Schnellschaltrelais <B>für</B> Wechselstrom. Die neuzeitlichen Hochspannungsleistungs- sehalter weisen sehr kurze Abschaltzeiten auf. Man ist infolgedessen in der Lage zum Beispiel einen vorübergehenden, das heisst nicht metallischen Kurzschluss in einem Ver teilungsnetz dadurch zum Verschwinden zu bringen, dass in dem betreffenden Netzteil die Spannung durch ein schnelles Ausschalten und sofortiges schnelles Wiedereinschalten des Leistungsschalters kurzzeitig abgesenkt wird,
ohne dass infolge der ausserordentlichen Schnelligkeit des gesamten Schaltvorganges eine nachteilige Beeinflussung der Verbrau- eher stattfindet.
Handelt es sich dabei um eine selbst tätige Netzüberwachung, zum Beispiel mit tels einer Distanzschutzanordnung, so setzen diese schnellen Leistungsschalter aber auch entsprechend schnell wirkende Netzschutz relais voraus. Andernfalls geht der durch die Ausbildung der Leistungsschalter als Schnellschalter gewonnene Vorteil wieder ver- loren. Die bisher bekannten und gebräuch lichen Netzschutzrelais, insbesondere die Im pedanzrelais für Distanzschutzanordnungen,
genügen jedoch infolge ihrer Bauart auf wattmetrischer Grundlage oder als Zug magnete diesen Anforderungen nicht und weisen zu lange Ansprechzeiten auf.
Diesem Mangel wird dadurch abgeholfen, dass gemäss der Erfindung bei .dem als Netz schutzrelais ausgebildeten Schnellschaltrelais für Wechselstrom, das eine Haltewicklung sowie eine Auslösemagnetisierungswicklung aufweist, mittels der beiden Magnetisierungs- wicklungen ein Vergleich zweier veränder licher, elektrischer, vorzugsweise voneinander abhängiger Grössen stattfindet.
Es gelingt auf diese Weise, die Ansprechzeiten der- Netz- schutzeinrichtungen so weit herabzusetzen, dass die gesamten Auslösevorgänge der Netz schutzanordnung einschliesslich der Schalt vorgänge der zugehörigen Leistungsschalter sieh innerhalb von zwei Halbwellen voll ziehen.
Bei einem Impedanzrelais für Distanz schutzzwecke nach dem Haltemagnetprinzip wird der Stromspa,nnungsvergleich zur Im pedanzmessung durch die Magnetisierungs- wieklungen der Haltemagneten vorgenom men.
Dies kann in der Weise erfolgen, dass der einen Wicklung des Relais ein der Netz spannung proportionaler, gleichgerichteter und geglätteter Strom und einer andern Wicklung des Relais der Phasenstrom des Netzes zugeführt wird, so dass bei nega tivem Augenblickswert des Phasenstromes eine Differenzbildung der Amperewindungen (AW) erfolgt, wodurch die Auslösung des Relais stets nach Unterschreitung des Ver hältnisses
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und damit einer bestimmten Leitungsimpe danz U/J erfolgt.
Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung, die mehrere Ausfüh rungsbeispiele darstellt, näher erläutert.
Fig. 1 zeigt zunächst den konstruktiven Aufbau. Dabei ist 1 der Haltemagnet, des sen Spulensysteme 2 und 3, die insbesondere als Scheibenspulen ausgebildet sein können, von Gleich- und Wechselstrom durehflossen werden. Zweckmässig dient die Gleichstrom ma.gnetisierung als Haltemagnetisierung, während die Wechselstrommagnetisierung die Auslösemagnetisierung ist.
Die Wechsel strommagnetisierung wird dann in bekannter Weise der Gleichstrommagnetisierung über lagert und hebt diese im Ansprechfalle auf, so dass nunmehr die Abreisskraft überwiegt und den Anker zum Abfallen bringt. Die Pole des Haltemagneten 1 sind durch einen Spalt voneinander getrennt, durch den die den Anker 5 tragende Blattfeder 4 hindurch geführt wird. Die Ausbildung der Pole hat auch zur Folge, dass bei beliebig kurzzeitigem Nulldurchgang der resultierenden Ma,gneti- sierung kein Zurückholen des abgezogenen Ankers nach Umkehrung der Magnetisierung erfolgen kann.
Der Anker 5, dessen Ausbil dungsform aus der Fig. 2 ersichtlich ist, be steht vorzugsweise aus nichtrostendem Eisen und liegt im angezogenen Zustand fest an den durch besondere Bearbeitung möglichst glatt geschliffenen Halteflächen des Ma gneten an. Der Anker ist durch die Blatt feder 4 elastisch mit der Zugstange verbun den, damit er mit voller Fläche an den Pol scheiben anliegen kann. Der Ankerfortsatz steht unter der Einwirkung einer in dem Ge häuse 6 untergebrachten Kraftspeicherfeder ?.
Die an dem Anker wirksame Abreisskraft wird zweckmässig durch eine Gleichstrom- Hilfsmagnetisierung gesondert kompensiert, da sonst ein Abreissen des Ankers schon stattfindet, bevor die Auslösemagnetisierung die Haltemagnetisierung aufhebt, was aber im Interesse eines genauen Ansprechens des Relais nicht erwünscht ist.
Bei Verwendung eines gleichgeriehteten Wechselstromes erhält man für denselben das Kurvenschaubild nach Fig. 3, während in der Fig. 4 die schaltungstechnische Durchfüh rung hierfür gezeigt ist. Der Wechselstrom wicklung a wird hierbei über einen Gleich richter g, ein gleichgerichteter Wechselstrom an der Gleichstromwicklung b über den Gleichrichter g2 von einer Wechselstromhilfs- quelle I' der Gleichstrom zugeführt.
Zwecks Oberwellenglättung sind im Gleichstromkreis eine Drossel D und ein Parallelkondensator K vorgesehen.
Während eine Auslösung in jeder Halb welle bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 durch Verwendung eines gleichgerich teten Wechselstromes erfolgt, kann das glei che man auch, und zwar noch besser durch Verwendung zweier Haltemagnete erzielen. Die Fig. i und 6 zeigen Ausführungsbeispiele hierfür. Dabei sind die beiden Wechsel stromwicklungen a1 und a@ und die beiden Gleichstromwicli:lungen b1 und b2 bezeichnet. Die eingezeichneten Pfeile deuten die Strom richtung an.
Ausser den beiden Arbeitswick lungen ist noch eine Kurzschlusswicklung W vorgesehen, deren beide Systeme entgegenge- schaltet sind. Die Kurzsehlusswicklung dient zur Unterdrückung der zweiten Harmoni- sehen im Gleichstromkreis. Statt dieser Wick lung kann man auch eine Drossel D oder einen Parallelkondensator g im Gleichstrom kreis vorsehen.
In Fig. 5 sind die beiden Wechselstrom wicklungen a, und a2 parallel, die Gleich stromwicklungen b,. und b2 in Reihe geschal tet. Im Gegensatz hierzu sind in Fig. 6 die Wechselstromwicklungen al und a.2 in Reihe und die Gleichstromwicklungen b1 und b. entgegengeschaltet.
Die Fig. 7 und 8 zeigen den Erfindungs gegenstand als Impedanzrelais einer Distanz sehutzanordnung. Dabei wird die Wechsel stromwicklung durch den Strom und die Gleichstromwicklung unter Verwendung aus reichender Oberwellenglättungseinrichtungen (Drosselspulen, Kapazität und dergleichen) über Gleichrichter durch die Spannung des Gleichstromnetzes erregt.
Die Auslösung des Magneten ist im letz teren Falle abhängig von dem Verhältnis
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worin c,. und e. Konstante, U die Spannung und<I>J</I> den Strom des Netzes und AW .., den Scheitelwert der Amperewindungen dar stellen.
Angenommen, zur Festhaltung des An kers sei eine unendlich kleine Magnetisierung erforderlich, so wird der Anker bei
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abfallen, während er bei
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haften bleibt. Im Fall normaler Betriebsbedingungen, das heisst also, wenn der Scheitelwert der negativen Wechselstromhalbwelle ( -All'.") in seinem A W-Betrag kleiner als die Gleich- strommagnetisierung (AW [=]) ist, bleibt der Anker haften, während er bei Grösser werden desselben losgelöst wird, Da, wie oben ausgeführt,
die Beziehung gilt
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U/J aber den Wechselstromwiderstand (Im pedanz) einer Leiterschleife bei Kurzschluss darstellt, ist die Anordnung, wie in Fig. 7 gezeigt, auch als Impedanzrelais verwendbar. Bei Auftreten eines Kurzschlusses beim Punkt A wird hierbei die Gleichstromwick lung 1 des nicht gezeigten Haltemagneten über den Gleichrichter g von der Spannung des Netzes erregt, während die Wechselstrom- wicklung 2 vom Strom desselben Netzes er regt wird.
Liegt der Widerstand Z der kurz geschlossenen Schleife unter .dem Wert
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so löst der Magnet aus, während andern falls die Abschaltung unterbleibt. Da aber in Wirklichkeit der Haltemagnet einen be stimmten Haltestrom, der den Wert<I>A J (=)</I> haben möge, benötigt, würde dieser als Feh ler in die Beziehung -
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eingehen und damit die Genauigkeit des Impedanzrelais bei kleineren Spannungen und Strömen herabsetzen.
Ein derartiger Nachteil kann dadurch vermieden werden, dass dem Haltemagneten über eine besondere Tertiärwicklung der Haltestrom<I>A J</I> (=) = konstant zugeführt wird, wie zum Beispiel die Fig. 8 bei Ver wendung eines Doppelrelais zeigt. Die vom Wechselstrom J (N) des Netzes erregten Wicklungen a1 und a2 liegen beispielsweise parallel, während die von der Spannung des selben Netzes über den Gleichrichter g er regten Wicklungen b, und bz, in Reihe liegen.
Die Tertiärwicklungen cl und c#_ für den Ealtestrom A J (=) = konstant liegen in diesem Falle gleichfalls in Reihe.
Zur Her absetzung der Zeitkonstante der Anordnung in bezug auf den Gleichstromkreis sind die Widerstände R und r eingeführt worden. Der besondere Vorteil einer derartigen Anordnung nach Fig. 8 besteht einerseits in der grossen Genauigkeit der Quotientenmes- sung und anderseits in der sehr kleinen An sprechzeit. Des weiteren kann eine unmittel bare Verwendung als Primärrelais vorge sehen sein.