DE1463037B2

DE1463037B2 - Elektronisches nullspannungszeitrelais

Info

Publication number: DE1463037B2
Application number: DE19651463037
Authority: DE
Inventors: Josef 4716 Olfen Bunder
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1965-04-02
Filing date: 1965-04-02
Publication date: 1972-03-16
Also published as: DE1463037A1

Description

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Nullspannungszeitrelais sollen beim Ausfall der Netzspannung die Abschaltung bestimmter Verbraueher, z. B. Motoren, bewirken, damit bei Spannungswiederkehr erstens der Einschaltstrom nicht zu groß wird und zweitens die Motoren und die mit ihnen verbundenen Maschinen keinen Schaden leiden. Diese Relais, die die Netzspannung überwachen, werden nötigenfalls über Spannungswandler an eine entsprechende Niederspannung, z. B. 100 V, angeschlossen.

Bekannt sind bisher Nullspannungszeitrelais aus einer Kombination mechanischer Arbeitsstrom- und Ruhestromrelais, wobei die fast stets geforderte Zeitverzögerung der Abschaltung mittels mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer Zeitglieder bewirkt wird.

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.

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.

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 netzspannungsseitig kein Grund dazu bestand. Solche Fehlauslösungen sind aber unerwünscht.

Bekannt sind des weiteren elektronische Zeitrelais, bei denen mittels eines über ein einstellbares i?C-Zeitglied gesteuerten elektronischen Schalters ein mechanisches Arbeitsstromrelais geschaltet wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Nullspannungszeitrelais für Drei-Phasen-Netze zu schaffen, das keine mechanischen Ruhestrom- und Zeitrelais enthalten soll und das im Störungsfalle ohne Fremdenergie, d. h. ohne Hilfsgleichspannung, arbeiten sowie bei Ausfall nur einer Phase keine Auslösung vornehmen soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem elektronischen Nullspannungszeitrelais zum Abschalten von Netzen, Netzteilen oder Verbrauchern bei einem längeren als der eingestellten Ansprechzeit entsprechenden Spannungsausfall mittels eines über ein einstellbares .RC-Zeitglied gesteuerten, elektronischen Schalters, der seinerseits gegebenenfalls ein mechanisches Arbeitsstromrelais schaltet, erfindungsgemäß die Energie sowohl zur Aufladung des Kondensators des i?C-Gliedes und somit zum Steuern des elektronischen Schalters als auch zur Betätigung des Ausgangsrelais lediglich einem Ladekondensator entnommen, der während der Uberwachungszeit von der Betriebsspannung eines Drei-Phasen-Netzes über drei, drehstromseitig im Dreieck, gleichstromsortig über Schutzwiderstände parallelgeschaltete Doppelweggleichrichter geladen bzw. im Ladezustand gehalten wird.

Das erfindungsgemäße Nullspannungszeitrelais ist bis auf ein Ausgangsrelais aus elektronischen Bausteinen aufgebaut, deren Zuverlässigkeit auch durch langes Verharren in einem Schaltzustand nicht beeinträchtigt wird. Der Stromverbrauch im Überwachungszustand ist sehr gering. Während bei den aus mechanischen Schaltelementen aufgebauten NuIlspannungszeitrelais 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 Co aufrechterhalten zu werden, der im Störungsfalfe das Nullspannungszeitrelais mit Strom versorgt, so daß dann keine Fremdenergie gebraucht wird, wodurch wiederum eine Fehlerquelle ausgeschlossen ist.

Das erfindungsgemäße Nullspannungszeitrelais soll nun an Hand des Schaltbildes erläutert werden.

Die drei Doppelweggleichrichter G₁ bis G₃ sind im Dreieck an die drei Phasen R, S, T der Betriebsspannung angeschlossen. Gleichstromseitig sind die Gleichrichter G₁ bis G₃ mit zwischengeschalteten Schutz-

widerständen ,R₁ bis R₃ parallel geschaltet. Parallel zu den Gleichrichtern liegt noch der Glättungskondensator C₁ und der Widerstand 2?₄, der im Uberwachungsfalle der einzige, ständige Verbraucher ist.

