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Selektivrelais zum Schutze elektrischer Leitungen.
Es sind Relais bekannt, deren Auslösezeit bei Überstrom nur von der Entfernung zwischen dem Ort, an dem das Relais eingebaut ist, und der Fehlerstelle abhängig ist. Nachstehend wird ein Relais beschrieben, das demselben Zwecke dient und sich dadurch auszeichnet, dass es auch bei vollständig verschwindender Spannung noch durchaus sicher anspricht, wobei der Energieverbrauch des Spannungskreises so gering ist, dass es sich an eine Spannung anschliessen lässt, die unter Verzicht auf teure Spannungstransformatoren von der Hochspannung mittels kapazitiver Spannungsteilung abgezweigt ist.
In der Patentschrift Nr. 100922 ist beschrieben, wie man bei einem Wattmeterrelais, das zweckmässig nach dem Ferrarisprinzip gebaut ist, durch geeignete Bemessung des antreibenden und des dämpfenden Drehmomentes eine Winkelgeschwindigkeit der Ferrarisseheibe erreichen kann, die durch die Gleichungen
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bestimmt ist.
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herrührenden Kraftfluss klein, den vom Strom herrührenden dagegen gross, so wird die Winkelgeschwindigkeit
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Soll nun die Auslösezeit proportional dem Widerstand der zu schützenden Leitung, also proportional
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machen, im Gegensatz zu den üblichen Relais, deren Auslösezeit umgekehrt proportional der Winkelgeschwindigkeit ist.
Ein Relais, das die verlangten Eigenschaften besitzt, bildet den Gegenstand der Erfindung. In Fig. 1 ist ein Ausführung-, in Fig. 2 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die Ferrarisscheibe a drehe sich unter dem Einfluss des von Strom und Spannung erregten dreischenkligen Trieb-und Dimpfmao-neten b in der Pfeilrichtung von einem die Ruhelage bestimmenden Anschlag c weg. Auf der Scheibe ist eine nach einer Spirale ausgebildete zweite Scheibe d befestigt. Um einen Drehpunkt e drehe sich unter dem Einfluss einer von einem vom überstrom erregten Magneten f gespannten Feder g mit einer konstanten Geschwindigkeit, die durch das Zeitwerk h bestimmt wird,
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die Zeit bis zur Kontaktberührung nur von der bis zum Anstossen an die Scheibe d zu durchlaufenden Bahn k ab. Diese Bahn ist kurz, wenn die Scheibe d sich langsam bewegt, dagegen lang, wenn sie sich schnell bewegt.
Das heisst, bei grosser Winkelgeschwindigkeit der Scheibe d bzw. a ist die Auslösezeit lang, bei kleiner Geschwindigkeit ist sie kurz. Durch Änderung der Form der Begrenzungslinie der Scheibe d kann man die Abhängigkeit der Auslösezeit von der Winkelgeschwindigkeit beliebig beeinflusen.
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Eine andere Lösung erhält man, wenn man dem von Strom und Spannung bewegten Relaisteil einen Anschlag gibt, dem ein Kontakt auf einer Scheibe mit grosser Masse nachläuft, die von einer konstanten Kraft, z. B. von einer durch einen Stroml11agneten gespannten Feder oder von einem Gewicht in Bewegung gesetzt wird. Unter dem Einfluss dieser konstanten Kraft wird die grosse Masse der Scheibe eine konstante Beschleunigung erhalten. Die Zeit, die bis zur Berührung des Kontaktes mit dem Anschlag vergeht, ist dann proportional der Geschwindigkeit des Anschlags.
Schliesst man die Spannungswicklung des Magnetsystems b (Fig. 1) an die verkettete Spannung, so erreicht man nur bei Kurzschluss die gewünschte selektive Wirkung. Ordnet man aber so viele Relais an, wie Phasen vorhanden sind, und führt dann der Spannungswicklung jedes Relais die Spannung der betreffenden Phase gegen Erde zu, so erhält man auch bei Erdschluss richtiges Ansprechen.
Eine besonders einfache Anordnung erhält man, wenn man (z. B. in Drehstromanlagen) anstatt drei getrennte Relais zu verwenden, den von Strom und Spannung bewegten Relaisteil, wie Fig. 2 zeigt, aus drei Triebsystemen die auf eine gemeinsame Welle wirken, zusammensetzt und jedem System den Strom einer Phase und die Spannung dieser Phase gegen Erde zuführt. Es ist dann aber nötig, nur die Spannungen derjenigen Phase, in denen ein Überstrom fliesst, zur Wirkung kommen zu lassen, wie sich aus folgender Überlegung ergibt. Ein wesentliches Merkmal des beschriebenen Relais ist, dass seine Auslösezeit proportional der Winkelgeschwindigkeit des von Strom und Spannung angetriebenen Systems, also proportional dem auf dieses System wirkenden Drehmoment ist.
Tritt nun in der Nähe eines Relais ein Kurzschluss zwischen zwei Phasen auf, so wird, da die Spannung dieser Phasen sehr klein wird, auch das von diesen Phasen ausgeübte Drehmoment sehr klein ; unter dem Einfluss dieser Phasen würde also auch die Auslösezeit sehr klein werden, wie es erwünscht ist. Liesse man aber gleichzeitig die gesunde Phase mit ihrer nicht beeinflussten Spannung zur Wirkung kommen, dann würde dadurch das Drehmoment vergrössert, die Auslösezeit also unzulässig verlängert. In bekannter Weise kann man nun den Überstrom dazu benutzen, dass er entweder in einem besonderen Relais oder in dem Dämpfmagnet b', oder dem Triebmagnet b (Fig. 2) einen Kontakt schliesst, durch den die Spannungsspule an Spannung gelegt wird.
In Fig. 2 ist nur das unter dem Einfluss von Strom und Spannung stehende dreiphasige Triebsystem, nicht aber das diesem nachlaufende System dargestellt.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Selektivrelais zum Schutze elektrischer Leitungen, gekennzeichnet durch einen Anschlag (d), der unter dem Einfluss von Strom und Spannung derart vor einem Kontakt (i) herläuft, dass dieser den Anschlag nach umso längere Zeit einholt, je grösser die Geschwindigkeit des Anschlags ist, wobei die Berührung des Kontaktes mit dem Anschlag die Auslösung des zu schützenden Schalters bewirkt (Fig. 1).