DE417896C - Schaltungsanordnung zum Schutz von Wechselstrommaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 22.AUGUST1925.

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE 57

(S 66069 VIII/2IC*)

Siemens & Halske Akt-Ges. in Berlin-Siemensstadt*).

Schaltungsanordnung zum Schutz von Wechselstrommaschinen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. Mai 1924 ab.

Die für den Schutz von Wechselstrom- '. verschiedene Schaltungen in Gebrauch genommaschinen gegen Erd- und Windungsschluß men, die aber teilweise recht kompliziert sind, üblichen Verfahren gründen sich allgemein auf einen erheblichen Bedarf an Stromwandlern

die durch den Fehler hervorgerufenen Änderangen der Stromverteilung. Es sind schon

erfordern, andererseits nicht für alle Arten der Fehler gleichzeitig wirksam und auch

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Manfred Schleicher in Charlottenburg:

davon abhängig sind, ob die zu schützende Maschine allein oder parallel mit anderen läuft und die schließlich teilweise an fertigen Maschinen überhaupt nicht mehr anzubringen sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, die Maschinen bei jeder Lage des Fehlers und jeder Schaltungsweise nach Auftreten eines Wicklungsfehlers abzuschalten, sobald sich ίο dieser Fehler zu einem Erdschluß entwickelt hat. Es wird die Überlagerung eines Gleichstromkreises in ähnlicher Weise verwendet, wie dies zum Schutz gegen Störungen durch Erdschluß an Leitungen bereits bekannt ist, indem eine Gleichstromquelle zwischen Erde und einem betriebsmäßig auf Erdpotential befindlichen Punkt angeordnet wird. Die fraglichen Schutzvorrichtungen für Leitungen konnten auf Maschinen bisher deswegen nicht angewendet werden, weil darin bei Auftreten ; einer Gleichstromkomponente bei Schaltun- ^! gen oder Kurzschlüssen außerhalb der Ma- _; schine die Maschinen auch in fehlerfreiem Zustande durch die Sicherungsvorrichtung hätten abgeschaltet werden können. ;

Gemäß der Erfindung wird die Übertra- ι gung der Erdschlußsicherung auf Maschinen : ermöglicht durch Hinzufügung eines Hilfsrelais im Gleichstromkreis. Ein vor die Maschine gelegtes Relais wird durch dieses zweite Relais, das so angeordnet ist, daß es ; von der Gleichstromkomponente beim Schal- , ten nicht berührt wird, verriegelt, solange 1 kein Erdschluß stattfindet. Beim Auftreten ' von Erdschluß sprechen sowohl das Relais | vor der Maschine als auch das Hilfsrelais an, und der Gleichstromkreis wird geschlossen, Die Abb. 1 zeigt schematisch, ein Ausführungsbeispiel der neuen Schaltungsanordnung. Die Wicklungen 1 und 1' zweier Drehstromgeneratoren I und II sind über Schalter 2 und 2' und Leitungen 3 und 3' an Sammelschienen 4 angeschlossen. In einer der Wicklungen, z. B. beim Punkt F, sei ein Fehler entstanden, der eine Erdung zur Folge hat. Der Erdschlußstrom, der in drei Teilen über die Wicklungen, der Maschine in die Leitungen 4 fließt, wirkt auf ein in irgendeiner Phase vor der Maschine liegendes Gleichstromrelais 5. Die Stromquelle 6 des Gleichstromkreises befindet sich zwischen der Erde 7 und einem betriebsmäßig auf Erdpotential befindlichen Punkt o, der in bekannter Weise als Nullpunkt einer Sternschaltung von drei Drosselspulen 8 erhalten wird. Zwischen dem Punkt ο und Erde ist in bekannter Weise zur j Unterdrückung der dreizahligen Harmonischen j eine weitere Drosselspule 9 eingeschaltet. Gemäß der Erfindung ist der Gleichstromquelle ! ein Relais 10 mit dem Kontakt 11 vorgeschal- ^! tet, das anspricht, sobald infolge eines Feh- ; lers bei F der Gleichstromkreis von F über die Schalter 2, Relais 5, Leitungen 4, Drosseln 8, ferner Drosseln 9, Relais 10, Batterie 6 und Erde 7 geschlossen ist. Der Kontakt 1 r des Hilfsrelais 10 ist mit dem Kontakt 12 des Maschinenrelais 5 und der Auslösespule 13 für die Schalter 2 in Reihe an die Batterie 6 gelegt. Die Vorrichtung zur Aberregung der Maschine, die bei Abschaltung in Tätigkeit , tritt, ist in dem Schema nicht berücksichtigt. ! Entsteht nun z. B. beim Einschalten des Generators ι vorübergehend eine Gleichstromkomponente in . dem Relais 5, so wird zwar der ■ Kontakt 12 desselben geschlossen, ein Strom in der Auslösespule 13 kann aber nicht entstehen, da der Kontakt 11 des Hilfsrelais geöffnet bleibt.

