CH365759A - Auf Windungs- und Stufenkurzschlüsse ansprechende Schutzeinrichtung einer aus Stufen- und Haupttransformator bestehenden Einphasentransformatorgruppe von Triebfahrzeugen - Google Patents

Description

  Auf     Windungs-    und Stufenkurzschlüsse ansprechende     Schutzeinrichtung    einer aus     Stufen-          und        Haupttransformator    bestehenden     Einphasentransformatorgruppe    von Triebfahrzeugen    Im Schweizerpatent Nr.

   331744 ist eine auf     Win-          dungs-    und Stufenkurzschlüsse ansprechende Schutz  einrichtung bei     Einphasentransformatorgruppen    von  Triebfahrzeugen beschrieben, bei denen ein an der       Fahrdrahtspannung    liegender Stufentransformator  über die     Hochspannungsstufenschalteinrichtung    einen  Haupttransformator mit festem     iUbersetzungsverhält-          nis    speist und bei dem Mittel vorgesehen sind, mittels  denen das     Amperewindungsgleichgewicht    der durch  den Abgriff der Regeleinrichtung auf der Stufenwick  lung gebildeten beiden Teile,

   nämlich des Teiles     zwi-          schen    Fahrdraht und Abgriff sowie des Teiles zwi  schen Abgriff und Erde überwacht und bei Störung  dieses Gleichgewichts die Abschaltung des Transfor  mators veranlasst wird. Dabei wurde     vorgeschlagen,     zwei auf das Produkt Spannung und Wirkstrom an  sprechende     Induktionsmessgeräte    zu verwenden, deren  Triebsysteme mechanisch gekuppelt waren und gege  benenfalls gemeinsam einen     Auslösekontakt    betätigen.

    Dem einen     Messwerk    wurde dabei der Strom zuge  führt, der zwischen dem erdseitigen Wicklungsende  der Regelwicklung und dem Knotenpunkt abgenom  men wird, den die Erdleitung mit dem erdseitigen  Ende der Hochspannungswicklung des Haupttrans  formators und dem erdseitigen Wicklungsende der  Regelwicklung bildet. Dem zweiten     Messwerk    dagegen  wurde der Strom zugeführt, der über einen Wandler  zwischen dem vorgenannten Knotenpunkt und Erde  abgenommen wurde. An die zweiten Wicklungen der       Induktionsmesswerke    wurde jeweils die der     Windungs-          zahl    proportionale Spannung der beiden Teile der  Regelwicklung angelegt.  



  Solche Schutzeinrichtungen arbeiten im allgemei  nen zufriedenstellend, doch sind die verwendeten       Ferrarismesswerke    für einen rauhen Betrieb, wie dieser  auf     Lokomotiven,    wegen der     dort    vorkommenden    dauernden Erschütterungen, nicht sehr geeignet. Auf  gabe der     Erfindung    ist es daher, eine Schutzeinrich  tung anzugeben, die von den Erschütterungen des  Fahrbetriebes völlig     unbeeinflusst    bleibt.  



  Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht,  dass anstelle von     Induktionsmesswerken    zwei den  Halleffekt ausnutzende Multiplikatoren     verwendet     werden, die die Leistungen der zwei durch den     Ab-          griff    der     Stufenschalteinrichtung    gebildeten Teile der  Stufenwicklung messen und die     Messwerte    der beiden       Multiplikatoren    in einem Relais verglichen werden,  das im Falle der Nichtgleichheit der von den Multi  plikatoren gelieferten     Messwerte    anspricht und da  durch einen angeschlossenen     Auslösekontakt    betätigt.  



  Anhand der     Fig.    1 bis 3 und insbesondere der       Fig.    1, die ein Schaltbild einer gemäss der Erfindung       ausgeführten    Schutzeinrichtung als Ausführungsbei  spiel wiedergibt, wird die Erfindungserläutert:  1 ist die in Sparschaltung ausgeführte Wicklung  des Regeltransformators R. Das eine Wicklungsende  10 des Regeltransformators ist über den Stromab  nehmer 2 an den Fahrdraht 3 angeschlossen, während  das andere Ende 20 über die Leitungen 9 und 4 mit  der Erde E verbunden ist. Mit 5 sind die Stufen  anzapfungen des Regeltransformators angedeutet, an  denen der bewegliche Stufenschalter (angedeutet  durch Kontakt 6)     entlangschaltbar    ist.

