AT208435B - Schaltungsanordnung zum Schutz von Drehstromanlagen und ihre spezielle Anwendung auf Pumpanlagen - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Schutz von Drehstromanlagen und ihre spezielle Anwendung auf Pumpanlagen

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AT208435B AT805458A AT805458A AT208435B AT 208435 B AT208435 B AT 208435B AT 805458 A AT805458 A AT 805458A AT 805458 A AT805458 A AT 805458A AT 208435 B AT208435 B AT 208435B
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Description


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  Schaltungsanordnung zum Schutz von Drehstromanlagen und ihre spezielle Anwendung auf Pumpanlagen 
Es ist bereits bekannt, in dreiphasigen   Stromzuführungsleitungen   für Drehstromanlagen zum Schutz gegen Phasenvertauschung oder Ausfall einer Phase in der dreiphasigen Stromzuführungsleitung Schaltungen vorzusehen, welche einen zwischen die Phasen der Stromzuführungsleitung eingeschalteten Phasenschieber aufweisen und dazu dienen, eine Steuerspannung auf eine spannungsempfindliche Relaisschal- tung zu geben, die ihrerseits die von der Stromzuführungsleitung gespeiste Drehstromanlage abzuschalten in der Lage ist, wenn eine Phase ausgefallen oder die Phasenfolge vertauscht ist. 



   Die vorliegende Erfindung betrifft eine solche Schaltungsanordnung, die jedoch gegenüber den bisher bekannten Schaltungsanordnungen für den gleichen Zweck den Vorteil aufweist, dass sie eine Steuerspannung liefert, die beträchtlich über der Spannung zwischen zwei Phasen liegt, solange keine der drei Phasen ausgefallen ist und solange ausserdem die Aufeinanderfolge der Phasen richtig ist, bei der aber die Steuerspannung auf den Wert Null oder nahezu Null zurückgeht, sobald eine Phase ausfällt oder die Phasenfolge unrichtig ist. 



   Eine solche Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, dass eine sehr grosse Anzahl von spannungsemp-   findlichen Relaisschaltungen   verwendbar ist, deren Regelung in keiner Weise kritisch ist und die ihrerseits in der Lage sind, die Stromzuführung zu der zu überwachenden Anlage zu steuern. 



   Eine solche Schaltungsanordnung zum Schutz von Drehstromanlagen gegen Phasenvertauschung und bzw. oder Ausfall einer Phase in der dreiphasigen Stromzuführungsleitung erhält man durch eine Ausgestaltung jener bekannten Schaltungsanordnung zum Schutz von Drehstromanlagen gegen Phasenvertauschung und bzw. oder Ausfall einer Phase, die mit wenigstens einem zwischen die Phasen geschalteten Phasenschieber zur Lieferung einer zusammengesetzten Spannung, die auf eine spannungsabhängige Schalteinrichtung wirkt, welch letztere den Stromfluss in der Drehstromanlage beherrscht.

   Erfindungsgemäss besteht die Ausgestaltung darin, dass der Phasenschieber mit einem Autotransformator verbunden ist, der mit einem seiner Wicklungsenden mit einer ersten Phase der Drehstromleitung und mit einem Anzapfungspunkt seiner Wicklung mit einem Ende eines Widerstandes verbunden ist, dessen anderes Ende an einer zweiten Phase der Drehstromleitung liegt und wobei der Phasenschieber mindestens teilweise zwischen der dritten Phase der Drehstromleitung und jenem Ende der Wicklung des Autotransformators liegt, welches jenem Ende gegenüberliegt, das mit der ersten Phase verbunden ist. 



   Vorzugsweise wird die Impedanz der ersten Teilwirkung des Autotransformators so bemessen, dass sie die Hälfte oder vorzugsweise ein Drittel der Gesamtimpedanz beider Teilwicklungen des Autotransformators beträgt. 



   Durch die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung erhält man-wie sich im weiteren Verlauf der Beschreibung noch zeigen wird-zwischen der dritten Phase und dem Ausgang des Autotransformators eine Steuerspannung, die nicht nur grösser ist als die verkettete Spannung, sondern ausserdem um ungefähr 300 der Spannung zwischen der zweiten und dritten Phase voreilt. 



   Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung besteht deswegen darin, dass der komplexe Widerstand als vorzugsweise induktiver Spannungsteiler ausgebildet ist und dass die Relaisschaltung ein Thyratron enthält, dessen Entladungsstrecke zwischen der zweiten und dritten Phase liegt und dessen Hilfsanode die am Spannungsteiler abgreifbare Teilspannung zugeführt wird. 

