-
Einrichtung zur Anpassung der Ansprechkurve thermischer überlast-Schutzrelais,
insbesondere Bimetall-Relais, an die Überlastungskurve des zu schützenden -Apparates
Die Erfindung bezieht - sich -auf Schutzeinrichtungen, bei denen. ein thermisches
Überlastreläi:s, insbesondere ein Bimetall-Relais, vorgesehen ist, -welches bei
Überlastungen des zu .schützenden-Appaxates mit einer von der' Größe der Überlastung
abhängigen Zeitverzögerung anspricht. Jeder überhaupt elektrische Apparat besitzt
eine ganz bestimmte Überlastungskurve, welche angibt, -wie lange Zeit eine = bestimmte
CTb,erlastuug .anhalten .muß,-.um die höchstzulässige Erwärmung in dem Apparat hervorzurufen.
Ein vällkommener Schutz des Apparates wird dann erreicht, .wenn das überlastrelais
eine Amsprechkurve besitzt, die mit der überlastungskurv6 des. Apparates -genau
übereinstimmt. Die Anpassung der Ansprechkurve des Schutzrelais an die -Überlastungskurve
ist häufig nicht in denn - erwünschten Maße möglich. Dies gilt - insbesondere für
StromrIchtengefäße, - die geringere Überlastungen Verhältnismäßig lange -ertragen,
bei- höheren Überlastungen dagegen nach -sehr kurzer Zeit ausgeschaltet werden müssen.
Die Ansprechkurve der gebräuchlichen , thermislchen --Relais liegt daher für Stromrichter
bei --geringen Überlastungen zu tief, bei größeren Überlastungen zu hoch. Diese
Verhältnisse sind in Fig. i der Zeichnung -wiedergegeben, worin die Überlast in
Hundertteilen der jNenn. last .als Funktion der zulässigen überlastungsdauer -bzw.
:der Ansprechzeit dargestellt ist. A ist dabei .die üb:erlastungskurve eines StromrIchtergefäß.es,
während R die Ansprechkurve. eines Bimetall-Relais wiedergibt.
-
Uan eine bessere Übereinstimmung der Ansprechkurve -des thermischen
Relais mit der Überlastungskurve zu erzielen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
das thermi!siche . Sichutzreläis, gegebenenfalls über einen oder mehrere Zwisichenwandldr,
aus einer Wechselspannungsquelle etwa konstan-
'ter Spannung mit
einem Strom zu erregen, dessen Abhängigkeit von der Belastung des zu schützenden
Apparates durch eine im Stromkreis des Schutzrelais liegende, von dem Belastungsstrom
oder einem Teil davon vormagnetisierte Drosselspule hergestellt ist.
-
Die Wirkungsweise der ,erfindungsgemäßen Schaltung möge an Hand der
Fig. 2 und 3 näher erläutert werden. Fig. 2 zeigt dabei ein Ausführungsbeispiel,
während in Fig.3 der Zusammenhang zwischen dem auf .das thermische Schutzrelais
einwirkenden Strom und der Überlastung kurvenmäßig wiederge,geben ist. In Fig.2
ist das thermische Überstromrelais mit i bezeichnet. Sein Erregerkreis wird über
den Stromwandler 2 und den Zwischenwandler 3 aus einer Wechselspannungsquelle 9
gespeist, die annähernd konstante Spannung besitzt. Als Wechselspannungsquelle kann
dabei, wenn es sich beispielsweise um den Schütz eines Stromrichters handelt, eine
Phase des ,diesen speisenden Wechselstromnetzes benutzt werden. In der Zuleitung
zu der Primärwicklung des Zwischenwandlers 3. liegt nun die Wechselstromwicklung
5 einer Drosselspule 4., auf deren Kern außerdem eine Vormagnetisierungswicklung
6 angeordnet ist, die mit einem dem Belastungsstrom des Stromrichters bzw. des zu
schützenden Apparates verhältnisgleichen Gleichstrom beschickt wird. Zu diesem Zweck
ist 6 an einen in dem Gleichstromkreis des Stromrichters liegenden Meßwiderstand
7 angeschlossen. Mit 8 ist noch ein Schnellrelais bezeichnet, welches dazu dient,
Kurzschlüsse und sehr große Überlastungen augenblicklich abzuschalten.
-
Die Spannung der Wechs,elspa.mnungsquelle 9 teilt sich auf die Wicklung
5 der vormagnetisierten Drossel und die Primärwicklung des Zwischenwandlers 3 im
Verhältnis von deren Induktivitäten auf. Solange der Strom in dem Meßwiderstand
7 und damit in der Wicklung 6 klein ist, ist die Induktivität der Wicklung 5 verhältnismäßig
groß, so daß. ein großer bzw. der größte Teil der Wechselspannung an ihren Klemmen
liegt. Solange durch den Strom in der Wicklung 6 der Sättigungsbereich des Drosselkernes
noch nicht erreicht ist, ändert sich diese Spannung verhältnismäßig wenig. Kommt
aber bei wachsendem Strom der Drosselkern in den Bereich der Sättigung, so beginnt
die Induktivität der Wicklung 5 rascher abzunehmen, so daß die Spannung an der Primärwicklung
des Zwischenwandlers-3 steigt. Ist dann der Drosselkern voll gesättigt; so wächst
mit weiter zunehmendem Belastungsstrom in dem Meßwiderstand 7 die Spannung .an dem
Zwischenwandler nur noch wenig. In Fig.3 ist der Verlauf der Spannung am Zwischenwandler
in Abhängigkeit von dein Strom in dem Meßwiderstand 7 durch die Kurve C wiedergegeben.-
Die Spannung an dem Meßwiderstand 7 wird dagegen durch die Gerade B dargestellt.
Man erkennt, daß bei den ;gewählten Verhältnissen in dein Bereich zwischen etwa
o und 5oo/o Überlast die Spannung am Zwischenwandler sich in. diesem Bereich auf
Werten bewegt, die größer sind, als es einem der Belastung verhältnisgleichen Anstieg
entsprechen würde. Hier wird also die Ansprechkurve gesenkt, so daß sich entsprechend
der Fig. i eine weitgehende übereinstimmung zwischen der verbesserten Ansprechkurve
und der überlästungskurve erzielen läßt.
-
'Von besonderem Vorteil ist noch der Umstand, daß das thermische Relais;
wie die Kurve C in Fig. 3 ebenfalls zeigt, bereits zwischen Leerlauf und I\T@ennstrom
von einem Strom durchflossen wird, der selbst im Leerlaufzustand noch etwa der halben
Nennlast entspricht. Dadurch wird nämlich erreicht; daß sich das thermische Relais
ständig in betriebswarmem Zustand beendet, so daß Ungenauigkeiten in der Auslö:sezeit
infolge . veränderlicher Ausgangstemperaturen vermieden werden.
-
Durch andere Bemessung der Gleichstromwicklung bzw. durch Reihenschaltung
mehrerer ;gleichstromerregter Drosselspulen kann die Ansprechkuve weiter verändert
und den jeweiligen Betriebsverhältnissen angepaßt werden, so daß die Anordnung :außer
für Stromrichter auch für eine ganze Reihe anderer Apparateoder Maschinen angewendet
werden kann. Es sei ferner noch darauf hingewiesen, daß bei hohen Gleichspannungen.,
wie sie beispielsweise bei Bahnbetrieb oder Sendeanlagen vorliegen, die beiden Wcklungen
der gleichstromerregten Drosselspule ohiae Schwierigkeiten derartig voneinander
isoliert werden können, daß die gesamte Schutzeinrichtung geerdet werden kann: