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Frequenzrelais
Die Erfindung betrifft ein Frequenzrelais mit einem frequenzabhängigen, eine Phasenverschiebung zwischen einem von der zu überwachenden Spannung durch den frequenzabhängigen Schaltungsteil getriebenen Wechselstrom und der zu überwachenden Spannung in Abhängigkeit von der Frequenz der zu überwachenden Spannung hervorrufenden Schaltungsteil.
Zum Schutz von elektrischen Kraftversorgungssystemen sind häufig Frequenzrückgangsrelais eingesetzt, die beim Auftreten eines Fehlers, der beispielsweise infolge zu schwerer Last oder anderer abnormaler Zustände entstehen kann, sofort Massnahmen veranlasst, die den Einfluss des Fehlers beseitigen, bevor dieser zu gross geworden ist. Eine solche Massnahme kann im Abschalten eines gewissen Betrages der Last bestehen, die an das Kraftversorgungssystem angeschlossen ist.
Frequenzrelais sind manchmal auch in den Fällen eingesetzt, in denen industrielle Werkanlagen einen Teil ihrer elektrischen Energie von einem Kraftversorgungssystem beziehen und den andern Teil ihrer Energie selbst erzeugen. Bei solchen Netzverbindungen kann beim Auftreten eines Fehlers in dem Kraftversorgungssystem, der zum Rückgang der Frequenz dieses Systems führen kann, die in der industriellen Werkanlage erzeugte Energie zum Abfliessen in das Kraftversorgungssystem veranlasst werden.
In diesem Falle ist es wünschenswert, wenn die Werkanlage vom Kraftversorgungssystem vorübergehend abgetrennt wird. Ausserdem kann ein Frequenzrelais dazu verwendet werden, um die Grösse der Last mit der Grösse der in der industriellen Werkanlage erzeugten Energie in Einklang zu bringen ; dadurch lässt sich verhindern, dass sich die in der industriellen Werkanlage erzeugte Energie hinsichtlich ihrer Frequenz ändert.
Ziel der Erfindung ist es, ein möglichst schnell arbeitendes Frequenzrelais zu schaffen, das ausserdem ausserordentlich empfindlich ist. Ferner soll ein Frequenzrelais geschaffen werden, das ein Minimum an bewegbaren Teilen besitzt.
Zur Erzielung dieser Eigenschaften ist das Frequenzrelais gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass im Stromkreis des frequenzabhängigen Schaltungsteiles ein durch den Wechselstrom zur Abgabe von Impulsen angereizter Impulsgeber angeordnet ist, dass dem Stromkreis des frequenzabhängigen Schaltungsteiles eine aus einer Reihenschaltung eines steuerbaren Gleichrichters und eines bei einer Abweichung der Frequenz der zu überwachenden Spannung von ihrer Sollfrequenz eine Signalgabe bewirkenden Relais bestehende Schalteinrichtung parallelgeschaltet ist und dass der Impulsgeber ausgangsseitig mit dem steuerbaren Gleichrichter der Schalteinrichtung verbunden ist.
Die Erfindung ist an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert, von denen Fig. 1 ein Schaltbild des Frequenzrelais und Fig. 2 die Wirkungsweise des Frequenzrelais wiedergebende Kurven zeigt.
Das in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemässe Frequenzrelais besitzt die Eingangsklemmen --2 und 4--, die mit der Wechselspannungsquelle verbunden sind, deren Frequenz überwacht werden soll. Die
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Frequenz der zu überwachenden Spannung wird durch einen frequenzabhängigen Schaltungsteil--6-- erfasst, der zwischen den Eingangsklemmen --2 und 4-- des Frequenzrelais angeordnet ist. Der frequenzabhängige Schaltungsteil --6-- enthält einen ersten induktiven Blindwiderstand-8-, einen kapazitiven Blindwiderstand-10-und einen zweiten induktiven Blindwiderstand --12--.
Im Stromkreis des frequenzabhängigen Schaltungsteiles --6-- ist ein Impulsgeber angeordnet, der beim Ausführungsbeispiel aus einem Sättigungswandler --14-- besteht. Der kapazitive Blindwiderstand-10-und der zweite induktive Blindwiderstand --12-- sind einander parallelgeschaltet und liegen in Reihe mit dem ersten induktiven Blindwiderstand-8-sowie mit der Primärwicklung--18-- des Sättigungswandlers --14--. Der Kern --16-- des Sättigungswandlers --14-- ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das eine nahezu rechteckförmige Hysteresisschleife besitzt.
Ein beispielsweise magnetisches Relais --22--, das mit dem steuerbaren Gleichrichter --26-- die Schalteinrichtung des Frequenzrelais bildet, ist mit einem Anschlussende seiner Erregerwicklung an die Eingangsklemme --2-- des Frequenzrelais und mit dem andern Anschlussende seiner Erregerwicklung an die Anode --a-- des steuerbaren Gleichrichters --26-- angeschlossen, der als steuerbarer SiliziumGleichrichter ausgebildet sein kann. Die Kathode --c-- des steuerbaren Gleichrichters --26-- ist mit der Eingangsklemme --4-- verbunden.
Falls erforderlich, kann eine Diode--28-- der Erregerwicklung des Relais --22-- parallelgeschaltet sein, um induktive Ströme während der Halbwellen passieren zu lassen, während der steuerbare Gleichrichter --26-- nicht leitend ist.