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   Die Tatsache, dass man mit der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung eine Steuerspannung erhält, die grösser ist als die verkettete Spannung und ausserdem um ungefähr 300 derjenigen Spannung voraus- eilt, an die das Thyratron gelegt ist, erweist sich für die Verwendung eines Thyratrons in der Relais- schaltung als besonders zweckmässig, weil unter den genannten Bedingungen ein Thyratron besonders si- cher und mit gutem Wirkungsgrad arbeitet. 



   Vorzugsweise ist in den Anodenkreis des Thyratrons die Erregerspule eines Steuerrelais für die zu überwachende Drehstromanlage in Serie eingeschaltet. Dieser Spule des Steuerrelais ist zwecks Aufrecht- erhaltung ihrer Erregung vorzugsweise ein Gleichrichter parallel geschaltet, so dass das Relais angezogen bleibt, solange das Thyratron jede zweite Halbwelle unterdrückt, und somit nicht vibrieren kann. 



   Bei einer solchen Schaltungsanordnung ist es möglich, das Arbeiten der Drehstromanlage den ver- schiedensten zusätzlichen willkürlichen Bedingungen anzupassen, wenn man in Abhängigkeit von irgendwelchen   Steuergrössen   dafür sorgt, dass die am Spannungsteiler abgegriffene und der Hilfsanode des
Thyratrons zugeführte Steuerspannung auch dann unterhalb der Zündspannung des Thyratrons bleibt, wenn keine der Phasen ausgefallen ist und die Phasenfolge richtig ist. 



   Da der Spannungsteiler eine hohe Impedanz aufweisen muss, ist es jedoch nicht angängig, mit Ver-   zweigungs-oder Parallelschaltungen   zu arbeiten. Um trotzdem das gewünschte Resultat zu erzielen, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung der Spannungsteiler in der Weise ausgebildet, dass er aus wenigstens einer Primärwicklung beträchtlicher Impedanz und einer ihr zugeordneten Sekundärwicklung mit einer wesentlich geringeren Windungszahl besteht und dass die Sekundärwicklung in Abhängigkeit von beliebigen äusseren Steuergrössen kurzschliessbar ist. Anders ausgedrückt : Der Spannungsteiler besteht aus wenigstens einem die Spannung stark herabsetzenden Transformator, dessen Sekundärwicklung geöffnet oder kurzgeschlossen werden kann. 



   Es ist bekannt, dass die Impedanz der Primärwicklung eines Transformators sehr gross ist, wenn die Sekundärwicklung offen ist, dass ihr Wert aber beträchtlich kleiner wird, wenn die Sekundärwicklung praktisch kurzgeschlossen ist. Selbstverständlich kann man die Gesamtimpedanz des Spannungsteilers in weiten Grenzen ändern, oder auch nur die Impedanz der beiden Teile der Primärwicklung, zwischen denen die Abgriffsspannung für die Hilfsanode des Thyratrons abgenommen wird. 



   Im einzelnen kann jede der beiden Teilwicklungen die Primärseite eines Transformators bilden, so dass man ihre Impedanzen der Teilwicklungen beträchtlich und unabhängig voneinander variieren kann. 



  So kann die Impedanz desjenigen Teiles des Spannungsteilers, von dem aus die Steuerspannung abgegriffen und zwischen Kathode und Hilfsanode dem Thyratron zugeführt wird, vermindert werden durch einen Kurzschluss der ihm zugeordneten Sekundärwicklung, mit der Folge, dass die Potentialdifferenz an den Klemmen dieser Teilwicklung auf der Primärseite nicht ausreicht, um das Thyratron zu zünden. Man kann auf diese Weise das Ansprechen des Thyratrons unterbinden. Umgekehrt kann die Impedanz des andern Teiles des Spannungsteilers, der das Verhältnis der Abgriffsspannung zur Spannung am Ausgang des Spannungsteilers bestimmt, so gewählt werden, dass bei offener Sekundärwicklung der Spannungsabfall an diesem Teil des Spannungsteilers so gross wird, dass die Abgriffsspannung ebenfalls nicht zur Zündung des Thyratrons ausreicht.

   Wenn man jedoch die zugehörige Sekundärwicklung kurzschliesst, wird die Grösse dieser Impedanz stark verkleinert,   oder-anders ausgedrückt-es   wird eine Abgriffsspannung erzeugt, die zur Zündung des Thyratrons ausreichend ist. 



