DE748988C - Von einem Wechselstrom und einer Wechselspannung abhaengiges Relais - Google Patents

Description

• Von einem Wechselstrom und einer Wechselspannung abhängiges Relais Für die Anregung von Selektivschutzrelais verwendet man Anregerelais. Als Anregerelais kann man beispielsweise Überströrnrelais verwenden. In vielen Fällen verwendet man aber auch vom Strom und von der Spannung abhängige Relais, welche die Eigenschaft haben, däß'sie bei hoher Spannung erst bei einem größeren Strom ansprechen als bei niedriger Spannung. Solche Relais verwendet man in Netzen, bei denen der Kurzschlußstrom kleiner ist als der Nennstrom, oder auch in Netzen, bei denen bei voller Netzspannung kurzzeitig Ströme von beispielsweise den doppelten Nennstrom übertragen werden müssen. Während in derartigen Netzen Überstromanregerelais nicht richtig arbeiten würden, arbeiten die vom Strom und der Spannung abhängigen Anregerelais richtig. .
• Derartige von Strom und Spannung abhängige Relais werden meist nach dem Waagebalkenprinzip gebaut. An der einen Seite des Waagebalkens greift- eine Stromspule oder ein vom Strom. erregtes Triebsystem an, während auf der anderen Seite eine Spannungsspule oder ein von der Spannung erregtes Triebsystem, Ferrarissystem, die Rückstellkraft einer Feder unterstützt, welche den Kontakt offenhält.
• Derartige Relais bereiten in ihrer Ausführung Schwierigkeiten. Es ist nicht einfach, solche Relais zu einem ruhigen Arbeiten zu bringen und eine prellfreie Kontaktgabe zu erzielen. Auch werden sie verhältnismäßig groß. Weiterhin ist es schwierig, eine schnelle Arbeitsweise solcher Relais zu erhalten.
• Gemäß der Erfindung wird für ein solches stromspannungsabhängiges Relais nur ein normales Strom- oder Spannungsmeßwerk verwendet, z. B. ein einfaches magnetisches Relais, wie es für Überstrom o. dgl. Anwendung findet. Derartige Relais lassen sich leicht herstellen und besitzen eine schnelle Arbeitsweise. Um nun zu erzielen, daß dieses Relais eine ähnliche Ansprechkurve besitzt wie das von Spannung und Strom abhängige Relais mit zwei Meßsystemen, speist die eine Meßgröße das Relais, zu dem parallel eine

  Eiseninduhtivität liegt, die von der anderen

  :tIeLlgröl:ie vormagnetisiert wird. Zu diesem

  Zweck kann man beispielsweise das Relais

  über einen Zwischenwandler vom Strom er-

  regen und die Vormagnetisierung dieses

  Wandlers von der Spannung abhängig

  machen.

  In der Zeichnung sind verschiedene Aus-.

  fiilirtiiigslieispiele der Erfindung dargestellt.

  In Figur 1 ist 1 ein Stromrelais. Dieses

  wird von der Wicklung 3 eines Zwischen-

  wandlers 2 gespeist. Die Primärwicklung .I

  -les Zwischenwandlers wird vom Wechsel-

  strom der Leitung erregt. Der Wandler 2 ist

  >O beinesen, daß er den Leistungsverbrauch

  des Strninrelais gerade aufbringt, d.li. nur

  eine geringe Uberstromkennziffer besitzt.

  Das bedeutet, daß er sich bald sättigt. -Man

  kann dies durch eine kleine Windungszalil

  lind` genügend kleinen Eisendtiersclinitt er-

  reichen. Der Wandler trägt eine weitere

  Wicklung 3, welche von der Spannung über

  r:ne Glui@hr:chteranor@inun@ 6 varzug:meise

  aus Trockengleichrichtern erregt wird, wobei

  rin Wechselstromkreis und im Gleichstrom-

  kreis vorzugsweise je ein Widerstand j bzw.8

  liegt.

  111 Fig. ? ist die Magnetisierungskurve des

  Wandlers aufgetragen, (i. li. die Induktion B

  in Abhängigkeit von den Amperewindungen

  -111.'. Ist die _'#;etzspannting gleich Null, so

  schwanken die Aniperewindungen des Netz-

  stroris J in der Wicklung 3 z. B. zwischen der,

  Grenzen --1i und Al'. Der Fluß ändert sich

  dann zwischen deal Grenzen D1 und B1 . Hier-

  durch wird in der Wickh1111 3 eine dieser

  Fluf,,änderung proportionale Spannung er-

  zeugt, die ihrerseits einen Strom hervorruft,

  der das Relais zum Ansprechen bringt.

  Ist die Wechselspannung nicht gleich lull,

  sondern von Null verschieden, so ruft sie eine

  bestimmte Gleichstromerregung hervor. Dies:

  entspricht beispielsweise der A11'-Zalil G in

  Fig. 2. Es entsteht nunmehr eine ent-

  sprechende Vormagnetisierung im Eisen.

  Werin nun wiederum die Wechselstrom-

  ainperewindungen um den gleichen Betrag

  schwanken wie vorher, so ändert sich die

  -@mpere@vindtnigszalil- zwischen den Gren-

  zen _-1.= und @1'- hierzu gehört eine Feldände-

  riirig B " B'_. Infolge der Krümmung der

  lfagnetisierttngshurve tritt also jetzt mir

  eine geringere Flufländerung und damit nur

  eine geringere Spannung in der Wickhtr19 3

  auf. t1111 es inti1) der Primärstrom erlill)licli

  gr@illt:r werden, damit in der Wicklung 3 wie-

  cIer die gleiche Spannung auftritt wie vorher,

  als die -Netzsl)anntuig gleich Null war.

  -\Ian erhält daher eine Ansprechkurve für

  das Relais, wie sie in 3 dargestellt ist.

  I-llc-i Flur Netzspannung lull spricht das Re-

  lais hei einem Strom Ja an, bei voller Netz-

  spannung dagegen erst bei einem Strom 1,3.

  Man erhält also eine Charakteristik für das

  Relais, welche derjenigen der normalen

  waagelaallcenartigen Anregerelais ähnlich ist.

  hie Einrichtung besitzt den Vorteil, daß man

  ein normales Stromrelais verwenden kann.

  An die Stelle des Zwischen wandler-s 2 kann

  auch eine Drosselspule treten, die darin

  parallel zum Relais liegt, so daß der Wechsel-

  strOin unmittelbar auf das Relais einwirkt.

  Man erreicht auf diese Weise eine ähnliche

  Wirkung wie mit zwei getrennten Wit:kliiii-

  gen. da hei Vormagnetisierung des Eisen-

  kerns die Induktivität der Drosselspule herab-

  gesetzt wird und so die Drosselspule den

  Strom vorn Relais teilweise ableitet, wodurch

  dessen Ansprechwert heraufgesetzt wird. 1)af.l

  die Wirkungsweise eine: Zwischenwandlers

  und einer parallel liegenden Drosselspule

  gleich ist, ergibt Sich auch daraus, dal,i

  Drosselspule als Zwischenwandler in Spar-

  Schaltung finit dem L'liersetzungsvrrh;iltnis r :1

  aufgefaßt werden kann.

  Man kann auch die R()lle von Strnin uiid

  Spannung vertauschen. I?s würde darin irr

  Fig. i die @t'icl;lttng 3 vom @pannung@wan<i--

  ler über einen entsprechenden Vorschalt-

  widerstand erregt werden und die Wicklung 5

  von- gleichgerichteten `@'echsel-strom. An die

  \@-icl;lurig 3 könnte ein Spannungsabfallrelais

  angeschlossen werden. Es würde sich dann

  ergeben, daß das Relais um so clier abfällt,

  je gröber der Leitungsstrom ist, weil dann

  der von der Leitungsspannung deni 1Zelais

  zugeführte Strom kleiner -wird. Derartige Re-

  lais kann man beispielsweise zum Auftrennen

  der Verbindungsleitung- z"%i-eier hrzenger-

  stationen verwenden, von denen jede _\1)-

  nehiner speist, wenn in dein einen Netzteil eine

  Störung aufgetreten ist. Man erreicht daini,

  daß hei gröberen Strömen in der Verb» ii-

  dungsleitung -schon bei einer geringeren

  Spannungsabsenkung die Auftrennting er-

  folgt. In der gleichen Weise kann inan auch

  eine vom Wechselstrom erregte 1)i-osselsl)tile

  parallel zum Relais schalten.

