Vorrichtung zum Anzeigen des Quotienten zweier elektrischer Ströme in elektrischen Leitungen zum Zwecke der Fehlerortsbestimmung. Tritt in elektrischen Leitungen ein Kurz schluss auf, so kann man die Entfernung die ses Kurzschlusses von einer Überwachungs stelle aus dadurch bestimmen, dass man den Widerstand des Fehlerstromkreises misst. Die Erfindung betrifft ein Gerät, das diesen Zweck erfüllt, indem es den Quotienten von Spannung und Strom in der Leitung angibt. Der Bau eines derartigen Messgerätes stösst auf Schwierigkeiten, die bei gewöhnlichen Messgeräten zur Messung von Strom oder Spannung unbekannt sind.
Die auf den Zei ger der gewöhnlichen Messgeräte wirkende Richtkraft hat nämlich bei ein und dersel ben Einstellung des Zeigers auch stets den selben Wert; daher ist auch ihre Grösse, so lange der Messbereich des Instrumentes nicht überschritten wird, nach oben hin begrenzt.
Bei den Quotientengeräten dagegen, auf die sich die Erfindung bezieht, können Strom und Spannung, die zu ein und derselben Ein stellung führen, sehr verschiedene Werte annehmen, denn in einem Fehlerstromkreis von bestimmtem Widerstand kann die Span nung und damit auch die Stromstärke inner halb sehr kleiner Grenzen bleiben, der Kurz schlussstrom kann aber auch ausserordentlich hohe Werte annehmen, wenn die Maschinen die Spannung aufrecht erhalten. Demgemäss schwanken die Einstellkräfte, die zu ein und derselben Zeigereinstellung führen, zwischen sehr weiten Grenzen. Die Dämpfungskraft aber kann immer nur für einen bestimmten Wert der auf den Zeiger wirkenden Einstell kraft richtig bemessen sein.
Ist die Dämp- f ungskraft gross genug, um auch bei grossem Kurzschlussstrom die Einstellung des Zeigers einigermassen aperiodisch zu machen, so wird bei sehr geringen Werten von Strom und Spannung der Zeiger sich zu langsam ein stellen. Aber gerade bei der Feststellung von Kurzschlüssen ist eine schnelle Zeigereinstel lung erforderlich, da der Kurzschluss schnell beseitigt werden muss, und da überdies der Widerstand eines Kurzschlusses sich im Verlauf weniger Sekunden recht erheblich ändern kann.
Es ist daher wichtig, dass das Quotientenmessgerät schnell den anfänglichen Wert des Kurzschlusses anzeigt. Es kommt hinzu, dass bei beringen Werten von Strom und Spannung die Einstellung ungenau wird, wenn die Dämpfungskraft zu gross ist, da- dann die Eigenreibung des beweglichen Systems zu stark ins Gewicht fällt, beson ders, wenn es, wie die Quotientenmessberäte gewöhnlich, keine eigene F)ichtkraft hat.
Ge mäss der Erfindung wird eine möglichst rasche und auch bei beringen Stromstärken möglichst genaue Zeigereinstellung dadurch erreicht, dass die auf die Zeigerachse wir kende Dämpfungskraft abhängig von einem der beiden Ströme gemacht wird.
In Fig. 1 und 2 sind zwei Ausführung s- beispiele der Erfindung dargestellt.
In Fig. 1 ist auf einer \Welle 1 ein Zeiger 1.7 befestigt, .der über einer Skala spielt oder sonstwie zum Anzeigen oder zum Schliessen von elektrischen Kontakten dient. Auf der Welle 1 sind ausserdem zwei Spulen 2 und 3 befestigt, die um einen Winkel gegeneinan der versetzt sind. Die Spule ? bewegt sich im Feld einer feststehenden Spule 4 und die Spule 3 im Fehl einer feststehenden Spule 5.
Bei I und II werden die beiden Ströme zu geführt, deren Quotient bestimmt werden soll, von denen also der eine der Stromstärke in der Leitung, der andere der Spannung proportional ist. Der Strom I fliesst durch Zuleitung 6 in die feststehende Spule 4 und tritt durch die biegsame Verbindungsleitung 7 in die bew ebliche Spule 2 ein, aus der er bei 8 abgeleitet wird. Der Strom II tritt durch die Zuleitung 9 in die feststehende Spule 5, durch die biegsame Leitung 10 in die drehbare Spule 3, durch die Leitung 11 wird er der Mabnetwichlun,- 12 zugeführt.
Durch die Leitung 18 wird er wieder abge leitet. Es ist bekannt, dass bei einer derarti gen Schaltung der Spulen das drehbare Sy- stem eine Gleichgewichtslage hat, die eine eindeutige Funktion des Verhältnisses der beiden Ströme I und II ist.
Sind beide Ströme gross, so erzeugen sie auch eine grosse Richtkraft, und zur Erzielung einer Dämp- funb von bestimmtem Dekrement bedarf es auch einer grossen Dämpfungskraft. Diese wird durch den von der Spule 12 erregten Magneten 13 erzeugt, dessen Kraftlinien die Bremsscheibe 14 durchsetzen, so dass die ent sprechenden Wirbelströme eine Bremskraft ausüben.
-Wenn die Bremskraft linear mit dem Strome wachsen soll, so wird bei der neuen 1'orricliturib der Eisenweg der Kraft- linien so stark gesättigt, dass der Kraftlinien fluss mit der Wurzel aus dem die Spule 12 durchfliessenden Strom wächst. Denn die Bremskraft ist dem Quadrate des Kraftflus- ses proportional.
Die gewünschte Abhängig keit lässt sich mit zufriedenstellender Ge nauigkeit dadurch erreichen, dass der -\VPb des Kraftflusses aus schwach und stark ;-e- sättigten Teilen bestellt. Aus diesem Grunde sind die Joche <B>15</B> des Kraftlinienpfade schwächer behalten als der Kern 16.
In Fig. ? ist ein weiteres Ausführung- beispiel der Erfindung dargestellt. Der Zei ger 109 soll den Widerstand eines Kurz- schlusskreises anzeigen.
Er sitzt auf einer Welle 103, die ausserdem die Drehspule 102 und die Ferraristrommeln 107 und 108 trägt. Die Drehspule 7l)? besteht aus einer und einer halben U'indung aus Aluminium; der besseren Festigkeit wegen wird vorzugs weise Dura.luminium verwendet. Sie dreht sich im Felde der Strommagneten 101.
Der Strom wird ihr durch Quechsilberkontahte 104 zugeführt, jedoch nicht unmittelbar von dem Stromwandler 147, sondern über einen Transformator 152. Dieser transformiert den Strom so weit hinauf, da.ss er auch bei den vorkommenden kleinsten Werten ausreicht, um in der einen Stromschleife ein ausreichen des Drehmoment zu erzeugen.
Die Ferraris- trommel 107 dreht sich im Felde der Strom magneten<B>110,</B> die Ferraristromniel 108 da- gege@ dreht sich in den Feldern zweier Mag netpaare, nämlich der Strommagnete <B>111</B> und der Spa.iiiiunbsmagnete 112. Innerhalb der Ferraristrommel <B>107</B> und 108 sind fest stehende Eisenkerne angeordnet, die in der Zeichnung nicht sichtbar sind; sie dienen dazu, den Widerstand der magnetischen Kraftlinienwege herabzusetzen.
Die Strom schleife 102 erzeugt ein Drehmoment, das eine Funktion des Quadrates der Stromstärke ist, während die Ferraristrommel 108 ein Drehmoment erzeugt, das eine Funktion des Produktes aus Spannung und Stromstärke ist. Es ist bekannt, dass infolgedessen -der Zeiger 109 sich so einstellt, dass sein Aus- schlag¯winkel eine eindeutige Funktion des Quotienten aus jenen beiden Grössen, also eine Funktion des Widerstandes in der zu überwachenden Leitung ist. Die Anordnung lässt sich so treffen, dass der Zeiger 109 den Blindwiderstand anzeigt.
Die Ferraristrom- mel <B>107</B> erzeugt überhaupt kein Dreh moment, sondern hat nur den Zweck, die Be wegung des ganzen .drehbaren Systems zu dämpfen, und zwar mit einer Dämpfungs- kraft, die proportional mit der Stromstärke wächst.
Über dem Anzeigegerät des Zeigers 109 ist ein Fallbügel 121 angeordnet, der in La gern 122 drehbar ist. Durch eine Feder 123 wird er in angehobener Lage festgehalten. Er kann durch eine Hilfskraft vermittelst der Verbindungsstange 124 heruntergeklappt werden, sobald ein Fehler in der Leitung auftritt. Seine Stirnfläche hat drei verschie den breite Teile 121, 121", 121"'. Infolge dessen macht er verschieden grosse Bewegun gen, bis er auf den Zeiger auftrifft, den er dabei auf eine Unterlage 114 festdrückt. Diese verschieden grossen Bewegungen dienen in nicht dargestellter Weise dazu, die Öl- schalter auszulösen, durch welche fehler hafte Strecken abgetrennt werden.
Der Zei ger muss seine Gleichgewichtslage unbedingt eingenommen haben, bevor er von dem Fall bügel festgehalten wird. Das ist nur mög lich, wenn das gesamte drehbare System leicht genug gebaut ist, obwohl es die nötige Widerstandskraft haben muss, um auch grosse Drehmomente zu ertragen. Aus diesem Grunde sind auch die Ferraristeile 107 und 108 nicht in der üblichen Weise als Schei ben, sondern als hohle Trommeln ausgebil det. Die Trommel hat vor der Scheibe den Vorzug, dass alle Kräfte entwickelnden Teile an demselben Hebelarm angreifen. Sie ist infolgedessen bei gleichem Drehmoment leichter. Denn bei der Scheibe trägt gerade der äusserste Rand zum Drehmoment nur wenig bei, vergrössert das Gewicht aber be trächtlich.
Um auch die Welle möglichst leicht aus führen zu können, liegt das dämpfende Sy stem 107 zwischen den beiden drehenden Sy stemen 102 und 108. Die Welle muss näm lich so bemessen werden, dass sie auch in dem Falle genügend widerstandsfähig ist, dass in folge umgekehrter Energierichtung die bei den Systeme 119 und 120 nach derselben Seite wirken. Ihr Drehmoment muss dann bis zur Erreichung der Ausschlagbegrenzung vom, dämpfenden System 107 aufgenommen werden. Würde man dieses an einem Ende anordnen, so würde auf die Welle die Summe der Drehmomente wirken. Bei der hier dar gestellten Einrichtung dagegen wird die Welle nur von den einzelnen Drehmomenten belastet.
In der Zeichnung ist eine einphasige Strecke mit Hin- und Rückleitung S und T angenommen. Sie kann durch den Ölschalter 164 abgeschaltet werden, sobald die Auslöse spule 163 erregt wird. Der Stromwandler 147 speist den Stromwandler .152, die Strom spulen 151, 150 und 149. Ein Spannungs wandler 156 speist über die Leitungen 157 und 158 die Spannungsspule 159.