   Damit hat man auch die Möglichkeit, auf zwei verschiedenen Wegen so viele äussere   SteuereinflUs-   se als man benötigt, zur Wirkung zu bringen, weil es ja möglich ist, den beiden in Serie hintereinander geschalteten Primärwicklungen des Spannungsteilers so viele Sekundärwicklungen mit einer geringen Anzahl von Windungen zuzuordnen, als man braucht. 



   Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung findet eine spezielle Anwendung bei Pumpanlagen, die durch diese Schaltungsanordnung überwacht und automatisch geregelt werden sollen. Dabei ist an eine Pumpanlage gedacht, die durch einen Drehstrommotor angetrieben wird und bei der die Pumpe nur dann eingeschaltet werden darf, wenn alle Phasen der dreiphasigen   StromzufUhrungsleitung   Spannung führen und die Phasen in der richtigen Reihenfolge aufeinanderfolgen, so dass Störungen der Funktionstüchtigkeit der Pumpe vermieden werden können, die dann auftreten würden, wenn die Pumpe in falscher Drehrichtung angetrieben würde.

   Eine solche Pumpanlage soll ausserdem noch auf zwei weitere Steuergrössen an-    sprechen, nämlich   dass die Pumpe dann in Tätigkeit gesetzt wird, wenn ein hoch gelegenes Reservoir, von dem aus die Flüssigkeit verteilt wird, praktisch leer ist und wenn ausserdem der Schacht, aus dem die Flüssigkeit in das Reservoir gefördert wird, voll ist. 



   Für den Fall, dass es sich bei der Flüssigkeit um Wasser handelt, kann der Kurzschluss der Sekundärwicklungen des induktiven Spannungsteilers leicht durch die Veränderung des Wasserstandes erzeugt wer- 

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 den mit Hilfe von je zwei in gewissen Abständen übereinander angeordneten Elektroden im Schacht und im Reservoir. 



   In diesem Fall ergeben sich durch die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung bei ihrer Anwendung auf die beschriebene Pumpanlage zwei weitere Vorteile : Die in den Sekundärwicklungen des Spannungs- teilers induzierten Spannungen sind wegen der sehr geringen Anzahl der Sekundärwindungen ebenfalls sehr klein, so dass für das Bedienungspersonal jede Gefahr vermieden ist. Weiterhin sind in diesem Fall die Isolationswiderstände immer grösser als der kleine Widerstand der kurzgeschlossenen Sekundärseite, so dass die Grösse des Isolationswiderstandes praktisch keine Rolle spielt. 



   Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die Erfindung ist jedoch auf diese Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Anderseits gehören Einzelheiten der nachste- henden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung ebenfalls zum Gegenstand der Erfindung. 



   Es zeigen : Fig. 1 ein Schema der einfachsten Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung, Fig. 2 ein zur Erläuterung der Fig. 1 dienendes Vektordiagramm, Fig. 3 eine gegenüber der Fig. 1 erweiterte
Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung. Fig. 4 die Anwendung der erfindungsgemässen Schaltungsan- ordnung für eine Pumpanlage und Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel für die in Fig. 4 dargestellte
Schaltungsanordnung im Ausschnitt. 



   In den Fig. 1 und 3 stellen die Punkte A, B und C Klemmen an einer dreiphasigen   Stromzuführungs-   leitung dar. Aus Gründen der klareren Darstellung sind die drei Klemmen A, B und C als Endpunkte eines gleichseitigen Dreiecks dargestellt, womit angedeutet sein soll, dass die zwischen den Phasen gemesse- nen Spannungen nach Grösse und Phasenlage dem Dreieck a. b, c des Vektordiagramms nach Fig. 2 ent- sprechen, solange die Phasen in richtiger Reihenfolge aufeinanderfolgen. Im einzelnen ist das Vektor- diagramm dieser drei Spannungen in Fig. 2 durch das gleichseitige Dreieck mit den Eckpunkten a, b und c nochmals dargestellt. Die Spannung zwischen A und B entspricht dem Vektor ba, die Spannung zwischen A und C dem Vektor cb und die Spannung zwischen C und A dem Vektor ac. 



   Weiterhin sind in den Fig. 1 und 3 die einzelnen Schaltelemente so eingezeichnet, dass ihre Lage der Richtung der zugehörigen Spannungsvektoren entspricht. 



