NO123234B - - Google Patents

Description

Målende elektrisk releanordning, hvis funksjon er avhengig av kvantitative endringer i en størrelse som påvirker anordningen.

Foreliggende oppfinnelse angår en

målende releanordning som skal fungere

i avhengighet av kvantitative endringer i

en størrelse som påvirker anordningen. Som

eksempel på slik releanordning kan nevnes

et sprangrele, som fungerer, når den påvirkende størrelse endrer seg sprangvis fra

en prinsipielt vilkårlig verdi, med et beløp,

som overstiger innstillet verdi. Et alminne-lig forekommende sprangrele er strøm-sprangreleet, som fungerer når strømmen,

f. eks. ved kortslutning i nettet raskt øker

med et beløp som er større enn den verdi

som er innstillet på releet. Den endelige

verdi av strømmen kan derved være mindre enn strømmens maksimale tillatte

driftsverdi. Et annet eksempel er et derivat-rele, som fungerer, når den påvirkende

størrelse endrer seg med et beløp pr. tidsenhet, som er større enn innstillet verdi.

Tidligere kjente sprang- og derivat-releer er i alminnelighet induksjonsreleer

med en balansearm og en roterende skive,

som spenner en fjær, altså en forholdsvis

komplisert mekanisk konstruksjon. De har

også andre mangler, f. eks. at tilslagsver-dien varierer med begynnelsesverdien av

den påvirkende størrelse, således at det

kreves forskjellig store, henholdsvis raske

endringer i den påvirkende størrelse for

energiseringen av releet ved forskjellige

begynnelsesverdier for den påvirkende stør-relse. En ytterligere ulempe ved disse releer

er deres store effektforbruk.

Foreliggende oppfinnelse angår en releanordning, som med fordel kan anven-

des som sprangrele eller derivatrele og som har vist seg å være betydelig overlegent over tidligere kjente konstruksjoner. Anordningen i henhold til oppfinnelsen har en meget enkel utførelse og inneholder i det vesentlige bare et konvensjonelt likespennings- eller likestrømsrele av eksem-pelvis elektromagnetisk type, samt kon-densatorer, motstander og sperreventiler. Anordningen kan utføres slik, at den fungerer enten ved økninger i den påvirkende størrelse eller ved minskinger eller ved beg-ge deler. Den påvirkende størrelse kan være en likestrøms- eller vekselstrømsstørrelse, strøm eller spenning. Anordningen kan med letthet inn juster es slik at det rele den inneholder energiseres for på det nærmeste samme forandringer i den påvirkende stør-relse uavhengig av begynnelsesverdien for denne. Det er imidlertid også mulig å gi anordningen en sådan karakteristikk, at releet energiseres for enten stadig mindre henholdsvis langsommere eller stadig stør-re henholdsvis raskere forandringer i den påvirkende størrelse jo større dens begynnelsesverdi er. Anordningen i henhold til oppfinnelsen kan videre på enkel måte ut-føres slik, at den samtidig med sin funksjon som sprangrele eller derivat-rele fungerer som et maksimalstrømrele eller mak-simalspenningsrele. En ytterligere fordel med den nye anordningen er dens lave

effektforbruk, som bare andrar til omtrent en tiendedel av effektforbruket i tidligere kjente sprang- eller derivat-releer av in-duksjonstypen.

Releanordningen i henhold til oppfinnelsen er i det vesentlige kjennetegnet ved at anordningen som inneholder et likespennings- eller likestrømsrele som er innrettet slik at dets magnetiske felt er proporsjonalt med differansen mellom to spenninger, som oppnås over to i det vesentlige resistive kretsdeler, har den ene kretsdel parallellkoblet med en kondensator, hvilke kretsdeler er koblet til en likestrømsstørrelse som er proporsjonal med den påvirkende størrelse. Når forandringer inntreffer i den påvirkende størrelse, vil det oppstå en dif-feranse mellom de to spenninger, en dif-feranse som, avhengig av anordningens dimensjonering er proporsjonal med enten forandringens amplitude eller dens derivat. Når de to spenningene er like store i stasjonær tilstand, når den påvirkende stør-relse holder seg konstant, er anordningens funksjonsverdi uavhengig av begynnelsesverdien av den påvirkende størrelse. Det er imidlertid mulig å dimensjonere de to resistive kretsdeler slik at spenningene over dem i stasjonær tilstand adskiller seg med et beløp, som er proporsjonalt med verdien av den påvirkende størrelse. Ved en slik ut-førelse vil anordningens funksjonsverdi bli enten stadig større eller stadig mindre ved økende begynnelsesverdi av den påvirkende størrelse.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nær-mere under henvisning til vedføyete teg-ning, som som eksempel viser tre utførel-sesformer for oppfinnelsen. Fig. 1 viser en releanordning, som fungerer ved såvel økinger som minskinger i den påvirkende størrelse. Fig. 2 viser en releanordning for vek-selstrøm eller vekselspenning, for funger-ing bare ved økinger i den påvirkende stør-relse. Fig. 3 viser en releanordning, som er forsynt med en anordning ved hjelp av hvilken den kan kobles om fra å fungere som et sprang- eller derivat-rele til å fungere som et normalt maksimalrele.

