AT97334B

AT97334B - Elektrisches Relais zur Abschaltung von Kurzschlußströmen.

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Publication number: AT97334B
Authority: AT
Original assignee: Siemens Schuckertwerke Wien
Priority date: 1922-09-09
Filing date: 1922-09-09
Publication date: 1924-06-25

Description

Elektrisches Relais zur Abschaltung von Eurzschlussstromen.

Es sind selbsttätige Schalteinrichtungen bekannt, deren bewegende Kraft durch die Wechselwirkung eines Magnetfeldes und eines stromdurchflossenen Leiters entsteht. Der Stromfluss in diesem wird durch Transformation eines andern Stromes gewonnen, welcher sich unter den für die Auslösung vorgesehenen Umständen ändert. Im folgenden soll das die bewegende Kraft hervorbringende Feld als Arbeitsfeld und der mit diesem Feld zusammenwirkende Strom als Arbeitsstrom des Relais bezeichnet werden. Während bei bekannten Anordnungen das Arbeitsfeld und das die obenerwähnte Transformation vermittelnde Feld voneinander getrennt sind, werden nach der vorliegenden Erfindung beide Felder mit- einander vereinigt.

Anstelle eines Magnetfeldes konnte hiebei auch ein anderes Kraftfeld verwendet werden, das transformatorische Wirkumgen hervorbringen kann und in Wechselbeziehung mit einem Strom eine bewegende Kraft ergibt ; dies trifft z. B. auch für ein elektrisches Kraftfeld zu.

Die Fig. l und 2 stellen eine im wesentlichen bekannte Anordnung (Fig. l) und die grundsätzliche
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Strom lmd dem Magnetfeld 6 hervorgebracht. Der im LeiterJfliessende Arbeitsstrom des Relais wird durch Transformation aus dem Strom der Leitung 1 gewonnen. Die Primärwicklung 2 und die Sekundär- wicklung 5 des Transformators sind durch einFeld 3 miteinander gekoppelt, das vom Arbeitsfeld 6 getrennt angeordnet ist. Nach der in Fig. 2 wiedergegebenen Erfindung bildet dagegen das oie Transformation vermittelnde Feld 3 zugleich das Arbeitsfeld 6.

Nimmt man an, dass die Kraftlinien des Feldes 6 parallel zur Bildebene verlaufen und der Leiter 4 in dieser liegt, so bewirkt ein im Leiter 4 fliessender Strom rinf Verdrehung des Leiters aus der Bildebene, die zur Auslösung oder Bewirkung von Schaltvorgängen verwertet werden kann.

Ist die Sekundärwicklung 5 des Transformators 2, 5 mit dem Leiter 4 starr verbunden, so bewirkt dessen Verdrehung zugleich eine Änderung des Kopplungsgrades im transformierenden System und man wird zweckmässig die Anordnung so treffen, dass der Kopplungsgrad in der Endstellung
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Anordnung einer Gleichgewichtslage zustreben, bei der die einander entgegenwirkenden Drehmonlellte zwischen dem Felde 3, 6 einerseits und den beiden Leiterteilen 4 und 5 anderseits gleich gross sind. Die Ebene des Leiters 5 ist dabei senkrecht stehend zur Ebene des Leiters 4 zu denken. Durch Beeinflussung der Leitfähigkeit des Kraftlinienweges 3,6 kann die Empfindlichkeit der Vorrichtung verschieden eingestellt werden.

Bei entsprechender Anordnung der aufeinander einwirkenden Stromkreise stellt sich der Bewegungsvorgang als eine gegenseitige Abstosslmg zwischen den Spulen 2 und 5 dar, die als elektrodynamische Repulsion bezeichnet wird. Das Relais soll nur durch nicht stationäre Stromänderunn in Tätigkeit kommen, dagegen durch die betriebsmässigen stationären Ströme und deren Änderungen unbeeinfluss bleiben. Um letztere daher von der Wirkung auf das Relais auszuschliessen, wird dieses bei zulässigen Werten des Relaisstromes durch eine Haltekraft in der Ruhestellung verriegelt, die der Relaisstrom im stationären Zustande selbst hervorbringen kann.

Die Haltekraft kann entweder auch während des Beweglmgsvorganges unvermindert weiter bestehen, aber durch die bewegende Kraft überwunden werden, sie kann aber auch bei oder nach Beginn des Bewegungsvorganges verringert oder zum Verschwinden gebracht werden. Da die Haltekraft durch einen elektrischen Strom hervorgebracht wird, so lässt sie sich leicht durch von der Relaisbeweglmg gesteuerte Schaltvorgänge in der gewünschten Weise regeln.

