DE1250916B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIh

Deutsche Kl.: 21 c - 68/60

Nummer: 1250 916

Aktenzeichen: E 28332 VIII b/21 c

Anmeldetag: 9. Dezember 1964

Auslegetag: 28. September 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein spannungsbeeinflußtes Überstromrelais, bei welchem die Netzspannungskomponente der Netzstromkomponente entgegenwirkt.

Bei derartigen bekannten Schutzrelais ist die Wirkungsweise so, daß bei sinkender Netzspannung der Ansprechwert des Überstroms kleiner wird und umgekehrt bei steigender Netzspannung größer.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß diese Bauart von Überstromrelais mit einer im wesentlichen linearen Charakteristik in gewissen Fällen zu einer Auslösung führen kann, in denen im Hinblick auf die Sicherheitsbedürfnisse eine Auslösung nicht erforderlich ist, so daß unnötigerweise eine Stromunterbrechung erfolgt. Um dies zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung dem Spannungskreis ein Schwellwertglied zugeordnet, das die Spannungsbeeinflussung unter einem vorbestimmten Spannungswert unwirksam macht. Hierdurch wird erreicht, daß in einem unteren Strombereich keine Relaisabschaltung erfolgt, unabhängig davon, wie groß die Spannung gerade ist, wobei dieser Strombereich so gewählt ist, daß auch bei hoher gleichzeitig auftretender Spannung die Leistung unter einem für das zu schützende System gefährlichen Wert liegt.

Die Erfindung beruht weiter auf der Erkenntnis, daß in einem anderen Bereich, nämlich bei relativ hohen Überströmen, die lineare spannungsabhängige Charakteristik nachteilig ist, und um diese Nachteile zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung dem Spannungskreis ein Schwellwertglied zugeordnet, das die Spänmmgsbeeinflussung über einem vorbestimmten Spannungswert unwirksam macht, so daß bei einem vorbestimmten Überstrom die Abschaltung in jedem Falle erfolgt, auch dann, wenn die Spannung sehr hoch liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung bei einem spannungsbeeinflußten Überstromrelais, bei welchem die Netzspannungskomponente der Netzstromkomponente entgegenwirkt, derart getroffen, daß dem Spannungskreis ein Schwellwertglied zugeordnet ist, das die Spannungsbeeinflussung unter einem vorbestimmten unteren Spannungswert unwirksam macht, und daß dem Spannungskreis außerdem ein Schwellwertglied zugeordnet ist, das die Spannungsbeeinflussung über einem vorbestimmten oberen Spannungswert unwirksam macht. Durch diese gleichzeitige Anordnung beider Schwellwertglieder erhält die Relaischarakteristik im unteren und oberen Bereich eine von dem linearen Mittelbereich abweichende Charakteristik, wodurch gewährleistet wird, daß ein Spannungsbeeinflußtes Überstromrelais

Anmelder:

The English Electric Company Limited, London
Vertreter:

ίο Dipl.-Ing. C. Wallach, Dipl.-Ing. G. Koch
und Dr. T. Haibach, Patentanwälte,
München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:
Hans Hoel, Oslo

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 10. Dezember 1963
(48 647, 48 648)

System mit besserer Kontinuität gespeist werden kann, als dies bei herkömmlichen Überstrom-Schutzrelaisanordnungen möglich war, weil einerseits die Speisung nicht unnötigerweise unterbrochen wird und andererseits im Gefahrenfall immer mit Sicherheit die Abschaltung erfolgt.

Als Schwellwertglieder finden vorzugsweise Zenerdioden Verwendung, die in Reihe mit der Spannungsspule bzw. parallel zur Spannungsspule des Relais liegen.

Dabei werden Strom- und Spannungskomponente zweckmäßigerweise gleichgerichtet. Der Eingang der Stromkomponente kann dabei von einem sättigbaren Transformator gebildet werden, in dessen Ausgangskreis ein Kondensator geschaltet ist, wodurch eine hinreichend geglättete Gleichstromkomponente erhalten wird.

Zur Glättung der Spannungskomponente ist zweckmäßigerweise in deren Eingangskreis eine Phasenvervielfacherstufe vorgesehen, der ein Mehrphasengleichrichter nachgeschaltet ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des spannungsbeeinflußten Überstromrelais nach der Erfindung, das mit einem Schutzgaskontakt ausgestattet ist,

709 649/322

F i g. 2 die Betriebscharakteristik des in F i g. 1 dargestellten Relais, wobei auf der Ordinate die Spannung und auf der Abszisse der Strom aufgetragen ist.

Der elektrische Kreis weist zwei Kontaktfedern 10 aus einem Werkstoff mit niedriger magnetischer Remanenz auf, die in eine Öffnungsstellung vorgespannt sind und in einer inerten Atmosphäre innerhalb eines Gehäuses 11 angeordnet sind. Außerdem weist der elektrische Kreis äußere Klemmen 12 auf.

