AT118202B - Relais zum Anzeigen von Störungen in elektrischen Mehrphasenanlagen. - Google Patents

Relais zum Anzeigen von Störungen in elektrischen Mehrphasenanlagen.

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AT118202B
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  Relais zum Anzeigen von Störungen in elektrischen   Mehrphasenanlagen.   
 EMI1.1 
 
Bekanntlich stehen die Spannungen der einzelnen Phasen eines Mehrphasensystems, was Grösse und Phasenlage derselben betrifft, in einer ganz bestimmten Beziehung zueinander, welche in der vektoriellen Darstellungsweise durch ein geschlossenes Vieleck zum Ausdruck gebracht wird, welches für jedes Mehrphasensystem charakteristisch ist und Spannungsvieleck oder Spannungsbild der betreffenden Stromart   genannt wird. Jede Störung   des normalen Betriebszustandes ändert mehr oder weniger die Grösse und die Phasenlage der Systemspannungen oder vektoriell ausgedrückt, verursacht sie eine Verzerrung des für das betrachtete System charakteristischen Spannungsbildes.

   Nur bei einfachen Erd-   schlüssen,   in Anlagen ohne betriebsmässig geerdeten Nullpunkt, trifft das im allgemeinen nicht zu, da bekanntlich in einem solchen Falle nur der Nullpunkt des Systems eine Verschiebung erleidet, mit entsprechender Potentialänderung der einzelnen Phasen gegenüber der Erde, die gegenseitigen Potentiale der Phasen jedoch unberührt bleiben und das dem System charakteristische Spannungsvieleck undeformiert weiter bestehen bleibt. 



   Gegenstand der Erfindung ist nun ein Relais, in dem die durch eine Störung in der Anlage verursache Verzerrung des Spannungsbildes eine Kraftwirkung hervorbringt, die zur Anzeige der   Störung   und zur Abschaltung des beschädigten Teiles der Anlage dient. 



   Auf eine Verzerrung des Spannungsbildes eines Mehrphasensystems wird nun jeder in der Art eines Phasenmessers, Wattmeters oder   Zählers   gebaute Apparat in elektrodynamischer oder FerraisBauart ansprechen, in welchem erfindungsgemäss beide wirkende verkettete Felder von zwei Spannungskreisen erzeugt werden, welche ohne Erdung zwischen beliebigen Punkten des Systems abgezweigt sind ; denn bekanntlich sind alle vorgenannten Apparate auf Phasenwinkelveränderungen der wirkenden Felder bzw. der diese Felder   erzeugenden Anschlussspannungen,   wie sich solche bei einer Verzerrung der Spannungsvielecke notwendig-erweisen ergeben, empfindlich.

   Dabei wird man zweckmässig die wirkenden Felder bzw. die sie erzeugenden Spannungen mit einer solchen   Phaseneinstellung wählen,   dass bei undeformiertem   Spannungsvieleck das entstehende Drehmoment Null oder ein Maximum ist. Die Stromkreise der Apparate   sollen bei direktem konduktiven Anschluss an die Systemspannungen keinen geerdeten Punkt haben, damit   die wirkenden Anschlussspannungen   ohne Zwang seitens der zufälligen Erdpotentiale des Systems der Deformierung des Spannungsbildes folgen können. 



   Nachdem von allen Mehrphasensystemen das Drehstromsystem das weit verbreitetste ist, werden in der Folge die für Drehstrom geeigneten Anordnungen beispielsweise beschrieben werden. Gleiche Einrichtungen lassen sich jedoch sinngemäss geändert auch für alle andern Mehrphasensysteme verwenden. 



   Fig. 1 und 2 zeigen die vektoriellen Spannungsbilder einer Dreieckschaltung, Fig. 3 zeigt das 
Spannungsbüd einer Sternschaltung, Fig. 4 das   Schaltungssehema   eines Relais, Fig. 5 eine etwas geänderte
Schaltung, Fig. 6 eine   Relaisschaltung   für Differentialschutz, Fig. 7 und 8 schematisch zwei Antriebsarten des vom Relais betätigten   Schliesskontaktes, Fig.   9 das Relais in Verwendung bei einer Selektivsehutzanlage und Fig. 10 eine vollkommenere Ausbildung der   Selektivschutzanlage   mit dem Relais nach der Erfindung. 



   Das gleichseitige Dreieck RST aus Fig.   l   zeigt die verketteten Spannungen eines Drehstromnetzes im ungestörten Zustande. Wenn eine Betriebsstörung, z. B. ein   Kurzschluss   zwischen den Phasen   S und   T eintritt, so wird dieses Dreieck seine regelmässige Form verlieren und sich zum Dreieck RS'T'verziehen. 



   Man erhält nun einen Apparat, welcher auf diese Verzerrung des Dreieckes, also auf die eingetretene Betriebsstörung anspricht, wenn die zwei Stromkreise eines wie ein Elektro-Dynamometer gebauten Apparates an zwei Spannungen angeschlossen werden, von welchen eine beispielsweise zwischen Rund T, die zweite zwischen   S und A   abgenommen wird, wobei A die Mitte von   RT   ist, so dass die Spannung SA im normalen Zustand um   900 gegen   die Spannung RT verschoben ist. 



