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Schutzrelaisanordnung mit Transduktor Der Transduktor eignet sich
dank seiner Robustheit und Betriebssicherheit vorzüglich für Schutzrelaisanordnungen.
Es wurden bereits Transduktorrelaisschaltungen zur Überwachung von Strömen vorgeschlagen,
bei denen aber die Verwendung einer zuverlässigen Wechselstromhilfsquelle erforderlich
ist. Diese läßt sich einsparen, wenn die Speisung des Transduktors durch den zu
überwachenden Strom selbst erfolgt. Fig. 1 zeigt eine derartige bekannte Schaltung.
Darin ist mit 1 der Transduktor bezeichnet, mit 2 und 2' dessen mit einem Gleichrichter
3 bzw. 3' in Reihe liegende und antiparallel geschaltete Lastwicklungen, die zumindest
von einem Teil des zu überwachenden, über die Klemmen 4, 4' fließenden Wechselstromes
gespeist werden. 5 ist die Steuerwicklung des Trans.duktors, über welche der Ausschaltbefehl
gegeben wird. Dieser Ausschaltbefehl kann vom Oberwellengehalt des Stromes abhängig
sein und auf diese Weise die Fehlerströme, hingegen keine Einschaltstromstöße, beispielsweise
eines Transformators, erfassen, wie es bei einschaltsicheren Differentialstromrelais
üblich ist. An den Anschlüssen 4, 4' der in Fig. 1 gezeigten Anordnung liegt auch
die Steuerspule 6 eines elektromechanischen Relais oder eines Schützes. Durch Änderung
des Steuerstromes in der Steuerwicklung 5 kann die an den Klemmen des Transduktors
und damit auch die an der Steuerspule 6 liegende Spannung variiert werden. Der hauptsächlich
ohmsche Spannungsabfall am Transduktor erreicht aber auch im vollgesättigten Zustand
bei hohen Speiseströmen beträchtliche Werte, so daß in diesem Fasle das Ansprechen
des parallel geschalteten Gerätes 6 unabhängig von der Steuerdurchflutung des Transduktors,
eintreten kann. Bei einer anderen bekannten Anordnung wird ein magnetischer Verstärker
in Strombegrenzungsschaltung (stromsteuernder Transduktor) mit einem separaten Sekundärkreis
verwendet. Von Nachteil ist hierbei die Tatsache, daß die Größe des Sekundärstromes
von der zu speisenden Primärspannung bzw. von dem zu überwachenden Strom abhängt.
Damit läßt sich die Speisespannung des angeschlossenen Relais nicht unabhängig vom
Primärkreis steuern, und es müßten weitere umständliche Maßnahmen vorgesehen werden,
um ein fehlerhaftes Schalten zu verhüten.
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Der Zweck der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, ein Auslösesignal
mittels eines Transduktors zu verstärken, wobei dieser von dem zu überwachenden
Strom selbst gespeist wird, ohne daß letzterer einen Einfluß auf den Schaltbefehl
auszuüben vermag. Die vorgenannte Aufgabe läßt sich lösen, wenn man erfindungsgemäß
einen an sich bekannten, in Selbstsättigungsschaltung arbeitenden Transduktor (spannungssteuernden
Transduktor), dessen Lastwicklungen zumindest von einem Teil des zu überwachenden
Wechselstromes gespeist werden, während der Schaltbefehl an seine Steuerwicklung
gelegt ist, kombiniert mit einem an sich ebenfalls bekannten, galvanisch getrennten,
von den vorgenannten Lastwicklungen induktiv beeinflußten sekundären Lastkreis,
an welchem das zu steuernde Organ liegt.
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Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Schaltvorgang
ohne zusätzliche Wechselstromhilfsorgane und praktisch unabhängig von der Größe
des zu überwachenden Stromes ausgelöst werden kann. Es läßt sich demnach erreichen,
daß nur der Schaltbefehl an der Steuerwicklung maßgebend ist, so daß Fehlschaltungen
mit Sicherheit vermieden werden können.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden sowohl zwei je in Reihe
mit einem Gleichrichter liegende primäre Lastwicklungen als auch zwei in einem galvanisch
getrennten Sekundärkreis parallel zu einem Verbraucher angeschlossene Lastwicklungen
verwendet. Der primäre Lastkreis wird von dem zu überwachenden Strom gespeist und
der sekundäre Lastkreis an das zu steuernde Organ angeschlossen.
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Es ist zweckmäßig, jede sekundäre Lastwicklung mit einem nichtlinearen
Widerstand in Reihe zu schalten. Hierzu können Gleichrichterventile Verwendun2 finden.
