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Relais zur Regelung elektrischer Stromkreise Bei der Kompensierung
von Wechselstromfernleitungen werden bekanntlich die Kompensierungseinrichtungen,
welche die erforderlichen Blindleistungen liefern, stufenweise geregelt. Es ist
bereits bekannt, zur Steuerung von Kompensierungseinrichtungen ein Relais zu verwenden,
auf das die induktive und kapazitive Blindleistung der Fernleitung und die am Ort
der Kompensierungseinrichtung der Leitung zugeführte Blindleistung und gegebenenfalls
auch die Wirkleistung, welche am Ort der Kompensierungseinrichtung der Fernleitung
zugeführt oder ihr entnommen wird, einwirken. Solange das gewünschte Gleichgewicht
zwischen diesen Größen vorhanden ist, bleibt das Relais in Ruhe. Wenn dagegen eine
dieser Größen überwiegt, schließt das Relais seinen Kontakt und veranlaßt dadurch
die stufenweise Einschaltung der Kompensierungseinrichtung.
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Gemäß der Erfindung erhält dieses Relais eine Vorrichtung, welche
ständig eine von einer oder von mehreren der durch den Regelvorgang beeinflußten
Größen abhängige Rückstellkraft erzeugt, welche Glas Relais in die Mittellage zurückzuführen
und dort dauernd zu halten sucht. Welche Vorteile dadurch erzielt werden, ergibt
sich aus folgendem: Um stets den besten Ausgleich herbeizuführen, der mit Hilfe
der zur Verfügung stehenden Kompensationsstufen erreichbar ist, muß das Relais stets
dann eine Stufe ein-oder ausschalten, sobald die Abweichung vom Gleichgewichtszustand
größer ist, als einer halben Regelstufe entspricht. Darnach muß die Unempfindlichkeit
des Relais bemessen werden, die durch die Größe der Rückstellkraft gegeben ist,
denn erst wenn das auf das Relais von außen wirkende Drehmoment die Rückstellkraft
überwindet, kann das Relais ansprechen. Wenn diese Rückstellkraft so. bemessen ist,
daß sie etwa halb so groß ist wie das Drehmoment derjenigen Blindleistung, die durch
das Zu- oder Abschalten einer Stufe wirksam wird,.ist der gewünschte Unempfindlichkeitsgrad
erreicht. Dieser Unempfindlichkeitsgrad stimmt aber nicht mehr, wenn dasselbe Relais
mit seinen Kompensierungseinrichtungen bei einer anderen Spannung arbeiten soll.
Mit der Spannung der Fernleitung ändert sich nämlich die Blindleistung, die durch-
jede Kompensationsstufe geliefert wird. Die Rückstellkraft dagegen bleibt dieselbe.
Wird aber gemäß der Erfindung die Rückstellkraft in demselben Maße von der Spannung
abhängig gemacht, wie die Blindleistung einer Stufe von der Spannung abhängig ist
(beispielsweise quadratisch von der Spannung bei Verwendung von Drosselspulen, die
im geradlinigen Teil ihrer Charakteristik
arbeiten), so arbeitet
das Relais bei allen Spannungen mit dem richtigen-Unempfindlichkeitsgrad.
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Zweckmäßig macht man die RückstellkrafI: vom Ausschlagwinkel des beweglichen
Sy," stems in .der Weise abhängig, daß bei Koil-i taktgabe die Rückstellkraft ihren
höchsten Wert bereits überschritten hat, so daß das Relais stets einen guten Kontakt
unter ausreichendem Druck macht, schleichende Kontaktgabe also vermieden wird: Die
Erfindung ist .nicht allein für Relais zur Kompensierung von Wechselstromfernleitungen
anwendbar, sondern für alle Relais zur Steuerung elektrischer Stromkreise, bei denen
die Abweichung des Regelkontaktes aus der Mittellage einer Differenz zwischen Ist-
und Sollwert der geregelten Größe entspricht und es sich empfiehlt, die Rückstellkraft
von einer oder mehreren der durch den Regelvorgang beeinflußten Größen abhängig
zu machen. Die Erfindung ist auch anwendbar für Relais. zur Steuerung elektrischer
Stromkreise, bei welchen der Einfluß des gesteuerten Gerätes auf die zu steuernde
Größe von einer veränderlichen Größe abhängig ist. Wird beispielsweise durch ein
stetig regelndes Relais, welches auf dieselben Größen anspricht wie das in Fg. i
dargestellte Relais, die Größe einer an die Leitung angeschlossenen Induktivität
verändert, so entspricht jeder Stellung des Reglers eine bestimmte Größe der Induktivität.
Will man nun die Leitung mit einer anderen, beispielsweise einer höheren Spannung
betreiben, so ändert sich die Größe der zugeführten Blindleistung, welche durch
eine bestimmte Größe der Induktivität erzeugt wird, da sich die Blindleistung mit
dem Quadrat der Spannung ändert. Der Ausschlag des Reglers aus der Mittellage ist
aber bei einer bestimmten Abweichung der Blindleistung vom -Nullwert der gleiche,
d. h. es würde jetzt jedem Ausschlag des Reglers eine andere Größe der Induktivität
entsprechen. Macht man aber die Größe der Rücli:stellkraft auch von der Größe der
Spannung, also derjenigen Größe, welche den Einfluß der Drosselspule ändert, abhängig,
so kann man erreichen, daß, ähnlich wie für einen stufenweise arbeitenden Regler
beschrieben, unabhängig von der Höhe der Spannung der Regler jeweils mit dem richtigen
Unempflndlichkeitsgrad arbeitet, da sich die Rückstellkraft um dasselbe Maß ändert,
wie sich die Blindleistung mit der Höhe der Spannung ändert. Die Rückstellkraft
zur Erzeugung der Nullage kann elektromagnetisch oder elektrostatisch erzeugt werden.