   Angenommen, dass die Felder im Apparat gleichen Phasenunterschied zeigen, wie die sie erzeugenden Spannungen, was durch bekannte Anordnungen auch immer erreicht werden kann, so wird in dem wie beschrieben angeschlossenen Elektro-Dynamometer im normalen Betriebszustand keine Kraftwirkung entstehen, weil eben die wirkenden Felder bzw. die dieselben erzeugenden Spannungen rechtwinklig zueinander stehen. 



   Erst in dem Augenblick, wo sich wegen der eingetretenen Betriebsstörung das Spannungsbild zum Dreieck RS'T'verzerrt hat, schliesst die Spannung   S'A'mit   der Spannung RT' einen Winkel   SI A'T,   der kleiner als   90  ist,   ein, so dass zwischen den beiden Feldern eine Kraft wirken kann, welche das Relais zum Ansprechen bringen wird. 



   Im Falle eines Apparates nach dem Ferraris-Prinzip muss berücksichtigt werden, dass das grösste Drehmoment gerade bei rechtwinkligen Feldern entsteht. Deshalb muss hier einem der zwei Felder eine 

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   künstliche Phasenverschiebung von 900 oder auch beiden Feldern solche zusätzliche Phasenverschiebungen gegeben werden, so dass, obwohl die dieselben erzeugenden Spannungen rechtwinklig zueinander stehen, die Felder selbst 0  oder 180  Phasenverschiebung btkommen, wodurch erreicht wird, dass im ungestörten Betriebszustand keine Kraftwirlmng entsteht. 



  Wie leicht einzusehen ist, wird das Relais in gleicher Weise auch im Falle eines Kurzschlusses zwischen S und R, sowie bei jeder anderen als die in Fig. 1 gezeichneten Verzerrung des Spannungsbildes wirken, denn nur im unversehrten gleichseitigen Dreieck besitzt die Mittellinie SA die Eigenschaft, auf dem Schenkel RT rechtwinklig zu stehen. 



  Im Falle eines Kurzschlusses zwischen R und T wird sich das Dreieck derart verzerren, dass dasselbe zum gleichschenkligen Dreieck SR'T'mit der Basis R'T'werden wird. Nachdem in diesem Fall die Mittellinie SA'auf R'T'rechtwinklig bleibt, würde das Relais nicht ansprechen (Fig. 2). Um nun auch diesem und somit alle Verzerrungsfälle mit dem Relais erfassen zu können, muss noch tin zweites Triebsystem vorgesehen werden, welches einerseits zwischen S und T, anderseits zwischen R und B angeschlossen wird, wobei B ein Punkt in der Mitte von ST ist. Auf dem Sonderfall der dreiphasigen Kurzschlüsse wird später besonders eingegangen. 



  Ein Relais nach dem beschriebenen Erfindungsgedanken könnte als Asymmetrierelais bezeichnet werden und bei Vorhandensein von zwei Triebwerken, was, wie vorstehend dargelegt, zweckmässig erscheint, wird es in der Folge zweipoliges Relais genannt werden. 



  Die Mittelpunkte A und B lassen "ich in an sich bekannter Weise zwischen Rund T bzw. S und T mittels angeschlossenen Widerständen oder Drosselspulen mit einer Anzapfung in der Mitte gewinnen. 



  Bei Hochspannungsanlagen könnten die Anschlüsse in bekannter Art über Spannungswandler vorgenommen werden. In diesem Falle lassen sich die vorgenannten Mittelpunkte A und B von einer Anzapfung in der Mitte der Sekundärwicklungen dieser Spannungswandler abnehmen. 



  Wenn statt des Dreieckes ein Dreistern als Spannungsbild des Drehstromes betrachtet wird, so lassen sich, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die zwei aufeinander senkrecht stehenden Anschlussspannungen des Relais einerseits zwischen den Phasen R und T, anderseits zwischen der dritten Phase S und dem Nullpunkte 0 gewinnen. Im Störungsfalle deformiert sich der Dreistern zu RS'T', der Nullpunkt kommt nach 0', S'O'steht nicht mehr senkrecht auf RT', somit wird das Relais ansprechen. Auch bei dieser Ausführung sind zweckmässig zwei Triebsysteme zu verwenden, um alle möglichen Verzerrungsfälle des Dreisterns erfassen zu können. Aus dem Vorstehenden ergibt sich als eine weitere Ansehlussmöglichkeit des Relais die Verwendung des in der Anlage vorhandenen oder eines auf bekannter Weise hergestellten, künstlichen Nullpunktes.   
 EMI2.1 
 in Fig. 4 schematisch wiedergegeben.

   Die Anordnung ist unter der Annahme der Verwendung von in der Mitte angezapften Spannungswandlern dargestellt worden. An die drei Leitungen RST sind die Spannungswandler 1 und 2 angeschlossen. An die   Sekundärwicklung   jedes Spannungswandlers ist die eine Relaiswicklung 3 bzw. 4 angeschlossen, während die zweiten   Relai, swicklungen 5   und 6 an den Mittelpunkten   A   und B der   Sekundärwicklungen   liegen. 



