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Nullspannungs z eitrelais Das Nullspannungszeitrelais soll
beim Ausfall der Netzspannung die Abschaltung bestimmter Verbraucher, z, B. Motoren,
bewirken, damit bei Spannungswiederkehr erstens de'r Einschaltstrom nicht zu groß
wird und zweitens diä Motoren und die mit ihnen verbundenen Maschinen keinen Schaden
leiden. Dieses Relais, das die Netzspannung überwacht, wird nötigenfalls über Spannungswandler
an eine entsprechende Niederspannung, z. B, 1 C10 V, angeschlossen.
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Bekannt sind bisher Nullspannungszeitrelais aus einer Kombination'mechanischer
Arbeitsstrom- und Ruhestrornrelais, wobei die fast stets geforderte Zeitverzögerung
der Abschaltung mittels mechanischer, hydra#l.scher oder pneumatischer Zeitglieder
bewirkt wird.
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Wenn diese Relais lange Zeit in einem Schaltzustand verharren und
dann plötzlich bei einem Spannungsausfall mit vorgegebenen und aufeinander abgestimmten
Zeitverzögerungen arbeiten sollen, muß man oft das Versagen der bisherigen Nullspannungszeitrelais
feststellen, sei es, daß die Anker einzelner Schaltelemente an den Spulen kleben
bleiben, sei es, daß das Öl verharzt ist
oder sei es, daß durch
Korrosion die Schaltbewegungen gehemmt.werden@ Besonders die mechanischen Zeitverzögerungselemente
sind in dieser Beziehung sehr anfällig. Ein weiterer Nachteil ist, daß die bekannten
Relais zu ihrer Funktion als Fremdenergie häufig eine zusätzliche Hilfsspannung
brauchen.
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Wenn die Netzspannung ausfällt, fallen meist alle drei Phasen aus.
Bei Anschluß des Nullspannungszeitrelais über Meßspannungswandler ist es jedoch
auch möglich, daß nur eine einzelne Phase der Sekundärspannungen wegen Überlastung
des Wandlers ausfällt.
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Die bisherigen Nullspannungszeitrelais waren nur an zwei Phasen der
Meßspannung angeschlossen, und wenn jetzt eine der beiden Phasen ausfiel, löste
das Relais aus, auch wenn netzspannungßseitig kein Grund dazu bestand. Solche Fehlauslösungen
sind aber unerwünscht.
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Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Nullspannungszeitrelais
zu bauen, das möglichst keine mechanischen Schaltelemente enthalten soll, vor allem
keine mechanischen Ruhestrom- und Zeitrelais, und das im Störungsfalle dann ohne
Fremdenergie, d. h. ohne Hilfsgleichspannung,. arbeiten soll.
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Es wurde nun ein elektronisches Nullspannungszeitrelais zum Abschalten
von Netzen, Netzteilen oder Verbrauchern, bei einem längeren als der eingestellten
Ansprechzeit entsprechenden Spannungsausfall mittels eines über ein einstellbares
RG-Zeitglied gesteuerten, elektronischen Schalters, der seinerseits gegebenenfalls
ein mechanisches Arbeitsstromrelais schaltet, gefunden, wobei die Energie sowohl
zur Aufladung des Kondensators des RC-Gliedes und somit zum Steuern des elektronischen
Schalters,
als auch zur Betätigung des Ausgangsrelais lediglich einem Ladekondensator entnommen
wird, @ der während der Überwachungszeit von der Meßspannung :geladen bzw. im Ladezustand
gehalten wird.
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Eine weitere Aufgabe bei der Überwachung von Drei-Phasen-Netzen bestand
darin, das neue Nullspannungszeitrelais an alle drei Phasen der Meßspanrung anzuschließen,
damit beim Ausfall nur einer Phase der Meßspannung keine Auslösung erfolgt.
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Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß im Eingang des Nullspannungszeitrelais
drei Doppelweggleichrichter drehAtromseitig im Dreieck, gleichstromseitig über Schutzwiderstände
parallel geschaltet sind.. -Das neue Nullspannungszeitrelais soll nun anhand des
Schaltbildes eines Ausführungsbeispiels zur 'Überwachung, eines Drei-Phasen-Netzes
erläutert werden.
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Die drei Zweiweggleichrichter G1 -G@ sind im Dreieck an die drei Phasen
R, S, T der Meßspannung angeschlossen. Gleichstromseitig sind die Gleichrichter
Gl-G3 reit zwischengeschalteten Schutzwiderständen Rl-R3 parallel geschaltet. Parallel
zu den Gleichrichtern liegt noch der Glätturi,gskondensator Cl und der Widerstand
R4, der rn Überwachungsfalle der einzige, ständige Verbraucher ist.
