DE436632C - UEberstromrelais fuer Anlagen stark wechselnder Belastung mit einer Einrichtung zur Erzielung stets gleichen und kuerzesten Ausloeseweges des Ausloeseankers - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBENAM
9. NOVEMBER 1926

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE (P 40363

Alfred Polte in Hamburg.

Überstromrelais fUr Anlagen stark wechselnder Belastung mit einer Einrichtung zur Erzielung stets gleichen und kürzesten Auslöseweges] des Auslöseankers.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Dezember 1924- ab.

Die bisher zum Schütze der Stromkreise in elektrischen Anlagen verwendeten Maximalschalter sind mit Auslöserelais versehen, welche nur von dem im Netzstromkreise fließenden Strome beeinflußt werden und die Maximalschalter nach Überschreitung einer eingestellten Auslösestromstärke zum Abschalten bringen. Dieser Betriebsstrom i_b erzeugt in dem Maximalrelais ein magnetisches Feld0"₆, welches bei annähernd voller Belastung des Stromkreises den beweglichen . Anker des Maximalrelais in einer solchen

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Stellung hält, daß er bei einer kleinen Zunahme des Stromes i_b den Maximalschalter direkt oder mittels Hilfskontakt zur Auslösung bringt. In dem Augenblick, wenn die Auslösung erfolgt, hat das Feld 0_b sein Maximum. Es sei mit 0_bm bezeichnet. Tritt bei einem Belastungszustande, welcher annähernd der Vollast des Stromkreises gleichkommt, ein Kurzschluß ein, so erfolgt die ίο Auslösung des Maximalschalters mit der geringsten Verzögerung, also in der kürzesten Zeit, da von dem Kurzschlußstrome i_k zur Auslösung des Maximalschalters nur noch ein Feld im Maximalrelais aufzubringen ist, welches der Differenz der Felder 0_bm — 0_b entspricht. Würde beispielsweise mittels einer Windung, welche von einem Strome it = 3000 Amp. durchflossen wird, in dem Maximalrelais ein magnetisches Feld 0_b erzeugt, so entspricht dasselbe einem Felde von 3000 A. W. (Amperewindungen). Die mit Hilfe einer veränderlichen Feder oder sonstigen Einrichtung eingestellte Auslösestromstärke i_bm sei 3100 Amp., so wäre von dem Kurzschlußstrom i_k noch das zur Auslösung des Maximalschalters nötige Feld 0_d = 3100 — 3000 = 100 A. W. aufzubringen. Dieses Feld 0_d, welches vom Kurzschlußstrome i_k erzeugt werden muß, wird um so größer, je mehr der Betriebsstrom i_b und damit das Feld 0_b im Maximalrelais abnimmt. Bei vollständiger Entlastung des Stromkreises wird das Feld0"_d gleich dem zur Auslösung des Maximalschalters erforderlichen Felde 0_bm. Vom Kurzschlußstrome ist also dann das gesamte FeIdJZT_6n,, welches im angeführten Beispiele einem Felde von 3100 A. W. entsprechen würde, allein aufzubringen, da der Stromkreis bei Eintritt des Kurzschlusses unter Spannung stand, jedoch nur der Strom i_b und damit auch das Feld 0_b Null war. Diesem außerordentlich ungünstigen Zustande wurde bisher wenig Beachtung geschenkt. Der die Auslösung des Maximalschalters tätigende Anker des Maximalrelais geht bei dem Verschwinden des Feldes 0_b in seine Ruhelage. Tritt dann ein Kurzschluß im betrachteten Stromkreise ein, so muß der Kurzschlußstrom i_k erst ein magnetisches Feld hervorrufen, welches den trägen Anker aus seiner Lage bringt und die der Bewegung entgegenwirkende Federkraft überwindet. Ferner hat der Anker von dieser Stellung aus bis zur Kontaktgabe am Hilfskontakt oder bis zur direkten Auslösung des Maximalschalters den längsten Weg zurückzulegen. Die Auslösung des Schalters wird also durch das träge Arbeiten des Maximalrelais stark verzögert; es wird in diesem Falle von dem Relais die längste Zeit bis zur Auslösung des Maximalschalters benötigt. Diese Verzögerung ist aber in Anlagen mit stark wechselnder Belastung und hoher Kurzschlußmöglichkeit eine große Gefahr für die Stromerzeuger. Besonders in den Tageszeiten der niedrigen Belastung, wenn die auf das Netz arbeitende Maschinenleistung herabj gesetzt, jedoch die Einstellung der Maximal- ; relais an den die Stromkreise schützenden j Maximalschältern für die höchste am Tage ■ auftretende Belastung belassen wurde, ist die ι Gefahr sehr groß. Kurzschlüsse, welche während dieser Zeit auftreten, sind für die Stromerzeuger besonders gefährlich, da dann die Differenz der, Felder 0_bm — 0_b meistens sehr groß bzw. das Feld 0_b bei Eintritt des Kurzschlusses gar nicht vorhanden ist.

