DE611376C

DE611376C - Relay dependent on the mutual phase position of two electrical quantities

Info

Publication number: DE611376C
Application number: DEA67924D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-12-04
Filing date: 1932-12-06
Publication date: 1935-03-28
Also published as: FR746728A

Description

Bei elektrischen Relais, welche von der gegenseitigen Phasenlage zweier elektrischer Größen abhängig sind, besteht häufig die Aufgabe, daß sie gerade dann ihre größte Empfindlichkeit aufweisen sollen, wenn eine dieser Größen einen relativ sehr kleinen Wert besitzt. So sollen Energierichtungsrelais gerade dann ihr größtes Drehmoment entwickeln, wenn die Spannung auf ein Minimum herabgesunken ist. In vielen Fällen bringen daher diese Relais nicht das Drehmoment auf, das erforderlich ist, um die beweglichen Teile in Gang zu setzen, namentlich wenn es sich um Wechselstromrelais handelt. Die Erfindung erreicht nun eine sehr empfindliche Anordnung dadurch, daß ein richtungsempfindliches Gleichstromrelais von der Differenz der Anodenströme zweier Entladungsröhren beeinflußt wird, deren Anodenspannung pro-In the case of electrical relays, which depend on the mutual phase position of two electrical Depending on sizes, there is often the task of ensuring that they are precisely at their greatest sensitivity should have if one of these quantities has a relatively very small value owns. Energy direction relays should develop their greatest torque precisely when when the voltage has dropped to a minimum. In many cases, therefore, these relays do not generate the torque this is necessary to set the moving parts in motion, especially when they are is an AC relay. The invention now achieves a very sensitive arrangement in that a direction-sensitive DC relay of the difference between the anode currents of two discharge tubes is influenced, the anode voltage of which is

20' portional der einen Netzgröße (Strom) und deren Gitterspannungen proportional der anderen Netzgröße (Spannung) sind, wobei die Anoden- und Gitteranschlüsse dabei so gewählt sind, daß die eine Röhre leitend wird, wenn eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen den beiden Netzgrößen besteht, und nichtleitend wird, wenn diese Phasenbeziehitng ungefähr um i8o° sich ändert, während die Verhältnisse bei der zweiten Röhre umgekehrt sind.20 'proportional to the one network variable (current) and its grid voltages proportional to the different grid size (voltage), whereby the anode and grid connections are as follows are chosen that one tube becomes conductive when a certain phase relationship between the two network variables exists, and becomes non-conductive when this phase relationship changes by about 180 °, while the situation is reversed in the case of the second tube are.

In Abb. ι ist die Ausbildung eines Energierichtungsrelais als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Relais dient zum Schütze einer Leitung 5 und betätigt bei seinem Ansprechen einen Netzschalter 6 über dessen Auslösespule 7. Nach der Erfindung sind zwei Entladungsröhren 8, 9 vorgesehen mit Anoden 10, 11, Kathoden 12, 13 und Gittern 14, 15. Die Gitter 14, 15 sind an die Netzspannung gelegt. In den Anodenkreisen ist der Netzstrom wirksam. Die Polarität der Gitteranschlüsse und Anodenanschlüsse ist so gewählt, daß die eine Röhre leitend wird, wenn eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen den beiden Netzgrößen besteht, und nichtleitend, wenn diese Phasenbeziehung ungefähr um i8o° sich ändert. Die andere Röhre ist nichtleitend, wenn die erste Phasenziehung besteht, und leitend, wenn die Phasenverschiebung gegenüber dem ersten Fall ungefähr i8o° beträgt. Demzufolge sind die Gitter 14, 15 so an die Sekundärwicklungen 19/20 eines Spannungswandlers 18 angeschlossen, 'daß sie mit derselben Polarität an der Netzspannung liegen. Die Anoden 10, 11 dagegen sind so über einen Stromwandler 21In Fig. Ι is the formation of an energy direction relay shown as an embodiment of the invention. The relay is used to protect a line 5 and is actuated at its response a power switch 6 via its trip coil 7. According to the invention two discharge tubes 8, 9 are provided with anodes 10, 11, cathodes 12, 13 and grids 14, 15. The grids 14, 15 are attached to the Mains voltage applied. The mains current is effective in the anode circuits. The polarity the grid connections and anode connections are selected so that one tube is conductive if there is a certain phase relationship between the two mesh sizes, and non-conductive if this phase relationship changes by approximately 180 °. The other Tube is non-conductive when the first phase draw occurs and conductive when the phase shift occurs compared to the first case is about 180 °. Accordingly, the Grid 14, 15 so connected to the secondary windings 19/20 of a voltage converter 18, 'that they are connected to the mains voltage with the same polarity. The anodes 10, 11 on the other hand are so via a current transformer 21