   Der Stufen  schalter selbst ist über die Leitung 7 mit der Hoch  spannungswicklung 8 des Haupttransformators H  verbunden. Das Ende der Hochspannungswicklung  ist über die Leitung 9 mit der Wicklung 1     verbunden     bzw. über die daran angeschlossene Leitung 4 an  Erde gelegt. 11 ist die Niederspannungswicklung des       Haupttransformators.    An diese sind über die Lei  tungen 12 und 13 die Fahrzeugmotoren M ange  schlossen. Mit 21 und 22 sind Multiplikatoren, die      den Halleffekt auszunutzen gestatten, bezeichnet. Mit  den     Multiplikatoren    wird der     Amperewindungsbetrag     oder statt dessen auch die Eigenleistung der durch den       Abgriff    der Regeleinrichtung in zwei Abschnitte auf  geteilten Regelwicklung gemessen.

   Die Multiplika  toren bestehen je aus einer Erregerwicklung 211 bzw.  221 und einem     Hallgenerator    210 bzw. 220. Der mit  seinem einen Ende an Erde liegende Haugenerator  210 des Multiplikators 21 wird von einem Strom  gespeist, der ihm über die Leitung 23     zufliesst    und  der von einem Stromwandler 24 geeigneten     über-          setzungsverhältnisses    abgenommen wird. Der Strom  wandler 24 ist zwischen dem Wicklungsende 20 der  Regelwicklung 1 und dem Knotenpunkt 25 ange  schlossen, den die Leitung 9 mit der Leitung 4 bildet.

    Der     Hallgenerator    220 des Multiplikators 22 dagegen  wird von einem Stromwandler 26, der in die Leitung  4 eingeschaltet ist und der selbst wieder einseitig an  Erde     liegt,    über die Leitung 27 mit Strom versorgt.  Die Spannungsspule 211 des Multiplikators 21 wird  von der Sekundärspule 30 eines Spannungswandlers  28, dessen Primärwicklung 29 parallel zur Nieder  spannungswicklung 11 des Haupttransformators liegt,  über die Leitung 31 mit Spannung versorgt. Diese  Spannung ist proportional der Spannung     U1    des  Regeltransformators.

   Durch diese Schaltung erübrigt  sich ein hochspannungsmässig isolierter     Spannungs-          wandler.    Die Spannungsspule 221 des Multiplikators  22 erhält ihre Spannung über einen entsprechend  übersetzten     Spannungswandler    33, dessen sekundäre  Wicklung in Reihe lieb     mit    der Wicklung 35 des  Spannungswandlers 28. Der Spannungsspule 221 des  Multiplikators 22 wird mit dieser Schaltung eine der       Spannung    U bis     Ui    bzw. der     Windungszahl    des obe  ren     Abschnitts    der Regelwicklung proportionale Span  nung zugeführt.

   Der Spannungswandler 33 ist an eine  sekundäre     Hilfswicklung    32 angeschlossen. Diese  Hilfswicklung 32 ist auf dem gleichen     Eisenkern    wie  die Regelwicklung 1 aufgebracht. Durch diese Schal  tung wird wieder erreicht, dass man auf einen hoch  spannungsmässig isolierten Spannungswandler verzich  ten kann.  



  Je nach dem     Aufbau    des     Transformators    wird  man mit den Multiplikatoren vorzugsweise die Wirk  leistung oder die     Blindleistung,    die bei einem Trans  formatorfehler als Fehlerleistung auftritt, messen. Es  hat sich gezeigt, dass bei     Fehlern    im Stufenteil von  Lok-Transformatoren, deren Regelwicklung in Lagen  wicklung ausgeführt ist, die Fehlerleistung vorwiegend       ohmisch,    anderseits bei Ausführung der Stufenwick  lung in Scheibenwicklung die Fehlerleistung stärker  induktiv ist.  



  Da ein Multiplikator     ursprünglich    die Blindlei  stung misst, muss man zur Erfassung der Wirkleistung  besondere Vorkehrungen treffen, um den Fluss der  Erregerspule etwa in Phase mit der erregenden Span  nung zu     bringen.    Dies     kann    dadurch geschehen, dass  man einen entsprechend grossen Widerstand     W1    bzw.       W2    in Reihe mit den Spulen 211 bzw. 221 der Multi  plikatoren legt.    Die beiden     Hallgeneratoren    210 und 220 der       Multiplikatoren    21 und 22 sind über die Leitungen  40, 41 miteinander verbunden.

   Zwischen diesen bei  den Leitungen ist die Erregerspule eines Schaltrelais  42 sowie eine dieser vorgeschaltete Drosselspule 43  eingeschaltet. Mit 44 ist der     bewegliche    Relaiskontakt  angedeutet, der beim Auftreffen auf seinen festen       Gegenkontakt    45 einen     Auslösestromkreis    schliesst,  durch den der Transformator abgeschaltet wird.    Die Einrichtung arbeitet folgendermassen: Bei  ungestörtem Betrieb, also solange am Transformator  das     Amperewindungsgleichgewicht    herrscht bzw. die  Leistungen der durch den Abgriff des Stufenschalters  gebildeten zwei Teile der Regelwicklung gleich sind,  liefern die beiden Multiplikatoren 21 und 22 gleiche       Messwerte    und das Relais 42 spricht nicht an.