   In Fig. 1 ist an den Abgriff A das Ende eines Autotransformators 1 mit einem Zwischenabgriff M angeschlossen. Dieser Zwischenabgriff ist mit der Klemme B unter Zwischenschaltung des Widerstandes 2 verbunden. Zwischen den Klemmen A und B liegt somit auch ein Phasenschieber, der aus der Hintereinanderschaltung der Selbstinduktivität der Teilwicklung la des Autotransformators und des Widerstandes 2 gebildet ist. Wenn man zunächst einmal annimmt, dass die Teilwicklung la nur aus einer Selbstinduktivität bestehe, dann bestimmt der Punkt m im Vektordiagramm der Fig. 2 den Endpunkt des Vektors der am Zwischenabgriff M des Autotransformators herrschenden Spannung. Dieser Punkt m liegt auf dem Halbkreis 3 über dem Vektor   ba des Vektordreiecks ABC,   da die Spannung in der Selbstinduktivität la der Spannung im Widerstand 2 bezüglich der Phasenlage voreilt.

   Die Spannung, die an jedem Punkt des andern Teils   1b   der Autotransformatorwicklung abgreifbar ist, welche die Teilwicklung la verlängert, ist folglich grösser als die Spannung, die durch den Vektor am dargestellt wird, aber in Phase mit ihr, d. h. dass die die Endpunkte der zugehörigen Spannungsvektoren darstellenden Punkte auf einer Geraden d liegen müssen, welche den Vektor am über den Halbkreis 3 hinaus verlängert. 



   Wählt man für den Widerstand 2 den Wert R =   wig,   wobei L die Selbstinduktivität der Teilwicklung la des Autotransformators und w die Kreisfrequenz bedeutet, und nimmt man ausserdem an, dass der Abgriff M ein Mittelabgriff des Transformators sei, was besagt, dass die Selbstinduktivitäten la und   1b   einander gleich sind, dann lässt sich leicht einsehen, dass der Punkt p im Vektordiagramm der Fig. 2 repräsentativ für die Spannung im Punkt P der Fig. 1 bzw. 3 ist, und dass dieser Punkt p den Spiegelungspunkt des Punktes c am Vektor ab darstellen muss. 



   Es erhellt aus der Betrachtung des Vektordiagramms der Fig. 2, dass die Spannung zwischen C und P nach Grösse und Richtung durch den Vektor cp mit dem Absolutwert   u {3 dargestellt wird.   solange die drei Phasen in der richtigen Reihenfolge a. b, c aufeinanderfolgen, wobei mit U die Spannung zwischen je zwei Phasen bezeichnet ist. Ist jedoch die Reihenfolge der Phasen vertauscht, dann können die Spannungen durch das Vektordreieck mit den Endpunkten a', c, b dargestellt werden, das symmetrisch zu dem Vektordreieck a, b, c ist. Der Punkt p', der seine Lage in bezug auf den Spannungsvektor ba nicht geändert hat, ist durch die Drehung dieses Vektors in die Lage ba'in die durch   P1   bezeichnete Lage gekommen und somit mit dem Punkt c zusammengefallen.

   Anders ausgedrückt heisst dies, dass die Spannung zwischen den Punkten p und c vom Wert   u (3 auf   Null zurückgeht, wenn die Reihenfolge der Phasen vertauscht wird. Weiterhin sieht man sofort, dass die Spannung zwischen den Punkten C und P sehr stark abfällt, wenn an einer der Klemmen A, B oder C keine Spannung vorhanden ist, d. h. also, wenn eine Phase der dreiphasigen Stromzuführungsleitung unterbrochen ist. 

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   Diese sehr beträchtliche Änderung der Spannung bei normalem und anormalem Belastungszustand der dreiphasigen Stromzuführungsleitung kann ausgenutzt werden, um eine beträchtliche Anzahl von Hilfsstromkreisen zu beeinflussen, welche auf die Veränderungen von Spannungen ansprechen und geeignet sind. die durch die Stromzuführungsleitung gespeiste Einrichtung zu überwachen.   Z. B.   kann, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, ein solcher Hilfsstromkreis aus einem einfachen spannungsempfindlichen Relais bestehen, dessen Wicklung 4, die eine beträchtliche Impedanz haben möge, zwischen die Punkte C und P eingeschaltet ist, wobei die Bewegungen des Relaisankers 5 zur Überwachung der angeschlossenen Einrichtung herangezogen werden können.

