CH110189A - Von Strom und Spannung abhängiges Relais. - Google Patents

Von Strom und Spannung abhängiges Relais.

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CH110189A
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Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/30Staggered disconnection

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  • Relay Circuits (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description


  Von Strom und Spannung abhängiges Relais.    Um aus einem elektrischen Leitungsnetz  fehlerhafte Strecken ohne Störung des übrigen  Netzes abschalten zu können, sind verschie  dene Anordnungen vorgeschlagen worden,  bei denen die     Auslösezeit    der Schalter von  dein Verhältnis zwischen Spannung und Strom  der abzuschaltenden Leitungsstrecke,, und  damit von der Impedanz der Leitungsstrecke  zwischen der Stelle des Relais und der  Fehlerstelle, oder von einer beliebigen Kom  ponente dieser Impedanz abhängig ist.  



  Die Erfindung     betrifft    ein Relais dieser  Art, wobei das Relais, welches vom Strom  und von der Spannung abhängig ist und  durch seine Einstellung die     Auslösezeit    eines  Schalters bestimmt, eine Stromspule und eine  Spannungsspule enthält, die fest miteinander  verbunden und relativ zu einem dritten Organ  beweglich sind, mit welchem sie in magne  tischer Wirkungsverbindung stehen. Dieses  Organ kann zum Beispiel eine Spule, ein  permanenter Magnet oder ein Eisenkörper sein.  



  Als Vorteil eines in dieser Art ausge  führten Relais ist besonders     seine    Einfachheit  zu nennen; das Relais benötigt nur einen    einzigen Kontakt. Ausserdem hat das Relais  gerade im     Kurzschlussfall    eine grosse Riebt  kraft, auch wenn die Spannung gleich Null  ist. Endlich ist der- Energieverbrauch des  Relais klein, besonders derjenige der Span  nungsspule. Das Relais kann daher an     Span-          nungswandler    kleiner Leistung, z. B. an     di-          elektrische    Spannungswandler angeschlossen  werden.  



  Ein Schema eines nach der Erfindung.  ausgeführten Relais zeigt beispielsweise die       Fig.    1. Hier bedeutet: a und b die beiden  fest miteinander verbundenen Spulen, die  gemeinsam gegenüber der Spule c beweglich  sind. d ist der Schalter, dessen     Auslösezeit     durch das Relais bestimmt wird, und durch  welchen die Leitungsstrecke e abgeschaltet  werden kann. Die Spulen a und c werden  über den Stromwandler f mit dem Strom  dieser Leitungsstrecke gespeist; die Spule     b     liegt über den Spannungswandler g an der  Spannung dieser Leitungsstrecke. Auf der  Achse der Spulen     a    und<I>b</I> ist eine Kurven  scheibe     h    angebracht.

   Gegen diese Kurven  scheibe bewegt sich ein Arm mit dem Kon-      taktpaar i, der von dem Zeitrelais k ange  trieben wird.     in    ist ein Elektromagnet, der  dazu dient, beim Überschreiten einer einstell  baren Stromstärke die Sperrung des Zeit  relais     k    freizugeben.     ra    ist die     Auslösespule     des Schalters, o die Stromquelle, aus der  dieselbe gespeist wird.  



  Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist  die folgende: Die beiden magnetischen Felder  der sich kreuzenden Spulen     a    und b, von  denen das eine vom Strom, das andere von  der Spannung abhängig ist, setzen sich zu  einem resultierenden Feld zusammen, dessen  Richtung nur von dem Verhältnis Spannung  zu Strom abhängt. Das aus den Spulen a  und b bestehende bewegliche System stellt  sich, da keine Gegenkraft vorhanden ist, so  ein, dass die Richtung dieses resultierenden  Feldes mit der des Feldes der Spule c zu  sammenfällt. Es ist also auch die Stellung  des beweglichen Systems und damit die der       Kurvenscheibe   <I>lt</I> nur von dem Verhältnis  Spannung zu Strom abhängig.

   Beim Über  schreiten des eingestellten Stromes gibt der       lIagnet        ix    die Sperrung des Zeitrelais<I>k</I> frei,  so dass das Zeitrelais zu laufen beginnt und  das Kontaktpaar i sich auf die Kurvenscheibe       7i.    zu bewegt. Die Zeit, nach welcher das  Kontaktpaar i durch     Auftreffen    auf die Kur  venscheibe     li    geschlossen und somit der  Schalter     d    ausgelöst wird, ist von der Stel  lung der Kurvenscheibe     h,    also ebenfalls von  dem Verhältnis Spannung zu Strom abhängig.  



