DEP0002754BA - Quotientenanregung, insbesondere für zyklische oder azyklische Anregung von Einzelrelaisschaltungen - Google Patents

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Geht aus von j A2 B Akte s ¥9/^ 4

Xoaten tract j AZB ■■Arf-M·: 1943

Kopie an; WIM Angemeldet am: Kecntcverhältnisae •CteJi-^iimel dung* ··.· -· :

unö Verträge: Bearbeiteri Jußgmiohl . .......

Vergleiciiei i-rfInders Dipl.Ing. !Adolf TqewaLT_j Bin»-tremensStadt, ^ueliweg :66. ¹

Dtscho .

g^e^er^äh^ua^i Zuführung mehrerer Speamuhgeh*·

Quotientenanregang, ^W^rt^ ftZr tyfo*'** Bei Einreiaisschaltungen wird für die verschiedenen JCurasqhluei

und Doppelerdschlussfälle dem Messwei-¹c des Schutzrelais jejweils eine strom- und eine Spannungsgrösse zugeführt, die für deh ^betreffenden Fehlerfall kenn?, a lehnend ist· Dies kann in veirechije«: dener Weise erfolgen, und zwar unterscheidet man dabei die sog«- * nannten zyklischen und azyklisehen Schaltungen. Bei den zyklischen;

Schaltungen wird für jeden der drei möglichen zweipoligen {Kurzschlüsse einer der drei Ströme, und zwar für jeden, KurzschÜlues« fall ein anderer, benutzt. Bei den azykIisehen Schaltunged dagegen kommt bei zweipoligen Kurzschlüssen einer der Ströme! nichjt zur Wirkung; Dafür wird einer der Ströme für zwei von öea fdrei möglichen Kurzschlussfällen Herangezogen. Z.B. verwendet man -bei azyklischen Schaltungen den Strom in der Phase T sowohh. fUx den Kurzschluss zwischen den Phasen R und T als auch für'd^n Kurzschluss zwischen den Blasen T und S und den Strom in d'«r ' Phase E für den Kurzychlusa zwischen den Phasen E und S.'

Die azyklischen Schaltungen haben eine grosse Verbreitung ige- , ] funden, well sie im allgemeinen in ihrem Aufbau einfacher Bind ! als die zyklischen Schaltungen. Lediglich für die Quotientbn- j anregung ergibt sich dabei gegenüber 4en zyklischen Schaltungen ' ein Mehraufwand, Wlhrehd man nämlich bei einer Übefr&tromanire^angf bei der azyklischen Schaltung mit zwei Stromrelais z.B. inj dejjrl^' Phasen R und T auskommt, braucht man bei d^r Quoti^n^^anrpgwn^ für jede dieser Phasen zwei Quotientei^nreger^^aisi^

dieser Relais wird vom Strom in der Phase E erregt und erhält als Spannung die verkettete Spannung U^g_j das andere vom Stroia in der Phase E erregte Iielais erhält die verkettete Spannung Ugij»» während die beiden. Eelais., '"ie vom Strom in &er Phase T erregt Werden_s die verkettete Spannung U^* bzw«, ü^g zugeführt erhalten.

Man kenn auch drei Quotientenrelais für eine azyklische Schaltung verwenden, von denen jedes vom Strom einer Phase und von einer der verketteten Spannungen beeinflusst wird. Um jedoch mit einer solchen Anregeeinrichtung, die zunächst für eine zyklische Schal* tung in Präge kommt, auch bei einer azyklischen Schaltung die orforderliche Auswahl zu treffen, sind- zusätzliche Hilfsrelais erforderlich.

Man hat auch schon bei der azyklischen Schaltung nur zwei Quotientenrelais vorgesehen, beispielsweise in den Phasen R und T₀ Man darf aber dann nicht verkettete Spannungen verwenden, sondern muss die Phasenspannung benutzen, also für das Relais, das vom Strom in der Phase R beaufschlagt wird, die Phasenspa|inung und für das Relais mit dem Phasenstrom T die Phasen» : spannung ü^. Da aber die Phasenspannungen bei einem satten zweipoligen Kurzschluss nicht auf .Null zusammenbrechen, sondern noch 50 . # ihres vollen Betrages aufweisen, ist die Wirksamkeit einer derartigen Anordnung, bei welcher nur zwei Relais verwendet werden, nur unvollkommen»

In Figur 1 der Zeichnung sind die Anspreohkennlinlen einer Quotientenanregung dargestellt, d.tu die Leitungsimpedanz in Oho_e bei welcher das Relaie anspricht, in Abhängigkeit vom Kurzscliluδs-( strom J_c· In Ampere₅ der auf das Relais einwirkt. Die ^urve aJLn Figur 1 stellt die Kennlinie einer Quotientenanregung bei dreipoligen Kurzschlüssen dar, und zwar unabhängig davon, ob die f Quotientenrelais mit verketteter Spannung oder Phasenspannung beaufschlagt werden* da bekanntlich beide Spannungen bei eine^ satten dreipoligen Kurzschluss in gleicher Weise zusammenbrechen. Die Kurve b zeigt die Kennlinie_i, die für zweipolige KürzsehlülBse bei Verwendung der Phasenspannung in Präge kommt. Die Anregung ist, wie man aus der Figur erkennt, für zweipolige Kurzschlüsse vor allem im Bereich kleiner Ströme erheblich unempfindlicher als bei dreipoligen Kurzschlüssen.