angeschlossen, daß sie eine entgegengesetzte Polarität annehmen. Um die gewünschte Phasenlage zwischen der Gitterspannung und dem Anodenstrom zu erhalten, sind an sich bekannte Mittel angewandt, wie z. B. ein Widerstand 22, der dem Wandler 18 vorgeschaltet ist. Dieser Widerstand wird so bemessen, daß die in Abb. 4 dargestellte Kurve für die Vektorlage der Anodenströme eine symmetrische Gestalt hinsichtlich der Nullinie für die Energie besitzt. Der mit zwei Sekundärwicklungen ausgerüstete Transformator 18 ist erforderlich, um zu verhüten, daß bei entgegengesetzter Polarität der Anoden die Kathoden 12 und 13 das nämliche Potential annehmen.connected so that they adopt opposite polarity. To get the desired Phasing between the grid voltage and the anode current are inherently known means applied such. B. a resistor 22, which is connected upstream of the converter 18 is. This resistance is measured in such a way that the curve shown in Fig. 4 for the vector position of the anode currents has a symmetrical shape with respect to the zero line for the energy. The one with Transformer 18 equipped with two secondary windings is required to prevent that with opposite polarity of the anodes, the cathodes 12 and 13 are the same Accept potential.

Wenn wir nun annehmen, daß Strom und Spannung in Phase sind, dann ist während einer Halbperiode eine Röhre, z. B. die Röhre 8, leitend, weil ihre Anoden- und Gitterspannung gleichzeitig während dieser Halbperiode positiv sind, und während der nächsten Halbperiode ist die Röhre nichtleitend, weil ihre Anode und ihr Gitter beide negativ sind. Die Röhre 9 ist während der ■ ganzen Zeit nichtleitend, weil während jeder Halbperiode eine ihrer Elektrodenspannungen, entweder die der Anode oder die des Gitters, negativ ist. Infolgedessen wird der Relaiswicklung 17 eines richtungsempfindlichen Gleichstromrelais 16 nur ein Strom einer bestimmten Richtung aufgedrückt, welcher den Betätigungshebel 24 nach der einen Seite hin, etwa nach links,' legt.If we now assume that current and voltage are in phase, then it is during a half cycle a tube, e.g. B. the tube 8, conductive, because their anode and grid voltage simultaneously during this Half cycle are positive, and during the next half cycle the tube is non-conductive, because its anode and its grid are both negative. The tube 9 is during the ■ non-conductive the whole time, because during each half cycle one of its electrode voltages, either that of the anode or that of the grid, is negative. As a result, the relay winding 17 of a direction-sensitive DC relay 16 only a current of a specific one Direction pressed, which the operating lever 24 to one side, about to the left, 'lays.

Bei einem Leistungsfaktor mit anderem Vorzeichen, der etwa der entgegengesetzten Energierichtung wie im erstenFalle entspricht, bei der also Strom und Spannung um i8o° gegeneinander verschoben sind, wird die Röhre 8 dauernd nichtleitend, weil während jeder Halbwelle entweder die Anoden- oder die Gitterspannung Null ist. Die Röhre 9 ist dagegen immer während einer Halbwelle leitend, weil ihre Anoden- und ihre Gitterspannung gleichzeitig positiv ist. Infolgedessen fließt ein gleichgerichteter Strom durch die Relaiswicklung 17 in einer Richtung, welche den Betätigungshebel "24 nach rechts legt und dadurch den Erregerkreis der Auslösespule 7 schließt.In the case of a power factor with a different sign, roughly the opposite The direction of energy corresponds to that in the first case, i.e. where the current and voltage are around 180 ° are shifted against each other, the tube 8 is permanently non-conductive because during each half-wave either the anode or the grid voltage is zero. The tube 9 is on the other hand, always conductive during a half-wave, because their anode and grid voltage is positive at the same time. As a result, a rectified current flows through the relay winding 17 in one direction, which puts the operating lever "24 to the right and thereby the excitation circuit of the Trip coil 7 closes.

