DE963255C

DE963255C - Sicherungswaechter als Schutz fuer den Ausfall einer Phase fuer Gleich- oder Wechselstromkreise, insbesondere fuer Drehstrommotoren

Info

Publication number: DE963255C
Application number: DES40181A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Rolf Morgenstern
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-07-28
Filing date: 1954-07-28
Publication date: 1957-05-02

Description

AUSGEGEBEN AM 2. MAI 1957

S40i8iVIIIb/2ic

Bekanntlich laufen Drehstrommotoren nach Ausfall einer Phase mit nur wenig verminderter Leistung weiter. Dies hat erfahrungsgemäß nicht immer ein Ansprechen der häufig verwendeten Bimetallauslöser zur Folge, so daß der Betriebszustand oft unbekannt bleibt. Soll jedoch nach dem Auefall einer Phase der Motor in Betrieb gesetzt werden, so läuft er nicht an. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer zuverlässigen Einrichtung, durch die das Ausfällen einer Phase des Verbrauchers angezeigt wird. Besonders wichtig sind derartige Einrichtungen, die im folgenden als Sicherungswächter bezeichnet sind, in elektrischen Kraftwerken, um Motoren für Hilfsantriebe, z. B. Lüfter oder Pumpen, zu überwachen, die ständig betriebsbereit sein müssen.

Bekannte Einrichtungen für den genannten Zweck arbeiten in der Regel mit Kombinationen aus normalen Stromwandlern mit normalen Zeitrelais, bei denen die Zeitverzögerungen im allge- ao meinen durch kleine Synchronmotoren erreicht werden. Man hat ferner versucht, in einen zu überwachenden Stromkreis oder parallel zu einem in dem Stromkreis liegenden Widerstand ein Relais zu schalten und davon ein Zeitrelais zu steuern, um damit ein Sicherungsorgan auszulösen. Die genannten Einrichtungen sind jedoch vor allem deshalb unpraktisch, weil die bekannten Einrichtungen

nicht imstande sind, sowohl bei Kurzschluß als auch bei Leerlauf die anfallenden Signalströme ohne weiteres zu beherrschen. Die Erfindung ist geeignet, die bestehenden Schwierigkeiten zu beheben und 'darüber hinaus eine noch in anderer Hinsicht besonders vorteilhafte Einrichtung zu: schaffen.

Die Erfindung betrifft einen Sicherungswächter für Gleich- oder Wechselstromkreise. Dieser ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen bereits ίο bei Verbraucherleerlauf gesättigten, an sich bekannten Gleich- bzw. Wechselstromwandler, der in Reihe mit der Sicherung und dem Verbraucher liegt und¹ eine Steuerkette mit zwei Relais bildet, deren erstes mittelbar oder unmittelbar an 'die Sekundärwicklung des Stromwandlers angeschlossen ist und deren zweites mit seiner Steuerwicklung über einen Ruhekontakt des ersten Relais erregt wird und eine Signal- oder Schutzeinrichtung betätigt.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein mögliches, zugleich weitere über die vorgenannten Merkmale hinausgehende Erfindungsmerkmale enthaltendes Ausführungsbeispiel dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