   Die Schaltung kann ausserdem noch Widerstände, wie den in Fig. 1 mit 7 bezeichneten, enthalten, die dazu dienen, den komplexen Gesamtwiderstand des Stromkreises C, P zu erhöhen. Die Extremwerte der Spannung zwischen C und P werden nur dann erreicht, wenn der Stromkreis offen ist (unendlich grosser Impedanzwert), und die Spannungen variieren   entspre -   chend der Grösse der im Stromkreis C, P liegenden Impedanz. 



   In der Praxis wird man, wie dies Fig. 3 zeigt, den Abgriff M an der Wicklung des Autotransformators näher an den Punkt A als den Punkt P. legen, um dadurch der Tatsache Rechnung zu tragen, dass die Impedanz des Autotransformators nicht nur aus einer Selbstinduktivität besteht. Der Wicklungsteil la kann etwa ein Drittel der Gesamtwicklung des Autotransformators ausmachen. Da die Impedanz aus einer Selbstinduktivität und einem nicht   vernachlässigbaren   kleinen ohmschen Widerstand besteht, ist deshalb 
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 grösser als die Spannung zwischen den Phasen sind, sondern ausserdem auch noch bezüglich ihrer Phasenlage der Spannung cb vorauseilen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird diese Spannung cp zur Steuerung von Thyratrons verwendet, deren Anodenkreis in Serie zwischen den Phasen C und B liegt.

   Eine solche Schaltungsanordnung ist in Fig. 3 dargestellt. 



   Zwischen den Punkten C und P ist ein Spannungsteiler eingeschaltet. Dieser Spannungsteiler ist im wesentlichen dadurch gebildet, dass zwei Selbstinduktivitäten in Serie hintereinander geschaltet sind. 



  Jede von ihnen besteht aus einer Primärwicklung mit einer grossen Anzahl von Windungen, die in Fig. 3 mit 8 und 9 bezeichnet sind, und je einer Sekundärwicklung mit sehr wenigen Windungen und sehr kleinem ohmschen Widerstand, die in Fig. 3 mit 10 und 11 bezeichnet sind. Um die Einregulierung der von diesem Spannungsteiler gelieferten Spannung zu erleichtern, ist die Primärwicklung 9 durch ein Potentiometer 12 überbrückt, von dem im Punkt 13a die Teilspannung abgegriffen und über einen Widerstand 13 einer Hilfsanode 14 des Thyratrons 15 zugeleitet wird. 



   Die Entladungsstrecke zwischen der Kathode 16 und der Anode 17 des Thyratrons liegt zwischen den Klemmen C und B in Serie mit einer Relaiswicklung 18, die durch einen Gleichrichter 19 überbrückt ist. Die vom Potentiometer 12 abgenommene Spannung liegt ausserdem an der Hilfsanode und über einen Kondensator 20 an der Kathode des Thyratrons. 



   Zwischen den Klemmen C und B liegt ausserdem ein Schaltschütz 21 für die Steuerung der zu schützenden Anlage. In seinem Stromkreis ist ein Betätigungsknopf 22 und der Arbeitskontakt 23 des Relais 18 vorgesehen. 



   Die Einrichtung arbeitet wie folgt :
Sobald eine genügend hohe Spannung an der Hilfsanode 14 des Thyratrons liegt, zündet dieses, und eine der Halbwellen der Wechselspannung, die zwischen den Klemmen B und C liegt, gelangt zur Relaiswicklung 18. Wegen des parallel geschalteten Gleichrichters 19 bleibt die Erregung des Relais erhalten, das den Arbeitskontakt 23 schliesst, so dass durch die Betätigung des Druckknopfes 22 die an die dreiphasige Stromzuführungsleitung angeschlossene Einrichtung gesteuert werden kann. 



   Wenn die Phasen der dreiphasigen Stromzuführungsleitung nicht in der richtigen Reihenfolge aufeinander folgen, oder wenn eine dieser Phasen spannungslos ist, dann ist die zwischen den Punkten C und B liegende Spannung vernachlässigbar klein oder Null, und folglich erhält auch die Hilfsanode 14 keine für die Zündung des Thyratrons ausreichend grosse Spannung. 



   Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung,. bei der ein induktiver Spannungsteiler verwendet ist, ist die Impedanz    der- Primärwicklung 8 - solange   die   Sekundärwicklung 10   offen ist-so gross, dass der Spannungsabfall in dieser Primärwicklung selbst dann, wenn die Spannung cp ihren Maximalwert hat, die Abgriffsspannung am Abgriff 13a soweit verringert, dass diese nicht ausreicht, das Thyratron zu zünden. Wenn jedoch mit Hilfe des Schalters 24 die Sekundärwicklung 10 kurzgeschlossen wird, dann wird die Selbstinduktivität des Transformators 8,   10 soweit herabgesetzt, dass sich die Abgriffsspannung   am Abgriff 13a erhöht und ein Zünden des Thyratrons möglich wird. 