  In Anregeschaltungen für Selektiv:chtitz-

  relais kann man mehrere Anregerelais, die

  gemäß, der Erfindung ausgel-rildet sind, ver-

  wenden. Bei der Anregung von Finrelais-

  impedanzschutzschaltungen oder Einrelais-

  riclitungsvergleichsschutzschaltungen ist u111111

  Anregeschaltung bekanntgeworden, ivclclx

  vier stromshannungsalihängige Relais ver-

  wendet. Diese vierfache Ouotientenanregiiiig.

  die beispielsweise in drni Buch von Sch 1 e i --

  eher, Die moderne Seluktivschtitztechirik und

  die Methoden zur Fehlerortung in I=lochspan-

  rittngsanlagen (1936), S.254, Abb. r i, dar-

  gestellt ist, hat infolge ihrer guten Wirktuigs-

  weise eine große Verbreitung gefunden, da sie eine sehr einwandfreie Steuerung für derartige Einrelais.impedanzschutzanordnungen liefert. _ Der schematische Aufbau einer solchen Anregeschaltung zeigt Fig. q.. In der Phase R sind z. B. zwei O_uotientenrelais vorgesehen, deren Stromspulen vom Phasenstrom R erregt werden, während die Spannungsspule des- einen voll der Spannttng r-s, die Spannungsspule des anderen von dor Spannung r-t erregt wird. In der Phase T sind ebenfalls zwei OOuotientenrelais vorgeseheil, von denen die Spanntzngssprtle des einen voll der Spannung t-s und die des anderen von der Spannung r-t erregt wird. Die Kontakte von zwei Relais einer Phase R bzw. T sind parallel geschaltet und nehmen die für die ßinrelaishnpedanzschutzschaltung notwendigen Umschaltungen im Strom- und Spannungspfad vor. All Stelle dieser Quotientenrelais kann inan auch Relais gemäß der I?rfitiduttg anwenden. Vorteilhaft ist es dabei, Matt der bisher mit vier Ouotientenrelais erreichten Arbeitsweise nur zwei Stromrelais anzuwenden, indem inan eine Schaltung benutzt, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Es 'ist hier nur der Meßsatz für die Phase R dargestellt. In entsprechender Weise wie in Fig. i speist der Strom IR eine Wicklung d. des Zwischenwandlers 2, dessen Wicklung 3 das Stromrelais i erregt. Die Vorinagnetis.ierung des Wandlers erfolgt jedoch jetzt von den Spannungen r-t und- t-s. Zu diesem Zweck sind zwei Wicklungen 5 hzw. 5' vorgesehen, die über `'Widerstände 7 bzw. 7' an die Gleichrichteranordnun.gen G bzw. G' angeschlossen sind, von denen die eine die Spannung r-t, die andere die Spannung r-s gleichrichtet. Die voll den Primärwicklungen 5 und 5' erzeugten Flüsse besitzen die gleiche Richtung. In hig. 6 ist das Diagramm dargestellt. Die Beinessung ist so getroffen, daß, wenn beide: Spannungen in voller Höhe vorhanden sind, die Gleiclistroinerregung gleich G." ist. Eitle Schwankung des Wechselstroms in den Grenzen bringt nur eine geringe Flußänd ersing f> >, h,' Hervor. Das Relais würde dabei nicht absprechen. -Der Strom müßte vielmehr viel größer sein, um ein Ansprechen eles Relais hervorzurufen. Fällt jedoch eine t\'ecliselspainiung weg, so -geht die Gleichstromerregung auf den Betrag G, zurück. Wenn jetzt der Strom wieder um denselben Wert schwankt, in der Figur durch den Bereich Al, Ai dargestellt, so bekommt man eine grolle Feldveränderung Bi, Bi', und das 1@clais kann bereits bei geringen Werten des Stror,is ansprechen. Fallen beide Wechselpanntuigen weg, so wird die Anordnung noch etwas empfindlicher. Diese Eigenschaft des Relais paßt sich gut den tatsächlichen Vorgängen bei Kurzschlüssen im Netz an, bei dreipoligem Kurzschluß ist nämlich der Dauerkurzschlußstrom kleiner als bei zweipoligem Kurzschluß. Das Relais ist aber bei dreipoligen Kurzschlüssen empfindlicher als bei zweipoligen Kurzschlüssen, so daß man eine gute Anregeschaltung erhält. Bei vollen Wechselspannungen hat das Relais einen hohen Ansprechwert, so daß große Lasten übertragen werden können, ohne daß das Relais anspricht.