I den utførelse som er vist i fig. 1 inn-går de to resistive kretsdeler, som her ut-gjøres av motstandene 1 og 2 som to sam-menstøtende grener i en konvensjonell brokobling med fire grener. De to øvrige grener tenkes også å utgjøres av motstander 3 og 4. Den ene resistive kretsdel 1 er parallellkoblet med en kondensator 5. Brokoblingen er i sammenkoblingspunktet 6 mellom de to resistive kretsdeler 1 og 2 samt i det diagonalt motstående hjørnepunkt 7 koblet til en likestrømsstørrelse som er proporsjonal med den påvirkende størrelse. Mellom de to øvrige hjørnepunkter 8 og 9 er det lagt inn en vikling 10 på et likespenning- eller likestrømrele. Hvis de to resistive kretsdeler 1 og 2 er like store, vil det i stasjonær tilstand, når den påvirkende størrelse holder seg konstant, ikke oppstå noen spenning over releviklingen 10. Ved forandringer i den påvirkende størrel-se vil imidlertid spenningene over de to resistive kretsdeler 1 og 2 på grunn av opp- eller utladning av kondensatoren 5 skille seg ad, og forskjell-spenningen vil opptre over viklingen 10. Alt etter anordningens dimensjonering vil denne spenning over viklingen 10 være enten proporsjonal med forandringens amplitude eller med dens derivat.

Hvis ladningstidskonstanten for kondensatoren 5 er så stor i forhold til forandringens varighet, at ladningsstrømmen gjennom kondensatoren 5 ikke når å for-late den første forholdsvis rette del av lad-ningskurven, vil spenningen over viklingen 10 være proporsjonal med forandringens amplitude slik at releanordningen i det vesentlige fungerer som et sprangrele.

Hvis på den annen side ladningstidskonstanten for kondensatoren 5 er så liten i forhold til forandringens varighet, at lad-ningsstrømmen gjennom kondensatoren 5 når å oppnå sin sluttverdi, vil spenningen over viklingen 10 være proporsjonal med forandringens derivat, slik at releanordningen i det vesentlige fungerer som et derivat-rele. Det er således alltid mulig å dimensjonere anordningen på sådan måte, at den for forandringer av en viss karak-ter fungerer enten som sprangrele eller som et derivat-rele eller selvsagt som noe mellom dem.

En forbedring av anordningens følsom-het kan lett oppnås ved å parallellkoble også motstanden 4 med en kondensator, hvorved den spenning, som opptrer over viklingen 10, ved forandringer i den påvirkende størrelse blir større enn den ville bli med bare en kondensator.

Den anordning som er vist i fig. 1 fungerer tydelig for såvel minskinger som økinger i den påvirkende størrelse. Det er imidlertid mulig å gjøre anordningen føl-som for bare minskinger eller bare økinger i den påvirkende størrelse ved å anvende et polarisert likespennings- eller likestrømrele eller ved å parallell- eller seriekoble releets vikling 10 med en sperreventil.

Hvis likespenning- eller likestrøm-releet kan forsynes med to viklinger som virker mot hverandre, kan disse anbringes i de to grener 1 og 2 av brokoblingen og således helt eller delvis utgjøre de resistive kretsdeler. Det er dog herunder bl. a. av hensyn til følsomheten betydelig mere hen-siktsmessig å seriekoble de to resistive kretsdeler og slutte dem til en likestrøm-størrelse som er proporsjonal med den påvirkende størrelse. Fig. 2 på vedføyede teg-ning viser en slik kobling.

