<Desc/Clms Page number 1>
Schutzeinrichtung für elektrische Maschinen bei WindnngsscMuss.
Im Patent Nr. 121921 ist eine Einrichtung zum Schutze elektrischer Maschinen bei Windungschluss beschrieben, bei der die nur bei Windungsschluss auftretende Feldverteilung dazu benutzt wird,
EMI1.1
EMI1.2
beliebige ganze Zahlen, 1 die Netzfrequenz und p die Polpaarzahl bedeutet.
Um Spannungen dieser Frequenzen mit Sicherheit nachzuweisen, wird erfindungsgemäss ein Relais verwendet, das auf eine oder mehrere bei Windungsschluss auftretende Störungsfrequenzen abgestimmt ist. Als ein derartiges Relais lässt sich ein Resonanzrelais verwenden, dessen Resonanzlage mit den Störungsfrequenzen übereinstimmt oder auch ein wattmetrisches Relais, dessen eine Spule von der zu überwachenden Spannung, dessen andere Spule von einer Hilfsspannung erregt wird, deren Frequenz gleich oder nahezu gleich einer der Frequenzen/", ist.
Das Resonanzrelais ist in der Weise ausgebildet, dass es einen Stromkreis und ein mechanisch schwingungsfähiges Gebilde von der betreffenden Eigenfrequenz besitzt, so dass es durch einen das Stromsystem durchfliessenden Strom in Eigenschwingung versetzt wird. Das Relais kann z. B. nach Art der Frequenzmesser gebaut sein, entweder um den Resonanzbereich zu verbreitern oder um mehrere von den bei Windungsschluss auftretenden Frequenzen gleichzeitig zur Wirkung kommen zu lassen. Da ein solches Relais nur auf die für dasselbe bestimmten Frequenzen anspricht, wird es also nur bei Windungs- schluss zum Ansprechen kommen, auch wenn es in andern Belastungsfällen von Strom durchflossen wird.
Die Verbindung dieses Relais mit der zu schützenden Maschine kann auf verschiedene Weise erfolgen. Es muss dabei berücksichtigt werden, dass je nach der Art und der Schaltung der auf dem Induktor angebrachten Wicklung nicht alle Frequenzen der angegebenen Gleichung in derselben erzeugt werden. So ist z. B. in einer vollständigen symmetrischen Erregerwicklung mit sämtlichen 2p-Polen in Reihe nur die Frequenz 21 nach aussen wirksam, die jedoch auch bei andern Belastungsfällen auftritt und daher nicht zum Windungsschlussschutz ausgenutzt werden kann. In den einzelnen Polwicklungen treten jedoch sämtliche Frequenzen der Gleichung auf.
Um das Relais unmittelbar in den äusseren Erregerkreis einschalten zu können, muss daher die Symmetrie für die Windungsschlussspannungen innerhalb der Maschine gestört werden, ohne dass dadurch die Symmetrie der Gleichstromerregung gestört wird.
EMI1.3
endlich grossen Widerstand darstellt. Das Relais r liegt ausserhalb der Erregerklemmen a und b parallel zur Erregerwicklung. Der Schutzwiderstand z dient zur Begrenzung des das Relais durchfliessenden Gleichstromes. z kann ein Ohmscher Widerstand oder eine Kapazität sein.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Induktorwieklung an einer beliebigen Stelle anzuzapfen und zwischen Anzapfleitung und einer Erregerklemme das Relais einzuschalten. Ein Beispiel einer solchen Schaltung zeigt Fig. 2. Die Induktorwicklung ist an der Stelle c angezapft. Zwischen c und der Klemme a liegt das Relais r, wobei Schutzwiderstände und Z3 vorgeschaltet sein können.
<Desc/Clms Page number 2>
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die eine Klemme des Relais/ ist unter Zwischenschaltung der Schutzwiderstände Z1 und Z2 mit den beiden Erregerklemmen a und b verbunden, die andere Relaisklemme unter Zwischenschaltung des Widerstandes Z3 mit dem Anzapfpunkt e. Einer der drei Widerstände z1, z2, z3 kann gleich Null gemacht werden.