  Es ist dabei     gleichgültig,    ob die Lauf  geschwindigkeit des Zeitrelais k vom Strom  abhängig oder unabhängig ist. Es kann also  zum Beispiel an Stelle eines reinen Zeitrelais  auch ein     Ferraris-Laufwerk    verwendet werden.  Es ist auch nicht notwendig, dass die Spulen  a, und b wie in dem gezeichneten Beispiel  gerade einen rechten Winkel einschliessen;  sie können einen beliebigen, von Null ver  schiedenen Winkel bilden. Die Kraftlinien  der Spulen     a,   <I>b, c</I> können sich auch teil  weise durch Eisen schliessen.

   Auch ist es  gleichgültig, ob, wie in dem gezeichneten  Beispiel, die beiden Spulen     a    und b gemein-         sam    beweglich und die dritte Spule fest ist,  oder ob die beiden miteinander verbundenen  Spulen fest angeordnet sind und die dritte  Spule beweglich und mit der     Kurvenscheibe     verbunden. Ferner könnte die dritte Spule (c),  die in dem gezeichneten Beispiel mit der  Spule a in Reihe geschaltet ist, irgend einen  andern Strom führen, der nur in der Frequenz  mit den     Strömen    der Spulen     a    und b über  einstimmen muss. Beispielsweise wäre es auch  möglich, die Spule     c    mit der Spule b in Reihe  zu schalten.  



  An die Stelle der dritten Spule (c)     kann     auch ein Eisenkörper treten. In diesem Falle  stellt sich das aus den     Spulen   <I>a,</I> und<I>b</I> be  stehende bewegliche System so ein, dass die  Richtung des resultierenden Feldes in die  Richtung des kleinsten magnetischen Wider  standes fällt. Auch in diesem Falle können  natürlich die beiden miteinander     verbundenen     Spulen fest und der Eisenkörper beweglich  sein.

   Der bewegliche Eisenkörper kann auch  in für     11Tessinstrumente    bekannter     _N,Teise    eine  gekröpfte Form erhalten und durch eine fest  stehende Spule     magnetisiert    werden; bei  Gleichstrom kann statt dessen ein perma  nenter     Magnet    verwendet werden.  



  Die     Einrichtung    wirkt in gleicher Weise  bei Gleichstrom und bei Wechselstrom,     so-          ange    die Wechselströme in den drei Spulen       cr.,   <I>b,</I> c phasengleich sind. Ist dies nicht der  Fall, so sind nur diejenigen Komponenten  der Ströme in     a    und b     wirksam,    die mit  dem Strom in c phasengleich sind. Ist also  die Spule c mit der Spule b in Reihe ge  schaltet, so wirkt nur diejenige Komponente  des Stromes in der Spule     a.,    welche mit dem  Strom in b phasengleich ist (Wattkomponente  des Stromes).

   Ist anderseits die Spule c mit  der Spule     a    in Reihe geschaltet und der  Strom in der Spule b phasengleich mit der  an den Stromkreis dieser Spule angelegten  Spannung, so wirkt nur diejenige Komponente  dieser     Spannung,    welche mit dem Strom in     a     phasengleich ist. (Wattkomponente der Span  nung).

   Durch Einschalten von     ohmschen    oder  induktiven     Vorschaltwiderständen    vor die  Spannungsspule (1), bei     Mehrpliasenstrom         auch durch entsprechende Wahl der Phase,  an welche die Spannungsspule angeschlossen  wird, ist es möglich, Phasengleichheit zwi  schen den Strömen in den beiden miteinander  verbundenen Spulen     (a    und b) bei einer be  liebigen Phasenverschiebung zwischen Strom  und Spannung in der geschützten Leitungs  strecke zu erhalten.

   Sind die Ströme in den  beiden Spulen phasengleich, wenn der Strom  in der Leitungsstrecke der Spannung um 90    nacheilt, so ist der Ausschlag des Relais von  der Blindkomponente der Leitungsimpedanz       abhängig;    sind dagegen die Ströme in den  beiden verbundenen Spulen phasengleich,  wenn auch Strom und Spannung in der Lei  tungsstrecke phasengleich sind, so ist der  Ausschlag des Relais von der Wirkkompo  nente der Leitungsimpedanz abhängig.  