Den anordning som er vist i fig. 2, og som er beregnet til å påvirkes av en veksel-strømstørrelse og til bare å fungere ved økinger i denne, består av et likestrøm-eller likespenningsrele med to viklinger 11 og 12 som virker mot hverandre. Disse er sluttet til likespenningssiden av en like-retter-bro 13, som er tilsluttet sekundær-siden av en transformator 19, hvis primær-klemmer er tilsluttet den vekselstrømstør-relse som påvirker anordningen. Den ene 12 av viklingene er parallellkoblet med en kondensator i serie med en sperreventil 15. Over kondensatoren 14 er det dessuten parallellkoblet en motstand 16. Den annen vikling 11 er parallellkoblet med en variabel motstand 17. Denne anordning vil fungere på en måte som er fullstendig analog med virkningen av den anordning som er vist i fig. 1. Den ene resistive kretsdel kan nemlig tenkes å bestå av viklingen 11 parallellkoblet med motstanden 17. Den annen resistive kretsdel kan tenkes å bestå av viklingen 12, parallellkoblet med motstanden 16. Det resulterende amperevin-ingstall i det likespennings- eller likestrøm-rele som anvendes vil tydelig være proporsjonalt med differansen mellom spenningene over de to resistive kretsdeler. Når det inntreffer en øking i den påvirkende stør-relse, opplades kondensatoren 14 gjennom sperreventilen 15 og motstanden 17 i parallell med viklingen 11, og det vil derfor oppnås en høyere spenning over viklingen 11 enn over viklingen 12, slik at releet får et resulterende amperevinningstall, hvis størrelse er avhengig av forandringen. Ved en minsking i den påvirkende størrelse vil imidlertid kondensatoren 14 på grunn av sperreventilen 15 ikke utlades gjennom viklingen 12 men gjennom motstanden 16, og der vil derfor ikke oppstå noen spennings-differanse mellom viklingene 11 og 12, og releet holder seg upåvirket. At de to spenninger over viklingene 11 og 12 virkelig er like store i den stasjonære tilstand kan lett justeres inn ved hjelp av den variable motstand 17. Med denne er det også mulig å stille inn en viss ubalanse i stasjonær tilstand, slik at spenningen over viklingen 11 enten er større eller mindre enn spenningen over viklingen 12. Da differansen mellom de to spenninger derved blir proporsjonal med verdien av den påvirkende stør-relse, medfører en slik fremgangsmåte at anordningen fungerer for enten stadig mindre eller stadig større forandringer i den påvirkende størrelse jo større dennes begynelsesverdi er. Hvis transformatoren 19 utføres med variabel oversetning, er det mulig ved hjelp av oversetningen å variere anordningens funksjonsverdi.

En av de vanligste anvendelser av sprangreleer er strømsprangrele for jern-baneledninger. En mangel ved et normalt strømsprangrele er derved at det løser ut hvis en belastet linje kobles inn, selv om belastningen går under tillatt verdi. For å unngå dette kan releet avstilles i noen sekunder ved innkoblingen av den belast-ede linje, hvorved det imidlertid ikke fås noen utløsning, hvis linjen skulle være be-heftet med feil ved innkoblingen. Det er derfor fordelaktigere ved innkobling av en belastet linje å koble om strømspangreleet til overstrømrele og deretter koble det tilbake til strømsprangrele et par sekunder etter innkoblingen av linjen. Hvorledes en sådan omkobling kan være utført ved foreliggende oppfinnelse fremgår av fig. 3.

Den releanordning som er vist i fig. 3 er i store deler identisk med den som er vist i fig. 2. Anordningen inneholder imidlertid en skiftekontakt 22, ved hjelp av

hvilken kondensatoren 14 kan erstattes

med en lineær motstand 20. Kondensatoren 14 bortkobles dog ikke helt, men holdes innkoblet i serie med en stor motstand 21.

Når skiftekontakten 22 inntar den stilling som er vist i figuren er likespenning-eller likestrømreleets ene vikling 12 nøy-aktig som i fig. 2, parallellkoblet med kondensatoren 14 i serie med sperreventilen 15 mens den annen vikling 11 er parallellkoblet med den variable motstand 17. Kondensatoren 14 er videre parallellkoblet med sin utladningsmotstand 16. Releanordningen vil altså i dette tilfelle fungere som et sprangrele, som bare påvirkes av plutselige økinger i den påvirkende størrelse.

Når skiftekontakten legges om kobles i prinsipp kondensatoren 14 bort og erstattes med den lineære motstand 20. Denne er dimensjonert slik at resistansen av viklingen 11 og motstanden 17 i parallellkob-ling skiller seg fra resistansen av viklingen 12 og motstandene 16 og 20 i parallellkob-ling. Spenningene over de to motvirkende viklinger 11 og 12, vil derfor skille seg ad med et beløp, som er proporsjonalt med verdien av den påvirkende størrelse, og anordningen fungerer derfor som et maksimalrele. For at releet ikke skal fungere når anordningen kobles tilbake til sprangrele er det over bruddstedet for skiftekontakten

22 lagt en stor motstand 21, som er avpas-

set slik at kondensatoren 14 er i det nær-

meste fulladet når skiftekontakten 22 etter et par sekunder går tilbake til den stilling som er vist i figuren. Oppladningsstrøm for kondensatoren 14 blir imidlertid så liten at anordningens funksjon som maksimalrele ikke forstyrres.