Nehmen wir nun an, daß der Leistungsfaktor Null ist, daß also Strom und Spannung um 90 ° oder um 270 ° gegeneinander verschoben sind. Die eine Röhre wird dann während einer Viertelperiode leitend, und die andere Röhre ist während der nächsten Viertelperiode dieser Röhre leitend, aber sie ruft einen Strom in entgegengesetzter Richtung hervor wie die erste Röhre. Während der nächsten Halbperiode ist keine der Röhren leitend. Infolgedessen ist der der Wicklung 16 aufgedrückte resultierende Strom Null, und der Betätigungshebel 24 bleibt in der gezeichneten Stellung.Let us now assume that the power factor is zero, that is to say that the current and voltage are shifted by 90 ° or 270 ° from one another. One tube then becomes conductive for a quarter cycle and the other tube is conductive for the next quarter cycle of this tube, but it produces a current in the opposite direction as the first tube. During the next half cycle, none of the tubes will be conductive. As a result, the resulting current impressed on the winding 16 is zero, and the actuating lever 24 remains in the position shown.

Bei einem anderen Leistungsfaktor ist die eine Röhre während eines großen Teiles einer jeden Periode leitend und ruft infolgedessen einen resultierenden Strom hervor. Die Differenz zwischen den Anodenströmen der Röhren 8 und 9 ist in dem Relais 16 wirksam. Die Richtung hängt davon ab, welche der Röhren den größeren Betrag der Ströme liefert. In dem Polardiagramm der Abb. 4 zeigen die stark ausgezogenen Linien die Differenz zwischen den effektiven Anodenströmen bei verschiedenen Phasenlagen. Die Winkel zwischen den Radiusvektoren von den Punkten der Kurve nach dem Nullpunkt und der positiven Ordinate zeigen die Phasenlage zwischen Strom und Spannung, die Länge der Radiusvektoren, die Größe des resultierenden Stromes an.At another power factor, one tube is one for a large part conducts every period and consequently produces a resultant current. The difference between the anode currents of the tubes 8 and 9 is effective in the relay 16. The direction depends on which of the tubes has the greater amount of currents supplies. In the polar diagram of Fig. 4, the strong lines show the Difference between the effective anode currents at different phase positions. the The angle between the radius vectors from the points on the curve to the zero point and the positive ordinate show the phase position between current and voltage, the length of the radius vectors, the magnitude of the resulting current.

In Abb. 2 ist eine Abänderung gezeigt, bei der nur eine einzige Kathodenstromquelle 25 für beide Röhren 8 und 9 erforderlich ist anStelle der beiden getrennten Stromquellen 26 und 27 in Abb. 1. Zu diesem Zwecke ist die Arbeitswicklung des Relais 16 in zwei Wickhingsteile 28 und 29 geteilt, von denen jede im Anodenstromkreis einer der Röhren 8 oder 9 liegt. Dadurch hat jede Wicklung ihren getrennten Erregerkreis. Die Verbindung und Anordnung der Wicklungen 28 und 29 ist derart, daß ihre resultierende mägnetomotorische Kraft von der Differenz zwischen den Anodenströmen der Röhren 8 und 9 abhängig ist. Die Arbeitsweise ist dieselbe wie die der Anordnung 1.In Fig. 2 a modification is shown in which only a single cathode current source 25 is required for both tubes 8 and 9 instead of the two separate power sources 26 and 27 in Fig. 1. For this purpose the working winding of the relay 16 is in two winding parts 28 and 29, each of which is in the anode circuit of one of the tubes 8 or 9 lies. This means that each winding has its own separate excitation circuit. The connection and arrangement of windings 28 and 29 is such that their resulting magnetomotive force is different from the difference between the anode currents of the tubes 8 and 9 is dependent. The way it works is the same as that of arrangement 1.