Die angeführten Übelstände beseitigt die Erfindung dadurch, daß ein Steuerrelais einen Erregerstrom zur Erzeugung eines besonderen magnetischen Feldes im Maximalrelais schaltet. In einer besonderen Ausführungsform schaltet das Steuerrelais den Erregerstrom so, daß bei Änderung oder dem Verschwinden des Betriebsstromes ein magnetisches Feld bestehen bleibt, welches in seiner Stärke dem Auslösefelde annähernd gleich ist.

Die Einrichtung besteht beispielsweise, wie die Abbildung schematisch darstellt, aus einem Maximalrelais d. Es wird in bekannter Weise von dem Betriebsstrom magnetisiert und ist mit einem beweglichen Auslöseanker f versehen. Eine verstellbare Feder g wirkt der Bewegung des Ankers / entgegen. Zur Erzeugung eines besonderen magnetischen Feldes sind am Maximalrelais d die Spulen c angebracht. Über das vom Betriebsstrome beeinflußte Steuerrelais a, welches mit einer Kontakteinrichtung b versehen ist, wird ein Erregerstrom für die Spulen c geschaltet. Die Kontakteinrichtung b ist so ausgebildet, daß bei Zu- oder Abnahme oder bei dem Verschwinden des Betriebsstromes die Spulen c gesamt oder teilweise aus- bzw. eingeschaltet werden. Ein beweglicher Hebel e mit Kontaktfedern, welche auf feststehenden Segmenten schleifen, betätigt diese Schaltung.

Die Wirkungsweise der Einrichtung für . den Grenzfall der vollen Belastung und den der vollständigen Entlastung (Strom i_b = o) in einem Stromkreise ist folgende:

Der Betriebsstrom i_b sei annähernd gleich dem Auslösestrom i_bm, dann steht der Kon-, takthebel e, wie die Abbildung zeigt, in der punktiert gezeichneten Stellung, so daß über die Kontakteinrichtung b kein Strom nach den Spulen c am Maximalrelais d fließen kann. Es ist dann nur ein Feld entsprechend dem Betriebsstrome vorhanden, welches den beweglichen Anker / bis zu einer vom Felde 0_b gegebenen Stellung anzieht. Er steht

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unmittelbar vor der Auslösung. Eine Feder g wirkt der Zugkraft des Feldes 0"₆ entgegen. Ein plötzlich auftretender Kurzschlußstrom hätte dann nur noch ein Feld zu erzeugen, welches der Differenz zwischen dem Felde 0_b des Betriebsstromes i_b und dem Felde 0_bm des Auslösestromes i_bm entspricht, um den Maximalschalter zur Auslösung zu bringen. Da das Feld 0_b annähernd gleich dem Felde 0_bm

ίο ist, so ist bei Eintritt des Kurzschlusses die Differenz dieser Felder klein, und die Auslösung des Maximalschalters erfolgt mit geringster Verzögerung, also in kürzester Zeit. In diesem zum weiteren Verständnis der Einrichtung eben beschriebenen Falle, der Vollast eines Stromkreises, ist die Wirkungsweise des Maximalrelais noch nicht von der bis jetzt allgemein bekannten abweichend. Wie im folgenden beschrieben ist, tritt nun gemäß der Erfindung die Einrichtung in Tätigkeit, sobald der Betriebsstrom i_b und damit sein Feld 0_b abnimmt.