• Für die andere Phase ist ein entsprechendes Relais vorgesehen, so daß man mit zwei ,.lerartigen Wandlern und zwei Stromrelais eine Anregeschaltung erhält, die in ihrer Wirkungsweise der Vierfachquotietitenanregung entspricht. Auch hier kann «-leder z. B. an Stelle eines Zwischenwandlers eine Paralleldrosselspule treten.
• Um die Lage der magnetischen Kennlinie richtig einzustellen, kann man dem Zwischenwandler einen geringen Luftspalt geben, desseil Größe beispielsweise mit Hilfe einer Druckschraube eingestellt werden kann. Durch den Luftspalt erhält man eine Kennlinie, welche am Anfang schräger liegt als die Kennlinie bei vollständigem Eisenschluß. Weiterhin kann die Verwendung von Nickel-Eisen vorteilhaft 'sein, weil bei diesem Material der Knick in der Magnetisierungskurve schärfer .ist als bei normalem Eisen.
• Wie bereits erwähnt, ist es zweckmäßig, in dein Gleichrichterkreis Widerstände vorzusehen, um die Größe der Gleichströme auf den richtigen Betrag einstellen zu können.
• Man kann auch bei der Anordnung nach Fig. 5 an Stelle der beiden Wicklungen 5 und 5' nur eine einzige Wicklung verwenden, die dann von der gleichgerichteten Summe der Spannungen r-t und r-s erregt wird.
• Statt einer Erregung des Eisenkerns mit Gleichstrom kann man auch eine Erregung mit Wechselstrom .vornehmen, wenn man einen Eisenkern besonderer Form für den Wandler benutzt. Dies ist z. 13. möglich, wenn man den Zwischenwandler so ausbildet, daß er dreischenklig ist und die Vormagnetisierungswicklung auf den -Mittelschenkel legt, die Erregerwicklung für das Relais auf die beiden Außenschenkel oder umgekehrt.
• Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße Relais Anwendung finden als Atlregerelais in Selektivschutzschaltungen. E kann aber auch überall da angewendet werden; wo bei einem bestimmten Verhältnis voll Spannung zu Strom eine Schaltmaßnahme, ein Steuerkommando o. dgl. ausgelöst werden soll, z. B. zur Spannungshaltung in Netzen, bei denen in einem bestimmten Punkt des Netzes jedem Stromeine bestimmte Spannung -nilgeordnet werden soll.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Von einem Wechselstrom und einer Wechselspannung abhängiges Relais, insbesondere Anregerelais, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Meßgröße, z. B. der Strom, das nur ein Meßsystein enthaltende Relais speist, zu dein parallel eine Eiseninduktiviät liegt, die von der zweiten Meßgröße, z. B. der Spannung, vormagnetisiert wird. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Eiseninduktivität ein Zwischenwandler dient, der von der zweiten Meßgröße vormagnetisiert wird. 3. Anordnung nach Anspruch i oder z, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierung des Eisenkerns durch Umwandlung der zweiten Meßgröße in Gleichstrom erfolgt. 4. Anordnung nach Anspruch i für Schutzschaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer Vierfachquotientenanregung nur zwei Relais vorgesehen sind und jeder Zwischenwandler bzw. jede Drosselspule von zwei Spannungen vormagnetisiert wird. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so bemessen ist, daß bei Vorhandensein von zwei Spannungen der Eisenkern so Mark vormagnetisiert wird, daß der Ansprechstrom wesentlich höher ist als wenn nur eine Spannung die Vormagnetisierung bewirkt. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Druckschriften in Betracht gezogen worden.