   Die Notwendigkeit,   besondere Widerstände, Drosselspulen, künstliche Nullpunkte   oder auch nur sekundär angezapfte Spannungswandler zu verwenden, dürfte lästig empfunden werden. In einer besonderen Ausführungsform lässt sich dieser Nachteil vermeiden. Es genügt hiefür, die   Anschlusspunkte A   und B der Wicklungen 5 und 6 auf den zwischen den Phasen angeschlossenen Wicklungen 3 und 4 des Relais selbst zu suchen, denn diese Wicklungen wirken spannungsteilend und es kann jede beliebige Anzapfspannung von denselben abgenommen werden. Das   Schaltungsschema   eines zweipoligen Relais in dieser Ausführungsform in Anschluss an gewöhnliche Spannungswandler zeigt Fig. 5. Die zwei Triebsysteme des Relais können hiebei als selbständig oder mechanisch verbunden gedacht werden. 



   Was die Weiterwirkung auf die Steuerung der Schalter der Anlage betrifft, so kann dieselbe vom beschriebenen Relais für sich allein oder nach bekannter Weise in irgendeiner passenden Zusammen-   schaltung mit ändern   Hauptstrom-, Spannungs-, Richtung-,   Erdsehluss-oder   Zeitrelais erfolgen, mit welchen gegebenenfalls das Relais nach der Erfindung auch mechanisch zusammengebaut werden kann. 



   Charakteristisch für das Asymmetrierelais in der Form, wie es bisher beschrieben wurde, ist, dass sieh im normalen Betriebszustande keine Triebkräfte entwickeln können und dieselben erst im Störungsfalle entstehen. Es kann aber die Anordnung auch so getroffen werden, dass die Triebkräfte im normalen Betriebszustande am stärksten ausgebildet sind, aber durch eine passende Gegenkraft, wie   z.   B. eine Feder, ein Gegengewicht usw. aufgewogen werden. Hiefür ist erfordeilich, dass bei dem nach elektrodynamischen Prinzip gebauten Relais den wirkenden Feldern eine zusätzliche, künstliche 90 ige Phasenverschiebung gegeben wird. Bei Ferraris-Instrumenten müssen bei dieser Ausführungsart die wirkenden Felder im normalen Betriebszustand rechtwinklig zueinander stehen bleiben, wie die sie erzeugenden Spannungen. 



   Das Hauptanwendungsgebiet des Relais nach der Erfindung bildet der selektive Überstrom-   schutz   von Leitungsnetzen, der   Windungssehlusssehutz   von Generatoren, der Differentialsehutz von   hansformatoren,   der Motorschutz gegen Überstrom und Ausbleiben einer Phase, die Verwendung als 

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 Störungsmelder für die an   Spamiungswandlern   angeschlossenen Einrichtungen sowie als Anzeiger oder Messinstrument für Asymmetrien in elektrischen Anlagen. 



   Die Anwendung des angegebenen Relais zum selektiven   Überstrom-und Eurzschlussschutz   ergibt sich aus der Überlegung, dass in einer Anlage gewisser Ausdehnung die Verzerrung des Spannungsbildes desto grösser wird, je mehr man sich der Störungsstelle nähert. So wird ein Relais, welches auf diese Verzerrung anspricht, desto stärker bzw. rascher wirken, je näher es der Störungsstelle liegen wird. Somit wird ein solches Relais ohne jede Zutat selektiv sein. 



   In passender Schaltung lässt sich das Relais nach der Erfindung auch für einen   Differentialsehutz   insbesondere von Transformatoren verwenden. Nach den bekannten Differentialschutz-Anordnungen werden bei Transformatoren die   primär- und sekundärseitigen Ströme   oder Energien untereinander verglichen. Erfindungsgemäss kann man Transformatoren auch durch Vergleich der   Spannungsbilder   auf der Primär-und Sekundärseite schützen. Liegt nämlich keine Störung im Transformator selbst vor, so werden die   Spannungsbilder   vor den Oberspannungsklemmen und hinter den Unterspannungsklemmen untereinander geometrisch ähnlich sein.

   Eine auch grössere Störung in einem der Aussenkreise wird in diesem Kreise eine Verzerrung des Spannungsbildes verursachen, welche jedoch durch den Transformator übertragen, sich im zweiten Transformatorkreis genau gleich wiederfinden wird. Erst im Falle eines Defektes im Transformator werden die Spannungsbilder auf der Primär-und auf der Sekundärseite Unterschiede gegeneinander zeigen, welche durch das Asymmetrierelais nach der Erfindung erfassbar sind. 



   Zu diesem Zwecke kann dieses Relais zwei verschiedene Ausführungsformen erhalten. Nach der einen Ausführungsart werden zwei (zweckmässig zweipolige) Relais, jedes für sich, wie früher beschrieben, auf je einer Transformatorseite angeschlossen. Die Triebwerke der Relais werden aber zusammengekuppelt oder sonstwie mechanisch derart untereinander verbunden, dass bei gleichsinniger Verzerrung der Spannungsbilder die einzelnen Triebwerke, die an der Primär-und Sekundärseite angeschlossen sind, ungleichen Drehsinn bekommen. Sind die Verzerrungen der Systembilder primär und sekundär gleich, liegt also kein Fehler im Transformator selbst vor, so wird bei geeigneter Einstellung der zusammengekuppelten Triebwerke keine resultierende Drehkraft entstehen.

