DE334861C - Sicherheitsschaltung fuer Leitungssysteme und fuer Wicklungen elektrischer Maschinen und Apparate - Google Patents

Description

DEUTSCHES

und Apparate.

In der Patentschrift 280785 ist eine Sicherheitsschaltung für Leitungssysteme u. dgl. beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der oberflächliche Teil des zu schützenden Leiters aus einer Anzahl gegeneinander schwach isolierter Drähte besteht, die an der nutzbaren Stromleitung teilnehmen, zwischen denen jedoch vermittels einer Hilfsstromquelle betriebsmäßig eine geringe Spannungsdifferenz unterhalten wird. Diese Hilfsspannung soll dadurch, daß beim Auftritt eines Fehlers in erster Linie die schwache Isolation zwischen den Decklagendrähten zerstört wird, über die dadurch gebildete Kontaktstelle einen dem Betriebsstrom übergelagerten Strom erzeugen, der nun in beliebiger Weise zur Abschaltung der f ehlerhaf tenLeitungsstrecke oder zur Auslösung einer Alarm- oder

. sonstigen Fehlermeldevorrichtung herangezogen wird. Die Hilfsspannung kann insbesondere durch den Betriebsstrom selbst erzeugt werden, und zwar mittels eines mit einer Zusatzwicklung ausgestatteten Strömwandlers, der mit einem normalen Stromwandler in Reihe geschaltet ist; die Veränderungen in den Betriebsverhältnissen des ersten Stromwandlers, welche von übergelagexten Strömen im Kreise der Decklagendrähte herrühren, sollen dann durch Wechselwirkung jnit dem normalen Stromwandler in einfachster Weise angezeigt bzw. mit Hilfe eines Relais unmittelbar zur Abschaltung ausgenutzt werden.

Die Tatsache, daß bei dieser Schaltung in jeder der zu schützenden Leitungsphasen und an jedem Ende zwei Wandler benötigt werden, ist an sich im Interesse möglichst geringer Anlagekosten und Raumbeanspruchung nicht erwünscht. Sie besitzt aber außerdem noch weitere Unvollkommenheiten, von denen folgende hervorgehoben werden möge.

In Fig. ι ist die eben erwähnte Schaltung schematisch dargestellt. Der vom Fehlerstrom unbeeinflußte Wandler W¹ und der beeinflußte Wandler W² sind mit ihrer Erregerwicklung P¹ bzw. P² in Reihe geschaltet. Die Sekundärwicklungen R¹ bzw. R², welche im folgenden als Relaiswicklungen bezeichnet werden sollen, sind so mit dem zugehörigen Relais R verbunden zu denken, daß sich die Wirkung ihrer Ströme aufhebt, solange die an. den Hauptleiter und an dessen Decklagendrähte angeschlossene Sekundärwicklung S des Stromwandlers W², welche die Hilfsspannung erzeugt, keinen Störungsstrom führt. Tritt dieser auf — und es sei der Einfachheit halber angenommen, daß er infolge Kurzschlusses der Klemmen der Sekundärwicklung 5 einen höchstmöglichen Wert erreiche —, so wird das Feld des Stromwandlers PF² vernichtet, und der Strom der Relais-

wicklung R¹, der nun keine Gegenwirkung mehr erfährt, bringt das Relais R bzw. die Alarmoder sonstige Anzeigevorrichtung zum Ansprechen. Die auf das Relais o. dgl. wirkende gesamte Energie rührt demnach allein von dem Wandler PF¹ her, der sie aus seiner Primärwicklung P¹ empfängt. Die Energie des Wandlers TF² geht für das Relais verloren.

Den Gegenstand der Erfindung bildet nun ίο eine Verbesserung dieser Verhältnisse, darin bestehend, daß man die Wandler FF¹ und W* derartig miteinander vereinigt, daß die Primärwicklung gemeinsam wird. In Fig. 2, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, ist der Schenkel 3 als Bestandteil des Wandlers TT"¹ (gemäß Fig. 1), der Schenkel 2 dagegen als Bestandteil des Wandlers W^% anzusehen, während der Schenkel 1 mit der gemeinsamen Primärwicklung P als gemeinsamer Bestandteil beider Wandler gelten kann. Es ist ohne weiteres klar, daß bei Kurzschluß der Sekundärwicklung S der Schenkel 2 gleichsam magnetisch verriegelt und der gesamte von P erzeugte Kraftfluß in den Schenkel 3 gedrängt wird, mithin der auf diesem Schenkel angeordneten Relaiswicklung R — auf dem Schenkel 2 ist keine Relaiswicklung gezeichnet — zugute kommt. Die auf das Relais wirkende Energie ist also — sonst gleiche Verhältnisse vorausgesetzt — in der in Fig. 2 dargestellten Anordnung gegenüber der früheren nach Fig. 1 verdoppelt und die Empfindlichkeit der Sicherheitsschaltung in gleichem Maße gesteigert.

Unter diesen Verhältnissen ist es unter Umständen statthaft, auf die entgegengeschaltete Relaiswicklung auf dem Kern 2 — wie schon in Fig. 2 vorausgesetzt — zu verzichten, da es jedenfalls so eingerichtet werden kann, daß der im störungsfreien Betrieb in der Relaiswicklung 22 fließende Strom kleiner als der Grenzstrom des Relais bleibt. Immerhin ist die \ Größe des Relaisstromes von der des primären { Betriebsstromes abhängig und kann bei Überschreitung einer bestimmten, durch die Abmessungen des Wandlers gegebenen Größe des Betriebsstromes denjenigen Wert erreichen, der das Relais zum Ansprechen bringt, auch wenn die Sekundärwicklung S keine Störungsbelastung erfährt. In dieser Form besitzt somit die Schaltung Maximalwirkung und ersetzt eine Überstromsicherung.

