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Relais zur Anzeige der Ungleichheit von Strömen, vorzugsweise in Drehstromanlagen.
Die Feststellung der Ungleichheit der Ströme in den Phasen einer Drehstromleitung
ist für Anlagen gleicher Belastung, also Kraftübertragungsleitungen, von Wichtigkeit,
um Schäden in den Leitungen und auch in den Maschinen und Apparaten möglichst rasch
erkennen und beseitigen zu können. Zweckmäßig wird eine Anzeige der Ursymmetrie
des Stromes gleich mit der Abschaltung des fehlerhaften Stückes verbunden. Ob das
auf die Ungleichheit der Ströme ansprechende Gerät nun zur Anzeige oder zur Betätigung
eines Schalters oddr zu beidem dient, bedingt aber nur Verschiedenheiten' des Aufbaues,
die jedem Fachmann geläufig und von der Grundanordnung des Gerätes unabhängig sind.
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Relais zur Abschaltung bei Auftreten von Ursymmetrie der Ströme sind
bereits verschiedentlich vorgeschlagen worden. Man hat z. B. ein solches Relais
zusammengesetzt aus drei Überstromrelais in den einzelnen Phasen. Dies hat aber
Nachteile für den Fall, daß die Anlage regelmäßig vorübergehenden starken Belastungen
ausgesetzt ist, wie z. B. in Walzwerken. Die Ursymmetrie würde in der genannten
Anordnung nur dadurch erkannt werden, daß ein Strom einen besonders großen Wert
annähme. Da aber die Relais bei der normalen starken vorübergehenden Belastung nicht
ansprechen dürfen, so würde man die Grenze der Stromstärke für das Ansprechen der
Relais reichlich hoch nehmen müssen. Weiter ist beispielsweise eine Schaltung vorgeschlagen,
bei der die Sekundärwicklungen von drei Stromtransformatoren, j e einem in jeder
Phase, parallel geschaltet sind und an diese Parallelschaltung das Relais oder die
Hauptstromspule des Relais gelegt ist. Diese Schaltung spricht aber nur in solchen
Fällen an, in denen mit der Ungleichheit :der Phasenströme eine Abweichung ihrer
Summe vom Wert 0 verbunden ist. Sie ist zur Feststellung von Erdschlüssen bestimmt,
versagt aber beispielsweise bei unsymmetrischer Stromverteilung in Motoren. Schließlich
sind auch Nullspannungsvoltmeter zur Feststellung von Ungleichheiten der Ströme
gebraucht worden, die auf der Voraussetzung beruht, daß mit der Ungleichheit .der
Ströme eine entsprechende der Spannungen verbunden sei. Diese Annahme ist aber praktisch
nicht durchgehend erfüllt. Es kann z. B. bei Bruch, also Stromlosigkeit einer Leitung,
in der Leschädi.gten Phase von Seiten der unbeschädigten eine Spannung induziert
werden, die der normalen annähernd gleich ist.
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Alle diese Mängel werden erfindungsgemäß vermieden bei einem Gerät,
das auf Differenzen von Strömen anspricht. Das Wesen der Erfindung besteht darin,
daß durch die Ströme Kräfte an einen Kontaktmechanismus ausgeübt «-erden, die sich
in bezug auf die Relativi,ewegung der von ihnen gesteuerten, in parallelen Bahnen
geführten Organe das Gleichgewicht halten, wenn die Ströme :gleich groß sind. Werden
die Ströme ungleich, so werden es auch die von ihnen erzeugten Bewegungen, und der
Anzeigemechanismus wird in Tätigkeit gesetzt, sobald die Relativbewegung der gesteuerten
Organe gegeneinander ein gewisses Maß überschreitet. Die Kräfte, die die Ströme
ausüben, sind vorzugsweise elektromagnetischer Natur. Beispielsweise werden Eisenkerne
in Stromspulen eingezogen oder Ferrarisscheiben in Drehung versetzt; doch können
auch Hitzdraht- oder andere Anordnungen verwendet werden, in denen der Strom mechanisch
wirkt. Handelt es sich um Drehstrom, so können die drei Phasenströme entweder unmittelbar
ihre Kräfte ausüben oder
aber auch durch Vermittlung vcn Stroniwandlern.
Die den drei Phasen zugehörigen Stromkreise, in denen die Kräfte entwickelt werden,
können voneinander getrennt gehalten oder miteinander verbunden «-erden. In letzterem
Falle werden zweckmäßig nur solche Verbindungen gewählt, bei denen die Kräfte nicht
geringer sind als bei getrennten Stromkreisen.