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Strecke zugeführt wird, so lange leitend bleibt, bis der Stromfluss zwischen der Anode und Kathode von aussen her unterbrochen wird ; dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Anoden-KathodenSpannung sich entsprechend dem Verhalten der von der Wechselspannungsquelle an die Eingangsklemmen --2 und 4-gelieferten Spannung in ihrer Polarität umkehrt.
Um den steuerbaren Gleichrichter - leitend zu halten, ist sein Gitter --g-- über einen Widerstand --30-- mit einer Anschlussklemme der Stekundärwicklung --20-- des Sättigungswandlers --14-- verbunden; die andere Anschlussklemme der Sekundärwicklung --20-- ist an die Kathode --c-- des steuerbaren Gleichrichters --26-- angeschlossen. Ein Widerstand --32--, der parallel zur Gitter-Kathoden-Strecke liegt, sowie eine Diode --34--, die dem Widerstand --32-- parallelgeschaltet ist, schliesst die vom Sättigungswandler --14-- erzeugten Halbwellenimpulse kurz, die nicht zum Leitendwerden des steuerbaren Gleichrichters-26führen.
Nähere Einzelheiten des erfindungsgemässen Frequenzrelais sind an Hand der im folgenden wiedergegebenen Wirkungsweise des erfindungsgemässen Frequenzrelais beschrieben. Die Eingangsklemmen - 2 und 4-- sind an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen, deren Frequenz überwacht werden soll. Die Grösse der Blindwiderstände --S, 10 und 12-- ist so gewählt, dass, wenn die den.
Eingangsklem- men --2 und 4- zugeführte Frequenz der Sollfrequenz entspricht, der Strom --J36-- durch die Primärwicklung --18-- des Sättigungswandlers --14-- gegenüber der an den Eingangsklemmen --2 und 4-liegenden Spannung--Ei--um einen Phasenwinkel verschoben ist, der sicherstellt, dass der positive Impuls --E40-- beendet ist, bevor die Anode --a-- des steuerbaren Gleichrichters --26-- positiv in bezug auf seine Kathode --c-- ist. Diese Beziehung ist aus Fig. 2 ersichtlich.
Wenn die Frequenz der an den Eingangsklemmen --2 und 4-- liegenden, zu überwachenden Spannung unterhalb der Sollfrequenz liegt, dann wird der Phasenwinkel des durch die Primärwicklung-18-
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die in der Sekundärwicklung --20-- erzeugt werden, treten auf, wenn die Spannung --E3S-- am steuerbaren Gleichrichter --26- positiv ist. Wenn dies eintritt, wird der steuerbare Gleichrichter --26-leitend gesteuert, wodurch ein Strom-L-durch die Erregerwicklung des Relais --22-- fliesst und das Relais erregt, das daraufhin seine normalerweise geöffneten Kontakte zur Signalgabe bzw. zur Beeinflussung einer nicht dargestellten Auslöseeinrichtung betätigt. Es ist oben bereits angedeutet worden, dass eine geeignete Auslöseeinrichtung der Auslöser eines Lasttrennschalters sein kann.
Im Rahmen der Erfindung kann jede Auslöseeinrichtung durch die Kontakte des Relais --22-- erregt werden.
Da der steuerbare Gleichrichter --26-- die Eigenschaft eines Thyrotrons besitzt, wird er auch nach Beendigung des Impulses-E-leitend bleiben und jedesmal erst dann unterbrochen werden, wenn sich die Spannung --E3S-- umkehrt und der Strom --J46-- Null wird. Der steuerbare Gleichrichter - wird jedesmal wieder leitend, wenn während positiver Halbwellen der Spannung-E-infolge
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Falls es erwünscht ist, dass sich das Relais --22-- im erregten Zustand selbst hält, können zusätzliche Kontakte parallel zu dem steuerbaren Gleichrichter --26-- angeordnet werden, die bei Erregung des Relais --22-- wirksam werden. Ferner kann auch ein Widerstand parallel zur Primärwicklung --18-- des Sättigungswandlers --14-- angeordnet werden, wenn die Impedanz des Sättigungswandlers unerwünscht hoch ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Frequenzrelais mit einem frequenzabhängigen, eine Phasenverschiebung zwischen einem von der zu überwachenden Spannung durch den frequenzabhängigen Schaltungsteil getriebenen Wechselstrom und der zu überwachenden Spannung in Abhängigkeit von der Frequenz der zu überwachenden Spannung hervorrufenden Schaltungsteil, dadurch gekennzeichnet, dass im Stromkreis des frequenzabhängigen Schaltungsteiles (6) ein durch den Wechselstrom zur Abgabe von Impulsen angereizter Impulsgeber (14) angeordnet ist, dass dem Stromkreis des frequenzabhängigen Schaltungsteiles (6) eine aus einer Reihenschaltung eines steuerbaren Gleichrichters (26) und eines bei einer Abweichung der Frequenz der zu überwachenden Spannung (E3 von ihrer Sollfrequenz eine Signalgabe bewirkenden Relais (22)
bestehende Schalteinrichtung parallelgeschaltet ist und dass der Impulsgeber (14) ausgangsseitig mit dem steuerbaren Gleichrichter (26) der Schalteinrichtung verbunden ist.