DE602705C - Energierichtungsrelais - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 18. SEPTEMBER 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 602705 KLASSE 21c GRUPPE 68 eo

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Energierichtungsrelais

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Dezember 1931 ab

Die bekannten Energierichtungsrelais sind nach Artvon Wattmetern aufgebaut, d.h. Strom und Spannung werden in besonderen Spulen wirksam, die so angeordnet sind, daß je nach der Stromrichtung ein Ausschlag in dem einen oder anderen Sinne erfolgt. Solche Relais erfordern einen relativ umständlichen mechanischen Aufbau, namentlich wenn sie empfindlich ausgeführt werden sollen.

Diese Nachteile der bekannten Relais werden erfindungsgemäß durch ein Relais vermieden, dessen Gleichgewichtslage von drei Spannungen abhängig ist, von denen im Sinne der Sperrung eine dem in jeder HaIbwelle gleichgerichteten Strom proportionale und eine gegenüber der ersten bei Phasengleichheit von Strom und Spannung um etwa 90⁰ phasenverschobene, der einen Halbwelle der einen der beiden Netzgrößen proportionale Spannung wirkt, im Sinne der Auslösung dagegen eine Spannung, welche jeweils der anderen Netzgröße proportional und so phasenverschoben ist, daß sie der letzteren Spannung bei Phasengleichheit von Strom und Spannung phasengleich entgegenwirkt.

Die Arbeitsweise einer derartigen Einrichtung ist aus dem Diagramm der Abb. 1 zu ersehen, in welchem die in dem Relais wirksamen Spannungen aufgezeichnet sind. Mit ι ist die in jeder Halbwelle gleichgerichtete und dem Strom proportionale Spannung bezeichnet, mit 2 die der Netzspannung proportionale und bei Phasengleichheit von Strom und Spannung gegenüber der Spannung 1 um etwa 90⁰ phasenverschobene Spannung. 3 bezeichnet eine Spannung, welche ebenfalls dem Netzstrom proportional ist und bei Phasengleichheit zwischen Strom und Spannung eine derartige Phasenlage besitzt, daß sie der letzteren Spannung2 phasengleich entgegenwirkt. Bei dem in Abb. 1 dargestellten Falle ist die Summe sämtlicher Spannungen jederzeit so, ■daß eine negative, d. h. im Sinne der Auslösung wirkende Spannung in dem Relais nicht auftreten kann. Tritt dagegen eine Phasenverschiebung der Spannung gegenüber dem Strom auf, so daß die Kurve 2 etwa die in Abb. 2 dargestellte Lage gegenüber den Kurven 1 und 3 einnimmt, dann überwiegt in der Gegend des Nulldurchganges der Kurve 1 die von der Spannung der Kurve 3 hervorgerufene, im Sinne der Auslösung wirkende Kraft und bringt das Relais zum Ansprechen. Die Schutzeinrichtung wird daher nur bei entsprechender Phasenlage der beiden Netzgrößen Strom und Spannung ansprechen. Dabei können auch die den Spannungen 2 und 3 entsprechenden Netzgrößen vertauscht werden, so daß, wie die in den Abb. 1 und 2 in Klammern beigesetzten Zeichen andeuten, auch die Kurve 2 dem Strom und die Kurve 3 der Spannung entsprechen kann.

Nimmt man nun für die Phasenlage zwischen Strom und Spannung verschiedene

*) Von dem P at ent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Rolf Wideröe in Vinderen, Oslo.

Winkel an, d. h. verschiebt man die Kurve 2 längs der Abszisßenachse, so sieht man, daß, wie in Abb. 3 dargestellt, nur innerhalb des schraffierten Bereiches eine Sperrung erfolgt, in allen anderen Bereichen dagegen eine Auslösung. In Abb. 3 ist dabei der als Abszisse aufgetragene Winkel der Winkel zwischen dem Maximum der Kurven 2 und dem Nulldurchgang der Kurve 1. Es ist zu ersehen, daß, solange dieser Winkel klein ist, die Summe der im sperrenden Sinne wirkenden Ströme größer ist als die im Sinne der Auslösung wirkenden. Beträgt nun dieser Winkel 90⁰, dann fallen die Nullpunkte der Kurven 1 und 2 zusammen; in diesem Augenblick herrscht aber das Maximum der im Sinne der Auslösung wirkenden Kurve 3, so daß die Schutzeinrichtung anspricht. Dies ist auch bereits bei einer Phasenverschiebung, die etwas kleiner als 90 ° ist, der Fall, wie an Hand der Abb. 2 zu ersehen ist, da auch bei einem kleineren Winkel α als 90 ° der Momentanwert der Kurve 3 größer ist als der Momentan wert der Kurve 1, so daß der im Sinne der Auslösung wirkende Strom überwiegt. Würde die Kurve 1 im Nullpunkt ganz plötzlich ansteigen, derart, daß sehr rasch der Momentanwert der Kurve 1 größer wird als der der Kurve 3, dann würde der fehlerhafte Ansprechbereich α sehr klein werden. In diesem Falle würde die Sperrung bei der Phasenverschiebung α zwischen Null und nahezu 90° und Null und nahezu 270⁰ erfolgen, die Auslösung dagegen im Bereich der anderen Energierichtung zwischen einem Winkel etwas unterhalb 90 ° und etwas oberhalb 270⁰. Die Vergrößerung des Auslöse^· bereiches nach beiden Richtungen ist durch den Wert α gegeben. Läßt man bis zu ι o° Vergrößerung des Ansprechbereiches 90⁰ ~ 2.Jo⁰ nach beiden Richtungen zu, dann muß die Kurve 1 in ihrem Amplitudenverhältnis zur Kurve 3 sin 8o° : sin io°—5,7 betragen, damit beim Wert ct = 8o° die Amplituden beider Kurven gleich groß sind. Man wird daher zweckmäßig das Amplitudenverhältnis größer als ι : 6 wählen.

