DE330087C

DE330087C - Aus einem Zweiphaseninduktionsmotor bestehendes Relais zur Abschaltung unsymmetrisch belasteter Dreiphasengeneratoren und sonstiger Netzteile

Info

Publication number: DE330087C
Application number: DE1920330087D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1920-01-23
Filing date: 1920-01-23
Publication date: 1920-12-07

Description

Es ist bekannt, daß Drehstromgeneratoren durch einphasige Belastung in 'bezug auf Erwärmung sehr ungünstig beansprucht werden. Vor allem erhitzt sich infolge der durch das Wechselfeid des Stators bedingten Wirbelströme der aus massivem Eisen bestehende Induktor so stark, daß ein längeres Laufen der Maschine mit nennenswerter einphasiger Last vermieden .werden muß.

ίο: Eine einphasige Belastung kann nun im normalen Betriebe auftreten, wenn aus irgendeinem Grande eine Unterbrechung in einer der Zuleitungen zum Generator eintritt, und es ist erwünscht, daß dann eine Abschaltung des Generators erfolgt. Bei gegen einphasige Belastung besonders empfindlichen Maschinen, wie Turbogeneratoren, kann eine Außerbetriebsetzung schon dann notwendig werden, wenn infolge schlechten Kontaktes oder aus sonst

so einem Grunde der Belastungsstrom in nur einer Phase nennenswert zurückgeht; die so entstehende unsymmetrische Belastung kann man sich zusammengesetzt denken aus einer symmetrischen Drehstrombelastung und einer

as' überlagerten Einphasenbelastung.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Stromrelais, das die Symmetrie der von einem Generator abgegebenen Belastungsströme kontrolliert. - Die Wirkungsweise des Relais sei an Hand der Fig. ι erläutert, die die drei Strom vektoren eines symmetrischen Dreiphasensystems zeigt. Die Vektoren sind bekanntlich je um einen Zeitwinkel von 120 ° gegeneinander verschoben, Subtrahiert man den Vektor ι von dem Vektor 3, so erkennt man, daß der neue Vektor 3 bis 1 gegenüber dem Vektor 2 um 90 ° nacheilt. Führt man also den beiden Wicklungen eines Zwe phaseninduktionsmotors (beispielsweise eines Ferrarismotors mit dreischenkligem Triebkern) die Ströme 2 und 3 bis ι zu, so wird im ordnungsgemäßen Betriebe auf den Rotor ein Drehmoment ausgeübt, das z. B. zur Öffnung eines Ruhekontaktes benutzt werden kann. Verschwindet das Drehmoment, so läuft der Rotor in seine Ausgangslage zurück, schließt den Kontakt und veranlaßt so die Abschaltung des Generators.

Es läßt sich nun leicht zeigen, daß das auf den Rotor des Zweiphasenmotors, also auf die Relaisscheibe ausgeübte Drehmoment verschwindet, sobald einer der drei Stromvek- ^: toren des Dreiphasensystems Null wird. B?im Vektor 2 ist dies ohne weiteres einzusehen. Verschwindet beispielsweise infolge Leitungsbraches der Stromvektor r, so ist zunächst klar, daß die beiden Vektoren 2 und 3 sich um einen solchen Winkel nach dem Vektor r hin drehen,, daß zwischen ihnen eine gegenseitige Verschiebung von i8o" besteht, denn der Generator gibt ja nur noch Einphasenstrom ab. In dierem Falle wird aber das auf die Relaisscheibe ausgeübte Drehmoment ebenfalls Null. Genau dieselbe Überlegung läßt sich natürlich auf den Stromvektor 3 anwenden. Das beschriebene Relais schaltet somit den Generator ab, sobald der Strom in einer seiner Phasen verschwindet.