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   Umgekehrt ist die Selbstinduktivität des Transformators 9, 11 gross, solange die Sekundärwicklung 11 dieses Transformators nicht kurzgeschlossen ist, so dass eine beträchtliche Potentialdifferenz zwischen den Punkten C und 13a auftritt, welche zur Zündung des Thyratrons ausreicht. Wenn man jedoch mit
Hilfe des Schalters 25 die Sekundärwicklung 11 kurzschliesst, dann wird die Selbstinduktivität des Trans- formators 9,11 kleiner, so dass die Potentialdifferenz zwischen den   Punkten C und 13a nicht mehr zur  
Zündung des Thyratrons ausreicht. Folglich kann die Zündung des Thyratrons nur dann eintreten, wenn ausser der richtigen Aufeinanderfolge aller Phasen der dreiphasigen Stromzuführungsleitung auch einer- seits der Schalter 24 geschlossen ist und anderseits der Schalter 25 offen ist.

   Nur dann kann mit Hilfe des
Thyratrons und des Relais 18/23 und des Schaltschützes 21 die an die   Dreiphasenstromzuführungsleitung   angeschlossene Einrichtung gesteuert werden. Die Schalter 24 und 25 können durch zahlreiche   Regelen-   richtungen gesteuert werden, z. B. durch Einrichtungen zur Regelung der Temperatur, des Druckes u. dgl. oder auch von Zeitschaltern oder andern Einrichtungen. Weiterhin können an Stelle nur einer Sekundär- wicklung 10 bzw. 11 mehrere solcher Sekundärwicklungen angeordnet werden, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, mehrere Einflussgrössen zur Wirkung zu bringen. 



   Wenn die Impedanz der Sekundärwicklung, von der Primärwicklung aus gesehen, gleich dem Wert dieser Impedanz dividiert durch das Quadrat der Transformator-Übersetzung gemacht wird, dann ist es nicht notwendig, zwischen den Enden der Sekundärwicklung einen einfachen Kurzschluss herzustellen, um die Impedanz der Primärwicklung um einen nennenswerten Betrag herabzusetzen. Man kann sich vielmehr damit begnügen, die Sekundärwicklungen über eine verhältnismässig grosse Impedanz zu schlie- ssen, da ja das Übersetzungsverhältnis des Transformators durch die geringe   Anzahi   der Wicklungen auf der Sekundärseite sehr gross ist. 



   Die Anwendung der oben an Hand der Fig. 3 beschriebenen Schaltungsanordnung für eine Pumpanlage ist in Fig. 4 dargestellt. 



   Diese Anlage umfasst eine Pumpe 26, welche Wasser aus einem Schacht 27 in ein Reservoir 28 zu fördern hat. Diese Pumpe wird durch einen Drehstrommotor 29 angetrieben, der an die Drehstromzuführungsleitung   L, L, L   über die Arbeitskontakte 30 des Schaltschützes 21 anschliessbar ist. 



   Im Schacht 27 sind in fester Lage zueinander eine obere Elektrode 31 und eine untere Elektrode 32 angeordnet. Die obere Elektrode ist unmittelbar mit einem Wicklungsende der Sekundärwicklung 10, die untere Elektrode 32 mit dem gleichen Wicklungsende der Sekundärwicklung 10, jedoch unter Zwischenschaltung des Arbeitskontaktes 33 des Relais 18 verbunden. Im Reservoir 28 sind ebenfalls zwei Elektroden in festem Abstand voneinander angeordnet. Die obere Elektrode 34 ist unmittelbar mit einem der Wicklungsenden der Sekundärwicklung 11, und die untere Elektrode 35 ist mit dem gleichen Wicklungsende der Sekundärwicklung 11, jedoch unter Zwischenschaltung des Ruhekontaktes 36 des Schaltschützes 21 verbunden. Die beiden andern Wicklungsenden der Sekundärwicklungen 10 und 11 sind miteinander verbunden und mittels eines Leiters 37 geerdet.

   Das Reservoir 28 ist mittels eines Leiters 38 und der Schacht 27 unmittelbar geerdet. 