Bekanntlich werden durch grössere in Kurzschlusskreisen auftretende Lichtbogenwiderstände·aber gerade im Bereich der kleinen Kurzschlusströme die Anregeverhältnisse ungünstig beeinflusst. Die Fig. 2 zeigt, wie das normale Spannungsdreieck RST zu dem schiefen Spannungsdreieck ST^ bei einem Kurzschluss RT zusammenbricht, wenn angenommen wird, dass im Lichtbogen an der Fehlerstelle ein Spannungsabfall von etwa 30$ der verketteten Spannung auftritt. Befindet sich ein solcher Kurzschluss in unmittelbarer Nähe der Einbausteile des Relais, dann würde eine mit verketteter Spannung arbeitende Quotientenanregung noch einen Spannungsrestbetrag von 30$ zugeführt erhalten. Arbeitet die Quotientenanregung aber mit Phasenspannung, also z.B. das Relais in der Phase T mit der Spannung U^, dann beträgt in dem betrachteten Fehlerfall die Phasenspannung noch 74$ ihres Viertes bei fehlerfreiem Betrieb. Die Anregeverhältnisse bei Verwendung der Phasenspannung Vierden also durch den Einfluss des Lichtbogens noch ungünstiger, als sie durch die Verwendung der Phasenspannung allein bedingt sind. Bei einem zweipoligen Kurzschluss zwischen den Phasen R und T, bei welchem eine Lichtbogenspannung von 30$ der gesunden verketteten Spannung an der Fehlerstelle auftritt, zeigt die Kurve a das Verhalten eines Quotientenrelais, welches mit verketteter Spannung arbeitet, und die Kurve b die Anregerkennlinie bei Verwendung der Phasenspannung. Obwohl, wie vorausgesetzt, die Relaiseinrichtung sich in unmittelbarer Nähe der Kurzschlusstelle befindet, kann bei i'iessung mit Pha sen spannung eine Auslösung erst bei einem Kurzschlusstrom erfolgen, der etwa dem 1,6-fachen Nennstrom entspricht, der im betrachteten Fall mit 5 Amp. angenommen ist.

Ein ungünstiger Einfluss des Lichtbogens ergibt sich auch bei Quotientenrelais, welche mit der verketteten Spannung arbeiten, da es vorkommen kann, dass unter dem Einfluss des Lichtbogens die verkettete Spannung auch desjenigen Relais, welches nicht ansprechen soll, stärker zusammenbricht als ohne Lichtbogen. Die Folge davon kann ein fehlerhaftes Ansprechen dieses Relais sein.

Gegenstand der Erfindung ist eine Quotientenanregung, durch welche die Anregeverhältnisse verbessert werden. Gemäss der Erfindung wirkt auf das Quotientenanregerelais mehr als eine Spannung ein. Vtie die nachfolgenden Ausführungen zeigen werden,

kann man dadurch erreichen, dass infolge der Erhöhung der Eapfindlichkeit der Anregerelaie bei azyklischen Schaltungen ¹ bereits zwei Quotientenrelais für die Anregung ausreichen. Man kann aber auch erreichen, dass bei Quotientenrelais «das Relais, welches im Fehlerfall nicht ansprechen soll, stärker verriegelt wird als bei der üblichen Schaltung. Je nach de* Auewahl der Spannungen, die auf dau Relais einwirken, u$d Je nach der angewendeten Schaltung (Zwei-, Xrei- oder Tierfiohquotlentenahregung) kann man den einen oder anderen oder^beidf' Torteile ausnutzen.

Man kann die das Relais beeinfluaoenden Spannungen in ihrer lirkung auf das Relais arithmetisch zusammensetzen. Man kann hierzu beispielsweise bei einem Saagebalkenrelaia zwei oder mehrere Spannungsspulen, die auf den gleichen Anker einwirken! vorsehen, der ausserdem noch vom Strom beeinflusot wird. Man ] kann die Wechsel spannungen unmittelbar verwenden föder audih. #i-4 Spannungen gleichrichten und die gleichgerichteten Spaitnimgen auf das Relais zur Einwirkung bringen* Torzugsweise wird Jman l>ei Terwendung gleichgerichteter Spannungen ein polarisiertes Helale verwenden, das eine im auslösenden Sinny wirkende ^Spule! und eine im entgegengesetzten Sinne wirkende Spule besitzt. Man kann auch ein Relais mit nur einer einzigen Spule vorgehen und auf diese ausser dem Strom die arithmetische Summe bzlw. Differenz der gleichgerichteten Spannungen zur Einwirkung bringen«

Man kann auf das Relais beispieleweise die Absolutbeträge^ zweier Spannungen im sperrendem und eine dritte Spannung lim auslösenden Sinne zur Einwirkung bringen oder die (l+e)-ffaeue Spannung im sperrenden Sinne und das c^fache einer anderen Sps|a nung im auelösenden Sinne.

.Wio ßan im einzelnen die auf das Relais einwirkenden Spanhungeja auswählt, ergibt sich je nach.der Schaltung der Quotientenre'lap. und dem beabsichtigten Zweck. Im folgenden sollen einige Ausführungsbeispiele dargelegt Werdens

Um mit nur zwei Quotientenrelais auszukommen, kann man die Absolutbeträge der beiden anliegenden verketteten Spannungen im gleichen Sinne und den Absolutwert der gegenüberliegenden Spanniingen im entgegengesetzten Sinne einwirken lassen, D^s

HelaiSg das; vom Strom in der Ptiaae R beaufschlagt wird, erhält also die Spannungen '+J&&$( "* | ? «^rOTjei die beiden ersten Spannungen im Sinne einer Sperrung der Auslösung, die Spannung üg_T in Sinne der Auslösung wirksam sind. Pas Eelais in der Phase T wird von den spannungen "|^üjs|*|⁰TBj""|^S^| ^beaufschla^*·

Sirnrnt man wie üblich an, dass die verkettete Spannung im gesunden Betrieb den Wert von 100 Volt hat, dann entspricht die Itr-Jcung der drei ^uf ein derartiges relais einwirkenden Spannungen im Normalbetrieb der Wirkung; einer Spannung von

100 +100 - 100 »100 Tolt. Tritt ein satter zweipoliger Kurzschluss zwischen den PhasenjH und T ein, so bricht die Spannung auf JSull .zusammen und dl,© beiden anderen Spannungen erhalten den fert ¥2·|Γ3·100. Die ,? resultierende Wirkung der auf das Relais in der Biass E bzw.; T einwirkenden Spannungen ist demnach bei einem satten zweipoligen Kurzschluss zwischen den Phasen R und T gleich Null, d,enn esj ist für das Eelais in der Phase R·

ffi'lOO + Ö -'|)6 ^e100 = 0

und fUr das Relais in der Phase T

o + Ip.ioo ||f3»100 * 0.