   Erst im Falle einer Störung im Transformator werden die Spannungsbilder auf der   Ober-und Unterspannungsseite ungleich   verzerrt (unähnlich) werden, eines der Triebwerke wird das andere überwiegen und das zusammengekuppelte Doppelrelais zum Ansprechen bringen. 



   Nach einer zweiten Ausführungsart kann man ein einziges (zweckmässig zweipoliges) Relais anwenden, jedoch gemischt auf der Primär-und auf der Sekundärseite des Transformators   anschliessen,   u. zw. bei Induktionsrelais an   gleichphasigen,   bei dynamometrischen Relais an senkrecht aufeinander stehenden Spannungen. Bei dieser Schaltung wird das Relais, solange im Transformator kein Defekt vorliegt und die Spannungsbilder primär und sekundär geometrisch ähnlich bleiben, in Ruhe verharren. Im   Störung-   falle aber werden die aufeinanderwirkenden, die eine von der Primär-, die andere von der Sekundärseite entnommenen Spannungen (bzw. die von denselben erzeugten Feldern) nicht mehr jene Phasenlage gegen einander besitzen, welche ein Drehmoment Null liefert und werden das Relais zum Ansprechen bringen. 



   Bei Transformatoren gemischter Schaltart muss durch entsprechenden Anschluss oder Innenschaltung der Relaiswicklungen oder gleichwertige Verschiebung der Felder im Relais selbst gesorgt werden, dass im ungestörten Betriebszustande kein Drehmoment im Relaistriebwerk entsteht. 



   Mit den Indices 1 und 2 seien in Fig. 6 die Primär-und Sekundärkreise eines Transformators in Stern-Sternschaltung bezeichnet ; an den Transformator könnte nun beispielsweise ein zweipoliges Relais   nacn   der Erfindung, in dynamometrischer Bauart, unter Anwendung des   Transformatornl1llpunkte   zum Differentialschutz des Transformators unter Anwendung des Transformatornullpunktes, wie folgt, ange- schlossen werden : 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Erstes <SEP> Triebwerk <SEP> : <SEP> Wieldung <SEP> 3 <SEP> an <SEP> Rl <SEP> T1
<tb> Wicklung <SEP> 5 <SEP> an <SEP> 82 <SEP> O2
<tb> Zweites <SEP> Triebwerk <SEP> :

   <SEP> Wicklung <SEP> 4 <SEP> an <SEP> zizi <SEP> T1
<tb> Wicklung <SEP> 6 <SEP> an <SEP> R202
<tb> 
 
Dasselbe Prinzip der Verzerrung des Spannungsbildes lässt sich unter Anwendung des auf diese Verzerrung ansprechednen Relais nach der Erfindung auch zum Schutze von Mehrphasenmotoren gegen Ausbleiben einer Phase nach folgender Überlegung verwenden : Im normalen   B3triebszustande   bilden bispielsweise   b3i   Drehstrom die drei einem Motor auferlegten Spannungen ein gleichseitiges Dreieck.

   Wird eine Phase unterbrochen, so wird in dieser Phase durch Generatorwirkung des einphasig weiterlaufenden Motors eine Spannung   rückerzsugt,   die kleiner ist als die Spannung der andern angeschlossen gebliebenen Phasen.   Diese rückerzeugte   Spannung wird sich mit den andern zwei Spannungen zu einem   ungleichseitigen Dreieck schliessen,   in welchem die Mittellinien nicht mehr die Eigenschaft besitzen werden, auf dem zugehörigen Schenkel rechtwinklig zu stehen. 



   Ist nun das Relais z. B. in der Ausführung und Schaltung nach Fig. 5 an den Motorklemmen angeschlossen, so wird dasselbe im normalen Betrieb, unbeeinflusst von Spannungsschwankungen im Netz und dem Belastungszustand des Motors, ruhig bleiben, um aber sofort bei Unterbrechung einer Phase wegen Verzerrung seines Anschlussdreieckes anzusprechen und weiter in bekannter Weise die Ausschaltung 

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 des Motors zu veranlassen. Damit das Relais bei Unterbrechung irgendeiner   der Motorphasen gleich sieher   anspricht, muss ein zweipoliges   Rciais   geschaltet nach Schema Fig. 2 Verwendung finden. 



   Dieses Phasenunterbreehungsrelais kann auch zu einem Überstromrelais erweitert werden und somit zu einem vollständigen Motorsehutzrelais bzw.   Motorschutzauslöser   ausgebildet werden. Zu diesem Zwecke werden in zwei der drei Stromzuleitungen (bei Drehstrom) je eine Drosselspule vor den Anschlusspunkten des Asymmetrierelais eingeschaltet. Diese Drosselspulen verursachen Spannungsabfälle in den zwei Motorzuleitungen, in welchen sie eingeschaltet sind, wodurch das Spannungsdreicek hinter ihnen verzerrt wird. 