Bei der Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach dem Grundgedanken der Er- ; findung macht die Ausführung des Relais 5, ^! die nicht nur den Gleichstrom im Fehlerkreise, sondern auch den vollen von der Maschine gelieferten, also außerordentlich viel stärkeren Wechselstrom zu führen hat, Schwierigkeit, da die Trennung von Wechsel- und Gleichstrom in gebräuchlicher Weise mit Nebenschluß und Drosselspule die Empfindlichkeit zu sehr schwächen würde. Diese wird gemäß der Erfindung dadurch überwunden, daß die Wirkung des starken Wechselstromes in dem Relais durch eine Kurzschlußwicklung, die auch die Form einzelner Ringe oder eines Rohres annehmen kann, aufgehoben wird, so daß die Wirkung des Gleichstromes allein übrigbleibt.

Die Abb. 2 zeigt in schema tischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des Relais in dieser Art. 3 ist der Querschnitt der Verbindungsleitung zwischen Schalter 2 und Sammelschienen 4. Er trägt eine Isolierung 20 gegen Hochspannung, da das von der Leitung 3 beeinflußte Relais zweckmäßig auf niederem Potential gehalten wird. Die Leitung 3 ist umgeben von einem ringförmigen Eisenkern 21, ähnlich den Eisenkernen von Stromwandlern, nur daß eine Lamellierung des Kernes nicht erforderlich ist, da die Wirkung des Wechselstromes so gut wie vollständig aufgehoben wird. Die Kompensation der magneüsierenden Wirkung des Wechselstromes in der Leitung 3 auf den Eisenkern geschieht durch eine Kurzschlußwicklung 22, die zweckmäßig den Eisenkern auf den größten Teil seiner Länge umgibt. Sie ist in ihrer Wirkung gleich und ersetzbar durch ein metallisches Rohr, wie es auch anderweitig zur Abschirmung der magnetisierenden Wirkung verwendet wird. Die Gleichstromkomponente des in der Leitung 3 fließenden Stromes wird durch die KurzschlußwicMung in ihrer Wirkung nicht gestört, und es entsteht also in

Claims (3)

1. dem Eisenring 21 eine gleichgerichtete Magnetisierung. Diese wird zur Anzeige gebracht durch eine Stromspule 23, die in gleicher Weise, wie in den Drehspulinstrumenten, in einer Lücke 24 des Eisenkernes 21 angeordnet ist.