Sowohl bei fehlerfreiem Betrieb als auch bei einem satten zweipoligen Kurzschlus.: ergibt sich also die gleiche wirkung wie bei einer Anordnung, die vier Quotientenrelais besitzt und mit verketteten Spannuhnen arbeitet. Auoh alle Zwischenpunkte zwischen der vollen Spannung und der Spannung Null stimmen überein, ν solange die Charakteristik des KurzschluSstromkrelses hinsichtlich des Kurzschlueswihkels für alle Teile des Kreises die gleiche ist. üei Auftreten eines Lichtbogens an der KurzschluSeielle sind aber «*U. gewisse Abweichungen wirksam. Legt man wieder die TerhHltnisse nach Pigur 2 zugrunde^ dann ergeben sich fiir die Anordnung nuch der Erfindung Abweichungen gegenüber Anordnungen mit Tierfachquotlentenanregung unter gleichzeitiger ferwendung der einfachen verketteten Spannung. So zeigt die Kufve ο in Pigur 3 für einen Kurzschlueo RT und eine LlchtbogenspanAung von 30 % der verketteten. Spannung die Kennlinie fUr das Reliie in der Phase T und die Kurve d die Kennlinie für das Relaivjim Stromkreis der Phase R. »ie Terschiedenheit der Charakterisiikenj der beiden Relais rührt von der verschiedenen Länge ^r4ter Spe|l-. jgj \ nungen Bed. ?f«ft iß Pigar 2,ne**\ 'Mtj^-^fi ^^^tßm%

Blase Γι wir^t die grossere Spannung 3j*g i» Sinne der Auslösung mit, für das Relais in -der Phase Ϊ die kleinere Spannung g. Tergleicht man die Kurven clor Figur 3 mit der NoriE&lkurve a der Figur 1, so sieht m&n,' - dass die Kurve d etwas empfindlicher ist, wahrend Kurve ε die gleiche empfindlichkeit .ufweist wie die Kurve a der Pigur 1. Die Kurve c ist unempfindlicher als, die Kurve ä der Pi^ur 1. Pie so erhaltenen Kurven werden aber doch für die meisten praktischen Fllle . renalen, insbesondere wenn man berücksichtigt, dass eine 30 >ige Lichttogenspannung sehr hoch ist, und eich eine solche erst in ungünstigen Pillen bei l'inrerem Bestehen bleiben des Pehiers ausbilden kann. Itotch die Anwendung der Erfindung kann man also ein© Zweifiachquotientenanregung siit befriedigendem iJntersTOeidun^sveraöcen zwischen fehlerfreie» Betrieb und Kurzschlussfall schaffen. Charakteris ti sch für »alle diese Kennlinie*! ist, das3 sie wegen de 3 vorausgesetzten Lichtbogenwiderstaades an der Kurzschluflstelle nicht bis zur Null-Li^ie herabgetien.

χίο ist ohne weiteres möglichy durch Anwehdung der Erfindung ^och wesentliche weitere Yerbesserungen zu erzielen. Beispielsweise kann aan auf das Relais in der phase B die folgenden Spannungen zur Einwirkung bringen: '

^urs ⁺ Prt -

IfT·.U_aj- QderjffrU_s

Dabei 1st das wort "oder" zwischen f3 •U^ und Hj-U_g so zu verstehen, dass jeweils immer nur die grössere der beiden Spannungen ':fttr. das Arbei 10a des Relais wirksam wird. Das Belais in der Phase T wird beaufschlagt von den «spannungen,

♦Bei dieser Anordnung ergibt sich für den üormalbetrieb als J resultierende Wirkung der auf das Relais einwirkenden Spannungen

loo + iöo - Iqo * loo ?oit/

d.h. die drei Spannungen wirken so, als ob nur eine Spannung; von 1-00 Volt i;.uf das Relais zur Einwirkung käme.

Bei eine» satten zweipoligen Kurzschluss zwischen den PhafeeniE und T. ergibt sich als resultierende Wirkung der auf das RelajLe einwirkenden Spannungen:

I r^lQQ + 0 - 100 * - U-^·|/5) •ioo Tolt

fur beide Relais. Bei einem satten zweipoligen Kurzschluss', ergeben also die drei auf das Helais einwirkenden Spannungen eine Wirkung im auslosenden Sinne, die gleich 15 a der üormelspannung von 100 Volt ist« In Figur 4 sind die entBprechendeti Kennlinien dargestelltj und zwar ist die Kurve a die. Kennlinie flXv Fehler ohne Lichtbogen_i die Kurve b und Kurve c sind die Kennlinien für Fehler mit Lichtbogen (Lichtbögenspannung ^wiederum 30 $ der gesunden verketteten Spannung), und zwar gilt die Kurve b für das Kelais in der Phase R und Kurve c für das Relais, in der Phase T. Die Unterschiede zwischen den Kurven b und c sind wiederum sinngemäss v;ie die Unteraehiede zwischen den Kurven c und d der Figur 3 zu erklären, hinsichtlich des Verh¹-Iltnisoes dieser Kurven zu der Iiormalkurve a in Figur 1 ist zu sagen, dascs Kurve c praktisch mit Kurve a in Figur 1 zusammenfallt, so dass also alle drei Kurven a, b, c in Figur eine "erhöhte Empfindlichkeit gegenüber der Kennlinie der Kurve a der Figur 1 aufweisen. Zu erwähnen Ist₉ dass diese gesteigerte Empfindlichkeit immer nur für das oder die Ptelais entateht,-welches bei de© entsprechenden Kurzschlusy auch tatsächlich ansprechen soll, wlihrend das Relais, welches nicht ansprechen soll, in ziemlichem Ausmass unempfindlicher wird. Bei einem Kurzschluss zwischen den Phasen I und E werden also beide Belaie etwas empfindlicher als es der Noraalkurve a in Figur 1 entspricht, wahrend bei einem Kurzschluss zwischen den Phasen T und S oder R und S eines der Helais eine Empfindlichkeit hat, welche der Kennlinie b oder der Kennlinie c entspricht oder zwischen diesen beiden liegt, wahrend das andere Relais, welches nicht ansprechen wird, unempfindlicher wird. Dieses ünempfinfllicherwerden rührt daher, dass die im sperrenden Sinne wirkenden Spannungen nicht in demselben Mas^e kleiner werden wie die ia auslösenden. jSinne wirkenden Spannungen. Es entsteht daher von der Spannungsseite her ein erhöhtes Moment zur Sperrung des Anspr^tC^Iiehs.'■"'TOss ergibt eine sichere Verriegelung des Relais, das nicht vom Kurzschluss betroffen ist.

