgehend unempfindlich sein gegen  Überspannungen,  Störspannungen, Netzoberschwingungen sowie Temperaturschwankungen.

                    Bild 2.8 Empfänger

Funktionell  gliedert sich der Rundsteuerempfänger in Eingangsteil,  Auswerteteil und Ausgangsteil. Im Eingangsteil wird  aus  der  angelegten  Netzspannung  die  Rundsteuerfrequenz  meist  mit aktiven Filtern  herausgefiltert  und verstärkt. Mit den Startimpuls beginnt im Auswerteteil ein Decodierzyklus, bei dem die empfangene Impulsfolge mit den im Empfänger programmierten Impulsmustern  (Befehlswörter) verglichen wird.  Bei Übereinstimmung schalten die betreffenden  Befehlsrelais  im Ausgangsteil ihre  Steuerobjekte ein oder aus.

Die    Decodierung   kann   entweder    elektromechanisch, elektronisch  oder mittels uP erfolgen.  Bei erstgenannten Typen  erfolgt die 'Programmierung' mit Steckern und  Kippschaltern; in uP-gesteuerten Systemen durch PROM's.


Anhang: Literaturverzechnis

Teil 1 - Schaltgeräte:

Grundlagen der Schaltgerätetechnik      Erk - Schmelzle

     Springer-Verlag 1974

Schütze und Schützensteuerungen         Herbert Franken

     Springer-Verlag 1967

Elektrische Maschinen und Anlagen       Walter Riemer

     Österreichischer Gewerbeverlag 1978

Firmenunterlagen Fa. Telux

     Ing. Erich Czasch & Co

Firmenunterlagen Fa. SDS-Relais

EMA - Mitschrift

     Ronald Hasenberger 1984/1985

Teil 2 - Rundsteueranlagen:

Fernwirken                              Manfred Fender

     Teubner Studienskripten 1981

Firmenunterlagen Fa. Elin-Union

Firmenunterlagen Fa. Landis & Gyr










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