Der Betriebsstrom i_b soll Null werden. Dann verschwindet auch das magnetische Feld 0_b im Maximalrelais. Da aber mit dem Abnehmen des Stromes i_b der Kontakthebel e am Steuerrelais α in die in der Abbildung ausgezogen gezeichnete Stellung geht und die an dem Kontakthebel e befindlichen Kontaktfedern nacheinander die Kontaktsegmente 1, 2, 3, 4 und 5 berühren, so wird über die Kontakteinrichtung b ein Erregerstrom, welcher auf seinem Wege die Spulen c am Maximalrelais durchfließt, geschaltet, so daß dem Maximalrelais ein besonderes magnetisches Feld 0_er aufgedrückt wird. Die Einschaltung der Spulen c geschieht je nach Unterteilung derselben in mehr oder weniger Stufen so, daß bei Einschaltung jeder neuen Stufe durch diese besondere Erregung ein Feld 0'_er erzeugt wird, welches immer wieder das mit dem Strome i_b verschwindende Feld 0_b annähernd zu dem Felde 0_bm ergänzt. Dabei ändert sich aber auch zwangläufig die am Maximalrelais für die höchste im Stromkreise auftretende Stromstärke i_bm fest eingestellte Auslösestromstärke. In dem Augenblick, wenn der Strom i_b und damit das Feld 0_b Null wird, so daß der Stromkreis nur noch unter Spannung steht, wird das Feld 0_er, weil dann sämtliche Spulen c am Maximalrelais d eingeschaltet sind, annähernd gleich dem Felde 0_bm. Der Anker f kann gar nicht in seine Ruhelage gelangen und bleibt bei jeder Stromänderung und der damit verbundenen Feldänderung in einer bestimmten Stellung stehen. Er steht unmittelbar vor der Auslösung. Ein auftretender Kurzschlußstrom hat in diesem Falle wiederum, wie im zuerst beschriebenen Falle, nur ein Feld aufzubringen, welches der Differenz zweier Felder entspricht, also 0_bm — 0_er. Der Maximalschalter wird ebenfalls mit geringster Verzögerung ausgelöst. Der wieder eine Windung am Maximalrelais d durchfließende Betriebsstrom i_b und damit das magnetische Feld 0_b sei z. B. Null geworden. Der Stromkreis steht noch unter Spannung. Bei Verschwinden des Betriebstromes i_b ist der Kontakthebel e der Kontakteinrichtung am Steuerrelais auf die in der Abbildung ausgezogen gezeichnete Stellung gegangen. Nun werden alle Spulen c am Maximalrelais von einem Erregerstrome durchflossen, so daß ein magnetisches Feld 0_er erzeugt wird, welches 3000 A.W. entspricht. Der Anker f wird so weit angezogen, daß er wieder kurz vor der Auslösung des Maximalschalters steht. Die eingestellte Auslösestromstärke i_bm sei 3100 Amp. Ein in diesem Betriebszustande eintretender Kurzschlußstrom hat nach diesem Beispiel zur Auslösung des Maximalschalters nur ein Feld 0_d aufzubringen, welches der Differenz von 3100 — 3000 = 100 A. W. entspricht.

Das vom Kurzschlußstrome aufzubringende Feld 0_d kann durch entsprechende Unterteilung der Spulen und mittels geeigneter Reguliervorrichtungen beliebig klein gewählt werden, so daß bei vollkommen entlastetem go Stromkreise sowie in den verschiedenen Belastungsstufen zwischen Voll- und Entlastung eine Auslösegeschwindigkeit erreicht wird, welche bei eintretendem Kurzschluß der Geschwindigkeit gleichkommt, welche das Maximalrelais bei vollbelastetem Stromkreise besitzt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Überstromrelais für Anlagen stark wechselnder Belastung mit einer Einrichtung zur Erzielung stets gleichen und kürzesten Auslöseweges des Auslöseankers, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet des Überstromauslösers (d) mehrere von einem Strom erregte besondere Spulen (c) trägt, die durch ein vom Betriebsstrom abhängiges Steuerrelais (b) in der Weise selbsttätig zu- und abgeschaltet werden, daß ihr Magnetfeld entsprechend der Abnahme der Stärke des durch den Betriebsstrom erzeugten Magnetfeldes in dem gleichen Maße an Stärke zunimmt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.