Die Möglichkeit, dem Relais, welches ansprechen soll, eine erhöhte Empfindlichkeit zu geben, und bei dem Relais, welches nicht ansprechen soll, die Empfindlichkeit herabzusetzen, kann auch für Dreifachquotientenanregung bei zyklischen oder azykjLisehen Schaltungen und für Vierfachquotientenanregung bei ^zyklischen Schaltungen vorgesehen werden. Hierbei wird mail .eine etwae

anc ere Zasammensetaunc der zugeführten Spannungen vornehmen.

■ . . ν .· ■

Z Β. kann man dem Relais, welches vom.Strom in der Phase B beaufschlagt wird, das (1+c)-fache der anliegenden verketteten Spannung im sperrenden und das c-fache der gegenüberliegenden verketteten. Spannung im auslösenden Sinne zuführen, also z»B.

einen Wert

(l+c) n_RSj~|cü_TS|

Dieser Ausdruck ist,, solange U_rs und U^_s annähernd gleich grdss sind, so gross wie die Spannung E^g· lueses ist der Fall bei Uornsalbetrieb und symmetrischen dreipoligen Kurzschlüssen. Ia diesen Fällen verhält sich also eine derartige Anregung'wie fine Quotientenanregung, welche an die einfache verkettete Spannung angeschlossen ist« Tritt aber ein zweipoliger Kurzschluss auf, so ändern sich die Verhältnisse. Ist zunächst, wie dies beim zv/eipoligen Kurzschluss zwischen den Phasen R und S der Fall ißt, die Spannung O^_s kleiner als die Spannung u\j,_s, dann wird der; obige Ausdruck kleiner als die Spannung dVh. das Eeleis

^ist empfindlicher als ein normales Quotientenrelais, das an die Spannung U _ßg angeschlossen ist. Bei einem Kurzschluss zwischen den Phasen T und S ist die Spannung U^g kleiner als die Spannung Ü _Rg. Der obige Auadruck wird also grösser als Uj_ht, d.h. das , Ansprechen des Relais wird stärker verriegelt, als dies bei einem Quotientenrelais, das von der Spannung U^g allein beaufschlagt wird, der Pail ist. Diese Wirkung kann man nach Wahl der Konstanten c mehr oder weniger stark in Erscheinung treten lassen.

In Figur 5 stellt b die Normalkurve dar, d.h. das Verhalten'eineV Quotientenrelais mit einfacher verketteter Spannung bei eine« zweipoligen Kurzschluss. Die Kurve a ist die Kennlinie eines Relais, das man gemäss der Erfindung, wie vorher beschrieben, beaufschlagt und bei dem die Konstante c * 0,25 gewählt ist. Würde man die Konstante grösser wählen, so würde sich die Kurve la weiter nach oben von der Kurve b entfernen. In Figur 6 ist eben-· falls unter der Voraussetzung, dass c = 0,25 ist, in AbhiingigkeiJt von der auf der Strecke auftretenden Kurzschlußsp&nnung die Spannung an dem Relais aufgetragen, das nicht anspricht,während b die Spannung ist, die ein Relais, welches nur an eine verkettete Spannung angeschlossen ist, erhalten würde. Hart sieht, dass beim Iiormalbetrieb, d.h. bei 100 Tolt Spannung, beide

ICnrTen zusammenfallen, während sie beim Susaranenbrechen der Spannungen auseinandergehen. Auch hier Icann die Wirkung durch Wahl; einer grösseren Konstanten c entsprechend .venet&rkt v/erden» Bei -grösserer - Konstante c wandert die Kurve a nach oben.

Die Figuren 5 und 6 zeigen die Verhältnisse Oei einem Kurzachlufi ohne Lichtbogen. Ble erfi ndungs ^era^:isse Anordiiuntr ist aber gerade für Lichtboeenkurzschlisse von besonderer Bedeutung. Schliesst man näialich ein Quotientenrelais nur an die verkettete Spannung an, so bricht diese bei einem zweipoligen Kuraschluss auf der gegenüberliegenden Seite bis zu einem gewissen Grade zusammen. Durch Anwendung der Erfindung kann man ein SusamBienbrechen der resultierenden Wirkung der auf das Relais einwirkenden •Ltpannungeil verhüten und dadurch ein Ansprechen dec Relais, welches am Kurzschluss nicht beteiligt ist, verhindern.

Das Relais, das vom ^trom der Phase 3 beaufschlagt wird, erhält als Spannung ·'.',.

I(I^)-U_stI-Ic-U_tr

und das Relais₅ das vom Strom der Phase-Ϊ -beaufschlagt'wird,

|(l*c).U _TE|-,|c.U_RSj

Handelt es sich um eine Vierfachquotientenanregung, so bekommen die Relais, die vom Strom der Phase R beaufschlagt werden, die Spannungen

■ |(l+c>'U_ESj-j ό·ϋ_τ^| bzw. j(l*c) »ti_E5,|- C-U_ts

und die Relais, die vom Stroarder Phase T beaufschlagt werden, die Spannungen

jCl.^.ü^l-lC-U_es) , bzw. J(^c).U_TSj.jcü _Rsj

Aus de® Vorstehenden ergibt sich, dass mancherlei Zusammensetzungen der Spannungen, die auf das Relal3 einwirken, möglich und zweckmässig sind. WHhlt man z.B. für da3 Relais, .cir.s vom Strom der Phase R beaufschlagt wird, als Spannung

j(l+c).ü _ßS|-Jc»U_KT|

also die um das (1+c)-fache vergrösaerte anliegende Spannung im sperrenden Sinne und das e-»fache der anderen anliegenden Spannung im auslösenden Sinne, so spricht dieses Relais nur bei;, einem Kurzschluss zwischen den Phasen R und S, nicht aber "bei einem Kurzschluss zwischen den Phasen H und T an. im letzten

Palle Ist die Wirkung der auf .das Kelais einwirkenden Spannungen stark sperrend, so das* auch.bei sehr grossen KurzechluSströjten ein,· Ansprechen verisieden^ftird. Würde das Helais nur mit der ein-' fachen verkette ten. Spannung.arbeiten, dann.könnte es auch.bei Kurzachlilssen zwischen den Blasen R und T ansprechen, sobald ein gewisser Kurzschluietrom überschritten wird.