Wenn diese Maximalwirkung vermieden werden soll, so muß zur Gegenschaltung von Teilwicklungen zurückgegriffen werden, wie es (ähnlich der Fig. 1) in Fig. 3 vorgesehen ist. In diesem Falle wird die Relaiswicklung R bei beliebiger Erregung von der Primärwicklung P aus stromlos bleiben, sofern die Charakteristik der Kerne 2 und 3 bei jeder Erregung in ihrem Verhältnis konstant bleibt. Die praktische j Formgebung der Schutzwandler und andere .; Rücksichten können dazu zwingen, Kernkonstruktionen auszubilden, bei denen die eben genannte Voraussetzung nicht zutrifft. In Fig. 3 besteht z. B. an den Verzweigungspunkten α 6g und b der· magnetischen Kreise durch die Kerne 2 und 3 die gleiche magnetomotorische Kraft. Die magnetische Leitfähigkeit der beiden Kreise, bezogen auf diese Endpunkte, ist aber unter Umständen infolge ungleichen Quer-Schnitts oder ungleicher Länge der zu Kern 2 und 3 gehörenden Eisenpfade nicht gleich. Im dargestellten Falle verhindert der magnetische Widerstand der Jochstücke, daß der Kraftfluß im Kern 3 den gleichen Wert annimmt wie im Kern 2, wie das an sich bei der gleichen Querschnittsgröße der Kerne 2 und 3 im vorliegenden ■■ Falle angestrebt ist. - Der Verlauf der dadurch gekennzeichneten Charakteristik dieser Kerne ist in Fig. 4 dargestellt. In dieser Figur ist in 8ό : Richtung der Ordinaten der totale, den Querschnitt der einzelnen Kerne durchsetzende magnetische Kraftfluß φ² und φ³ in Abhängigkeit von der gemeinsamen magnetomotorischen Kraft dargestellt, welche in Amperewindungen ausgedrückt und in Richtung der Abszissen aufgetragen ist. Für jeden Wert der magnetomotorischen Kraft übertrifft der Kraftfluß des Kernes 2 infolge des geringeren magnetischen Widerstandes des letzteren den Kraftfluß des Kernes 3. Wenn aber der Kraftnuß in beiden Kernen gleich sein soll, so muß der Kern 2 so beeinflußt werden, daß er einen größeren magnetischen Widerstand erhält und demgemäß eine größere magnetomotorische Kraft verbraucht. Die Größe des erforderlichen Zuwachses ist in der Fig. 4 an einer Stelle mit AW^ bezeichnet.

Man kann nun einen höheren Amperewindungsverbrauch des Kernes 2 dadurch erzwingen, daß man ihn mit einem weiteren magnetischen Kreis D elektrisch koppelt, dessen Charakteristik so gewählt ist, daß seine magnetomotorische Kraft AWd jeweilig der eben erwähnten Differenz A Wd gleich ist, und kann dadurch eine vollkommene Übereinstimmung der Charakteristiken von Kern 2 und 3 herbeiführen. Die in der Schaulinie φχ> gezeichnete Charakteristik würde etwa die sein, die der Kreis D besitzen müßte.

Natürlich · braucht die in der Fig. 3 dar- ■ gestellte Koppelung zwischen dem Kreislauf des Kernes 2 und dem des Kernes D nicht in dem Übersetzungsverhältnis 1:1 ausgeführt werden. Es können' vielmehr die Abmessungen des Kreises D, der die Form einer Drosselspule hat, dadurch verringert werden] daß man die Koppelung unter einer als zweckmäßig errechneten anderen Übersetzung stattfinden läßt.

Die Korrektion der Charakteristiken kann iao ferner, wenn auch nicht in gleich vollkommener Weise, durch Koppelung des benachteiligten

Kernes 3 mit einer Kapazität C (in Fig. 3 punktiert angedeutet) erfolgen, welcher der Kern die ihm fehlende Differenzerregung entnimmt. Gegebenenfalls, können beide Mittel zugleich angewendet werden.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι. Sicherheitsschaltung für Leitungssysteme und für Wicklungen elektrischer Maschinen und Apparate, nach Patent 280785, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Hilfsspannung dienenden Transformatoren teilweise gemeinsame und von gemeinsamer Primärwicklung aus erregte magnetische Kreise besitzen, deren Kraftflußverteilung durch das Auftreten von Fehlerströmen in einer zur Erzeugung der Hilfsspannung angeordneten Sekundärwicklung gestört und auf diese Weise zur Beeinflussung eines Relais oder einer Alarm- oder sonstigen Fehlermeldevorrichtung ausgenutzt wird.
2. 2. Ausführungsform nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Charakteristik der magnetisch parallel geschalteten Transformatorkreise dadurch in verhältnismäßige Übereinstimmung gebracht wird, daß ein oder mehrere dieser Teilkreise durch Koppelung mit anderen magnetischen Kreisen in ihrer Charakteristik zur gewünschten Form ergänzt werden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Charakteristik der parallel geschalteten Transformatorkreise dadurch in verhältnismäßige Übereinstimmung gebracht wird, daß ein oder mehrere dieser Teilkreise durch Koppelung mit Kapazitäten in ihrer Charakteristik zur gewünschten Form ergänzt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.