   Die Sekundärwicklung 10 ist dauernd kurzgeschlossen, wenn der Wasserstand im Schacht 27 die obere Elektrode 31 erreicht hat, und sie ist auf jeden Fall geöffnet, wenn im Schacht 27 der Wasserstand soweit abgesunken ist, dass er die untere Elektrode 32 nicht mehr erreicht. 



   In gleicher Weise ist die Sekundärwicklung 11 dauernd kurzgeschlossen, sofern der Wasserstand im Reservoir 28 die obere Elektrode 34 erreicht hat. Dies gilt auch noch solange, bis der Wasserstand bis unter die untere Elektrode 35 abgesunken ist unter der Voraussetzung, dass das Schaltschütz 21 nicht erregt worden ist, der Ruhekontakt 36 also geschlossen ist und die Pumpe 26 nicht in Betrieb ist. 



   Die Anlage arbeitet wie folgt :
Solange genügend Wasser im Reservoir 28 ist, so dass die untere Elektrode 35 eintaucht, ist die Sekundärwicklung 11 kurzgeschlossen, denn das Schaltschütz 21 wird als nicht erregt angenommen, und der Kurzschluss ist über den Ruhekontakt 36 hergestellt. 



   Sobald aber der Wasserstand bis unter die untere Elektrode 35 absinkt, wird der Kurzschluss der Sekundärwicklung aufgehoben. Aber trotzdem kann das Thyratron nur dann zünden, wenn in diesem Augenblick die Sekundärwicklung 10 kurzgeschlossen ist,   d. h.   wenn der Wasserstand im Schacht 27 so hoch ist, dass er die obere Elektrode 31 erreicht hat. 



   Sind aber diese beiden Bedingungen erfüllt, dann zündet das Thyratron und die Pumpe wird eingeschaltet, jedoch nur unter der Voraussetzung, dass in diesem Augenblick in der dreiphasigen   StromzufUh-   
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 die Pumpe im richtigen Drehsinn anzutreiben, so dass sie Wasser vom Schacht 27 in das Reservoir 28 fördert. Wenn auch diese Bedingung erfüllt ist, dann schaltet das Schaltschütz 21 die Pumpe ein. 

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   In diesem Fall werden zweckmässig auch die freien Enden der Sekundärwicklungen 10 und 11 mit den Unterbrecherschaltern verbunden. Aus Sicherheitsgründen kann man natürlich trotzdem diese Verbindungsleitungen und damit die Sekundärwicklungen erden. 



   Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten und beschriebenen   Ausfuhrungsbei-   spiele beschränkt. Der Ersatz der beschriebenen technischen Mittel durch ihre patentrechtlichen Äquivalente kann selbstverständlich nicht aus dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung herausführen. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Schaltungsanordnung zum Schutz von Drehstromanlagen gegen Phasenvertauschung und bzw. oder Ausfall einer Phase, mit wenigstens einem zwischen die Phasen geschalteten Phasenschieber zur Lieferung einer zusammengesetzten Spannung, die auf eine spannungsabhängige Schalteinrichtung wirkt, welch letztere den Stromfluss in der Drehstromanlage beherrscht, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenschieber mit einem Autotransformator verbunden ist, der mit einem seiner Wicklungsenden mit einer ersten Phase (A) der Drehstromleitung, und mit einem Anzapfungspunkt (M) seiner Wicklung (la, lb) mit einem Ende eines Widerstandes (2) verbunden ist, dessen anderes Ende an einer zweiten Phase (B) der Drehstromleitung liegt und wobei der Phasenschieber mindestens teilweise zwischen der dritten Phase (C)

   der Drehstromleitung und jenem Ende der Wicklung des Autotransformators liegt, welches jenem Ende 
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Claims (1)