Das Relais in der Phase S wird sinngemäss von .den Spannungen

,'|(1+ο)·.0βτ|-|^ο;·^ϋΒ8|-

und das Relais in der Phase £ von den Spannungen

|<l*c).0 _THj.|c.üjßj

beeinflusst. ^Wendet man die Schaltung sinngemäss für Yierfaoh~ quOtienten&nregmig an, so werden die Relais in der Phase B von den Spannungen

(l*c).ü _gs|-jc*U_R3, bzw. jci-e-c) •TJ_m j—|c-tJ_RS j

und die Relais in der Phase 3? von den Spannungen

(l+c)-Ȇ_TR

*| ^0etyTS I ^b2!We |(l+c)ȟ_TS|

°*^UT1

beeinflusst.

• ■ „ ;

Wie bereits erwähnt, kann man die arithmetische Zusammensetzung der Wirkungen der Spannungen auf das Relais dadurch herbeiführen^ dass man jede dieser Spannungen auf einen besonderen Anker eines! faagebalkenrelaia zur Einwirkung bringt. Man kann auch die _% Spannungen gleichrichten und die gleichgerichteten Spannungen zusammensetzen und die so erhaltene resultierende Spannung auf eine Spule des Relais zur Einwirkung bringen. Man kann auch. Relais mit zwei Spulen verwenden, von denen die eine la auslösenden und die andere im sperrenden Sinne wirkt. Der im auslösenden Sinne wirkenden Spule werden die im auslösenden Slhne wirkende gleichgerichtete Spannung (oder Spannungen) und der gleichgerichtete Strom und der anderen die im sperrenden Sinne wirkenden Spannungen zugeführt. Torzugsweise wird »an ein polarisiertes Relais vorsehen«

AusfUhrungsbeisplde für ein polarisiertes Relais mit nur einer Spule zeigen die folgenden Figuren.

In Figur 7 ist eine Schaltung für eine Zweifaehquotientenaniregung dargestellt, bei welcher das Relais in der Phase S die

Spannuttg

^uBsrI^xrRTr^uSI

und das Relais in der Faase_iT die Spannung

* J * t t

erhält.

Ton -dem polarisierten Relais in der Phase R ist nur die Spule ^dargestellt, die das Bezugszeichen 1 tr^:igt. Die üpule dea Relais; in der'-Phase ϊ trägt das - Bezugszeichen I^s. Jm folgenden ist jedoch nur die Schaltung für die Spule 1 in einzelnen erläutert, da die Schaltung für die Spule 1* sich ohne weiteres aus der Zeichnung ergibt und sinngemäss durch Vertauschen der Ströme und Spannungen erhalten wird.

Die Spule 1 wird von vier Gleichrichtergruppen gespeist, und zwar von den Gleichrichtergruppen 2, 3, 4 und 5. Die Gleichrichtergruppen 2 und 3 führen der Spule Stroffl im auslösenden, die anderen 4 und 5 im sperrenden" Sinne zu. Die Gleichrichtergruppe 2 richtet eine dem strom in der Phase R proportionale Spannung gleich. Hierzu wird diese Gleichrichtergruppe von der Spannung an dem Widerstand δ erregt, der an der Sekundiirwiclclungf eines nicht dargestellten Stromwandlers in der Phase R liegt. j Die Spannungen der anderen Gleichrichtergruppen werden Zwischen« wandlern 8, 9 und 10 entnommen, die die verketteten.Spannungen zur Wirkung bringen. Die Primärwieklungen dieser Zwischenwandleil sind an die Sekundärwicklung des dreiphasigen Spannungswandler« Ϊ7 angeschlossen, dessen Primärwicklung am Netz 18 liegt. Die Primär- und Sekundärwicklungen dieses Wandlers sind in Stern geschaltet, und der Sternpunkt ist geerdet. Der Zwisehenwaiid-Ier 8 führt die Spannung U^g der Gleiehrichtergruppe 5 zu, der Zwischenwandler 9 die Spannung U_gj der Gleichriehtorgruppe 3 und; der Zwischenwandler 10 die Spannung U^_r der Gleichrichtergrujppe "4. Wie sich aus der Schaltung der Gleichrichter ergibt, wirkt die spannung U_s^ (ftandlergruppe 9) im gleichen Sinne wie der Ström, während die SpannungaiJ_R^ und U^g entgegengesetzten Sinne wirken. In die Zuführungsleitungen zu den Gleichrichtern sind lideratinde 7 bzw. 12 bzw. 13 bzw. 14 eingeschaltet, welche den an die Spannungen angeschlossenen Stromkreisen eine Stromcharakteristik verleihen, so dass SpannungsabfUlle in der Relaisspule und die mit der Belastung schwankenden Widerstände iri den j ; Gleichrichtern die Messung nicht in unzulässiger Ieiee beeinflussen. Wie bereits erwnlmt, handelt es sich bei dem Relsiis um ein polarisiertes Relais. Bei überwiegen der SpjS|in$»ses₍

TJ_rs und U^_r hält es seinen Eontakt Offen_s Während es bei Oberwiegen von ü_gT und J_r seinen Kontakt schliesst. überwiegt und J^_s dann fliesst nur ein Teil des Stromes Uber die Relaiespule, wahrend ein anderer Teil über die Gleichrichter. 4 und seinen Weg nimmt.