Wenn der bewegliche Teil des Relais die erforderliche Beschlelmigung erhalten hat, kann vorteilhaft der Arbeitsstrom unterbrochen werden. Damit sich die beiden Leiterteile 4, 5 der Anordnung nach Fig. 2 nicht durch entgegengesetzte Kraftwirkungen gegenseitig hemmen, werden sie zweckmässig in einen ortsfesten Teil 5 und einen beweglichen Teil 4 zerlegt. Diese beiden Teile können durch biegsame Leitungen oder Schleifkontakte auch während des Bewegungsvorganges miteinander leitend verbunden bleiben, sie können aber auch durch den Bewegungsvorgang voneinander getrennt werden, wodurch zugleich die eben erwähnte Stromunterbrechung bewirkt wird.

Eine wertvolle Anwendung des beschriebenen Relais ergibt sich durch dessen Vereinigung mit einer Schaltvorrichtung zu einem Schnellschalter für die Abschaltung von Kurzschlüssen an elektrischen Maschinen, besonders Einankerumformern. Das Relais betätigt hiebei den Unterbrechungssehalter mit einer dem zu unterbrechenden Strome annähernd proportionalen beschleunigenden Kraft. Die Abschaltung
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Die Fig.'3-5 zaigen ein Ausführnngsbeispiel eines solchen Schalters im Kreuzriss, Aufriss und Grundriss ; Fig. 3 stellt einen Schnitt nach der Linie a, b der Fig. 4 dar. Ein E-förmiges Magnetgestell 7 trägt eine von dem zu unterbrechenden Strome durchflossene Erregerwicklung 2, die der Spule 2 der
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induziert, dessen Amperewindungen die der Spule g aufheben müssen. Der Krattfluss g, S bleibt hipbpi im wesentlichen unverändert, er ändert sich nur soweit, als zur Induktion einer den Strom im Kurzschlussringe 4, 5 aufrecht erhaltenden EMK notwendig ist. Die entgegengesetzt gerichteten Ströme in den Leitern 2 und 4, 5 bewirken eine Abstossung des letzteren.

Dieser wird aus dem Bereich des Kraftflusses 3, 6 herausgeschleudert und reisst hiebei das Schaltmesser 8 mit. Die Kontakte 9 und 10 werden daher mit grosser Schnelligkeit unterbrochen. Der Leiter 4, 5 unterliegt, während er die Luftspalte. M durcheilt, der beschleunigenden Wirkung des Kraftflusses 3, 6 wie ein Ankerleiter eines Elektromotors. Während
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Leitfähigkeit seines Kraftlinienweges lässt sich hier durch Anordnung eines oder mehrerer regelbarer Luftspalte im Magnetgestell leicht ermöglichen.

Der Kurzscl1lussring 4, 5 kann auch nach Fig. 6 mit dem Schaltmesser 8 zu einem einzigen elektrisch nicht unterteilten Körper vereinigt sein. Das Schaltmesser bildet also selbst einen Teil des Kurzschlussringes.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Kurzschlussring aus einem ortsfesten Teil 5 und einem beweglichen Teil 4 besteht. Dieser ist isoliert am Schalthebel oder escha. ltmesser 8 befestigt und wird mit diesem bei Auftreten eines Kurzsohlussstromes aus dem Luftspalt 15 des Magnetgestelles 7 herausgeschleudert. Das Schaltmesser 8 unterbricht hiebei einen Stromkreis 18 an den Kontakten 9 und 10. Die Lagerung oder Führung des Schaltmessers ist in diesen Figuren nicht eingezeichnet.

Der Stromkreis 18 ist hier nicht mit dem Kreise des auslösenden Stromes identisch. Es ist z. B. an eine Anordnung gedacht, bei der ein Kurzschluss im Hauptstromkreise 1 eines Generators durch den Kurz- schlussschalter den Erregerkreis 18 des Generators unterbricht.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem besonderen im Einschaltsinne wirkenden Haltemagnet 19, 20 zur Verriegelung des Schalters im Ruhezustand. Der Anker 19 des Magnets ist durch eine Stange 21 mit der Kontaktbrücke 8 verbunden. Der Magnet wird durch den Relaisstrommittels der Spule 22 erregt. Damit bei Kurzschluss nicht die Magnetkraft stark ansteigt und das Öffnen des Schalters er- schwert, ist der Magnet entweder schon bei normalem Strome stark gesättigt oder er trägt einen Kurzschlussring 23, der rasche Stromänderungen in der Spule 22 kompensiert und eine Erhöhung der Kraft-
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weiterer Schutz gegen die Folgen von Kurzschlüssen verwendbar. Sie können ferner im Erregerkreise grosser Weehselstromgeneratoren zu. deren Aberregung bei Kurzschlüssen dienen. Es wäre z.

B. die An- ordnung nach den Fig. 7,8 mit der Spule 2 in den Erregerkreis des Wechselstromgenerators einzuschalten, während das Schaltmesser 8 mittels der Leitungen 18 zu einem Widerstande im Erregerkreise der Erregermaschine des Generators parallel gelegt wird. Einem Kurzsehlusse auf der Wechselstromseite folgt daher sehr rasch die Schwächung der Erregung.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Relais zur Abschaltung von Kurzschlussströmen, dessen bewegende Kraft durch die Wechselwirkung eines Kraftfeldes (Arbeitsfeld) und eines Arbeitsstromes entsteht, der durch Transformation aus einem unter den für die Auslösung vorgesehenen Umständen sich ändernden Strome ge- wonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das die Transformation vermittelnde Feld zugleich das Arbeitsfeld des Relais bildet.

Claims

2. Ausführungsform nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Relaisbewegung den Kopplungsgrad des transformierenden Systems beeinflusst.

3. Ausführungsform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsgrad des transformierenden Systems in der Endstellung des beweglichen Relaisteiles kleiner ist, als in dessen Anfangs- . stellung.

4. Ausführungsform nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element des Relais ein in sich geschlossener Leiter ist, der vom auslösenden Strom durch elektrodynamische Repulsion bewegt wird.

5. Ausführungsform nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Relaisstrom im stationären Zustand im Relais eine Haltekraft hervorruft, die dieses in der Ruhestellung verriegelt.

6. Ausführungsform nach Anspruch 1-5, deren Arbeitsstromkreis aus einem ortsfesten und einem an der Relaisbewegung teilnehmenden Teile besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsfeste und der bewegliche Teil während des B3wegungsvorganges miteinander leitend verbunden bleiben.

7. Ausführungsform nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais einen von ihm getrennten Unterbrechungssehalter betätigt.

8. Ausführungsform nach Anspruch 1-6, gekennzeichnet durch ein von dem zu unterbrechenden Strom erregtes M ! 1gnetgestell und einen oder mehrere mit dem Schalthebel oder der Kontaktbrücke verbundene Kurzschlussringe, die im Ruhezustand den Kraftfluss des Magnetgestells umfassen und seinen Bereich durch im Magnetgestell vorgesehene Luftspalte verlassen können.

9. Ausführungsform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Relaisfeldes z. B. mit Hilfe eines oder mehrerer veränderlicher Luftspalte im Mtgnetgestell regelbar ist.

10. Ausführungsform nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel isoliert den beweglichen Teil des Kurzschlussringes trägt.

11. Ausführungsform nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel selbst einen Teil des Emrzsehlussringes bildet.

12. Ausführungsform nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der stromdurehflossene Schalthebel oder das Schaltmesser in einem Luftspalte des Magnetgestelles so angeordnet ist, dass die Richtung des stationären Stromes im Schalthebel, dessen Bewegungsrichtung beim Öffnen und die positive Kraftflussrichtung einem Rechtskoorainatensystem entsprechen.

13. Ausführungsform nach Anspruch 8-11, gekennzeichnet durch einen besonderen im Einschaltsinne wirkenden Haltemagnet.

14. Ausführungsform nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem zu unterbrechenden Strom erregte Haltemagnet durch starke Sättigung daran gehindert ist, bei Kurzschluss seine Kraft wesentlich zu erhöhen.

15. Ausführungsform nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem zu unterbrechenden Strom erregte Haltemagnet einen Kurzschlussring (23) trägt, der eine Erhöhung der Kraftlinienzahl und damit der haltekraft bei plötzlichen Änderungen des zu unterbrechenden Stromes hindert.

16. Ausführungsform nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltemagnet von einer bei Eintreten eines Kurzschlusses stark abfallenden Spannung erregt wird. EMI3.2 oder des Schalters am Ende seines Hubes durch eine Bremseinrichtung verzögert wird.

18. Ausführungsform nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch ein Bremsband, das über eine auf der Drehachse des Schalthebels angeordnete Exzenterscheibe geschlungen ist und durch diese im Verlaufe der Schaltbewegung gespannt wird.