Ferner ist es möglich, besondere Hilfswicklungen auf dem Induktorkörper unterzubringen und daran das Relais unmittelbar anzuschliessen..
Bei den gezeichneten Schaltungen des Resonanzrelais kann es vorkommen, dass die bei Einphasenlast an den Klemmen des Relais herrschende Spannung von der Frequenz/.. == 2/sehr gross wird, wodurch ein empfindlieh eingestelltes Relais zum F-eb1ansprechen gebracht werden kann. Um dies zu verhindern, könnte man die Empfindlichkeit der Anordnung so lange vermindern, bis ein Ansprechen bei Einphasenlast nicht mehr zustande kommt. Ausser der geringen Empfindlichkeit hat eine solche Anordnung auch
EMI2.1
Betriebes, z. B. durch kurzgeschlossene Polwindungen, die Spannung am Relais bei Einphasenlast unter Umständen wesentlich erhöht wird, so dass die Gefahr des Fehlansprechens der Anordnung immer besteht.
Um dies zu vermeiden, werden Einrichtungen getroffen, durch die die dem Resonanzrelais zugeführte Spannung auf einen Höchstwert begrenzt wird, der unterhalb der Spannungswerte liegt, bei denen das Relais auch auf innerhalb der Resonanz liegende Frequenzen anspricht.
Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 4 und 5 dargestellt. In Fig. 4 bedeutet s einen Ohmschen
EMI2.2
relais. Die Leitungsenden. c sind gemäss dem Hauptpatent in geeigneter Weise an die Erregerwicklung der zu überwachenden Maschine angeschlossen. Der Transformator t ist so ausgelegt, dass seine Sättigungsgrenze unterhalb der für das Relais zulässigen Höchstspannung liegt. Durch den Spannungsabfall des hohen Sättigungsstromes an dem Vorsehaltwiderstand bzw. durch eine erhöhte Streuung des Transformators kann man erreichen, dass die Spannung an der Sekundärspule des Transformators und somit auch am Relais einen bestimmten Wert nicht überschreitet.
Dieselbe Wirkung kann man erreichen, wenn man nach Fig. 5 dem Relais y Glimmlampen g parallel schaltet, die bei der zulässigen Höchstspannung ansprechen und in einem vorgeschalteten Widerstand z einen Spannungsabfall hervorrufen.
Als Widerstand kann in beiden Fällen der Eigenwiderstand der gesamten Anordnung dienen.
Ferner ist es möglich, durch vor das Relais geschaltete Eisendrahtlampen den Strom und somit die Spannung am Relais auf einen bestimmten Wert zu begrenzen.
Ein Ausführungsbeispiel, bei dem an Stelle der beschriebenen Resonanzrelais abgestimmte wattmetrische Relais verwendet werden, ist in Fig. 6 dargestellt. Die Klemmen der Erregerwicklung c der zu überwachenden Maschine m sind durch einen Widerstand a, b ebenso wie bei den Anordnungen des Hauptpatentes überbrückt. Die Erregerwicklung ist beispielsweise in der Mitte e angezapft und über eine Spule p eines Wattmeters 10 mit einer mittleren Anzapfung d des Widerstandes a, b verbunden. Die andere Spule s des Wattmeters 10 ist an die Klemmen eines Hilfsgenerators h !, gelegt, der von der zu überwachenden Maschine m über ein Zahnrad oder eine Riemenübersetzung u angetrieben wird.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende : Das Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes
EMI2.3
Spule s des Wattmeters Ströme dieser Frequenz fliessen. Nur wenn auch in der andern Spule p des Wattmeters ein Strom derselben Frequenz entsteht, erhält das Wattmetersystem ein Drehmoment, das es zum Ansprechen bringt und somit das Auftreten eines Windungsschlusses nachweist.