Cie •Schaltuns für aas Relais in.-der ■ Phase T ist entsprechend aufgebaut j wobei die Swischenwandler 8 und 9 für beide Relai-e benutzt werden. Flir die Darstellung der Spannung sind jedoch-'zwei getrennte Zwischenwandler 10 und 11 vorgesehen, die primär in Keine geschaltet·3ind» Durch diese Anordnung ist ee möglich, den Verbindungspunkt zwischen den beiden Zwischenwandlern bei einem Doppelerdsohluss Mt^Erde zu verbinden. DjLee erfolgt bei Ansprechen eines Erdschlussrelais 15, das bei Doppelerdschluss den Kontakt 19 schliesst. Gleichzeitig wird der Kontakt; 16 ■ bzw. 16° geöffnet, wodurch die Itelaisspule 1 bzw. I⁹ von den linken Glieichrichteranordnungen abgeschaltet wird. Auf diese weise wird bei Doppelerdschluss das Relais in der Phase E von der Phasenspannung und das Relais in der ; Phase T von der Spannung beeinflusst. Diese Schaltung erhöht die Empfindlichkeit im Doppelerdschlussfall. An Stelle der j Kontakte 16 und 16" können auch Kontakte in den Sekundärwicklungen der Wandler 8 und 9 treten. Die Kontakte 16 und 16· können auch ganz wegfallen, und man verwendet lediglich den Kontakt 19. Die Abweichung gegenüber den Anordnungen, bei denen die verketteten Spannungen abgeschaltet werden, dürfte in den meisten Mllen von geringer Bedeutung sein.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt die JFigur 8. Es ist wieder eine Üweifachquotientenanregung vorgesehen, und die beiden üpulen des Eelais in der Phase R -bzw.. T sind mit 1 und 1* be*, zeichnet. Das Relais 1 erhält als Spannung

und zwar ist die Schaltung so getroffen, dass jeweils nur die¹ grössere der Phasenspannungen wirksam wird. Das Relais in der Phase T erhält die Spannungen

F-TS^+uTR

|5*B_R| oder j/f-üg

Im AuafUhrungebeispiel wird die Eelaisspule 1 von den Spannungen an den Widerständen 20, 21 und 22 beaufschlagt* As SöLderstai ä 2<Qr vtrA durch die Gleichrichteranordnung: 25 ein Sj&annuÄJ^bJtell ■

erzeugt, der dem Strom in der Phase ft proportional Itä» fflii &mj ist iifcer einen fiaerstand 33 die Öleiohriohteraaoruntmr an identMeretaßd 23 angeschlossen, der parallel sau «iaea nicht dargestelltem Stromwandler in der Bhase S liegt, Die Spannungen ,-AftrAi· utelgea ölsionrichtergruppen 26 und 27 oz*, 34 und 35 werden « wisohenv;andle m entnommen^ die an die. Sekundlrwiclclung cies 4-reighasigen Spannuncswandisrs 42 angeschlossen" sind, d'e^r" "^: px^liräx und sekundär in Stern geaohaltet ist und . aeseen/-Priiiir-·. wicklun^ am; Hetz 44 liegte Bs glnd. drei Zwischenhändler 28m 29 und 3ö Hat dieverketteten Spannungen und drei ^wischenwandler 37 s 3ö uuci 33 fU'r die Phas en spannungen Vprgesehen_r wobei diese ZwlsehenWandler für beide Belais •.Verundet werden«. Die Span-» ."" nuiig IEgg (Zwischenwaiidler 28) und die Spannung (Zwischen-» ^ wandler 30) erzeugen über die Gleichrichteranordnungen 27 bzw, 26 am Siideratand 21 einen · ^v£.uu'-.*nc3abf all , proportional . ·,;. tiJ~₀| + (Β..*,},· Damit die Stimme der Spannungen zur Iiirkung koaukt, si5.d wieiierun Ilde tin do 31 .bzw* 32 in die Zuftlhrungeleitungen zu.den 'Ueicurientem eingeschaltet» . * . Γ

Am Widerstand 22 liefen Über G ι-ichrichtt r 34 baw» ,35 d'.ie . Span.-nu'rigen "Π^Π« bzw,. β·.Β« •(^analqr 37 bzw·. 33}₀ In .diesen ^alle sind aber keine Widerstände Ir_i :;ie Stromkreise .'eingeschaltet,-'. da jeweils nur die grössere dei* beiden Spannungen wirksam ^erdefc soll-, und. 'dies ist nur dann ' m^;.idich, wenn die Stromkreise ;fjir die Spannungen *f3°Ug und !■•J-- U_t £5pannunc3ch&rakteristik und I · . n'i Chⁱ^' Stromcharakteristi Ic besitsehc ?

In Pi n¹Ur 3- sind die •Span^uri^ett'''^^^' ö^, beim Normalbetrieb -dargestellt. Infolge; der· Spaiinunga'ö'harakteristik entsteht «atm Wideratand·· 22 ein Spannungsabfall ,,.ydea'oen seitliche Ver.Inderliehkeit durch die. sta'rk-aW^%i>o ~en$v:£egrenzüngslinie. 'dar ge-, stellt ist* die si'ch^:aus üß &i gleichgerichteten Hslbftellen· ßer ^Sj^annunc;er. ö_rp und ■U^. ■ ergibt, .»'f/e- man hieraus,: erkennt, bringt eine · solche -Anordnung nicht ctmo •AeIteres_r wie gewünscht, fen ^rosjeren icf "bei· en Werte ;'·.1?.: Mittelwert zur Wirkung sonCfernv als Momentanwert·. Damit nur di- "2*ö&^ere ■ dr r beiden Spannuhgeh .'

-'ale Mit cei^ert i-.ur Wirkunr kos-r.ty' ist ein Kondensator 3ö vörgesehen«WihLt man diesen Kondensator entsprechend gross;, so= entsteht am' Widerstand 22 ein" konstanter Spannungsabfall, entsprechend dem ucheitelwert der grosseren der beiden S*pannun en! von .Ug und Uj_ti Iss kann aber aucii ^ecksi'iSois sc.in₃ diesen LinfjM$if&\

des Kondensators nur zu einem Teil zur Auowiriaing au bringen. Hierdurch wird -die in Figur 4 gezeigte erhöhte iämpfindliahkeiii etwas herabgemindertο

Um die Phas en spannungen zu erhalten, unabhängig davon, «vqlche Lage der Sternpunkt des Spannungswandlers 42 Siat₉ ist eine dreiphasige Widerstandskombination 43 ah die Sekundärwicklung des Wandlers angeschlossene Diese Widerstandskombination bildeit einen künstlichen Schwerpunkt des Spannungsdreiecks, und der V durch die Hderstandskombination 43 gebildete Sternpunkt ist | mit dem Stempunkt der Zwischenwandler 37» 33 und 3i verbunden^ Die Gleichrichter sind so geschaltet, dass die Spannungeäbfallj©; · an den Widerständen 20 und 22 im auslesenden Sinne, der Spanniing abfall am Widerstand 21 im sperrenden Sinne auf das Relais einU^r wirken·

Die Schaltung für.das Helais in der Phase T 1st entsprechend.