Das beschriebene Relais läßt sich noch weiter vervollkommnen, so daß es nicht nur beim völligen Verschwinden, sondern schon beim Sinken des Stromes einer Phase den Generator abschaltet. In der Fig. 2 ist S eine im Mittelpunkt drehbar gelagerte Metallscheibe, auf die links ein dreischenkliger Triebkern E arbeitet, der die im vorigen Abschnitt beschriebenen _t Eigenschaften besitzt. Die von den Strom-

wandlern Si gelieferten Ströme 1 und 3 werden in dem aus den beiden äußeren Schenkeln gebildeten Kreis nicht elektrisch, sondern magnetisch subtrahiert, was in der Wirkung natürlich auf dasselbe hinauskommt. Auf der rechten Seite der Scheibe sind drei einphasige, mit Kurzschlußringen versehene Triebkerne angeordnet, deren Wicklungen mit je einer Wicklungen des dreischenkligen Kernes in Reihe geschaltet sind, und zwar derart, daß die vom rechten Triebsystem ausgeübten Drehmomente sich summieren und entgegengesetzte Richtung wie das Drehmoment des Triebkernes E besitzen. Die Verhältnisse werden nun so gewählt, daß im normalen Betriebe, wenn also durch die Stromwandler symmetrischer Dreiphasenstrom fließt, die Summe, aller auf die Metallscheibe ausgeübten Drehmomente Null ist, so daß diese in Ruhe verharrt. Verschwindet jetzt beispielsweise der Strom in einer der drei Phasen, so wird, wie wir gesehen haben, das Drehmoment des Triebkernes E Null, das des Triebkernes K sinkt jedoch nur auf ²/₃ seines ursprünglichen Wertes. Auf die Scheibe wird also ein überschüssiges Drehmoment ausgeübt und sie schließt mittels des Anschlages Q entgegen der Kraft einer Feder F die Kontakte A..

Verschwindet der Strom einer Phase nicht vollständig, sondern sinkt er z. B. in der Phase 2 auf die Hälfte seines ursprünglichen Wertes, so sinkt das Drehmoment des Triebkernes E, wie ein Blick auf Fig. 1 lehrt, ebenfalls auf die Hälfte, das des Triebkernes K aber nur auf ⁵/_e, die Scheibe S wird also auch

jetzt noch in Bewegung gesetzt und so die Abschaltung bewirkt. Die beschriebene Relaisanordnung spricht also auf Unsymmetrie der Ströme eines Dreiphasensystems an und erfüllt so den gewünschten Zweck.

Die Forderung, daß bei Symmetrie der Ströme die Summe aller auf die Scheibe S ausgeübten Drehmomente Null ist, wird sich^ wegen der nie genau gleichen Sättigungsverhältnisse aller Eisenkerne für höhere Ströme, insbesondere Kurzschluß, nicht aufrecht er- !■alten lassen. Um nun unbeabsichtigte Abschaltungen bei Kurzschlüssen zu vermeiden, werden die Verhältnisse durch passende Abstimmung der Sättigung so gewählt, daß bei höheren symmetrischen Strömen, die den normalen Betriebsstrom wesentlich überschreiten, das Drehmoment des Triebkernes E überwiegt, so daß die Scheibe S gegen den Anschlag gedruckt wird. Der Triebkern E ist also schwächer zu sättigen als die Kerne K. Man kann jedoch auch ein besonderes Stromrelais anordnen, das bei Überschreitung einer bestimmten Stromstärke mittels eines beweglichen Ankers die Relaisscheibe mechanisch hemmt.

Claims

Patent-Ansprüche;

1. Aus einem Zweiphaseninduktionsmotor bestehendes Relais zur Abschaltung unsymmetrisch belasteter Dreiphasengeneratoren und sonstiger Netzteile,- dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Stromkreisen

.. des Zweiphasenmotors einerseits der Strom der einen Phase, andererseits die elektrische oder magnetische Differenz der Ströme der beiden andern Phasen des Dreiphasensystems zugeführt wird.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Relais- §5 scheibe drei weitere, mit einem Kurzschlußring versehene einphasige Triebkerne angeordnet sind, die derart geschaltet und bemessen werden, daß bei symmetrischer

' Belastung des Dreiphasensystems die Summe aller auf die Scheibe ausgeübten Drehmomente Null ist, daß jedoch bei Auftreten einer Unsymmetrie die Relaisscheibe in Bewegung gesetzt und so zur Abschaltung der Maschine oder des Netzteiles veranlaßt wird.

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch passende Abstimmung der Sättigungsverhältnisse des Triebkernes unbeabsichtigte Abschaltungen too bei Kurzschlüssen vermieden werden.

4. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhütung unbeabsichtigter Abschaltungen eine durch ein besonderes Stromrelais betätigte mechanische Hemmung vorgesehen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.