  1. Teilwicklung (la) des Autotransformators höchstens die Hälfte, vorzugsweise etwa ein Drittel der Gesamtimpedanz beider Teilwicklungen (la und 1b) des Autotransformators beträgt.
    3. Schaltungsanordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der komplexe Widerstand aus der einen hohen Impedanzwert aufweisenden Spule (4) eines die Drehstromanlage steuernden Relais besteht, der ein ohmscher Widerstand (7) In Serie nachgeschaltet sein kann.
    4. Schaltungsanordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der komplexe Widerstand als vorzugsweise induktiver Spannungsteiler (8/10,9/11, 12) ausgebildet ist und dass die Relaisschaltung ein Thyratron (15) enthält, dessen Entladungsstrecke (16-17) zwischen der zweiten und dritten Phase (B bzw. C) liegt und dessen Hilfsanode (14) die am Spannungsteiler abgreifbare Teilspannung zugeführt wird.
    5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,'dadurch gekennzeichnet, dass in den Anodenkreis des Thyratrons (15) die Erregerspule (18) eines Steuerrelais (18/23/33) für die zu überwachende Drehstromanlage in Serie eingeschaltet ist, und dass der Spule (18) zwecks Aufrechterhaltung ihrer Erregung vorzugsweise ein Gleichrichter (19) parallel geschaltet ist.
    6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler aus wenigstens einer in Serie geschalteten Primärwicklung (8, 9) beträchtlicher Impedanz und wenigstens einer ihr zugeordneten Sekundärwicklung (10 oder 11) mit einer wesentlich geringeren Windungszahl besteht und dass die Sekundärwicklung (10 bzw. 11) in Abhängigkeit von beliebigen äusseren Steuergrössen kurzschliessbar ist.
    7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wicklungsende der kurzschliessbaren Sekundärwicklung (10 und/oder 11) geerdet ist.
    8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass derjenige Teil des Spannungsteilers, an dem die Steuerspannung für die Hilfsanode (14) des Thyratrons (15) abgegriffen wird, aus einer Primärwicklung (9) beträchtlicher Impedanz, der ein Potentiometer (12) parallel geschaltet ist, und einer kurzschliessbaren Sekundärwicklung (11) besteht.
    9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass derjenige Teil des Spannungsteilers, der das Verhältnis der Abgriffsspannung zur Spannung am Ausgang (P) des Autotransformators bestimmt, aus einer Primärwicklung (8) beträchtlicher Impedanz und einer ihr zugeordneten kurzschliessbaren Sekundärwicklung (16) besteht, wobei die Impedanz der Primärwicklung derart bemessen ist, dass bei offener Sekundärwicklung (10) der Spannungsabfall in dieser Primärwicklung (8) wesentlich grösser als die Zündspannung des Thyratrons (15) ist.
    10. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der beiden Sekundärwicklungen (10,11) des Spannungsteilers durch Eintauchen einer Elektrode in eine Flüssigkeit kurzschliessbar ist. <Desc/Clms Page number 8>
    11. Durch die Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10 zu überwachende und automatisch zu regelnde Pumpanlage, durch die eine elektrisch leitende Flüssigkeit mittels einer durch einen Drehstrommotor angetriebenen Pumpe von einem tiefgelegenen Schacht in ein höher gelegenes Reservoir gepumpt werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Ausgang (P) des Autotransformators näher liegende Teil des Spannungsteilers aus einer Primärwicklung (8) und einer Sekundärwicklung (10) besteht, deren eines Wicklungsende geerdet ist (37), während ihr anderes Wicklungsende in Parallelschaltung mit zwei in unterschiedlicher Höhe im Schacht (27) angeordneten Elektroden (31 und 32) verbunden ist, u. zw.
    einmal unmittelbar mit der oberen Elektrode (31) und zum andern mit der unteren Elektrode (32), mit dieser jedoch unter Zwischenschaltung eines Arbeitskontaktes (33) des Steuerrelais (18/23/33) der Schaltungsanordnung.
    12. Pumpanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung von der Sekundärwicklung (10) zu den beiden Elektroden (31 und 32) des Schachtes (27) ein Unterbrecherschalter (41) liegt, der durch einen im Reservoir (28) angeordneten Schwimmer (39) geschlossen wird, wenn das Reservoir nahezu leer ist.
    13. Pumpanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Anschluss an die dritte Phase (C) näher liegende Teil des Spannungsteilers aus einer Primärspule (9) und einer Sekundärspule besteht, deren eines Wicklungsende geerdet ist (37), während ihr anderes Wicklungsende in Parallelschaltung mit zwei in unterschiedlicher Höhe im Reservoir (28) angeordneten Elektroden (34 und 35) verbunden ist, u. zw. einmal unmittelbar mit der oberen Elektrode (34) und zum ändern mit der unteren Elektrode (35), mit dieser jedoch unter Zwischenschaltung eines Ruhekontaktes (36) eines vom Steuerrelais (18/23/33) der Schaltungsanordnung gesteuerten Schaltschützes (21), das den Drehstrommotor (29) der Pumpanlage ein-und ausschaltet.
AT805458A 1957-11-29 1958-11-20 Schaltungsanordnung zum Schutz von Drehstromanlagen und ihre spezielle Anwendung auf Pumpanlagen AT208435B (de)

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