Um in Doppelerdschlusöfällen eine erhöhte Empfindlichkeit! des Anregerelais zu erreichen, kann man in Abhängigkeit vom Nullst rom den Sternpunkt der Widerstandskombination 43 mit i.rde verbinden, hierzu ist ein Kontakt 41 vorgesehen, der vom Lrdöchlusarelais 40 beeinflusst wird, das im DoppelerdschlusSfall anspricht. l»s ist dabei, wie auch bei der Doppelerdschluesumschaltung nach Pigur 7, vorausgesetzt, dass es sich um nicht geerdete Üetze oder Hetze mit laduktiver krdsehlusslöschbng handelt. Durch Schliesaen des Kontaktes 41 im Doppelerdschlussfall steigen die Spannungen ^3.U^ und K5«ü_g um ungefähr 50 S eb» allerdings je nach der I»age der Erdschlusspunkte etwas verschieden. Da diese Spannungen auf das Kelaia im Sinne des: Ansprechens wirken, erhöht oich hierbei die Ansprechempfindlichkeit "j entsprechend. . .··

In Figur 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Arfihdungi dargestellt, und zwar nur für ein einziges Relais einer Drei- j fachquotientenanregung oder einer Vierfachquotientenanregung. 1 PUr die anderen Relais ist die Schaltung sinngemäss zu gestaitjen, Das Helais wird von der Spannung j

j(l+c)-U_ESj-|c.U_ST| j

beaufschlagt und vom Strom in der Phase Die Reiaisspule ist, wiederum mit 1 bezeichnet. Sie wird einerseits gespeist üper 4fj©

Gleiohrlchtergruppe 50 von einem Strosi_i der dem Strom in der Phase it proportional ist. üierzu ist die Gleichrichtergrup;>e 5<f an den Widerstand 53 angeschlossen, der parallel zu de» nicht« dargestellten Stroovvandler in der Phase ü liect. Ausserdem ist noch ein Widerstand 54 in die Zuleitung geschaltet, damit der Kreis eine Stromcharakteristik erir'ilt. Auf die Iielaisspule wirken ausserdem noch die Gleiehriehtergruppen 51 und 52 ein, und zwar liefert die Gleichrichtex'gruppe 51 einen Strom, der der Spannung U_Rg°(l+c) entspricht und im sperrenden Sinne wirktij wUhrend die Gleichrichtergruppe 52 dem Eelais einen Strom liefefrl der der Spannung C^eUgj entspricht und im auslösenden Sinne wirkjt. Hierzu sind die Gleichrichtergruppen 51 und 52 Uber Widerstands 53 bzw. 59 an die Sekundärwicklungen der Zwischenwandler 55 uri<J 56 angeschlossen, die zusammen mit dem dritten Zwischenwandler '57 die verketteten Spannungen bilden und axt der Sekundärwicklung ! des dreiphasigen Spannungswandlers 60 liegen» Durch entsprechende Wahl dec öbersetzungaverhältnisses der Zwischenhändler wird das vorgeschriebene Verhältnis der Spannungen_l^die auf die Gleichrichter einwirken, erzielt.

Bei den Anordnungen, die für zweipolige Kurzschliisce eine erhöhte •uapfindlichkeit zeigen, erfolgt bei einem satten Kurzschluss ein Ansprechen schon bei einer Stromstärke, dir unter der Mindestansprechstromstärke bei dreipoligem Kurzschluss lie^t, also unter 2,5 ^fflp*» wie bei den vorliegenden Beispielen ange-j noati-en. So ergibt sich bei Figur 4 in Kurve a ein Mindestansprejoh strom von 2,2 Amp_e und ebenso in Kurve a der Eigur 5o Dieser Unterschied zwischen 2,5 und 2,2 Amp. ist praktisch bedeutungslos« t^:ihlt man aber unter Anwendung des Erfindungsgedankens die Ver-* hiiltnisse etwas anders,· so können auch grössere Unterschiede eintreten und der &indestansprechstrom für zweipolige Kurzschlüsoe kleiner werden als zulSssig» Dica kann man vermeide», ohne im übri.-en die Kennlinie des Anregerelais zu verhindern, dass man die Kennlinie von 2_S5 Amp_c an, also von üer bei dreipoligen Kurzschlüssen auftretenden Mindestansprechcitroiiistlürke ab, senkrecht verlaufen lässt. Diese Wirkungsweise wird b^opiejljj weise dadurch erzielt, dass man in Pigur 10 ein Ventil 61 Vorsieht, dks verhütet, dass von dor Spannungsseite her ein Strom über das Relais im Sinne der Auslösung fliesat. Soweit also in diesem Falle die ^p&nnnng einen Strom erzeugt, dtr den Phasen— stroa beim Auslösen unterstützt, bleibt die Spannufrgsseitej nur-

solange wirksam wie die die Auslösung'verhindernde Spannung .'(oder Spannungen) 'grosser ia-t ala die die Auslosung begünstigende Spannung (oder Spannungen")„

3>ie Anordnung nach, aer Lrfindung ist/, wie erwlhnt,Irteljesqnderc* für .Einrelaisochaltungen -geeignet., sie kann* aber auch bei iZv;e±-· oder Breirelaiescaaltungen Anwendung finen, da uurch die Anwen-- <|ung der Lrfindung die Unterscheidung zwischen gesundem B^triel und Fehlerfall verbessert,wird.*

Während bei'den Anordnunfen nach den Wi~ü?en 7 and 10 von?den C-leichric/itern gelieferte Striae in'Bixmnsrn- bzw«-. Different schaltung auf dao Helais einwirken^ sind bei eier Anordnung nacöT

Figur 8 die 'SpannunfjBabfll 1 e ah in Iieihe' geacualtfeten Wid^r-

Btanden_i an solche das Helale an geschlo sc en Idt_i wirksam» :-Ls ist ohne weiteres möglich, auch-bei den den'Fi_i ^vU/en 7 und IlO ■ ■ ^ ι. ._s. ·

zugrunde liegenden iirfindungsgedaiiken die Anordnung so uu^zu- _x bilden,, das- die Spannungsabf tlle an in lieihe geschalteten Wider^tinden.^ur Lrregung de3 Belaib dienen«