In Fig. ι ist angenommen, daß an den Klemmen R, SjT ein speisendes Drehstromnetz und an den Klemmen U₁ V₁ W ein Drehstromverbraucher, beispielsweise ein Asynchronmotor, angeschlossen ist. In den_t zwischen den Klemmen R und U liegenden Leiter ist die Primärwicklung! 1 eines Stromwandlers 2 eingeschaltet. Der Stromwandler ist ein Sättigungswandler mit -derartiger Bemessung, daß er bereits beim Leerlauf des an die Klemmen U₁ V₁ W angeschlossen zu denkenden Verbrauchers gesättigt ist, das bedeutet, daß das an die Sekundärwicklung 3 des Stromwandlers 2 über eine Gleichrichteranordnung! 4 angeschlossenen Relais A vom Leerlauf des Verbrauchers ab sowie in dessen gesamtem Lastbereich und darüber hinaus bis zum völligen Kurzschluß an der Klemme U mit praktisch immer gleicher Spannung betrieben wird. Die Spannung ist um so gleichbleibender, je waagerechter der Sättigungsast der Magnetisierungskurve des Stromwandlers 2 verläuft. Sättigungsstromwandler mit derartigen Kennlinien werden daher bevorzugt. Die Sättigungssekundärspannung des Stromwandlers2 bewirkt, daß das Relais^, sobald diese Spannung vorliegt, anzieht. Im erregten Zustand hält es seinen Kontakte geöffnet, so daß in dem zu diesem Kontakt gehörenden Stromkreis kein Strom fließen kann. Fällt dagegen die in Reihe mit der Primärwicklung des Stromwandlers 2 geschaltete Sicherung S aus oder wird der zwischen R und U fließende Strom aus irgendeinem anderen Grunde unterbrochen, so· wird auch das Relais A stromlos, und sein Kontakt α schließt. Dadurch wird ein Stromkreis zwischen den Klemmen S', T' über 6, a, 7, Z, 8 geschlossen. An den ■ Klemmen S'₃ T' ist eine Wechselstromqnelle angeschlossen zu denken! Die Klemmen S", T' können auch mit den Klemmen «J, T des den Verbraucher speisenden Stromnetzes identisch sein. 6 ist eine Gleichrichteranordnung, da angenommen ist, daß das Relais Z ein Gleichstromrelais ist. Mit 7 ist ein an sich bekannter Heißleiterwiderstand bezeichnet,' d. h. ein Widerstand, der bei niedriger Temperatur einen hohen und bei höherer Temperatur einen niedrigen Widerstand hat. Infolgedessen spricht das Relais Z erst dann an, wenn der im stromlosen Zustand große Widerstand 7 sich infolge Stromdurchgang auf eine bestimmte Temperatur erwärmt und einen entsprechend niedrigen Wert erreicht hat. Der Kontakt Z₁ des Relais Z wird alsdann geschlossen, so daß eine Einrichtung 9, etwa eine Signaleinrichtung, anspricht oder ein Steuergerät, durch das beispielsweise der Verbraucher auch von den anderen Zuleitungen des Netzes getrennt wird. Zur Stromversorgung der Einrichtung 9 dient eine an den Klemmen P₁P' angeschlossene, jedoch nicht näher dargestellte Stromquelle. ,

Beim Ansprechen des Relais Z wird zugleich auch" dessen Kontakt Z₂ geschlossen. Der von S' über dein Heißleiterwiderstand 7 nach T' fließende Strom fließt dadurch nunmehr nur noch zu einem geringen Bruchteil über den Heißleiterwiderstand 7 und zum größten Teil über den parallelen Hilfswiderstand 10. Infolgedessen kann sich der Heißleiterwiderstand 7 bereits unmittelbar nach dem Ansprechen des Relais Z und damit schon Während des Warnsignals od. dgl. wieder abkühlen. Dadurch wird eine rasche erneute Betriebsbereitschaft des Sicherungswächters erzielt. Wären der Kontakt Z₂ und der Hilfswiderstand nicht vorhanden, so würde sich der Heißleiterwiderstand 7 erst abkühlen können, nachdem zwischen den Klemmen R und U wieder der normale, den Wandler 2 in Sättigung haltende Betriebsstrom fließen würde. In vielen Fällen ist es bei einem Schaden so, daß die Sicherung herausfällt. Wird diese nun, nachdem der Fehler behoben ist, wieder eingesetzt und der Verbraucher erneut eingeschaltet, so würde erst von diesem Augenblick an eine Abkühlung des Heißleiterwiderstandes möglich sein, und ein unmittelbar danach auftretender kurzzeitiger, jedoch nicht schädlicher Netzausfall würde unverzüglich angezeigt werden. Dadurch, daß sich der Heißlei terwiderstand7 jedoch von der ersten Alarmabgabe ab be'reits wieder abkühlen kann, ist gewährleistet, daß der S icherungswächter nach Beseitigung der die Alarmabgabe verursachten ersten no Störung bei einem nachfolgenden kurzzeitigen Netzausfall nicht sofort, sondern ebenfalls mit der vorgeschriebenen Verzögerungszeit anspricht. Die Verzögerung durch <den Heißleiterwiderstand 7 wir-d zweckmäßig so bemessen, daß nur vorübergehende Phasenunterbrechungen des Netzes über eine bestimmte Dauer hinaus erfaßt werden. Die zahlenmäßige Bemessung richtet sich nach den vorliegenden Verhältnissen. Zur Einstellung der Zeitverzögerung dienen zwei Widerstände 8 und 11.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist zwischen die Klemmen S" und V sowie T und W jeweils ein weiterer Stromwandler eingeschaltet, damit auch Unterbrechungen in diesen Zuleitungen erfaßt werden. Die nicht näher bezeichneten Stromwandler speisen ebenfalls je ein Relais B bzw. C, von