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Der aus den Gleichrichtern Gl-G3 kommende Gleichstrom läd über die
in Durchgangsrichtung geschaltete Zenerdiode Z den Ladekondensator C , einen Elektrolytkondensator
bzw. hält seine Ladung kaufrecht. Solangd noch zwei Phasen der Meßspannun.g Spannung
haben, wird der Kondensator C2 geladen bzw; die Ladung aufrechterhalten, so daß
s neue Nullspannungszeitrelais nicht anspricht. '
Fallen nun zwei
oder alle drei Phasen der Meßspannung aus, entläd sich. der Glättungskondensator
über den Widerstand R4.
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Auch von dem Ladekondensator C2 fließt ein kleiner Teil des Entladestromes
über die Widerstände R4, R6 und R? und läd den Zündkondensator C3 auf. Die Aufladezeit
hängt nur von der Bemessung der Kombination R6, R7, C3, einem RC-Glied, ab, da es
parallel zur Zenerdiode Z an' durch diese konstantgehaltener Spannung liegt. In
Grenzen läßt sich die Aufladezeit und damit die Zeit, wann das Relais nach dem Spannungsausfall
anspricht, ,an dem Regelwiderstand R7 einstellen. Die maximal erreichbare Spannung
des Zündkondensators C3 ist höchstens gleich der Zenerspannung der Zenerdiodc Z,
auf jeden Fall gleich oder grö¢er der Zündspannung des Thyratrons T.
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Kommt die Spannung vor der eingestellten Ansprechzeit des Nullspannungszeitrelais
wieder, erfolgt-keine Auslösung. Der Widerstand R$ begrenzt bei der Auslösung den
Entladestrom des Zündkondensators C3, Hat das' Thyratron T gezündet; fließt der
Hauptentladestrom über das, Thyratxon T durch die Spule S des Ausgangsrelais, das
anzieht und über Arbeits- und Ruhekontaktel-6 Impulse zum Melden der Störung und
zum Abschalten der an dem zu überwachenden Netz liegenden Verbraucher gibt. Wenn
der Entladestrom des Ladekondensators C2 nach einer bestimmten ..
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Zeit zu gering wird, fällt das Ausgangsrelais wieder ab, wodurch sich
das Nullspannungszeitrelais ohne weitere Handhabungen wieder in Bereitschaftsstellung
befindet. .
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Eine vorteilhafte Ausführung ist, daß nach dem Zünden des Thyrätrons
und nach Anziehen des Ausgangsrelais das Thyratron über die Hilfs- und Haltekontakte
hl kurzgeschlossen (überbrückt) wird, so daß der Hauptentladestrom ohne Verluste
durch die Spule S des Ausgangsrelais fließt.
Eine weitere Verbesserung
des neuen Nullspannungszeitrelais ist, daß nach dem Zünden des Thyratrons und Anziehen
des Ausgangsrelais in den Ladekreis, gleich Nebenentladekreis, des Ladekondensators
C2 über Hilfskontakte h2 ein hochohmiger Widerstand R5 eingeschaltet wird. Dieser
Widerstand R5 hat zwei Funktionen: Im normalen Störungsfall, wenn die Spannung für
längere Zeit (länger als die Aktionszeit des Nullspannungszeitrelais) ausfällt,
wird nach dem Zünden des Thyratrons dem Entladestrom in dem Nebenentladekreis ein
weiterer hochohmiger Widerstand entgegengesetzt und damit der hier fließende Verluststromherabgesetzt.
Seine wichtigere Funktion besteht jedoch.
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darin, daß, wenn die Meßspannung wiederkommt, bevor das Ausgangsrelais
wieder abgefallen ist, dine schnelle ##ideraufladung des Ladekondensators C2 verhindert
wird, da sonst eine zum Abfallen des Ausgangsrelais ausreichende Entladung des Ladekondensators
C2 nicht erreicht wird, wodurch das Nullspannungszeitrelais in einem unerwünschten
Schwebezustand gehalten würde.
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Das neue Nullspannungszeitrelais ist bis auf ein Ausgangsrelais aus
elektronischen Bausteinen aufgebaut, deren Zuverlässigkeit auch durch langes Verharrm
in einem Schaltzustand nicht beeinträchtigt wird.
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Der Stromverbrauch im .Überwachungszustand: ist sehr gering. Während
bei den aus mechanischen Schaltelementen aufgebauten Nullspannungszeitrelais immer
einige Spulen unter Strom standen, braucht bei dem neuen elektronischen Relais nur
der sehr geringe Strom für den Widerstand R4 aufgebracht und die Ladung des Ladekondensators
C2 aufrechterhalten zu werden, der im Störungsfalle das Nullspannungszeitrelais
mit Strom versorgt, so daß dann keine Fremdenergie gebraucht wird, wodurch wiederum
eine Fehlerquelle
ausgeschlossen ist.
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Durch den Anschluß .des neuen Nullspannüngszeitrelais an ein Drei-Phasen-Netz
kommt es auch zu keiner Fehlauslösung mehr, wenn nur eine Phase der Meßspannung
ausfällt.