Bei allen Ansftihrungabeispielen ic t ein polarisiertes Lelaie "j mit nur einer Spule Vorgesehen₀ Man "kann, aber auch, wie bereit^ früher erwähnt_s ein polarisiertes Ivelais niit üwei Spulen for«= ) wenden, von denen eine im auslösendendie andeve inj sperfendeÄ. Sinne wirktMan wird dann die'- gleichgerichteten Phasenetr3me ,j¹ und die gleichgerichtete Spannung (oder Spannungen)„ die eben«-? falls auslösend wirkt, der Auslösespulezuführen_α während! die.j gleichgerichtete Spannung (odar Spannungen), die sperrendjwirkp^ der anderen Spule zugeleitet wird. Man kann auch den glei<bhge?»j richteten Strom der einen Spule .zuführen und die Suraie bzw, ' j Differenz der gleichgerichteten Spannungen der anderen &p£le. | ähnlich wie es in den Piguren dargestellt ist« Ij

Wie bereits erwähnt, kann man auch. Waagebalkenrelaio verv.tndenj und jede Spannung auf einen besonderen Anker wirken lassen oc!e^ auch die Summe bzw« ■Sifferr η ζ der-,'Spannungen •.•uf' ^inen eijj/igeji Anker zur iinwir.^un^ bringen«

10 Figuren,, 1? Ansprüche»

Claims (1)

1. FateQtansprüehe.

   1. Quotientenanregungi insbesondere für zyklische oder azyKitsche Anregung von .Eirtrelaisachaltunsen₅ dadurch gekennzeichnet dass auf das Quotientenrelais mehr als eine Spannung einwirkt.

   2. Quotientenanregung nach Anspruch I_s dadurch gekennzeichnet, das'a die Wirkungen der Spannungen auf das Relais -arithmetisch zusammengesetzt werden«

   3. Quotientenanregung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spannungen im sperrenden und eine Spannung im auslösenden Sinne wirken·

   4. Quotientenanregung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das3 das (l+c)-faehe. einer Spannung im sperrenden und das c-fache einer anderen Spannung im auslösenden Sinne wirken.

   5. Quotientenanregung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeiChnet_p dass die Spannungen gleichgerichtet werden.

   6. Quotientenanregung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Suaiiae bzw. ihre Differenz auf das Relais einwirkt.

   7. Quotientenanregung naoh Anspruch 2 far Zweifachquotientenanregung, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Kelais di« ^?beid<jn , anliegenden verketteten Spannungen im sperrenden und die ^ege»4 überliegende verkettete Spannung im auelösenden Sinne einwirke*!.

   8. Quotientenanregung nach Anspruch 2 für Zwe i fachquo ti ent cnanregung, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Relais die !beiden anliegenden verketteten Spannungen im sperrenden und das f3-fache der gegenüberliegenden Phasenapannungen im auslösenden Sinne einwirken, und zwar in der Weise, dass jeweils.nur 4ie grössere dieser beiden Phasenspannungen wirksam ist.

   9. Quotientenanregung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Relais das (l+c)-faohe der anliegenden verkettete!' Spannung im sperrenden und das c-fache der gegenüberliegenden verketteten Spannung im auslösende» Sinne einwirken.

   10«, Quotientenanregung nach Anspruch 4-, dadureh ^kenn dass auf das Relais das (1<fc)-fach« der anliegend*©» τ«**φ Spannung im sperrenden und das c-iaciae &er. sanderm «mHliegend verketteten Spannung l^s. auslösenden Siaan® ©InsnlrlBBia,-,

   ] 1« Quotientenanregiing aäc&. Jtaspvuca. 2, aä aäureh .gek< dass in ÖopiieleT^schlassiäIlen ein teil de« , ^psansaMBg: abgeschaltet wird»

   ZeIcimet₅ dass in I>opj2Helerd&chlu:ss-fäll©ii ä&e warJc®itit©tie!a ■^Spsssa tee gfcft von Ihrer Sinvirfcumg auf das Selmia abgearbeitet woS j^ÄlßBs' die Paasene^amung gegea eErde zur Virtoiaag gelte&eäait Wjfosd_a

   13. QuotIentenanTegtmg Etaeh Jaispracis. 12, ^dmmM gel dass aair -SErifas^ng der eiasa verkettetem :%amraiage», -wslksibe die Selais einwirken, zwei ^MlaciiaBMasiAJter Wa^eaaKfcfBa ifeS^sJ* prini&r in Eeiiae gesc3aaltet sind, &n4 der -Χ^κΜΐ^

   dieser Wandler im ^irdaHnlIiawggall an iSrfl© ^eJU^tt -wiwS^ f

   Γ4.· •.•QuOtlcr;t».n&nregu)ls:> aach Anspruch. 15, daduro.i c^-^et* ^rⁱ «--""^ das-σ auf .der .Jekun Lärsei te der ^wieebenwaadler_j, ve^c i^iit beifee) anderen verkettc i>en. Spah-ziüft^en bilden _p Kontakte Falle eines DöpDelerdschiusöes geöffnet Verden,

   ic lffii

   •1-5··' Quotienteaanre^une; nach- Anspruch-8, dadurch fekA^ciiirlJset j •dasο 'zur Darstellung- .der· -Phasenspännun^en ein künstlicher ^ul 13« punkt ,feschaffen Ist₅. Jer · im.'DoppelerdsciiluaK 1· iI *t ^rH 4 ver-* .bunden .--wird ,

   .16« Quotiehtenanre^uhs nach Anspruch 8» dadurch £#:enn.s£ .dass die GlciChrieh.teranordnun/rers·, ·»».1*.Λ£· eic bti/en Phasen spannungen ^leichriehten_i ;.uf einen. *iVerstand efiwirken _? j dem -, ein Kondensator parallel geschaltet ist. and ',o .d die an Iieue^ Widerstand herrsehende spannung 'auf dva r -•Iuia tfLnrctikt

   IT«' Quotientenanrer*u/i£; nach i^spruch IC I^de-cf. IT ^l:c-:i' iej.c ;uep,, .dass.-zwischen der Relaisspule und; der- Cl«' U'iri^'.eranoröiiiing, welche die. Spannungen gleichrichte t, ein '<enttl ,je ~ck£> ItcjL ist», _H -woIches.'nur das -Fliesten eines stromes '■-^fiL tat itt. .?er des- relais •sperrt,