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Schutzrelaisanordnung mit Transduktor
Der Transduktor eignet sich dank seiner Robustheit und Betriebssicherheit vorzüglich für Schutzrelais-
Anordnungen. Es wurden bereits Transduktorrelais-Schaltungen zur überwachung von Strömen vorgeschla- gen, bei denen aber die Verwendung einer zuverlässigen Wechselstromhilfsquelle erforderlich ist. Diese lässtsicheinsparen, wenn die Speisung des Transduktors durch den zu überwachenden Strom selbst erfolgt.
Fig. l zeigt eine derartige bekannte Schaltung. Darin ist mit 1 der Transduktor bezeichnet, mit 2 und 2' dessen mit einem Gleichrichter 3 bzw. 3'in Reihe liegende und antiparallel geschaltete Last-Wicklungen, die zumindest von einem Teil des zu Überwachenden, über die Klemmen 4, 4' fliessenden Wechselstroms gespeist werden. 5 ist die Steuerwicklung des Transduktors, über welche der Ausschaltbefehl gegeben wird. Dieser Ausschaltbefehlkann vom Oberwellengehaltdes Stromes abhängig sein und auf diese Weise die Fehlerströme, hingegen keine Einschaltstromstösse beispielsweise eines Transformators erfassen, wie es bei einschaltsicheren Differentialstromrelais üblich ist. An den Anschlüssen 4, 4' der in Fig. l gezeigten Nordnung liegt auch die Steuerspule 6 eines elektromechanischen Relais oder eines SchUtzes.
Durch Änderung des Steuerstromes in der Steuerwicklung 5 kann die an den Klemmen des Transduktors und damit auch die an der Steuerspule 6 liegende Spannung variiert werden. Der hauptsächlich ohmsche Spannungsabfall am Transduktor erreicht aber auch im voll gesättigten Zustand bei hohen Speiseströmen beträchtliche Werte, so dass in diesem Falle das Ansprechen des parallelgeschalteten Gerätes 6 unabhängig von der Steuerdurchflutung des Transduktors eintreten kann. Bei einer ändern bekannten Anordnung wird ein Transduktor in Strombegrenzungsschaltung mit einem separaten Sekundärkreis verwendet (deutsche Patentschrift Nr. 972790).
Hiebei ist aber die Grösse des Sekundärstromes von der speisenden Primärspannung bzw. von dem zu überwachenden Strom abhängig. Damit lässt sich die Speisespannung des angeschlossenen Relais nicht unab- hängig vom Primärkreis steuern, und es müssen weitere umständliche Massnahmen vorgesehen werden, um ein fehlerhaftes Schalten zu verhüten.
Die Mängel des bekannten lassen sich vermeiden, wenn man erfindungsgemäss einen in Selbsisättigungsschaltung arbeitenden Transduktor, dessen Lastwicklungen zumindest von einem Teil des zu überwachenden Wechselstroms gespeist sind, während der Schaltbefehl an seiner Steuerwicklung liegt, kombiniert mit einem galvanisch getrennten, von den vorgenannten Lastwicklungen induktiv beeinflussten sekundären Lastkreis, an welchen das zu steuernde Organ angeschlossen wird. Hiebei ist sowohl der spannung steuernde Transduktor als auch der galvanisch getrennte Sekundärkreis an sich zum Stand der Technik zu rechnen.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Schaltvorgang ohne zusätzliche Wechselstromhilfsorgane und praktisch unabhängig von der Grösse des zu überwachenden Stromes ausgelöst werden kann. Es lässt sich also erreichen, dass nur der Schaltbefehl an der Steuerwicklung massgebend ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden sowohl zwei je in Reihe mit einem Gleichrichter liegende, primäre Lastwicklungen als auch zwei in einem galvanisch getrennten Sekundärkreis parallel zu einem Verbraucher angeschlossene Lastwicklungen verwendet. Der primäre Lastkreis wird von dem zu überwachenden Strom gespeist und der sekundäre Lastkreis an das zu steuernde Organ angeschlossen.
Es ist zweckmässig, jede sekundäre Lastwicklung mit einem nichtlinearen Widerstand in Reihe zu schalten. Hiezu können Gleichrichterventile Verwendung finden. Schliesslich kann es vorteilhaft sein, bei Gleichrichtung des Stromes im sekundären Lastkreis eine Strombegrenzungsimpedanz in Reihe zu einem Gleichrichter und einen Kondensator parallel zur Last zu schalten.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung, während die Fig. 4 und 5 zur Erläuterung der Wirkungsweise dienen.
