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Selektivrelais zum Schutze elektrischer Leitungen.
Der Überstromschutz elektrischer Leitungsnetze erfolgt nach drei Gesichtspunkten : durch stromabhängige und spannungsabhängige Überstromrelais sowie durch Stromrichtungsrelais. Die spannungabhängigen Relais ergeben eine Staffelung der Auslösezeiten in Abhängigkeit von ihrer Lage zwischen Zentrale und Fehlerstelle, da beim Kurzschluss einer Leitung die Spannung zwischen der Kurzschlussstelle und der Zentrale von einem kleinsten bis zu einem grössten Wert wächst. Da der Spannungsabfall aber auch von der Grösse des Kurzschlussstromes abhängig ist, so sind diese Relais gleichzeitig stromabhängig, was oft unerwünscht ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Relais, dessen Auslösezeit allein von der Entfernung von der Fehlerstelle abhängig ist, ohne Rücksicht auf die Höhe des Kurzschlussstromes oder die Zentralenleistung, das also so beschaffen ist, dass mit absoluter Sicherheit das dem Fehlerpunkte am nächsten liegende Relais zuerst abläuft. Um dies zu erreichen, benutzt man eine Anordnung, bei der ein stromabhängiges und ein spannungsabhängiges Relais auf eine einzige Kontaktvorrichtung einwirkt und bei der die Abhängigkeit der Geschwindigkeit des stromabhängigen Relais von der Stromstärke einerseits und des Ausschlages des spannungsabhängigen Relais von der Spannung anderseits durch das gleiche Gesetz ausgedrückt wird.
Beide Relais müssen also z. B. quadratischen oder beide müssen linearen Charakter haben.
Als stromabhängiges Relais kann im übrigen jedes beliebige Relais verwendet werden, dessen Aus- lösezeit in irgendeiner Abhängigkeit von der Stromstärke steht. Seine Kontakthälfte wird also mit einer für jeden Wert des Überstromes veränderlichen Geschwindigkeit bewegt. Das spannungsabhängige Relais hingegen ist ähnlich einem Voltmeter ausgebildet, d. h., jedem Werte der Spannung entspricht eine bestimmte Lage der zugehörigen Kontakthälfte. Während also bei dem stromabhängigen Relais die
Geschwindigkeit, mit der die Kontakthälfte bewegt wird, eine bestimmte Funktion des Stromes ist, ist bei dem spannungsabhängigen Relais die Länge des Weges, um die die Kontakthälfte verdreht wird, eine Funktion der anliegenden Spannung.
Die Anordnung ist so getroffen, dass erst in dem Augenblick, in dem einüberstrom von bestimmter einstellbarer Grösse auftritt, in beiden Relais ein Drehmoment erzeugt wird. Im Ruhezustand entspricht also das Stromrelais einem abgeschalteten Motor, das Spannungsrelais einem spannungslosen Voltmeter.
Tritt ein Überstrom auf, so setzt er das stromabhängige Relais in Bewegung und verdreht gleichzeitig das spannungsabgängige Relais in dem Sinne, dass der Abstand der beiden Kontakthälften, der bisher ein Mindestmass betrug, nunmehr einen Wert annimmt, der in irgendeiner Beziehung zur Spannung steht.
Diesen Abstand durchläuft die Kontakthälfte des stromabhängigen Relais mit einer Geschwindigkeit, die durch die Höhe des Stromes bestimmt ist. In dem Augenblick, in dem beide Kontakthälften sich berühren, wird der zugehörige Ölschalter ausgelöst.
Denkt man sich nun zwischen einer Zentrale und einem Kurzschlusspunkt ein Relais, so wird in diesem der Kurzschlussstrom fliessen und es wird eine Spannung vorhanden sein, die gleich dem Produkt aus Kurzschlussstrom und Leitungswiderstand zwischen Relais und Fehlerstelle ist, vorausgesetzt, dass der Kurzschluss durch metallische Berührung zweier Leiter entstanden ist und die Spannung dort gleich Null ist. Wenn bei gleicher Lage der drei Punkte, Zentrale, Relais und Fehlerstelle, die Leistung der
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diesen Abstand mit grösserer Geschwindigkeit durchlaufen.
Die Zeit von dem Ansprechen des Relais bis zur Berührung der Kontakte wird hiebei die gleiche bleiben, sofern erfindungsgemäss die beiden Relais die gleiche Charakteristik haben, so dass eine veränderte Zentralenleistung keinen Einfluss auf die Auslösezeit des Ölschalters ausübt.