   Diese Drosselspulen werden derart bemessen und die Asymmetrietriebwerke werden mit einer solchen Unempfindlichkeit ausgeführt, dass, soweit die normal zulässige Stromstärke nicht   überschritten   wird, das Relais noch nicht anspricht. Bei Überlastung oder Motordefekt steigen die Ströme in den Drosselspulen, hiedurch auch die durch dieselben verursachten   Spannungsabfälle,   bis das hinter die Drosselspulen angeschlossene Asymmetrierelais wegen Verzerrung des   Anschlussspannungs-Dreieckes   ansprechen wird. Damit bei den höheren Anlaufströmen das Relais nicht ebenfalls anspricht, ist erforderlich, die Triebwerke mit   Verzögerungseinrichtungen   zu versehen. 



   Ist an die Sekundärklemmen einer Spannungswandlergruppe ein Asymmetrierelais, wie hier angegeben, angescnlossen, so wird eine Unterbrechung oder sonstige Störung in der Spannungswandlergruppe sofort angezeigt werden und somit werden die dadurch an Zählern, Wattmetern, Spannungsrelais usw., welche an diese Spannungswandler angeschlossen sind, eintretenden Betriebsstörungen vermieden werden. 



   Die Anwendbarkeit des angegebenen Asymmetrierelais zum Schutze gegen Windungsschluss in Generatoren ergibt sich ohne weiteres aus der Überlegung, dass in einem solchen Störungsfalle das Spannungsdreieck an den Klemmen des Generators verzerrt wird. 



   Für manche der vorstehend beschriebenen Anwendungen kann es zweckmässig erscheinen, das Relais in bekannter Weise mit einer   Verzögerungseinrichtung'zu versehen,   beispielsweise mit einer die Triebscheibe selbst beeinflussenden Wirbelstrombremse. 



   Bestimmte Überlegungen und die auf das angegebene Relais angewendete allgemeine Theorie der Ferraris-Scheibe zeigen jedoch, dass für das Relais in Induktionsbauart und zum Selektivsehutz vom Leitungsnetz eine zusätzliche Bremseinrichtung nicht erforderlich ist, hingegen ergibt sich als für eine günstige Zeitcharakteristik des Relais zweckmässig, alle zusätzlichen Bremskräfte zu vermeiden, damit nur die bremsenden Drehmomente, welche die Wechselfelder auf die Triebscheibe ausüben, zur Wirkung kommen. 



   Tatsächlich ist, wie mit Anlehnung an die bekannte Theorie des Induktionszählers leicht gefunden werden kann, das auf die stillstehende Triebscheibe des   Spannungs-Asymmetrirrelais   wirkende treibende Drehmoment 
 EMI4.1 
 und das bremse Drehmoment der Weehselfelder 
 EMI4.2 
 Es bedeuten dabei :   01   und   O2   die Wechselfelder der von den   Anschlussspannungen   eingeschlossene Phasenwinkel   u   die Geschwindigkeit der Triebscheibe k, kl   ! k2 und k3   von der Konstruktion und Abmessungen des Relais abhängige konstante Faktoren.
Gegenüber der bekannten Ergebnisse aus der Zählertheorie ist der   UnterschiEd   zu bemerken, der 
 EMI4.3 
 von cos steht.

   Dieser Unterschied kommt daraus, dass, wie anfangs angegeben wurde, im Asymmetrierelais, damit im Normalzustand kein Drehmoment entsteht, im Innern des Relais der wirkenden Felder eine zusätzliche Phasenverschiebung gegeneinander von 90  gegeben wird, so dass im ganzen in der Normallage zwischen dieselben ein Phasenunterschied von 0  oder 180  besteht. 
 EMI4.4 
 
 EMI4.5 
 
 EMI4.6 
 
 EMI4.7 
 
 EMI4.8 
 

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 Dann reduziert sich Formel (5) zu 
 EMI5.1 
 oder auch, unter Zusammenfassung der Konstanten 
 EMI5.2 
 Es ergibt sich also die   Schliesszeit   T des Relais als eine einfache Funktion des Winkels +. 
 EMI5.3 
 



   Jede zusätzliche Bremseinrichtung könnte die sich aus dem einfachen Spiel der gleichzeitig treibend und bremsend wirkenden Wechselfelder ergebende günstige, und wie nähere Berechnungen zeigen, praktisch geradlinige   ZBitcharakteristik   des Relais nur stören, weswegen solche Bremseinrichtungen an dem Spannungsasymmetrierelais für Selektivsehutzzwecke nicht anzubringen sind. 



   Bei den zusammengekuppelten, zweipoligen Relais oder den doppelten Relais für Differentialschutz könnten die einzelnen Triebwerke auf eine gemeinsame Achse direkt aufgebaut werden oder aber auch getrennte Achsen besitzen und mittels Seilschnüren und kleinen Seilscheibchen verbunden werden. Je nach dem Sinne der Verzerrung des Spannungsbildes wird das Relaistriebwerk eine Drehung nach rechts oder nach links ausführen, was Schliesskontakte nach beiden Drehrichtungen erforderlich macht. Man kann aber auch mit einem einzigen Schliesskontakt auskommen, wenn zum   Kontaktschliessen   ein Schnurantrieb nach Fig. 7 verwendet wird.