Der magnetische Kreis enthält die Kontaktfedern 10, elektrische Isolierstücke 13, einen U-förmig gestalteten Bauteil 14 aus einem Werkstoff mit niedriger magnetischer Remanenz, der über einen Teil seiner Länge in dem Bereich 15 eine Fläche verminderten Querschnitts aufweist. Ein horizontal (gemäß der Zeichnung) beweglicher Permanentmagnet 16 steht mit dem Bauteil 14 in Berührung. Es sind ferner in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel vorgesehen, um den Magnet zwischen den beiden Extremstellungen zu bewegen und in diesen Stellungen festzuhalten. In der einen dieser Stellungen sind beide Pole des Magneten links des Bereichs 15 angeordnet und in der anderen Stellung ist der eine Pol des Magnets links des Bereichs 15 angeordnet und der andere Pol des Magneten liegt rechts von diesem Bereich 15.

Das Gehäuse 11 ist von einer nicht magnetischen Wickelschablone 17 umgeben, auf der zwei Spulen 19 und 20 aufgewickelt sind. Ein metallischer Kern 18, der aus einem zylindrischen Ring besteht, dient der Verminderung des Prellens der Relaiskontakte.

Klemmen 21, die mit der Ausgangswicklung eines Spannungswandlers (in der Zeichnung nicht dargestellt) verbunden werden, speisen eine Brückenschaltung 22 über einen Widerstand 23. Diese Brückenschaltung besteht aus Widerständen 24, 25 und 26 und Kondensatoren 27 und 28. Die Werte dieser Schaltungselemente sind so bemessen, daß ein Dreiphasenausgangssignal von einem Einphaseneingangssignal erzeugt wird. Dieser Ausgangskreis ist über einen Dreiphasendoppelweggleichrichter 29 und eine Zenerdiode 30 an die Spule 19 angeschaltet. Mit einem Gleichrichter 32 liegt eine Zenerdiode 31 parallel zu der Spule 19.'

Klemmen 33, die mit der Ausgangswicklung eines Stromwandlers (in der Zeichnung nicht dargestellt) in Verbindung stehen, speisen die Primärwicklung eines sättigbaren Transformators 34. Eine solche An-Ordnung ist bei Überstromrelais an sich bekannt. Eine Sekundärwicklung dieses sättigbaren Transformators speist die Spule 20 über einen Kondensator 35 und einen Einphasendoppelweggleichrichter 36.

Im Betrieb wird der Magnet 16 derart eingestellt, daß die Kontakte gerade offen sind, wenn kein Strom in den Spulen 19 und 20 fließt. Die Klemmen 21 werden von der Ausgangswicklung eines Spannungswandlers gespeist, dessen Eingangswicklung derart geschaltet ist, daß sie an dem durch das Relais zu schützenden elektrischen System liegt. In gleicher Weise sind die Klemmen 33 so geschaltet, daß sie durch eine Ausgangswicklung eines Stromwandlers erregt werden, dessen Eingangswicklung in Reihe mit dem zu schützenden System liegt. Wenn das Relais auf diese Weise erregt wird, arbeiten die in den Spulen 19 und 20 erzeugten magnetischen Felder in Gegenrichtung. Das Feld der Spule 20 sucht die Kontakte zu schließen. Die Zenerdiode 30 ist derart angeordnet, daß, wenn die an die Klemmen 21 angelegte Spannung unter einem vorbestimmten Zwischenwert A liegt (F i g. 2), kein Strom in der Spule 19 fließt. Bei einem vorbestimmten höheren Spannungswert B. wird die Zenerdiode 31 leitfähig, so daß der Stromfluß in der Spule 19 nicht wesentlieh über einen bestimmten Wert ansteigen kann. Zwischen dem vorbestimmten Wert und dem vorbestimmten höheren Wert ändert sich das durch die Spule 19 erzeugte magnetische Feld gemäß der Spannung über den Klemmen 21. So ist in dem Arbeitsbereich zwischen den Spannungswerten A und B die Arbeitsweise der Kontakte unabhängig von dem gleichzeitigen Vorhandensein der Werte an den Eingangsklemmen 21 und den Eingangsklemmen 33. Unter dem Wert/1 und über dem Wert Ii hängt die Arbeitsweise der Kontakte allein vom Eingangswert an den Klemmen 33 ab. Der Stromwert C ist der minimale Wert, der erforderlich ist, um die Kontakte zu schließen. Demgemäß wird die untere Grenze für die Arbeitsweise der Kontakte durch die Linie C-D definiert.

Der Spannungswert £ stellt die normale Betriebsspannung des zu schützenden Systems dar und der Stromwert F stellt ungefähr den l,5fachen Normalstromwert des Systems dar. Die Betriebscharakteristik zeigt, daß für jede Kombination von Spannung und Strom in F i g. 2 ein Schnittpunkt gefunden werden kann. Liegt dieser rechts der die Relaischarakteristik angebenden Kurve, schaltet das Relais und demgemäß gibt die Charakteristik an, wie das Relais bei normalen Fehlern sowie bei Fehlern arbeitet, bei denen der Systemstrom geringer sein kann als der normale Nennstrom, wenn die Systemspannung niedrig oder sehr niedrig ist, und außerdem bei Fehlern, bei denen sowohl die Systemspannung als auch der Systemstrom außerordentlich hoch sind. Die Phasenvervielfachungsschaltung macht die Arbeitsweise des Relais im wesentlichen unabhängig von dem Phasenwinkel zwischen der Systemspannung und dem Systemstrom.

' Wenn der Eingang der Klemmen 21 plötzlich zu einer Zeit vermindert wird, zu der der Kondensator 28 voll geladen ist, bewirkt der Widerstand 26 eine Entladung des Kondensators, der sonst bei der Entladung mehr Strom über die Spule 19 fließen lassen

' würde und so die Betriebszeit der Relaiskontakte erhöhen würde. Der Widerstand 26 ist nicht wesentlieh für die Arbeitsweise der Brückenschaltung 22.

Der Gleichrichter 32 verhindert den Stromfluß in einer Richtung, die ein Ansteigen der Betriebszeit des Relais zur Folge hätte, indem das Magnetfeld, das durch die Spule 19 erzeugt wird, wenn die Speisung von dem Gleichrichter 29 plötzlich abfällt, aufrechterhalten wird. An sich ist es bekannt, in Reihe zu einer Zenerdiode eine entgegengesetzt gepolte Diode zu schalten.

In Weiterbildung dieser Ausführungsform ist ein Widerstand parallel zu dem Gleichrichter 32 geschaltet, um eine äquivalente Wirkung zu dem metallisehen Ring 18 zu schaffen, als Alternative für die Verwendung eines metallischen Ringes 18.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Zenerdiode 30 durch irgendein anderes Schwellwertglied ersetzt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Magnet derart eingestellt, daß die Kontakte geschlossen werden, wenn kein Strom in

den Spulen 19 und 20 fließt, so daß bei Erregung der Spulen die Kontakte geöffnet werden, wenn der magnetische Fluß in den Kontakten auf einen vorbestimmten niedrigen Wert fällt.

Gemäß einer weiteren Abwandlung kann das Relais mit mehreren getrennten Spulen ausgestattet sein, die rund um das Kontaktsystem derart angeordnet sind, daß bei Erregung der Spulen ein Magnetfeld erzeugt werden kann, um, je nachdem, ein Öffnen oder Schließen der Kontakte zu bewirken.

Der Magnet oder jeder ähnlich angeordnete Magnet bildet eine einfache Einrichtung zur Feineinstellung der Betriebscharakteristik der Kontakte und kann benutzt werden mit irgendeinem Kontaktsystem, das bei einer Änderung des Magnetflusses im Kontaktsystem arbeitet, und die Erfindung ist demgemäß nicht auf Kontakte der Zungenbauart beschränkt.

Es kann außerdem ein Mehrfachkontaktsystem Anwendung finden, bei welchem zwei Bauteile des Kontaktsystems in geeigneter Weise angeordnet und in Abhängigkeit von einer Änderung eines Magnetflusses in den beiden Bauteilen betätigt werden.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Spannungsbeeinflußtes Überstromrelais, bei welchem die Netzspannungskomponente der Netzstromkomponente entgegenwirkt, dadurchgekennzeichnet, daß dem Spannungskreis ein Schwellwertglied (30) zugeordnet ist, das die Spannungsbeeinflussung unter einem vorbestimmten unteren Spannungswert unwirksam macht.

2. Spannungsbeeinflußtes Überstromrelais, bei welchem die Netzspannungskomponente der Netzstromkomponente entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannungskreis ein Schwellwertglied (31) zugeordnet ist, das die Spannungsbeeinflussung über einem vorbestimmten oberen Spannungswert unwirksam macht.

3. Spannungsbeeinflußtes Überstromrelais, bei welchem die Netzspannungskomponente der Netz-Stromkomponente entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spannungskreis ein Schwellwertglied (30) zugeordnet ist, das die Spannungsbeeinflussung unter einem vorbestimmten unteren Spannungswert unwirksam macht, und daß dem Spannungskreis außerdem ein Schwellwertglied (31) zugeordnet ist, das die Spannungsbeeinflussung über einem vorbestimmten oberen Spannungswert unwirksam macht.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Strom- und Spannungskomponente gleichgerichtet werden.

5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Stromkomponente ein sättigbarer Transformator (34) ist.

6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (35) in den Ausgangskreis des sättigbaren Transformators (34) geschaltet ist.

7. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangskreis der Spannungskomponente eine Phasenvervielfacherstufe (22) liegt, der ein Mehrphasengleichrichter (29) nachgeschaltet ist.

8. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwellwertglied (30) eine Zenerdiode ist, die in Serie mit der Spannungsspule (19) des Relais liegt.

9. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwellwertglied (31) eine Zenerdiode ist, die parallel zur Spannungsspule (19) des Relais liegt.

10. Relais nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit der Zenerdiode (31) ein entgegengesetzt gepolter Gleichrichter (32) liegt.

11. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais einen Schutzgaskontakt (10, 11) aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 951 021;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1059 516,
249, 1071767, 1142 656.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 649/322 9. 67 © Bundesdruckerei Berlin