denen jedoch lediglich die Kontakte"b bzw. c dargestellt sind. Diese liegen zur Ersparung weiterer Relais, Heißleiterwiderstände und anderer zugehöriger Schaltmittel parallel zum Kontakt a des Relais A.

Fig. 2 zeigt zur weiteren Erläuterung der Wirkungsweise den Verlauf der verschiedenen Ströme der Einrichtung nach Fig. 1.1₈ stellt den zwischen den Klemmen R und U über die Sicherung S fließenden Strom dar, J_p den Signalstrom über die Einrichtung 9 und J₂ den Strom über das Relais Z Mit den eingetragenen Zeitwerten t_v i₂ ^und ^s ist der Augenblick des Ausfalls einer Phase, der Zeitpunkt des Ansprechens des Relais Z nach genügender Erwärmung des Heißleiters 7 und der Augenblick des Wiederzuschaltens der ausgefallenen Phase gekennzeichnet.

Der Sicherungswächter nach der Erfindung kann in der gleichen Weise auch für die Überwachung von Gleichstromkreisen verwendet werden. Für den gesättigten Stromwandler 2 (Fig. 1) wird in diesem Falle anstatt eines Wechselstromwandlers ein an sich bekannter Gleichstromwandler auf Magnetverstärkergrundlage verwendet. Die Gleichrichter 4 und 6 können entfallen, wenn die Relais A und Z als Wechselstromrelais ausgebildet sind. Die Zahl der Phasen bzw. Leiter des zu überwachenden Stromnetzes kann beliebig sein. Die Einzelteile des S icherungs Wächters können in einem normalen Zählergehäuse zu einer Baueinheit zusammengefaßt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. S icherungs wächter als Schutz für den Ausfall einer Phase für Gleich- oder Wechselstromkreise, insbesondere für Drehstrommotoren, gekennzeichnet durch einen bereits bei Verbraucherleerlauf gesättigten, an sich bekannten Gleich- bzw. Wechselstromwandler (2), der in Reihe mit der Sicherung (5) >des Verbrauchers und dem Verbraucher selbst liegt und eine Steuerkette mit zwei Relais (A, Z) bildet, deren erstes (A) mittelbar oder- unmittelbar an die Sekundärwicklung (3) des Stromwandlers (2) angeschlossen ist und deren zweites (Z) mit seiner S teuer wicklung über einen Ruhekontakt (a) des ersten Relais (A) erregt wird und eine Signal- oder Schutzeinrichtung (9) betätigt.
2. S icherungs wächter nach Anspruch 1, 5< > dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansprechverzögerung des zweiten Relais (Z) vorgesehen ist, vorzugsweise durch einen dessen Auslösewicklung vorgeschalteten Heißleiterwiderstand

(7)· .
3. Sicherungswächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Heißleiterwiderstand ein durch einen Arbeitskontakt (.S₁) des zweiten Relais (Z) schließbarer Überbrückungskreis (10) derartiger Bemessung liegt, daß sich der Heißleiter (7) bereits unmittelbar nach dem Ansprechen des zweiten Relais (Z) abkühlen kann im Sinne der Erzielung einer erneuten Betriebsfeereitschaft mit Verzögerung.
4. Sicherungswächter nach Anspruch! 1, 2 oder 3 für Mehrleiternetze, insbesondere für an Drehstromnetze angeschlossene Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß für die Überwachung aller Leiter als zweites Relais (Z) nur ein einziges Relais nebst Zeitglied (7) verwendet "ist.

• In Betracht gezogene Druckschriften:
Dr.-Ing. Michael Walter, »Strom- und Spannungswandler«, 1944, S. 46 und 47.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

O 609 706/315 10.56 (609 873 4.57)