   Zwischen" den Polflächen der Lücke 24 ist ebenso, wie in den Drehspulinstrumenten, ein fester Eisenkern 25 angeordnet, um den sich die Spule 23 drehen kann. Die Spule trägt eine Kontaktzunge 26, die sich bei Abwesenheit von Gleichstrom gegen einen Anschlag 27 legt, an den sie durch die Kraft einer Feder 28 in bekannter Weise gelegt wird, während beim Auftreten eines Gleichstromes die Kontaktzunge sich an den Kontakt 29 anlegt und damit einen Stromkreis schließt, der die Auslösespule 13, die Batterie 6 und den Kontakt 11 des Hilfsrelais 10 enthält, der beim Auftreten von Fehlerstrom ebenfalls geschlossen wird. Die beschriebene Ausführung des Gleichstromrelais hat den Vorzug, daß sie sich an jeder Leitung leicht einbauen läßt. Der Ring 21, der auch aus zwei Teilen zusammengesetzt sein kann, braucht nur isoliert auf die Leitung aufgesetzt zu werden, in gleicher Weise, wie dies mit den Eisenkernen der Stromwandler für Meßgeräte und Relais, bei denen die Primärwicklung durch 30' die glatt durchlaufende Leitung gebildet wird, | geschieht. Das Relais kann mit solchem Wandler auch zweckmäßig konstruktiv vereinigt werden, wobei die Isolation des Wandlers für das Relais mitbenutzt wird. Abänderungen der Ausführung des Relais und der Schaltung können zum Zweck einer Verstärkung der Relaiswirkung noch in bezug auf die Gleichstromquelle getroffen werden. Die Spule 23 ist, damit eine Wirkung schon bei geringem Gleichstrom in der Leitung 3 eintritt, mit möglichst starkem· Strom zu speisen. Es kann daher zweckmäßig sein, an Stelle der Batterie eine kleine Gleichstrommaschine oder einen Wechselstrom-Gleich- ; stromumformer zu benutzen. Die Batterie kann auch mit bekannten Vorrichtungen zu dauernder Aufladung aus dem Wechselstromnetz versehen werden.

   Das geschilderte Verfahren zum Schutz von Generatoren läßt sich auch anwenden, wenn die Generatoren nicht unmittelbar, sondern über Transformatoren an die Sammelschienen gelegt sind. Die Drosseln 9 mit dem anhängenden Batteriekreis sind dann, statt an die Sammelschienen, an die primären Klemmen des Transformators zu legen. Eine Übertragung der Anwendung des Erfindungsgedankens von Generatoren auf Motoren oder andere Teile elektrischer Anlagen ist ohne weiteres ausführbar. Beispielsweise kann man die Sammelschienen in der Weise gegen Erdschluß schützen, daß man Relais, entsprechend den mit 5 bezeichneten, zwischen Abnehmerleitungen und Sammelschienen einbaut.

   Ρλ τ ε ν τ -An s ρ r ü c ι ι ε :

   ι. Schaltungsanordnung zum Schütze von Wechselstrommaschinen, gekennzeichnet durch eine Gleichstromquelle und zwei von ihr gespeiste Relais, die zwischen den Klemmen der Maschinen und Erde angeschlossen sind, wobei von den beiden Relais, deren in Reihe geschaltete Kontakte im Kreis der Auslösespule des Maschinenausschalters liegen, das eine vor der zu schützenden Maschine, das andere (Hilfsrelais) an einer Stelle angeordnet ist, die von den bei Schaltvorgängen u. dgl. auftretenden Gleichströmen nicht berührt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in die Wechselstromleitung eingebautes, auf elektro-magnetischer Wirkung beruhendes Gleichstromrelais, das gegen den Einfluß des Wechselstromes dadurch geschützt wird, daß auf seinem von dem Leitungsstrom magnetisierbaren Eisenkern eine Kurzschlußwicklung angeordnet ist, die die magnetisierende Wirkung der Wechselstromkomponente des Leitungsstromes praktisch aufhebt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern des auf der Wechselstromleitung angeordneten Relais die Form eines aufgeschnittenen Ringes besitzt, an dessen Schnittstelle eine fremd erregte Gleichstromspule nach Art der Drehspulmeßgeräte eingebaut ist. i_Oo

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

   Berlin «edruckt in der reicksdruckereI.