In Fig. 2 ist 7 die Steuerwicklung eines Transduktors. Der zu überwachende Wechselstrom fliesst über die Klemmen 4, 4'und damit über die Ventile 8,9 sowie die Lastwicklungen 10, 11, welche so angeordnet i sind, dass ihre magnetischen InduktionsflUsse dieselben, durch Pfeile angedeutete Richtungen aufweisen.
Neben diesen Wicklungen sind zwei weitere Wicklungen 12,13 vorhanden, die in einem separaten, gal- vanisch getrennten Stromkreis liegen und parallel zur Last 14 (beispielsweise parallel zu einer Relaisaus- lösespule) geschaltet sind. In den Wicklungen 12,13 wird unterhalb der Sättigungsgrenze des Transduktors durch die Wicklungen 10,11 transformatorisch eine Spannung induziert. Die Induktionsflüsse haben in den beiden Sekundärwicklungen 12,13 die gleiche Richtung. Die Ventile 15 und 16 üben keine Gleichrichter- funktion aus. Sie dienen lediglich zur Herabsetzung der Zeitkonstante und könnten durch beliebige andere nichtlineare Widerstände ersetzt oder gegebenenfalls ganz weggelassen werden.
In Fig. 3 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 2. Das hier gezeigte
Schema eignet sich. zur Speisung des Verbauchers mit Gleichstrom. 14' ist die Last, die über eine Strom- begrenzungsdrossel 17 und eine Gleichrichterbrücke 18 gespeist wird. Parallel zur Last liegt ein Konden- sator 19, der die Stromspitzen aufnimmt. Bei sehr hohen Strömen im primären Lastkreis, beispielsweise Kurzschlussströmen, wird die Spannung und der Strom am Gleichrichter 18 durch die Sättigung des Trans- duktors begrenzt. Die erfindungsgemässe Relais-Einrichtung kann daher kurzschlussfest gebaut werden.
Aus Fig. 4, in welcher die ideale Charakteristik eines Transduktors in Selbstsättigungsschaltung wieder- gegeben ist, kann die Wirkungsweise der Anordnung ersehen werden. Auf der Abszisse ist der Steuerstrom
1 aufgetragen, auf der Ordinate der magnetische Fluss $. Wenn der Steuerstrom oberhalb von Is liegt, ist der Transduktor gesättigt. In diesem Fall wird praktisch keine Spannung im Sekundärkreis induziert, da keine Änderung des magnetischen Flusses möglich ist. Liegt der Steuerstrom jedoch innerhalb des Bereiches
EMI2.1
Steuergleichstromes Ist in Wicklung 7 kann die induzierte Sekundärspannung bis zu einem Maximalwert gebracht werden, welcher der total möglichen Flussänderung 2$ entspricht.
In Fig. 5 ist der Sekundärstrom I k der erfindungsgemässen Relaisanordnung in Funktion des Steuer- stromes I dargestellt. Jede einzelne Kurve 20, 21 oder 22 gilt für einen bestimmten Wert des Primärstro- mes. Diese Kurven liegen nahe beieinander, so dass der Einfluss des Primärstromes auf den Sekundärstrom gering bleibt. Der Sekundärstrom nimmt bei negativem Steuerstrom zu. Ohne Steuerstrom sind die Wick- lungskerne infolge der Remanenz fast gesättigt, und es wird nur eine kleine Spannung in den Sekundär- wicklungen induziert. Dadurch lassen sich Fehlschaltungen beim verspäteten Eintreffen des Sperrsignals, das einem positiven Steuerstrom entspricht, verhindern. Solange also kein Schaltbefehl vorhanden ist, 'bleibt der Transduktor gesättigt.
Der magnetische Verstärker wird erst durch einen negativen Steuerstrom entsättigt, und damit kann die Auslösespannung im Sekundärkrei ? entstehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Magnetverstärker-Relais. gekennzeichnetdurchdie Kombination eines in Selbstsättigungsschaltung arbeitenden Transduktors. dessen Lastwicklungen (10, 11) zumindest von einem Teil des zu überwachenden
Wechselstroms gespeist sind während der Schaltbefehl an seine Steuerwicklung (7) gelegt wird, mit einem galvanisch getrennten, von den vorgenannten Lastwicklungen (10, 11 induktiv beeinflussten sekundären Lastkreis- {12, 13), an welchem das zu steuernde Organ (14) liegt.