Das auf das bewegliche System eines wattmetrischen Relais ausgeübte Moment ist ausser von der Grösse der beiden Ströme auch von ihrer gegenseitigen Phasenlage abhängig und nimmt bei einem Phasenwinkel zwischen den Strömen der beiden Relaisspulen s und p von 90 den Wert Null an. Es besteht daher die Gefahr,. dass beim Eintreten eines Windungsschlusses der Phasenwinkel der beiden Relaisströme zufällig 900 beträgt und somit kein Ansprechen der Einrichtung erfolgt. Wählt man jedoch die Frequenz der Ströme des Hilfsgenerators hrl um ein weniges verschieden von der Frequenz ;, so wird dieser Nachteil vermieden, denn die beiden nur wenig voneinander verschiedenen Frequenzen bedeuten eine dauernde Verschiebung der Phasenlage der beiden Ströme.
Dies kann aus Fig. 7 entnommen werden, in welcher zwei derartige Ströme in ihrem zeitlichen Verlauf zur Darstellung gebracht sind. Die Wirkung auf das wattmetrische Relais wird dann derart sein, dass es im Rhythmus der Phasenänderungen hin und her pendelt. Sind zu beiden Seiten des Aussehlagwinkels Kontakte angebracht, so erfolgt im Rhythmus dieser Schwingung eine Kontaktgabe, so dass auf diese Weise das Vorhandensein eines Windungsschlusses einfach und sicher nachgewiesen wird.
Eine andere Ausführung der Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt. Bei dieser Anordnung sind zwei wattmetrische Relais 101 und 102 zur Anwendung gebracht, von denen die einen Spulen P, P2 in Reihe zwischen die Punkte c und d der Erregerwicklung und des Parallelwiderstandes angeschlossen sind. Die
EMI2.4
<Desc/Clms Page number 3>
Zweiphasengenerator ausgebildet ist und zwei z. B. um 90 in der Phase verschobene Ströme liefert. Die Frequenz dieser Ströme kann in diesem Falle h betragen, da sicherlich in einem der beiden Wattmeter beim Auftreten eines Stromes derselben Frequenz ein Aussehlag erfolgen muss.
Diese Anordnung hat gegenüber der vorher beschriebenen den Vorteil, dass keine unterbrochene, sondern eine dauernde Kontaktgabe beim Auftreten eines Windungsschlusses erfolgt.
Statt einer mechanischen kann auch eine elektrische Kupplung zwischen Haupt-und Hilfs- maschine vorgesehen sein. Stellt die zu überwachende Maschine eine Synchronmaschine dar, dann kann als Antrieb des Hilfsgenerators ein Asynchron-oder Synchronmotor verwendet werden, der an die Klemmen der Hauptmaschine angeschlossen ist. Bei Frequenzschwankungen der Hauptmaschine wird sich dann die Drehzahl der Hilfsmaschine in dem gleichen Verhältnis ändern.
Die Schutzeinrichtung ist aber auch zur Überwachung von Gleichstrom-und Asynchronmaschinen geeignet, wenn nur die Drehzahl der Hilfsmaschinen in einem starren Verhältnis zu der der Hauptmaschinen steht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schutzeinrichtung für elektrische Maschinen bei Windungsschluss nach Patent Nr. 121921, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais, das durch die bei Windungsschluss auftretenden Störungfrequenzen erregt wird, ein abgestimmtes Resonanzrelais ist, dessen Resonanzlage mit einer oder mehreren Störungsfrequenzen übereinstimmt.
2. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Klemme des Relais (r) mit einer Anzapfung der Erregerwicklung (c), die andere Klemme mit einer Erregerklemme (a) verbunden ist.
3. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Klemme des Relais (r) mit einer Anzapfung der Erregerwicklung (c), die andere Klemme mit beiden Erregerklemmen (a und b) verbunden ist.
4. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmen des Relais (r) mit einer innerhalb der zu schützenden Maschine befindlichen Hilfswicklung verbunden sind.
5. Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch zusätzliche Apparate, die die dem Resonanzrelais zugeführte Spannung auf einen Höchstwert begrenzen, der unterhalb der Spannungswerte liegt, bei denen das Relais auch auf ausserhalb der Resonanz liegende Frequenzen anspricht.