Da aus bekannten Gründen für Relais ebenso wie für Messinstrumente allgemein eine lineare Charakteristik erwünscht ist, so wird man zweckmässig beiden Relais eine lineare Charaktersitik geben.
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die Phasenverschiebung dadurch gewonnen wird, dass die Erregerwicklung n des stark gesättigten Eisenweges direkt im Stromkreise liegt, während die Wicklung o des schwach gesättigten Eisenweges parallel zu einem in Reihe mit der ersten Wicklung liegenden induktionsfreien Widerstand p geschaltet ist. Zweckmässig liegt die Wicklung o nicht dauernd im Stromkreis, sondern wird lediglich beim Ansprechen des Relais über den Kontakt i eingeschaltet.
Die von diesen Relais bewegte Kontakthälfte b steht im Ruhezustand der andern Hälfte c gegenüber, die von der Ferraris-Seheibe unter dem Einfluss der Spannung gegen die Wirkung einer Spiralfeder e bewegt wird, dadurch, dass die Eisenkerne beider Relais gleich bemessen sind und die gleichen hintereinander geschalteten Wicklungen tragen, und ferner dadurch, dass die äusseren Schenkel beider Relais nur schwach gesättigt sind, wird erreicht, dass beide Relais die gleiche Charakteristik besitzen.
Tritt ein Überstrom auf, so bewirkt er, dass das Schlussstück h des Relais a angezogen wird und durch
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beide Relais sich in Bewegung setzen. Das spannungsabhängige Relais ist als Wattrelais ausgebildet, so dass sich die Richtung seines Drehmoments mit der Stromrichtung ändert. Der Kontakt c wird also nur bei einer bestimmten Stromrichtung im Pfeilsinne gedreht. Bei entgegengesetzt fliessendem Strom verhindert ein Anschlag t, dass er gegen den Kontakt b bewegt wird. Die Kupplung zwischen der Scheibe d und dem den Kontakt c tragenden Hebel ist so ausgebildet, dass die Scheibe sich drehen kann, auch wenn c durch den Anschlag festgehalten wird. Dadurch wird eine nicht gezeichnete Sperrung des Relais a be-
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Bei Kurzschlüssen in Drehstromnetzen treten Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung auf, die ihrer Grösse und Richtung nach durch die Höhe und Phasenlage des Kurzschlussstromes und auch dadurch, ob der Kurzschluss einphasig oder dreiphasig ist, sehr stark beeinflusst werden. Den Wattrelais, wie sie zur Auswahl der abzuschaltenden Leitung in Abhängigkeit von der Stromrichtung bekannt sind, gibt man in ihren Strom- und Spannungsfluxen eine bestimmte Phasenverschiebung, so dass sie bei einem bestimmten Winkel zwischen Kurzschlussstrom und Spannung ein Maximum ihres Drehmoments in der einen oder andern Richtung haben.
So ist es, um zwei Grenzfälle zu erwähnen, möglich, sie so zu eichen, dass sie entweder auf die Wattkomponente oder auf die wattlose Komponente des Kurzschlussstromes am stärksten reagieren.
Infolge der eingangs besprochenen, vorher nicht bestimmbaren Phasenverschiebung im Kurzschluss ist es aber möglich, dass unter ungünstigen Umständen das Drehmoment der Wattrelais so beeinflusst wird, dass es zu Fehlschaltungen kommt. Gegenstand der Erfindung ist die Auswahl einer solchen Phasenverschiebung der beiden Fluxe in dem Strom-und Spannungseisen des Wattrelais, dass die zu erwartenden Fehlschaltungen auf ein Minimum reduziert, ja sogar ganz unmöglich gemacht werden.
Dieses Ziel wird dann erreicht, wenn das grösste Drehmoment an der Ferraris-Scheibe des Wattrelais dann vorhanden ist, wenn der die Stromwieldung durchfliessende Strom in Phase mit der am Relais anliegenden verketteten Spannung liegt oder mit andern Worten, da der Strom in der Spannungsspule fast rein induktiv ist und als solcher der zugehörigen Spannung um 900 nacheilt : das grösste Drehmoment muss dann vorhanden sein, wenn die Ströme in Strom-und Spannungswieklung um 900 verschoben sind. Diese Einstellung der Phase des Stromes in der Spannungswicklung erreicht man durch Serienschaltung eines induktiven
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