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Distanzzeitrelais zum Schutze elektrischer Anlagen Zusatz zum ZusatzPatent
773 674 Im Hauptpatent ist ein Distanzzeitrelais beschrieben, welches derart
arbeitet, daß ein dem Netzstrom entsprechender Hilfsstrom einen Bimetallstreifen
durchfließt und daß ein an dessen Ende befestigter Eisenanker von einer Spule, die
von einem der Netzspannung entsprechenden Gleichstrome durchflossen wird (Spannungsspule),-
festgehalten wird. Sobald die vom Bimetallstreifen auf den Anker ausgeübte Kraft
größer wird als die von der Spule ausgeübte, löst sich der Anker von der Spule,
und es werden die im ölschalterauslösereis liegenden Kontakte geschlossen.
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Der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht darin,
durch zusätzliche Sp#eisung der Spannungsspule mit einem Gleichstrome, der vom Netzstrom
abhängig ist, die Charakteristik des Relais, d. h. die Abhängigkeit der Auslösezeit
vom Scheinwiderstande der zu überwachenden Leitung, in geeigneter Weise zu beeinflussen.
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Eine Reihe von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden im folgenden
beschrieben und an Hand der schematischen Darstellungen In der Abb. Zeichnung i
ist eine erläutert. Anordnung * dargestellt, in welcher io die* Klemmen bedeuten,
an welche der Spannungswandler, der die Netzspannung dem Distanzrelais zuführt,
angeschlossen ist. Die Wicklung der Spannungsspule selbst ist zweiteilig ausgeführt,
ihre beiden Hälften sind mit , , und 12 bezeichnet. Die beiden einen Enden
der Spannungsspulenwicklungen sind über zwei in Reihe geschaltete Gleichrichter
13 und 14 miteinander verbunden, die den im Hauptpatent beschriebenen Gleichrichtern
16' und 16" entsprechen. Die beiden anderen Enden liegen an einer Impedanz 15. Mit
16 ist die Sekundärwicklung eines Hilfsstromwandlers bezeichnet, dessen Primärwicklung
von einem dem Netzstrom entsprechenden Hilfsstrom durchflossen wird. Die Gleichrichter
17 und iS dienen zur Gleichrichtung der von der Sekundärwicklung 16 gelieferten
Spannung. Diese Schaltungsanordnung arbeitet in der Weise, daß durch die Impedanz
15 ein von der Sekundärwicklung 16 gelieferter und mittels der Gleichrichter
17, 18 gleichgerichteter St#Örn hindurchfließt, der einen Spannungsabfall
an dieser Impedanz erzeugt. Der von dem Spannungswandler an den Klemmen io gelieferte
und von den Gleichrichtern 13, 14 gleichgerichtete Strom durch die Spulen 11, 12
kann erst zu fließen beginnen, wenn die Spannung an den Klemmen io gegenüber dem
erwähnten Spannungsabfall groß genug geworden ist. Die Charakteristik des Relais
wird infolgedessen diejenige Lage einnehmen, die in Abb. 2 durch die Gerade a dargestellt
ist, während ein Relais, wie es im Hauptpatent beschrieben ist, eine Charakteristik
gemäß der Geraden b in Abb. 2 besitzt,
Wie iiii folgenden
an Hand einer kurzen Rechnung erläutert werden soll. lassen sich mit der Schaltungsanordnung
nach Abb. i auch Lagen der Charakteristik gemäß der punktierten Geraden c in Abb.
2 leicht erreichen. Zu diesem Zweck braucht bloß die Durchlaßrichtung der Gleichrichter
17, 18 umgedreht zu werden. Es gilt dann für die Kraft K, welche seitens des Bimetallstreifens
auf den Anker der Spannungsspule ausgeübt wird, die Gleichung K, = cl-f-t;
wobei c,. eine Konstante. J den Netzstroni und t die Zeit bedeutet. Die beiden
Spannungsspulen 11, 1.2 werden sowohl von einem Strom durchflossen, der der Spannun-
an den Klemmen io entspricht als auch v(-) ii einem Stroine entsprechend der Spannung
an der Sekundärwicklung16 des Hilfsstromwandlers. Bezeichnet man mit U, die
Spannung an den Kleinmen io und mit c. und c,3 zwei Konstante sowie
mit K. die seitens der Spannungsspule auf den Anker ausgeübte Kraft,
so gilt: K. U + C3 -.f.
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Wie bereits obenerwähnt, löst das Distanzrelais aus, wenn die seitens
des Bimetallstreifens auf den Anker ausgeübte Kraft die seitens der Spannungsspule
ausgeübte Kraft el 11 übersteigt. Für die Auslösezeit t gilt daher z5 ;n
Diese letzte Gleichung entspricht der in Abb.2 punktiert eingezeichneten Geradenc.
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Eine Charakteristik nach der Geraden c in Abb. 2 kann auch noch auf
andere Weise erreicht werden. In Abb. 3 bis 7 sind einige zu diesem
Zweck verwendbare Schaltungsanordnungen dargestellt. In Abb- 3 sind die punktiert
umrandeten Kontakte ig einstweilen kurz geschlossen zu denken. Die Spannungsspule
des Relais besitzt wieder zwei Wicklungen ii und 12, die jedoch in etwas anderer
Weise geschaltet sind wie in Abb. i. Die Teilwicklung ii wird über die Gleichrichter
13, 14 von dem Spannungswandler, der an den Klemm-en io li#egt, gespeist; die Teilwicklung
1:2 von dein Hilfsstromwandler, dessen Sekundärwicklung wieder mit 16 bezeichnet
ist. Die Gleichrichter 17, 18 dienen zur Gleichrichtung der Ströme des Hilfsstromwandlers.
Eine andere Schaltungsanordnung zeigt die Abb. 4. Die Spannungsspule des Relais
besteht im Gegensatz zu Abb. i und 3 nur auseiner Wicklung, die eine Mittelanzapfung
besitzt. Auch die Sekundärwicklung 16 des Hilfsstromwandlers ist in der Mitte an,-ezapft.
Der Kondensator 20 dient zur Verriegelung des von der Sekundärwicklung 16 gelieferten
Gleichstromes. In Fig. 5 ist die Spannungsspule des Relais ebenso ausgeführt
wie gemäß Abb. 4. Die Se-[zundärwicklung 16 besitzt jedoch im Gegensatz zu der Anordnung
nach Abb. -i keine Mittelanzapfung. Es, ist auch nur ein einziger Gleichrichter
17' für die Sekundarwicklung 16 vorhanden. Bei der Anordnung nach Abb.6 sind nur
zwei Gleichrichter13', 14' vorhanden, die sowohl die Aufgabe der Gleichrichter
13, 14 als diejenige der Gleichrichter 17, 18 in Abb. 3 erfüllen.
Dasselbe A, Olilt von der Anordnung nach Abb. 7. Die in Abb. 3 bis
7 dargestellten Anordnun,-en arbeiten alle in der Weise, daß außer einem
der Netzspannung entsprechenden Gleichstrome durch die Spannungswicklung des Relais
bzw. durch die zweite Wicklung der Spannun,-sspule des Relais ein Gleichstrom, der
dem Netzstrome entspricht, hindurchfließt. Demgemäß sind, wie aus der obigen Rechnung
hervorgeht, alle diese Anordnungen geeignet, dem Distanzrelais eine Charakteristik
nach der Geraden c in Abb.:2 zu erteilen.
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Ein weiterer Ausbau des Erfindungsgedankens besteht darin, daß man
in den Stromkreis, über welchen die Spannungsspule des Relais oder ein Teil der
Spannungsspule mit einem Gleichstrom, der dem Netzstroin entspricht, gespeist wird,
Kontakte eines wattnietrischen Re71ais einschaltet. Man kann dann erreichen, daß
bei der einen Energierichtung das Distanzrelais eine Charakteristik- nach der Geraden
a, b oder auch der strichpunktierten Geraden d in Abb.:2 besitzt,
während bei der anderen Energierichtung eine zusätzliche dein \Tetzstrome entsprechende
Speisung der Spannungsspule, die durch die Wattmeterkontakte hervorgerufen wird,
zustande kommt, derart, daß die Charakteristik des Relais bei dieser umgekehrten
Energierichtung die Lage der Geraden c in Abb. -9 - erhält oder noch mehr
nach oben verschoben ist. Die Zeit t, ist dann so zu bemessen, daß sie größer wird
als die bei der zuerst erwähnten Energierichtung maximal auftretende Auslösezeit.
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In derAbb. 3 ist innerlialb des punktiert umrandeten Teiles
gezeigt, wie die Kontakte ig des wattinetrischen Relais geschaltet werden können.
Statt wie dort dargestellt. könneii die Kontakte ig-auch so angeordnet werden, daß
sie die Primärwicklung oder die Sekundärwicklung
16 des Hilfsstromwandlers
kurzschließen bei derjenigen Energierichtung, bei der das Relais die Charakteristik
a, b, d in Abb. 2, besitzen soll und diesen Kurzschluß aufheben bei
der umgekehrten Energierichtung, bei der die Charakteristik c in Abb.:2 gewünscht
ist.
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Die vollständige Schaltung des Distanzicelais unter Verwendung einer
Gleichstromspeisung der Spannungsspule entsprechend dem Netzstrom, wobei diese Gleichstromspeisung
dazu dient, dem Relais bei verschiedenen Energier-ichtungen eine verschiedene Charakteristik
zu geben, ist in der Abb. 8
schematisch dar-gestellt.
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In Ahb. 8 bedeutet 2o die zu überwachende Netzleitung, an welche
ein Stromwandler 2-1 und ein Spannungswandler 22 angeschlossen ist. -23 ist
ein Überstrommagnet mit den Ruhekontakten24 und den Arbeitskontakten :25. Mit
26 ist ein Hilfsstromwandler und mit 27 derjenige Hilfsstromwandler
mit der Sekundärwicklung 16, der an Hand der Abb-. i und 3 bis
7 schon erwähnt worden ist, bezeichnet. Die Primärwicklungen der Stromwandler
26, 27 sind zusammen mit der Stromspule 28 des wattmetrischen Relais
in Reihe geschaltet. An der Sekundärwicklung des Stromwandlers.26 liegt der Bimetallstreifen
29 mit Anker 30, und an der Sekundärwicklung des Spannungswandlers 2:2 über
die Gleichrichter 13, 14 die Spannungsspule i i, 12 des I5istanzrelais. Die
Kontakte des wattmetrischen Relais sind ebenso wie in Abb. 3
mit ig bezeichnet
und die zur Stromwandlersekundärwicklung 16 gehörigen Gleichrichter mit
17, 18. Die Bedeutung des Widerstandes 31 wurde bereits im Hauptpatent
erläutert. Die Kontakte ig werden bei derjenig-en Energierichtung, bei welcher das
Relais die Charakteristikc in Abb.2, haben soll, vom -wattmetrischen Relais geschlossen.
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In der Abb. 9 ist eine Anordnung für ein mehrphasiges Relais
dargestellt, wobei für die Speisung jeder Phase die Anordnung nach Abb.
3 verwendet ist. Die Kontakte ig. sind nur einmal vorhanden und beeinflussen
alle drei Phasen gleichzeitig.
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Wenn man, wie es durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagen wird,
das energierichtungsempfindliche Element die Charakterislik- des Diistanzrelais
beeinflussen läßt, tritt der Vorteil auf, daß die sehr schwachen Kontakte des wattmetrischen
Relais nur mit einem sehr kleinen Strome belastet werden, nämlich nur mit dem dem
Netzstrom entsprechenden Gleichstrom für die Spannungsspule. Diese Anordnung ist
also weit vorteilhafter als die bisher bei Distanzrelais -Wüliche Einschaltung der
Wattmeterkontakte in den Auslösekreis für den Ölschalter. An dieser letzteren Stelle
wird die Kontaktbelastung stets viel größer sein als an derjenigen Stelle, die durch
die Erfindur#(g vorgeschlagen ist. Die Schaltung bringt auch noch einen großen betrieb#technischen
Vorteil. Wenn man bei Sperrenergie die Distanzrelais vollkommen blockiert, wie es
bei Anordnung der wattmetrischen Kontakte im Auslösekreis des Ölschaltgrs der Fall
ist, hat man keinen Sammelschienenschiltz. Bei einem Fehler an der Sammelschiene
bekommen alle Relais Sperrenergie und können deshalb nicht auslösen. Gemäß der Erfindung
lösen die Relais jedoch alle mit der Zeit to aus, was außerordentlich erwünsc,ht
ist.
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Als Gleichrichter werden in allen beschriebenen Schaltungen zweckmäßig
Trockengleichrichter z. B. Kupferoxydulgleichrichter verwendet.