  Im letzteren Falle wird bei einer Um  kehr der     Energieströmung    in der Leitung  auch eine Umkehr des Ausschlages des Relais  eintreten. Als Ausgangsstellung des Relais  sei dabei diejenige betrachtet, die es bei       Stromlosigkeit    der     Spannungsspule    einnimmt.  Man kann in diesem Falle die Kontaktvor  richtung des Relais so ausbilden, dass das  Relais nur bei einer bestimmten Energie  strömungsrichtung anspricht, oder so, dass  die Zeit bis zum Ansprechen des Relais (die       Auslösezeit    des Schalters) von der Energie  strömungsrichtung abhängig ist, oder so, dass  je nach der     Energieströmungsrichtung    der  eine oder der andere von zwei Schaltern  betätigt wird.  



  Eine Einrichtung der letzteren Art kann  zum Beispiel zum Schutze zweier paralleler  Leitungsstrecken verwendet werden, indem  die Stromspule des Relais in bekannter Weise  derart mit den Stromwandlern verbunden  wird, dass in ihr ein Strom fliesst, der der  Differenz der Ströme in den beiden Leitungs  strecken proportional ist. Je nachdem nun  bei einer Störung der     Strom    in der einen  oder andern Leitungsstrecke überwiegt, wird  das Relais in dem einen oder andern Sinne  ausschlagen und damit den Schalter der einen  oder andern Leitungsstrecke auslösen. Es ist  also leicht, eine solche Anordnung zu treffen,    dass bei einem Kurzschluss in einer der parallel  geschalteten Leitungsstrecken gerade die mit  dem Kurzschluss behaftete Strecke sofort oder  nach kurzer Zeit abgeschaltet wird.  



  Eine solche auf die Differenz der beiden  Leitungsströme ansprechende Schutzvorrich  tung würde jedoch versagen, wenn nur eine  der beiden Leitungsstrecken in Betrieb ist.  Es sind also Einrichtungen notwendig, welche  in diesem Falle das Ansprechen des Relais  verhindern oder doch nur dann gestatten,  wenn ein durch die     Leitungsstrecke    fliessen  der     Kurzschlussstrom    nicht durch einen andern  Schalter abgeschaltet werden kann. In diesem  Falle soll also, wie auch sonst üblich, das  Abschalten der Leitungsstrecke nach einer  von Strom und Spannung abhängigen Zeit  geschehen, während beim Betrieb der beiden  Leitungsstrecken ein Kurzschluss in einer der  Strecken sofort oder nach einer sehr kurzen,  von Strom und Spannung unabhängigen Zeit  abgeschaltet werden soll.

   Dies kann dadurch  geschehen, dass die Achse des Relais mehrere  Kurvenscheiben trägt, deren     zugehörige    Kon  taktpaare     hintereinandergeschaltet        äind,    und  dass eines dieser Kontaktpaare durch Hilfs  kontakte an den Schaltern überbrückt wird,  solange beide Leitungen eingeschaltet sind.  Die     Fig.    2 zeigt eine solche Einrichtung.

   In  dieser Figur sind zwei parallelgeschaltete  Leitungsstrecken ei und     e2    angenommen,  welche durch die Schalter     di    und d2 abge  trennt werden können.     fi    und     f2    sind die  Stromwandler, an welche die Stromspulen a  und c des Relais in bekannter Weise so an  geschlossen sind, dass sie von der Differenz  der beiden Ströme durchflossen werden.

   Das  Relais trägt die drei Kurvenscheiben     hi,        l22,    h3  mit den drei Kontaktpaaren     ii,        i2,        i3,    von  denen     ü    in den     Auslösestromkreis    des Schal  ters-     di,        i2    in den des Schalters     ci'2    einge  schaltet ist, während 23<B>mit</B> den beiden andern  Kontaktpaaren in Reihe geschaltet ist. Paral  lel zu     i3    liegen die Hilfskontakte pl und     p2,     die mit den Schaltern     di    und     d2    verbunden  sind.  