   Hier bleibt die Bewegung des Schliesskontaktes 7 die gleiche, unabhängig von der Drehrichtung der Triebachse   8,   weil sich, unabhängig von dieser Drehrichtung, die
Schnur 9 um die Achse wickelt und den Kontakt nach derselben Richtung zieht. 



   Werden die zwei Triebwerke eines zweipoligen Relais zusammengekuppelt, so muss bei der Ausführung der inneren und äusseren Anschlüsse darauf geachtet werden, dass die zwei Triebwerke sich unterstützen und nicht gegeneinander wirken. Derart ist man sicher, in allen Fällen die grössten   Drehkräfte   zu bekommen. Die möglichen Verzerrungen des Spannungsbildes können aber im Störungsfalle so viel Verschiedenheit zeigen, dass es ausgeschlossen erscheint, in allen Fällen gleichsinnige Drehriehtungen der zwei Triebwerke zu erhalten. Vielmehr ist zu erwarten, dass unübersehbare Verzerrungen des Spannungsdreieckes eintreten, bei welchen, wie bei einer Zweiwattmeter-Schaltung, die zwei Triebwerke nach verkehrten Richtungen ausschlagen.

   Um das zu vermeiden, wird statt einer gewöhnlichen Zusammenkupplung der Triebwerke eine Verbindung derselben benutzt, wie sie in der Fig. 8 schematisch dargestellt ist. 



   Die mechanisch nicht gekuppelten Triebwerke 10 und 11 ziehen beide mittels einer leichten Schnur 12 an eine einzige Kontaktfeder 13, jedoch nicht direkt etwa an einem Haken derselben, sondern über eine kleine Seilrolle   M,   welche an dieser Kontaktfeder befestigt ist. Die Enden der Seilschnur sind an den zwei Triebwerksachsen in gleicher Weise wie in Fig. 7 befestigt und die Schnur führt von einer Triebachse über die Seilrolle zu der andern. 



   Es ist nun aus dieser Figur ohne weiteres ersichtlich, dass, welche auch die Drehrichtung jedes Triebwerkes für sich sei, die Antriebe derselben sich immer addieren und eine gleichgerichtete Bewegung des   Schliesskontaktes   verursachen, wobei noch die beiden Triebwerke völlig selbständig, ohne sich irgendwie gegenseitig zu stören, laufen können. 



   Für manche Zwecke wäre eine einfach schwingende und nicht rotierende Triebscheibe zweckmässig. 



  Um ein solches Relais ohne Lager und sich drehende Teile zu bekommen, genügt es, die Triebscheibe an einen schwingenden Arm zu befestigen. Ist die Triebscheibe in das treibende Feld der Relaistrieb- 
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 der entsprechenden Seite hervorrufen wird. Bei dieser Ausführungsart kann die Triebscheibe zweckmässig zu einem Sektorstück reduziert werden, so gross, als es erforderlich ist, um vom treibenden magnetischen Fluss durchflutet werden zu können. Derart bekommt man ein besonders einfach und kompendiös gebautes Relais. 



   Wie bereits angedeutet wurde, kann das angegebene Asymmetrierelais für den Selektivschutz von Leitungsnetzen verwendet werden, ohne dass es hiefür erforderlich ist, die einzelnen Relais je nach den Betriebsverhältnissen am Aufstellungsorte besonders zu wählen und einzuregulieren, vielmehr werden immer alle verwendeten Relais   vollständig gleich   ausgeführt sein können. Die verfolgte Staffelung in den   Schlusszeiten   der einzelnen Relais wird sich von selbst nach der Grösse der Verzerrung des Spannungsbildes an der betreffenden   Anschlussstelle   ergeben. 



   Der Hauptstrom der Anlage wurde in den bis jetzt beschriebenen Ausführungsformen in keiner 
 EMI5.5 
 

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 sprochenen Überstrom nicht, um anzusprechen, wenn nur eine genügende Spannungsverzerrung an der Relaisstelle entsteht. Hieraus ergibt sich die weitere wertvolle Eigenschaft des Asymmetrierelais, näm- 
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 gemacht werden, in welchem Falle dem Asymmetrierelais nach der Erfindung die Rolle eines Zeitgebers gegeben wird. Die Wirkung des Asymmetrierelais ist dann in dieser Anordnung einem Spannungsabfall-
Selektivrelais analog. Hier wird der Spannungsabfall ausgenutzt, um die passende Staffelung in den Auslösezeiten von getrennten Überstromrelais zu erreichen, dort wird die   Verzenung   des Spannungsbildes zu demselben Zweck erfindungsgemäss angewendet. 



   Demzufolge wird das angegebene Asymmetrierelais nach sonst an sich bekannten Anordnungen wie die gewöhnlichen Spannungsabfallrelais mit Relais anderer Art kombiniert werden können. Vor allem wird dieses Relais mit Hauptstrom-Solenoiden bzw. mit   Hauptsttomrelais   ohne Zeitverzögerung zusammengesehaltet, gegebenenfalls auch zusammengebaut werden können. Fig. 9 zeigt als Beispiel die vollständige Schaltung des aus drei Hauptstrom-Solenoiden 19, je eines in jeder Phase, und einem zweipoligen Asymmetrierelais nach der Erfindung AR zusammengestellten Selektivsehutzes einer Drehstromleitung. In dieser Figur bezeichnen 15 Stromwandler, 16 Spannungswandler, 17 Ölschalter, AR ein zweipoliges Asymmetrierelais, 18   Olsehalterauslöser,   19 drei Hauptstrom-Solenoiden mit deren Schliesskontakten und 20 den Hilfsstromkreis. 