Um von der Differenz der Anodenströme erregte Relais mit mechanisch bewegten Teilen vollständig zu vermeiden, kann man an Stelle des Relais 16 eine Röhrenanordnung 30 setzen entsprechend der Abb. 3. Die Röhrenanordnung 30 ist dabei so ausgebildet, daß sie von der Differenz der Anodenströme der Röhren 8 und 9 erregt wird. Sie enthält einen Widerstand 31, der mit seinen Enden 48 und 49 an die Anoden 10 und 11 der Röhren 8 und 9 angeschlossen ist. Die Spannung an diesem Widerstand wird zwischen die Gitter 32 und 33 der Röhren 34 und 35 geschaltet, welche Lichtbogenentladungsröhren sein können. Die Gitterlcreise enthalten Vorschaltbatterien 36 und 37 sowie Strombegrenzungswiderstände 38 und 39; die Anodenkreise 40 und 41 der Röhren 34 und 35 sind von einem Transformator 42 erregt, und die Kathodenkreise werden von Batterien 43 und 44 gespeist. In die Anodenkreise 46 und 47 der Röhren 34 und 35 ist eine Betätigungsvorrichtung geschaltet, welchen von dem resultierenden Strom der Röhren 8 und 9 gesteuertTo relays excited by the difference in the anode currents with mechanically moving parts To avoid this completely, a tube arrangement 30 can be used in place of the relay 16 corresponding to Fig. 3. The tube arrangement 30 is designed so that it is of the difference in the anode currents of the tubes 8 and 9 is excited. It contains a resistor 31, the ends 48 and 49 of which are connected to the anodes 10 and 11 of the tubes 8 and 9 connected. The voltage across this resistor is between the grids 32 and 33 of the tubes 34 and 35, which may be arc discharge tubes. The grid circuits contain ballast batteries 36 and 37 and current limiting resistors 38 and 39; the anode circles 40 and 41 of the tubes 34 and 35 are of one Transformer 42 energized and the cathode circuits are powered by batteries 43 and 44. In the anode circuits 46 and 47 of the tubes 34 and 35 is an actuator switched, which of the resulting current of the tubes 8 and 9 is controlled

wird. Auf diese Weise können Vorrichtungen beliebiger Größe bei relativ kleinen Strömen und Spannungen des Stromkreises 5 gesteuert werden.will. In this way, devices of any size can be used with relatively small currents and voltages of the circuit 5 are controlled.

Es ist zu ersehen, daß je nach der Richtung des Stromflusses in dem Widerstand 31 die eine oder die andere der Röhren«34 und 35 leitend wird. Nehmen wir an, daß der Stromfluß in dem Widerstand 31 die Richtung hat von der Klemme 48 zu der Klemme 49 und daß der Spannungsabfall in dem Widerstand hoch genug ist, um die Vorspannung der Batterie 37 ^zu überwinden, dann wird die Röhre 35 leitend, und die Betätigungsvorrich- _ 15 tung im Anodenkreis dieser Röhre wird ansprechen. Wenn andererseits der Stromfluß im Widerstand 31 von der Klemme 49 zur Klemme 48 verläuft und der Spannungsabfall groß genug ist, um die Vorspannung der Batterie 36 zu überwinden, dann wird die Röhre 34 leitend und betätigt die bei 46 angeschlossene Vorrichtung.It can be seen that, depending on the direction of the current flow in the resistor 31, one or the other of the tubes 34 and 35 becomes conductive. Let us assume that the current flow in resistor 31 is in the direction from terminal 48 to terminal 49 and that the voltage drop in the resistor is high enough ^to overcome the bias of battery 37, then tube 35 becomes conductive, and the actuation device in the anode circuit of this tube will respond. On the other hand, if the current flow in resistor 31 is from terminal 49 to terminal 48 and the voltage drop is large enough to overcome the bias of battery 36, then tube 34 will conduct and actuate the device attached at 46.

Claims

Patent claims:

i. Dependent on the mutual phase position of two electrical quantities Relay, characterized in that a directionally sensitive direct current relay (16) or a tube arrangement (30) of the difference between the "anaden & flow" two Discharge tubes (8, 9) is influenced, the anode voltage of which is proportional to the one network variable (current) and its Grid voltage is proportional to the other grid size (voltage) and their Anode and grid connections are chosen so that one tube is conductive when a certain phase relationship exists between the two network quantities, and not conductive if this phase relationship changes by approximately 180 °, while the situation in the case of the second Tube are reversed.

2. Relay according to claim 1, characterized in that a tube arrangement is used in which between the grid (32, 33) and the cathode of two tubes (34, 35) the voltage drop of one of the direction-dependent difference in the anode currents of the tubes (S and 9 ) energized resistor (31) is connected, in both tubes (34 and 35) with different polarity.

1 sheet of drawings