Der aus den Gleichrichtern G₁ bis G₃ kommende Gleichstrom lädt über die in Durchgangsrichtung geschaltete Zenerdiode Z den Ladekondensator C₀, einen Elektrolytkondensator, bzw. hält seine Ladung aufrecht. Solange noch zwei Phasen des Drei-Phasen-Netzes Spannung haben, wird der Kondensator C₂ geladen bzw. die Ladung aufrechterhalten, so daß das Nullspannungszeitrelais nicht anspricht.

Fallen nun zwei oder alle drei Phasen des Versorgungsnetzes aus, entlädt sich der Glättungskondensator über den Widerstand i£₄. Auch von dem Ladekondensator C₂ fließt ein kleiner Teil des Entladestromes über die Widerstände .R₄, R₆ und R₇ und lädt den Zündkondensator C₃ auf. Die Aufladezeit hängt in bekannter Weise nur von der Bemessung der Kombination R₆, R₇, C₃, einem RC-G\ied, ab, da es parallel zur Zenerdiode Z an durch diese konstant gehaltener 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 Zenerdiode Z, auf jeden Fall gleich oder größer der Zündspannung des Thyratrons T. Kommt die Spannung vor der eingestellten Ansprechzeit des Nullspannungszeitrelais wieder, erfolgt keine Auslösung. Der Widerstand R₈ begrenzt bei der Auslösung den Entladestrom des Zündkondensators C₃. Hat das Thyratron T gezündet, fließt der Hauptentladestrom über das Thyratron T durch die Spule 5 des Ausgangsrelais, das anzieht und über Arbeits- und Ruhekontakte 1 bis 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 Zeit zu gering wird, fällt das Ausgangsrelais wieder ab, wodurch sich das Nullspannungszeitrelais ohne weitere Handhabungen wieder in Bereitschaftsstellung befindet.

Eine vorteilhafte Ausführung ist, daß nach dem Zünden des Thyratrons und nach Anziehen des Ausgangsrelais das Thyratron über die Hilfs- und Haltekontakte Zi₁ kurzgeschlossen (überbrückt) wird, so daß der Hauptentladestrom ohne Verluste durch 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 h_o ein hochohmiger Widerstand R₅ eingeschaltet wird. Dieser Widerstand R₅ hat zwei Funktionen: Im normalen Störungsfall, wenn die Spannung für längere Zeit (langer 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 Verluststrom herabgesetzt. Seine wichtigere Funktion besteht jedoch darin, daß, wenn die Meßspannung wiederkommt, bevor das Ausgangsrelais wieder abgefallen ist, eine schnelle Wiederaufladung des Ladekondensators C₂ verhindert wird, da sonst eine zum Abfallen des Äusgangsrelais ausreichende Entladung des Ladekondensators C₂ nicht erreicht wird, wodurch das Nullspannungszeitrelais in einem unerwünschten Schwebezustand gehalten würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronisches Nullspannungszeitrelais zum Abschalten von Netzen, Netzteilen oder Verbrauchern bei einem längeren als der eingestellten Ansprechzeit entsprechenden Spannungsausfall mittels eines über ein einstellbares RC-Zeitglied gesteuerten, elektronischen Schalters, der seinerseits gegebenenfalls ein mechanisches Arbeitsstromrelais schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie sowohl zur Aufladung des Kondensators (C₃) des RC-Gliedes (R_v R₆, C₃) und somit zum Steuern des elektronischen Schalters (7') als auch zur Betätigung des Ausgangsrelais (S) lediglich einem Ladekondensator (C₂) entnommen wird, der während der Überwachungszeit von der Betriebsspannung eines Drei-Phasen-Netzes über drei, drehstromseitig im Dreieck, gleichstromsortig über Schutzwiderstände (R₁, R₂, R₃) parallel geschaltete Doppelweggleichrichter (G₁, G₂, G₃) geladen bzw. im Ladezustand gehalten wird.

2. Nullspannungszeitrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslösefall das i?C-Glied (R₇, R₆, C₃) an einer durch elektronische Bauelemente konstant gehaltenen Spannung liegt.

3. Nullspannungszeitrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Anziehen des Ausgangsrelais (5) über Hilfskontakte (Zi₁) der elektronische Schalter überbrückt wird.

4. Nullspannungszeitrelais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ladekreis des Ladekondensators (C₂) durch das Anziehen des Ausgangsrelais (S) über Hilfskontakte (h_o) ein hochohmiger Widerstand (R₅) eingeschaltet wird.