   Soll die Wahl der   auszuschaltenden   Leitung auch nach der Energierichtung erfolgen, so ist mit den   Schliesskontakten   der Hauptstrom-Solenoide und des Asymmetrierelais noch der Schliesskontakt eines   Riehtungsrelais   hintereinander zu schalten. In dieser Schaltung wirken die Hauptstrom-Solenoide   als Überstromkontaktgeber   ohne Wirkverzögerung, das Richtungsrelais dient zur näheren Auswahl der Leitung, indem es je nach der Energierichtung die   Sehalterauslösung   sperrt oder freilässt, das Asymmetrierelais nach der Erfindung wirkt als Zeitgeber.

   In einer Station mit mehreren abgehenden Leitungen kann ein einziges Asymmetrierelais als Zeitgeber für beliebig viele Leitungsenden dienen, die nur noch ihre   besondere tberstrom- eventuell auch Richtungsrelais   bekommen. 



   Nun ist noch der Sonderfall eines genau gleichen Kurzschlusses zwischen allen drei Phasen (eines Drehstromsystems) zu besprechen, bei dem zwar die drei Spannungen zurückgehen würden, jedoch in gleichem Masse, so dass das Systembild zwar in kleinerem Massstabe, aber unverzerrt weiter bestehen würde. 



  Das angegebene Asymmetrierelais, welches nur durch Änderung der Winkelverhältnisse der Spannungen zum Ansprechen gebracht wird, wird in diesem Falle versagen. 



   Damit nun die Anlage gegen die Folgen des möglichen Versagens des Asymmetrierelais in den allerdings seltenen Fällen equilibrierten dreiphasigen Kurzschlüssen gesichert sei, muss eine besondere Vorkehrung getroffen werden. Diese besteht erfindungsgemäss in einem Zeitkontakt, welcher dem Schliesskontakt des Asymmetrierelais parallelgeschaltet wird. Dieser Zeitkontakt erhält eine feste, längere Laufzeit, welche der   höchstzulässigen   Dauer des Überstromes entsprechen soll. Alle von dem Asymmetrierelais in den normalen Fällen zu bewirkenden Schliesszeiten müssen unter der   Schliesszeit   dieses Hilfszeitkontaktes bleiben.

   Sollte im Falle eines equilitrierten dreiphasigen Kurzschlusses oder irgendeiner andern Ursache das Asymmetrierelais versagen, so wird nach Ablauf der eingestellten Maximalzeit das Hilfszeitrelais die Rolle desselben übernehmen und durch seinen dem Asymmetrierelais parallelgeschalteten Hilfskontakt die   Sehalterauslösung   bewirken. 



   Zu vorstehend angegebenem Zweck kann vor allem ein ganz getrenntes Zeitrelais bekannter Bauart in Anschluss an den Hilfsstromkreis (Auslösestromkreis) verwendet werden, das bei jedesmaligem Ansprechen eines der Hauptstrom-Solenoide bzw. Hauptstromrelais, die mit dem Asymmetrierelais zusammengeschaltet sind, durch einen Hilfskontakt, mit dem diese Hauptstromrelais versehen sind, in Gang gesetzt wird. Es ist nicht mehr als ein Zeitrelais für eine Leitung bzw. eine Gruppe von Leitungen, welche an derselben Sammelschiene angeschlossen sind, erforderlich.

   Die Hilfskontakte der HauptstromSolenoide bzw.   der Hauptstromrelais, mittels welchen   das Zeitrelais in Gang gesetzt wird, sind alle parallel oder auch hintereinander zu schalten ; der als Sicherheitskontakt wirkende Schliesskontakt des Zeitrelais ist dem   Schliesskontakt   des Asymmetrierelais parallel zu schalten. 



   Der angegebene Hilfszeitkontakt kann aber auch mit den Hauptstromsolenoiden zusammengebaut und von denselben mechanisch oder elektrisch angetrieben werden. So kann dieser Kontakt von einem Hilfstriebwerk mit Hemmung z. B. mit Windrad oder Wirbelstrombremse betätigt werden, welcher vom Hauptstromselonoidkern bei seiner Bewegung in Schwung gesetzt wird. 



   Elektrisch kann das Hilfszeittriebwerk mittels einer   Sekundärwicklung   auf den Hauptstromsolenoid, welche auf einem besonderen stark gesättigten Eisenkern (wie bei den Stromwandlern mit Mehrfachkernen) angebracht ist, betätigt werden. Der stark gesättigte Eisenkern dieser Wicklung soll'die Kraftwirkung auf das Triebwerk des Hilfszeitkontaktes von der Höhe des Überstromes unabhängig machen. Fig. 10 zeigt als Beispiel die Schaltung eines vollständigen Selektivschutzes einer Drehstromleitung mit Hauptstromrelais, Richtungsrelais, ein zweipoliges Asymmetrierelais als Zeitgeber und ein zu diesem parallelgeschaltetes, getrenntes Zeitrelais. 