Det fremgår av ovenstående at releanordningen kan bringes til samtidig å fun-

gere ikke bare som et sprang- eller derivat-

rele men også som et maksimalrele, hvis en eller annen av de resistive kretsdeler parallellkobles med en spenningsavhengig motstand, hvis resistans forandres når spenningen over den overskrider en viss verdi.

I stedet for de to sperreventiler 15 er

det selvsagt også mulig i de anordninger som er vist i fig. 2 og 3 å anvende polari-

serte releer.

For alle de anordninger som er vist på tegningen gjelder at når releet er ener gi -

sert ved en forandring i den påvirkende størrelse, vil det automatisk gå tilbake så-

snart stasjonær tilstand igjen inntrer.

Dette kan imidlertid forhindres på kjent

måte ved å utføre likespennings- eller like-strømreleet selvholdende, f. eks. ved hjelp av en særlig holdevikling.

Det fremgår også av ovenstående at de utførelser som er vist og beskrevet, kan en-

dres på mange måter.

Claims (13)

1. Målende elektrisk releanordning, som fungerer når en størrelse som påvirker anordningen sprangvis endrer verdi med et beløp som er større enn en innstillet ver-

di, eller når den påvirkende størrelse endrer seg med et beløp pr. tidsenhet som er større enn en instillet verdi, karakterisert ved at anordningen, som omfatter et like-strøm- eller likespenningsrele hvis magnetiske felt er proporsjonalt med differansen mellom spenningene over to i det vesentlige resistive kretsdeler, har den ene kretsdel parallellkoblet med en kondensator, hvilke kretsdeler er tilsluttet en likestrømstørrelse som er proporsjonal med den påvirkende størrelse.

2. Releanordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at de to resistive kretsdeler utgjør to sammenstøtende grener i en konvensjonell brokobling med fire grener, som med sin ene diagonal er tilsluttet en likestrømstørrelse som er proporsjonal med den påvirkende størrelse og hvis annen diagonal er sluttet til en vikling på like- strøm- eller likespennings-releet.

3. Releanordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at de to resistive kretsdeler utgjør to sammenstøtende grener i en konvensjonell brokobling med fire grener, hvis ene diagonal er tilsluttet en likestrøm-størrelse som proporsjonal med den påvirkende størrelse, og at likestrøm- eller likespenningsreleet er forsynt med to viklinger som motvirker hverandre og, som helt eller delvis utgjør hver sin av de resistive kretsdeler.

4. Releanordning som angitt i påstand 2 eller 3, karakterisert ved at også de to øvrige grener i brokoblingen utgjøres av i det vesentlige resistive kretsdeler, hvorav den ene er parallellkoblet med en kondensator.

5. Releanordning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at de to resistive kretsdeler i serie med hverandre er tilsluttet en likestrømstørrelse som er proporsjonal med den påvirkende størrelse, og at likestrøm-eller likespenningsreleet er forsynt med to viklinger som motvirker hverandre, og som helt eller delvis utgjør hver sin av de resistive kretsdeler.

6. Releanordning som angitt i hvilken som helst av påstandene 1—5, karakterisert ved at likestrøm- eller likespennings-releet er polarisert.

7. Releanordning som angitt i påstand 2, karakterisert ved at releviklingen er parallell- eller seriekoblet med en sperreventil.

8. Releanordning som angitt i påstand 3 eller 5, karakterisert ved at den ene resistive kretsdel er parallellkoblet med kondensatoren i serie med en sperreventil.

9. Releanordning som angitt i hvilken som helst av påstandene 1—8, karakterisert ved at de to resistive kretsdeler er dimensjonert slik at spenningene over dem er like store når den påvirkende størrelse holder seg konstant.

10. Releanordning som angitt i hvilken som helst av påstandene 1—8, karakterisert ved at de to resistive kretsdeler er dimensjonert slik at spenningene over dem, adskiller seg med et beløp som er proporsjonal med verdien av den påvirkende stør-relse når den påvirkende størrelse holder seg konstant.

11. Releanordning som angitt i hvilken som helst av påstandene 1—10, karakterisert ved at en av de resitive kretsdeler er parallellkoblet med en spenningsavhengig motstand.

12. Releanordning som angitt i hvilken som helst av påstandene 1—11, karakterisert ved at den inneholder et koblings-organ ved hjelp av hvilket en lineær motstand kan innkobles parallelt med den resistive kretsdel som er parallellkoblet med kondensatoren, samtidig som en stor motstand kobles inn i serie med kondensatoren.

13. Releanordning som angitt i hvilken som helst av påstandene 1—12, karakterisert ved at likestrøm- eller likespennings-releet er utført selvholdene.