  Tritt hier in einer der beiden Leitungen,  z. B. in ei, ein     gurzschluss    ein, so wird das      Gleichgewicht der Ströme in     fi    und     f_    ge  stört, da der Strom in der Leitung     ei    über  wiegt. Es fliesst also ein     Differenzstrom    durch  die Spulen     a    und e.

   Gleichzeitig beginnt das  Zeitrelais k zu laufen, und das Kontaktpaar     ii     wird nach kurzer Zeit durch     Auftreffen    auf  die Kurvenscheibe     hi        geschlossen.    Es ist an  genommen, dass die Kurvenscheibe     h.i    die  Gestalt eines Halbkreises hat, so dass die  Laufzeit des Zeitrelais in diesem Falle un  abhängig von der Stellung der Kurvenscheibe,  also von der Entfernung des Kurzschlusses  ist.

   Wenn der Kurzschluss in der andern  Leitung     e=    eingetreten wäre, das Relais also  von der Ausgangsstellung aus in entgegen  gesetzter Richtung sich bewegt hätte, so  würde an Stelle des Kontaktpaares     ü    das  Kontaktpaar 12 durch     Auftreffen    auf die  ebenfalls halbkreisförmige Scheibe     h2    ge  schlossen worden sein. Da der Stromkreis  der Kontaktpaare il und     i2    über die Hilfs  kontakte     pi    und     1.r2    geschlossen ist, wird also  im ersten Falle der Schalter     di,    im letzteren  Falle der Schalter     d:        geöffnet    werden.  



  Ist jedoch nur eine Leitung in Betrieb,  ist also zum Beispiel der' Schalter     d,    ge  öffnet, so werden die Spulen     a    und c vom  Strom des Stromwandlers     fa    durchflossen  sein. Das Relais wird also je nach der Span  nung mehr oder weniger aus der Nullstellung       abgelenkt    werden, und zwar in dem Sinne,  der     einem    Überwiegen des Stromes in der  Leitung     e2    entspricht. Tritt jetzt ein Kurz  sehluss ein, so wird das Kontaktpaar     i2    durch  Auftreffen auf die Kurvenscheibe<I>lau</I> Kontakt  machen.

   Der Schalter d2 wird aber, da sein       Auslösestromkreis    durch den Hilfskontakt     pi     unterbrochen ist, erst dann geöffnet werden,  wenn auch das Kontaktpaar     1s,    welches     pi     und     p2    überbrückt, durch     Auftreffen    auf die  Kurvenscheibe     la3    geschlossen worden ist.

    Die Kurvenscheibe h     z;    ist im Gegensatz zu  den Kurvenscheiben     hi    und     h2    so geformt,  dass die Zeit bis zum     Auftreffen    des Kon  taktpaares     i.        s    von der Stellung des Relais,  also von dem Verhältnis Spannung zu Strom    abhängig ist. Das Relais soll sich dabei so  einstellen, dass wenn von den beiden paral  lelen Leitungen nur eine in Betrieb ist, diese  im Falle eines Kurzschlusses um so rascher  abgeschaltet wird, je näher die Kurzschluss  stelle bei dem Ort des Relais liegt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Von Strom und Spannung abhängiges Relais, das durch seine Einstellung die Aus lösezeit eines Schalters bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromspule und eine Spannungsspule fest miteinander ver bunden und relativ zu einem dritten Organ beweglich sind, mit welchem sie in magne tischer Wirkungsverbindung stehen. UNTERANSPRüCHE 1. Relais nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dal; es nur bei einer be stimmten Energieströmungsrichtung an spricht. 2. Relais nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zeit bis zu seinem Ansprechen (die Auslösezeit des Schalters) von der Energieströmungsrichtung ab hängig ist.
    3. Relais nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass je nach der Energie strömungsrichtung der eine oder der andere von zwei Schaltern betätigt wird. 4. Relais nach Unteranspruch 3, zum Schutz paralleler Leitungsstrecken, dessen Strom spule mit einem Strom gespeist wird, der der Differenz der Ströme in den beiden Leitungsstrecken proportional ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Relais mehrere Kurvenscheiben trägt, deren zu gehörige Kontaktpaare hintereinanderge- schaltet sind, und dass eines dieser Kon taktpaare durch Hilfskontakte an den Sehaltern überbrückt ist, solange beide Leitungen eingeschaltet sind.
CH110189D 1923-06-04 1924-05-28 Von Strom und Spannung abhängiges Relais. CH110189A (de)

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