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   Durch die Spannungswandler 16 ist das zweipolige Asymmetrierelais AR an die Drehstromleitung RST angeschlossen. An die Stromwandler 15 sind die Hauptstromrelais 19 und das   RichtuÎ1gsrelais   RR angeschlossen. Parallel zu dem   Asymmetrierelais. AR   liegt das Zeitrelais ZR, das durch einen besonderen 
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 die zueinander parallelgeschalteten Asymmetrie-und Zeitrelais AR und ZR, das   Richtungsrelais   RR und die Hauptschliesskontakte der Hauptstromrelais 19. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :   l. Relais   zum Anzeigen von Störungen in elektrischen Mehrphasenanlagen, welches durch die bei einer Störung eintretende Verzerrung des von den Spannungen des Systems gebildeten Spannungvielecks betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem elektrodynamischen oder Induktionstriebwerk durch zwei vom Spannungsvieleck beliebig und ohne Erdverbindung entnommene Spannungen zwei verkettete Felder erzeugt werden, welche bei unverzerrtem Spannungsvideck ein Drehmoment 
 EMI7.2 
 von Null verschieden ist.

Claims (1)

  1. 2. Abgeänderte Ausführungsform des Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die beiden Felder erzeugte Drehmoment in ungestörtem Betriebszustand ein Maximum ist und durch ein Gegendrehmoment ausgeglichen ist.
    3. Relais nach Anspruch 1 und 2 für Drehstrom, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Feldwicklung des Relais an zwei beliebige Phasen und die zweite Feldwicklung an die dritte Phase und den elektrischen Mittelpunkt der zwei anderen Phasen angeschlossen ist.
    4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Anschluss der zweiten Feldwicklung an die Mitte der ersten Feldwicklung erfolgt.
    5. Relais nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der vom Relais gesteuerten Vorrichtung (Schalter usw. ) durch eine vom Relaistriebwerk verdrehte Achse erfolgt, auf der sich eine mit der zu betätigenden Vorrichtung verbundene Schnur aufwickelt.
    6. Relais nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem zweiten an eine andere Phasengruppe angeschlossenen Relais mechanisch oder elektrisch gekuppelt ist.
    7. Relais nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse beider Relaistriebwerke durch eine Schnur verbunden ist, die über eine in der zu betätigenden Vorrichtung gelagerte Rolle läuft.
    8. Relais nach den Ansprüchen 1, 3 und 4 in Induktionsbauart, dadurch gekennzeichnet, dass sein Laufwerk nur durch die Wechselfelder der Relais-Triebkerne gebremst wird.
    9. Selektivschutzanlage mit Relais nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem Schliesskontakt des Asymmetrierelais der Schliesskontalrt eines Zeitrelais liegt, dessen Schlusszeit gleich der für den geschützten Netzteil höchst zulässigen Störungsdauer ist.
    10. Selektivschutzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfszeitrelais durch das Ansprechen eines der Hauptstromrelais betätigt wird.
    11. Selektivschutzanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstromrelais Sekundärwicklungen tragen, die den elektrischen Antrieb des Hilfszeitrelais bewirken. EMI7.3 sinniger Verzerrung der Anschlusssysteme die einzelnen Relais entgegengesetzt gerichtete Drehsinne bekommen und diese Relais gekuppelt oder sonstwie mechanisch verbunden sind, so dass bei gleicher Asymmetrie auf der Ein-und Auslaufseite ein Ausgleich der Drehwirkungen der einzelnen Relais erfolgt und keine Schaltungen bewirkt werden.
    13. Abgeänderte Ausführungsform des Differentialschutzes nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Feldwicklung eines Relais an eine von der Einlaufseite entnommene Spannung und die zweite Feldwicklung an eine von der Auslaufseite entnommene Spannung angeschlossen ist und diese Anschlussspannungen so gewählt sind, dass unter Berücksichtigung der natürlichen oder künstlichen Phasenverschiebung der Felder im Relais gegenüber die sie erzeugenden Anschlussspannungen, in ungestörtem Betriebszustand zwischen diesen Feldern ein Phasenwinkel von 900 bei elektrodynamischen Apparaten bzw. 0 oder 180 bei Ferraris-Apparaten besteht, so dass keine Wirkung erfolgt.
    14. Relais nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerksscheibe nicht drehbar an einem schwingenden Arm (Hebel) befestigt ist.
    15. Relais nach den Ansprüchen 1 bis 8 und 14 zum Schutze von Generatoren gegen Windung schiuss, von Motoren und von an Spannungswandlern angeschlossenen Einrichtungen gegen Ausbleiben einer Phase, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais an die Generatorklemmen, an die Motorzuleitungen bzw. an die Anschlussklemmen der von den Spannungswandlern gespeisten Einrichtungen, angeschlossen ist.
    16. Relais nach Anspruch 15 zum Schutz von Motoren gegen Überstrom und Ausbleiben einer Phase, dadurch gekennzeichnet, dass in zwei der Motorzuleitungen vor den Anschlusspunkten des Relais je eine Drosselspule eingeschaltet ist.
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