Es kann aber auch eine vorhandene mechanische Rückstellkraft sowohl bei stetig regelnden
Relais als auch bei Relais zur . stufenweisen Regelung elektrisch beeinflußt werden,
beispielsweise durch Veränderung des Hebelarmes.
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:E_=.- Tu der Figur ist ein Ausführungsbeispiel '';Erfindung dargestellt.
Das Relais zur Stierung der Kompensierungseinrichtung be-@kAt in an sich bekannter
Weise aus den beiden miteinander gekuppelten Ferraris-Scheiben i und 2. Auf die
Scheibe i wirken zwei Triebmagnete 3 und 4. ein. Der Triebmagnet 3 wird von dem
Strom des vom Anschlußpunkt der Kompensiernngseinrichtung ausgehenden Leitungszweiges,
der Triebmagnet q. von dem Strom des anderen Leitungszweiges derart beeinflußt,
daß das von jedem Magnetsystem ausgeübte Drehmoment proportional dem Quadrat des
entsprechenden Stromes ist. Auf die Scheibe 2 wirken die Triebmagnete 5 und 6. Der
Triebmagnet 5 wird von der Spannung der Leitung so beeinflußt, daß er ein dem Quadrat
der Spannung proportionales Drehmoment liefert. Der Triebmagnet 6 wird von der Spannung
und vom Strom, der am Ort der Kompensierungseinrichtung der Leitung zugeführt wird,
in der Weise beeinflußt, daß das ausgeübte Drehmoment proportional der der Leitung
zugeführten Blindleistung ist. Die Konstanten der einzelnen Systeme sind in an sich
bekannter Weise so gewählt, daß sich die ausgeübten Drehmomente verhalten wie die
induktiven Blindleistungen der zu kompensierenden Abschnitte zur kapazitiven Blindleistung
derselben Leitungsabschnitte und zur zugeführten Blindleistung. Um auch den Ohmschen
Spannungsabfall in den Leitungsabschnitten durch Zufuhr einer zusätzlichen Blindleistung
auszugleichen, kann man in an sich bekannter Weise die Konstanten des Triebsystems
6 verändern und der zugeführten Spannung oder dem Strom eine entsprechende Phasenverschiebung
geben. An der Achse des beweglichen Systems ist der Kontaktarm 7 befestigt, der
bei Abweichung von dem gewünschten Gleichgewicht zwischen den verschiedenen auf
das Relais einwirkenden Größen mit einem der feststehenden Kontakte 8 oder 9 in
Berührung kommt, wodurch in der Figur nicht dargestellte Steuerkreise zur stufenweisen
Einschaltung der Kompensierungseinrichtung geschlossen werden. Mit der Achse des
beweglichen Systems ist ein Anker io verbunden, der sich im Felde eines Magneten
i i bewegt. Der Magnet wird von der Netzspannung erregt. Die Pole sind derart angeordnet,
daß der Anker in die Stellung gezogen wird, in der der Kontaktarm gerade zwischen
den beiden feststehenden Kontakten 8 und 9 steht. Die Kraft, mit der der Anker in
seine Ruhelage gezogen wird, ist proportional dem Quadrat der Spannung.
Durch
Vorschaltwiderstände z2 kann unbeschadet der Abhängigkeit von der Spannung eine
bequeme Einstellung der Rückführkraft erzielt werden. Man kann den Magneten unmittelbar
oder über Wandler an die wirksaine Netzspannung anschließen; man kann aber auch
Gleichrichter dazwischenschalten, um eine Gleichstrommagnetisierung zu erzielen.
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Werden durch das Relais Drosselspulen zugeschaltet, die infolge großer
Sättigung nicht mehr auf dem geradlinigen Teil ihrer Charakteristik arbeiten, so
kann man auch durch geeignete Wahl des Eisenquerschnittes des Magneten erreichen,
daß sich die Rückstellkraft in demselben Maße ändert, wie sich die Blindleistung
der Drosselspule mit der Spannung ändert.
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Durch geeignete Formgebung der Pole des Magneten und des Ankers kann
man die Drehmomentcharakteristik des Magneten so verändern, daß die Rückstellkraft
zwar bei kleinem Drehwinkel proportional dem Winkel verläuft, daß sie aber gemäß
Fig. 2 Kurven b und c bei einem bestimmten Ausschlag ein Maximum erreicht und dann
kleiner wird. Hierdurch läßt sich erreichen, daß das Relais stets einen guten Kontakt
unter ausreichendem Druck macht, also eine schleichende Kontaktgabe oder ein Vibrieren
der Kontakte vermieden wird.
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An Stelle des in der Figur dargestellten Drehankers und Magneten können
auch andere elektromechanische oder elektrostatische Einrichtungen zur Erzeugung
der Rückstellkraft verwendet werden, oder man kann auch eine schon vorhandene mechanische
Rückstellkraft beeinflussen.