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Die Abbildungen zeigen schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung
für ein Relais bei Drehstrom. In Abb. i sind 1, 2, 3 die Drehstromleitungen und
4, 5, 6 die Primärwicklungen von Stromwandlern; an denen Sekundärwicklungen 7, 8,
9 getrennt voneinander die Stromspulen io, 11, 12 liegen. Diese tragen Anker 13,
14, 15, die je nach der Stärke des Stromes mehr oder weniger «eit in die Spulen
hineingezogen «-erden. Die der Bewegung entgegenwirkenden Organe, welche zur Einstellung
gemäß der Stromstärke notwendig sind, etwa Federn, sind nicht dargestellt. Die Anker
sind verschieden ausgebildet, und zwar trägt der mittlere, i-1, einen wagerechten
Arm 16, der an der linken Seite Kontaktplatten 2o, 21 und an der rechten Kontaktplatten
22, 23 trägt. Die Anker 13 und 15 tragen untereinander verbundene Kontakte 24, 25
und 26, 27, die die Kontaktpaare 2o, 21 und 22, 23 umfassen. Solange die Stromstärken
in den drei Spulen i o, i i, 12 gleich groß sind, werden die Abstände zwischen den
Kontakten bestehen bleiben, gleichviel, ob alle drei Anker mehr oder weniger in
die Spulen eingezogen sind. Sobald aber die Ströme zweier Spulen einen so starken
Unterschied aufweisen, daß die Höhenstellung der Anker um den mittleren Abstand
der Kontakte verschieden ist, werden die zugehörigen Kontakte zur Berührung kommen.
Wird beispielsweise -der Strom in io schwächer als die unter sich gleichen Ströme
in i i und 12, so kommen die Kontakte 24 und 2o zur Berührung. Von den drei Ankern
16, 17, 18 gehen biegsame Leitungen 36, 37, 38, die der Bewegung der Anker
praktisch keinen Widerstand entgegensetzen, zu den Polen einer Batterie 39, und
zwar ist der mittlere Anker mit dem einen Pol verbunden, die beiden äußeren Anker
mit dein anderen Pol. In dem Stromkreis der Batterie liegt weiter ein Anzeigegerät
4o, das auf beispielsweise akustischem Wege die Herstellung des Kontaktes zur Kenntnis
bringt. An Stelle von 40 kann auch ein Relais für den Ausschalter der gestörten
Leitung angeordnet sein. Auch können an Stelle des einen Signalgerätes 4o zwei derartige
40' und 40" in den beiden Zweigen des Stromes angebracht werden, wie punktiert angedeutet
ist.
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Wenn die Summe der drei Phasenströme = 0 ist, wird der Strom in den
Spulen i o, i 1, 12 unverändert bleiben. Statt der Rückleitungen 28, 29 und
30 können auch Verbindungen entsprechender Pole der Sekundärwicklungen bei
31 und der zugehörigen Pole der Spulen bei 32 vorgesehen werden, punktiert angedeutet,
wobei die Leitungsstücke 28, 29, 30 fortfallen.
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Abb.2 zeigt eine Anordnung, bei der an Stelle der Spulen mit achsmal
verschiebbarem Anker Ferrarisscheiben verwendet werden. Es sind dies die Scheiben
41, 42, 43, die sich um die Achsen 44, 45, 46 gegen die Kräfte der Federn 47, 48,
49 drehen lassen. Die von den Strömen .der drei Phasen erregten Magnete sind 53,
54 und 55. Die auf den Polen derselben aufsitzenden Kurzschlußringe sind durch die
punktierten Linien 56, 57, 58 angedeutet. 'Von den drei Ferrarisscheiben tragen
die beiden äußeren Kontakthaare 24,:25 und 26, 27. Die mittlere Scheibe trägt
einen Arm i g, der mit den Kontakten 2o, 21, 22, 23 versehen ist. Bei ungleichen
Stromstärken werden die Kontakte relativ zueinander verschoben, und sobald die Differenz
der Stromstärken einen bestimmten Betrag überschreitet, kommt es zwischen Kontakten
der Mittelscheibe und der äußeren Scheiben zu einem Schluß des Stromkreises der
Batterie 39 mit dem Signalapparat 40 (s. Abb. i), die in dieser Abbildung der Deutlichkeit
halber nicht dargestellt sind.