Die Summe der in den Abb. 1 und 2 dargestellten Spannungen kann man entweder der Betätigungsspule eines hochempfindlichen polarisierten Relais oder dem Gitter einer Entladungsröhre zuführen. In Abb. 4 ist ein Ausführungsbeispiel mit einer Entladungsröhre gezeigt. An die Netzleitungen 10 und 11 ist ein Stromwandler 12 und ein Spannungswandler 13 angeschlossen. Der Stromwandler 12 ist sekundär durch einen Widerstand 14 und die Primärwicklung eines Transformators 30 belastet. Die Spannung des Widerstandes 14 wird über in Graetzscher Schaltung 15 liegende Gleichrichter einer Impedanz 16 zugeführt. Die Spannung an der Impedanz 16 entspricht dann der Kurve ι der Abb. ι und 2, die Spannung an dem Transformator 30 der Kurve 3. Sie ist also um 90 ° gegenüber dem Strom verschoben. Am Spannungswandler 13 ist ein Widerstand 17 und eine Drosselspule 18 angeschlossen. An die Drosselspule 18 ist über einen Gleichrichter 19 eine Impedanz 20 geschaltet, an der die der Kurve 2 entsprechende Spannung abgenommen wird. Sämtliche an den Impedanzen 30, 16 und 20 abgenommenen Spannungen sind in Serie geschaltet und zwischen Gitter 21 und Kathode 22 einer Entladungsröhre 23 geschaltet. Zur Einstellung der Zündspannung ist eine Batterie 24 vorgesehen. Im Anodenkreis der Röhre 23 liegt die Auslösespule 25. Sobald nun die Summe der Spannungen 1, 2 und 3 einen Wert ergibt, der dem Gitter eine über der Zündspannung liegende Spannung aufdrückt, kommt ein Strom im Anodenkreis zustande, der die Auslösung herbeiführt.

In Abb. 5 sind die Strom- und Spannungswerte miteinander vertauscht entsprechend den in Klammern eingezeichneten Bezeichnungen der Abb. 1 und 2. Der Gleichrichter 19 ist zu diesem Zwecke in einen zum Transformator 30 parallel liegenden Stromkreis ge- 90' schaltet, so daß die an diesem Transformator liegende, dem Strom proportionale Spannung gleichgerichtet wird, während die Spannung an der Drosselspule 18 als reine Wechselspannung dem Gitter zugeführt wird. Im übrigen stimmt die Schaltung mit der in Abb. 4 dargestellten überein. Die Schaltung der Abb. 5 wird man dabei in den Fällen anwenden, in denen relativ hohe Stromabsenkungen bei auftretenden Fehlern entstehen, die Anordnung der Abb. 4 dann, wenn starke Spannungsabsenkungen bei Fehlern zu befürchten sind, dagegen die Fehlerströme selbst relativ hohe Werte besitzen.

Um einen möglichst steilen Anstieg der der Impedanz 16 der Kurve 1 entsprechenden Spannung zu erhalten und damit den Bereich α möglichst zu verkürzen, ohne allzu hohe Amplituden der Spannung 1 mit in Kauf zu nehmen, ist es zweckmäßig, den Widerstand 14 als spannungsabhängigen Widerstand auszubilden, so daß eine Verkleinerung der Amplitude der Kurve 1 eintritt.

Claims (6)

1. Patentansprüche: ^1X5

   i. Energierichtungsrelais, das von den beiden Netzgrößen Strom und Spannung beeinflußt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichgewichtslage von drei Spannungen abhängig ist, von denen im Sinne der Sperrung eine (1) dem in jeder Halbwelle

   gleichgerichteten Strom proportionale und eine gegenüber der ersten bei Phasengleichheit von Strom und Spannung um etwa 90° phasenverschobene, der einen Halbwelle der einen der beiden Netzgrößen proportionale Spannung (2) wirkt, im Sinne der Auslösung dagegen eine Spannung (3), welche jeweils der anderen Netzgröße proportional und so phasenverschoben ist, daß sie der letzteren Spannung (2) bei Phasengleichheit von Strom und Spannung phasengleich entgegenwirkt.
2. 2. Energierichtungsrelais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe sämtlicher Spannungen (1, 2, 3) dem Gitter (21) eines Entladungsgefäßes (23) zugeführt wird, das beim Überwiegen der im Sinne der Auslösung wirkenden Spannung (3) zündet und im Anodenkreis, in dem die Auslösespule (25) angeordnet ist, einen Strom hervorruft.
3. 3. Energierichtungsrelais nach Anspruch ι und 2 für Netze, in denen relativ kleine Fehlerströme auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß die im Sinne der Auslösung wirkende Spannung (3) der Netzspannung proportional ist (Abb. 5).
4. 4. Energierichtungsrelais nach Anspruch ι und 2 für Netze mit relativ starken Spannungsabsenkungen bei auftretenden Fehlern, dadurch gekennzeichnet, daß ■die im Sinne der Auslösung wirkende Spannung (3) dem Netzstrom proportional ist (Abb. 4).
5. 5. Energierichtungsrelais nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der dem in jeder Halbwelle gleichgerichteten Strom proportionalen Spannung (i). etwa das Sechsfache der Amplitude der im auslösenden Sinne wirkenden Spannung (3) beträgt (Abb. 2).
6. 6. Energierichtungsrelais nach Anspruch ι bis 5, gekennzeichnet durch Mittel, welche im Bereich des Maximums die Kurven der im sperrenden Sinne auf das Relais wirkenden Spannungen (r, 2) 'abflachen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen