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Schutzeinrichtung für elektrische Anlageteile Es ist bekannt, zum
Schutzelektrischer Maschinen; Transformatoren, Gleichrichter oder anderer überlastbarer
Apparate magnetische überstromzeitrelas :oder thermische Auslöser zu verwenden,
deren Auslösekennlimle der Überlastungskurve des zu, überwachenden Anla,;eteilis
so, weitgehend wie möglich angepaßt ist. Eine genaue, Angleichung der Auslös:ekennlinie
lä.ßt sich jedoch; ä:nsbesionderedann, wenn :es sich um-den Schutz von Gleichrichtern
handelt, mit derartigen Schutzeinrichtungen nur sehr schwer erzielen.
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Es ist bereits vorgeschlagen. worden, zwei thermische Auslöser vorzusehen,
von denen. der eine den Schutz bei kleineren überlasten und der zweite den Schutz
bei höherer Überlast übernimmt und mit entsprechend kürzerer Zeit auslöst. Eine
derartige Sichutzeinrichtung ermöglicht zwar bei ,geeigneter Auswähl der Kennlinien
der beiden thermIschen Auslöser :eine etwas jedoch infolse der Verwendung von Bimetallaus.lösern
noch immer keine befriedigende Angleichung.
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Die vorliegende Erfindung schlägt nun vor, ein Induktionsrelaissystem
mit zwei oder mehr als zwei in Abhängigkeit von der Belastung erregten,
je ein Auslöse- und Gegendrehmoment @erzeugenden und selbsttätig nacheinander
wirksam werdenden Triebwerken vorzusehen, deren Auslösekennlinien derart gewählt
-sind, daß ihre Umhüllende der Gefahrenkurve des Schützlings sich weitgehe:ndst
anschmiegt. Die einzelnen Triebwerke können. dabei auf dieselbe Scheibe eines einzigen
Ferrarisrelais einm=ärken. Es können aber auch zwei oder mehrere elektrisch voneinander
unabhängibe Triebwerke vorgesehen werden, die auf je eine Ferrarisscheibe arbeiten.
Weitere
Merkmale der Erfindung werden an Hand von zwei in der Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispielen erläutert.
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Fig. t zeigt ein Ausführungsbeis,pi@el derErfindung in prinzipieller
Darstellung. i 4 ist ein die Abschaltung i 3 des überwachten Anliageteils, z. B.
eines Glelchrichters, steuerndes Ferrarisrelais mit einem im Sinne einer Auslösung
wirkenden, abhängig von der Belastung des Schützlings erregten Triebw erksystem
16 und 17 und einem der Auslösung entgegenwirkenden, konstant, z. B. von der Leitungsspannung
selbst erregten Triebwerksystem 18 und i g. Während die Wicklungen 16 lind i S ständig
eingeschaltet sind, werden die Wicklungen 17 und i g nur - bei höherer überlast,
und zwar durch ein Zusatzrelais 15, z. B. ein Ferraris:relais, eingeschaltet, das
vorzugsweise ebenso wie das Triebwerksystem 16, 18 durch eine Wicklung 2o ständig
abhängig von der Belastung des Schützlings und durch eine ebenfalls ständig, jedoch
konstant erregte Gegenwicklung 2 1 erregt wird. Dieses Zusatzrelais bewirkt dadurch,
da,ß es den oberen Kontakt 22 schließt und zugleich den unteren öffnet, die Einschaltung
des Triebwerks.ystems 17, 19, sobald die Belastung des Schützlings einen vorbestimmten
Wert überschreitet. Die Anordnung muß natürlich so getroffen werden, daß, falls
-dieser überlestwert wieder unterschritten wird, das Triebwerksystem 17, i g durch
Öffnen des oberen Kontaktes 22 und Schließen des unteren wieder entregt wird. Die
Wirkungsweise des vorbeschrsebenen Ausführungsbeispiels wird an Hand der in den
Fig. 2a, 211 und 2c veranschaulichten Diagramme erläutert. Wie bereits erwähnt,
muß die Ansprechkennlinie der überlastungsschutz-.einrichtung, da sie möglichst
genau mit der Überlastungskurve (Gefahrenkurve) des Schützliings übereinstimmen
soll, einen derartigen Verlauf haben-, da,ß die Schu.tzei,n,-riclituiug bei geringerer
Überlast erst nach verhältnismäßig langer Zeit, bei höherer überlast dagegen schon
nach verhältnismäßig kurzer Zeit zum Ansprechen kommt. Im Falle der Verwendung von
Induktionsm:eßuerken muß daher in dein ersteren Belastungsfall das von dem Schutzrelais
:entwickelte Gesamtdrehmoment verhältnismäßig klein, im zweiten Belastungsfalle
dagegen verhältnismäßig groß sein. Z. B. muß für den Fall der Überwachung eines
Gleichrichters auf überlastungen mittels eines Induktionsrelais auf dessen die Auslösung
steuernden Triebwelle ein Drehrnoment ausgeübt werden, dessen Größe sich in Abhängigkeit
von der Belastung des Schützlings möglichst nach derKurve3-a-12-11 nach Fig.2c ändert.
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Eine derartige: DrehmomentkeimIin k kann durch eine Kurve zweiter
Ordnung nur für eitlen beschränkten, nicht aber für den gesamten Lastbereich. ersetzt
werden. Würde man z. B. den Anfangsbeil der erforderlichen Drehmomentkennlinie durch
eine Kurve zweiten Grades, z. B. durch die Kurve-3-4-9-5, ersetzen, so würde, wie
aus Fig. 2 c ersichtlich, eine Schutzeinrichtung mit einer derartigen Auslösekennli,nie
gerade dann versagen, wenn die überlastung des Schützlings am gefährlichsten wird,
da das Induktionsmeßwerk bei hoher Überlast ein zu kleines Drehmoment entwickelt,
die Auslösezeit der Schutzeinrichtung somit zu lang ist.
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Nach der Erfindung ist daher die Ansprechkennlinie des Schutzrelais
aus zwei oder, falls eine genauere Angleichung erwünscht ist, auch aus mehreren
Teilkennlinien zusammengesetzt, die mit Hilfe von Induktionsrelais erhalten werden.
Bei dein gewählten Ausführungsbeispielen arbeitet die Schutzeinrichtung nach der
Kennlinie 3-4-9-1 1, die der Überlästungskurve3-4-i2-11 des Schützlings weitgeluend
ingeglichen ist. Die Kennlinien 3-4-9-11 werden durch ge eignetes Zusammenwirken
der Triebwerk Systeme 16, iS und 17, 19 erhalten. Die Dia r a mine, nach Fi,-. 2a
und 21) 7Ci- e ii den Ver lauf der von den Wicklungen 16 und 18 bzw 17 und 19 erzeugten
Drehmomente Md in Abhängigkeit von der Belastung N des Schützlings. Dem vorn der
Spule 16 ausgeübten, nach. der Kennlinie 3-4-5 verlaufenden Auslösedrehmoment w=irkt
das von der Wicklung 18 erzeugte konstante, nach der Kennlinie 1-4-2 verlaufende
Drehmoment entgegen. Die Größe des Gegendrehmoments ist dabei so gewählt, daß bei
Nennlast (Ni = i oo °7o) das von der Wicklung 16 erzeugte Drehmoment gerade durch
dass von der Wicklung i8 erzeugte Gegendrehmoment kompensiert wird.
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Bei Belastungen, die unterGalb der Nennlast N1 liegen, überwiegt das
durch die Gerade 1-4 gegebene konstante Drehin,ornent das im Sinne einer Auslösung
wirkende. nach der Kurve 3-4 verlaufende Drehmoment, so da:ß die Scheibe des Induktionsrelais
aus jeder Zwischeinstellung rückwärts, d. h. entgegen dem Auslösedrelisinn, und
bei genügend ]anger Dauer der Belastung bis zum Anschlag des Relais gedreht wird.
Bei Überlast (N> iooo;o) überwiegt dagegen das im Sinne einer Auslösung wirkende,
nach der Kurve 4-5 verlaufende Dreinmoment das konstante, durch die Gerade 4-2 gegebene
Drehmoment und bewirkt eine Drehung der Ferrarisscheibe mit einer der jeweiligen
Dreh,moine-ntgrö,ße entsprechenden vorbestimmten Geschwindigkeit aus -der Nullage
heraus im Sinne einer Auslösung.
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Nach Überschreiten eines bestimmten überlastwertes, z. B. des Wertes
N2, kommt auch
das zweite Triebwerksysten mit den Wirklungenl 1
7 und- i g zur Wirkung, dessen Kennlini:en aus Fiig. 2b zu ersehen sind. Das von
der Wicklung 1 7 erzeugte Auslösedrelun:oment verläuft nach der Kurve 8 ;9-i o zweiter
Ordnung. Diesem Drehmoment wirkt ein. von. der Wicklung i9 erzeugtes konstantes
Drehmoment entgegen; dessen Verlauf durch die Gerade 6-g-7 gekennzeichnet ist. Man
erkennt, daß bei einer Belastung N > N2 das von der Spule 17 erzeugte Drehmoment
überwiegt.
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Bei dem in Fig. i veranschaulichten Ausführungsheispiel wird das Tr3ebwerksystem
17,19 dadurch zur Wirkung gebracht, .daß die Erregung seiner Wicklungeil 17 und
i g durch ein Zusatzrelais, 15 beim Überschreiten einer bestimmten Überlast
mittels Kontakte 22 eingeschaltet wird. Als Zusatzrelais dient beispielsweise ein
Induktionsrelaiis mit Wicklungen 2o und 21, das in gleicher Weise aufgebaut ist
wie das Triebwerksystem 16, 18 und die gleiche Kennlinie aufweist wie das zuzuschaltende
Triebwerksystem. 17, i9. Dieses Zusatzrelais bewirkt über .die Kontakte 22 die Inbetriebsetzung
des zw eitenTriebwerks@ystemis 17, 19, sobald sein Auslösedrehmoment das konstante
Gegendrehmoment überwiegt.
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Auf die Triebscheibe des Induktionsrelais 14 wirkt nunmehr die Summe
der von den beiden Triebwerksystemen 16, 18 und 17, 19 erzeugten Teildrehmomente,
die durch die Abstände dies Kurventeils, 9-5 von der Geraden ¢-2 bzw. des Kurventeils
9-i o von der Geraden 9-7 gegeben sind. Das resultierendie Drehmoment ist dann durch
den senkrechten Abstand des Kurventeils 9-11 von der Geraden 4-2 bestimmt.
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Die Konstanten der beiden Triebwerk-Systeme sind derart aufeinander
abgestimmt und der Ansprechwert des Zusatzrelais 15 so gewählt, daß die- resultierende,
sich aus zwei Teilkurven zusammensetzende Kennlinie 3-4-9-11 sich möglichst eng
an die, Gefahrenkurve 3-4-12-l i des Schützlings anschmiegt.
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Nach einem zweiten, in der Füg. 3 dem Prinzip nach veranschaulichten
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die resultierende Drehmomentcharakteristik
der Schutzeinrichtung in der Weise gewonnen, daß die beiden je eine Teiltrennlinie
3-9 und 9-11 der resultierenden Drebmom@entcharakteristik3-9-ii erzeugenden Triebwerke
16, 18 bzw. 17, i9 in zwei getrennten Ferrarissystemen 23 und 24 wirken. Die, beiden
Ferrarisscheiben sind über eine derartige Kupplung 25 miteinander verbunden, die
nur in der einen Drehrichtung der Scheibe des Ferrariss:ystems 24 zum Eingriff kommt.
Die beiden Triebwerke müssen natürlich in der Weise gekuppelt werden, daß im eingekuppelten
Zustande die von ihnen Outwickelten, im Sinne einler Kontaktbetätigung wirkenden
Drebm,omente sich gegenseitig unterstützen.
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Sobald alsio das von der Wicklung 17 des Systems a4 hervorgerufene
Drehmoment das von .der Wicklung 19 erzeugte konstante Drehmoment überwiegt, das
System 24 somit seine Drehrichtung umkehrt, kommt die Kupplung 25 zum Eingriff.
Das von dem Relaissystem 23.24 entwickelte Gesamtdrehmoment wird nunmehr
in noch stärkerem Maße zuniehmen bzw. mit noch größerer Geschwindigkeit laufen.