Schließlich kann es vorteilhaft sein,
bei Gleichrichtung des Stromes
im sekundären Lastkreis eine Strombegrenzungsimpedanz in Reihe zu einem Gleichrichter
und einem Kondensator parallel zur Last zu schalten.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Einrichtung, während die Fig.4 und 5 zur Erläuterung der Wirkungsweise dienen.
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In Fig.2 ist 7 die Steuerwicklung eines Transduktors. Der zu überwachende
Wechselstrom fließt über die Klemmen 4, 4' und damit über die Ventile 8, 9 sowie
die Lastwicklungen 10, 11, welche so angeordnet sind, daß ihre magnetischen
Induktionsflüsse dieselben, durch Pfeile angedeuteten Richtungen aufweisen. Neben
diesen Wicklungen sind zwei weitere Wicklungen 12, 13 vorhanden, die in einem separaten,
galvanisch getrennten Stromkreis liegen und parallel zur Last 14 (beispielsweise
parallel zu einer Reläisauslösespule) geschaltet sind. In den Wicklungen
12, 13 wird unterhalb der Sättigungsgrenze des Transduktors durch die Wicklungen
10, 11 transformatorisch eine Spannung induziert. Die Induktionsflüsse haben in
den beiden Sekundärwicklungen 12,13 die gleiche Richtung. Die Ventile 15
und 16 üben keine Gleichrichterfunktion aus. Sie dienen lediglich zur Herabsetzung
der Zeitkonstante und könnten durch beliebige andere nichtlineare Widerstände ersetzt
oder gegebenenfalls ganz weggelassen werden.
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In Fig. 3 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen
wie in Fig. 2. Das hier gezeigte Schema eignet sich zur Speisung des Verbrauchers
mit Gleichstrom. 14' ist die Last, die über eine Strombegrenzungsdrossel 17 und
eine Gleichrichterbrücke 18 gespeist wird. Parallel zur Last liegt ein Kondensator
19, der die Stromspitzen aufnimmt. Bei sehr hohen Strömen im primären Lastkreis;
beispielsweise Kurzschlußströmen, werden die Spannung und der Strom am Gleichrichter
18 durch die Sättigung des Transduktors begrenzt. Die erfindungsgemäße Relaiseinrichtung
kann daher kurzschlußfest gebaut werden.
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Aus Fig.4, in welcher die ideale Charakteristik eines Transduktors
in Selbstsättigungsschaltung wiedergegeben ist, kann die Wirkungsweise der Anordnung
ersehen werden. Auf der Abszisse ist der Steuerstrom Ist aufgetragen, auf der Ordinate
der magnetische Fluß h. Wenn der Steuerstrom oberhalb von IS liegt, ist der Transduktor
gesättigt. In diesem Fall wird praktisch keine Spannung im Sekundärkreis induziert,
da keine Änderung des magnetischen Flusses möglich ist. Liegt der Steuerstrom jedoch
innerhalb des Bereiches -1s bis +1s, so werden in bekannter Weise Spannungszeitflächen
von den Wicklungen 10,11 aufgenommen, und es entstehen dementsprechende Sekundärspannungen
an den Wicklungen 12 und 13. Mit Hilfe des Steuergleichstromes Ist in Wicklung 7
kann die induzierte Sekundärspannung bis zu einem Maximalwert gebracht werden, welcher
der total möglichen Flußänderung 201 entspricht.
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In Fig. 5 ist der Sekundärstrom Islk der erfindungsgemäßen Relaisanordnung
in Funktion des Steuerstromes Ist dargestellt. Jede einzelne Kurve 20, 21
oder
22 gilt für einen bestimmten Wert des Primärstromes. Diese Kurven liegen nahe beieinander,
so daß der Einfluß des Primärstromes auf den Sekundärstrom gering bleibt. Der Sekundärstrom
nimmt bei negativem Steuerstrom zu. Ohne Steuerstrom sind die Wicklungskerne infolge
der Remanenz fast gesättigt, und es wird nur eine kleine Spannung in den Sekundärwicklungen
induziert. Dadurch lassen sich Fehlschaltungen beim verspäteten Eintreffen des Sperrsignals,
das einem positiven Steuerstrom entspricht, verhindern. Solange also kein Schaltbefehl
vorhanden ist, bleibt der Transduktor gesättigt. Der magnetische Verstärker wird
erst durch einen negativen Steuerstrom entsättigt, und damit kann die Auslösespannung
im Sekundärkreis entstehen.