   Tritt  dagegen ein Fehler am Transformator auf, z. B. ein       Windungs-    oder     Stufenkurzschluss,    dann sind die Lei  stungen der beiden     Regelwicklungsteile    nicht mehr       gleichgross.    Die von den Multiplikatoren     gelieferten          Messwerte    weichen nun voneinander ab und das  Relais 42 spricht an, wobei der Relaiskontakt 44 sich  auf den festen Gegenkontakt 45     auflegt,    den ange  schlossenen     Auslösestromkreis    schliesst und damit die  Abtrennung des gesamten Transformators bewirkt.  



  Die Schutzeinrichtung kann ohne weiteres, und  zwar dadurch, dass man das Relais 42 entsprechend  unempfindlich macht, so     ausgelegt        werden,    dass  etwaige kleinere Fehlerströme, die z. B. durch den       Magnetisierungsstrom    des Regeltransformators auf  treten oder die kurzzeitig beim     überschalten    von einer  Stellung zur nächsten auftreten oder die durch die  Belastung der Regelwicklung durch die auf dem glei  chen Schenkel sitzende sekundäre     Hilfswicklung    32  der Hilfsbetriebe sich ergeben, eliminiert werden, und  zwar deshalb, weil die im Fehlerfalle zu erwartende  Leistung ein Mehrfaches dieser vorgenannten Lei  stung beträgt.

   Selbstverständlich lassen sich bei der  erfindungsgemässen Schutzeinrichtung die gleichen  Massnahmen wie beim Hauptpatent angegeben, gleich  falls durchführen, indem man die durch die Hilfs  betriebe in die Messung gelangenden Fehler dadurch  kompensiert, dass man die     Hilfsbetriebsströme    auf der  Niederspannungsseite mit einem Stromwandler wieder  so rückübersetzt, dass diese, wenn sie am Ende der  Stufenwicklung wieder zugeführt werden, den pri  mären     Hilfsbetriebsstrom    aus dem Kreis der Ober  spannung absaugen.  



  Der Multiplikator liefert eine     Hallspannung,    die  proportional dem Produkt des durch den     Hallgene-          rator    geschickten Stromes und des Flusses in den  Spulen 211 bzw. 221 sowie des     cos    des Phasen  winkels     cp    zwischen Strom und Fluss ist. Damit hat  man im allgemeinen eine Gleichspannung sowie eine  Wechselspannung doppelter Frequenz und bei     sin          9p    = 1 nur diese Wechselspannung.

   Um zu erreichen,  dass das Relais 42 nur auf das Gleichstromglied des       Messwertes    anspricht und nicht auf das     Glied    der  doppelten     Netzfrequenz,    wobei das Relais abwech-           selnd        schliessen    und öffnen würde, kann man in Reihe  mit der Spule 42 des Relais eine Drossel 43 legen.  Wie die     Fig.    2 und 3 zeigen, kann man auch mit ge  trennten Spulen 42' und 42" für das Relais 42 arbei  ten. Diese Schaltungen können z. B. dann     vorteilhaft     sein, wenn der innere Widerstand des     Hallgenerators     klein gegenüber dem Widerstand der Relaisspulen  sein sollte.

   Selbstverständlich kann neben der erfin  dungsgemässen Schutzeinrichtung auch noch ein     Dif-          ferenzstromschutz    bekannter     Art    an dem Haupt  transformator vorgesehen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Auf Windungs- und Stufenkurzschlüsse anspre chende Schutzeinrichtung einer Einphasentransfor- matorgruppe von Triebfahrzeugen, bei der ein an der Fahrdrahtspannung liegender Stufentransformator über die Hochspannungsregeleinrichtung einen Haupt transformator mit festem Übersetzungsverhältnis speist und Mittel vorgesehen sind, mittels denen das Am- perewindungsgleichgewicht der durch den Abgriff der Regeleinrichtung auf der Stufenwicklung gebildeten Abschnitte,

   nämlich des Abschnitts zwischen Fahr draht und Abgriff sowie des Abschnitts zwischen Ab griff und Erde überwacht und bei Störung dieses Gleichgewichts die Abschaltung des Transformators veranlasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass<I>zwei</I> den Halleffekt ausnutzende Multiplikatoren (21 und 22) die Leistungen der zwei durch den Abgriff der Stufenschalteinrichtung gebildeten Teile der Stufen wicklung (1) messen und die Messwerte der beiden Multiplikatoren in. einem Relais (42) verglichen wer den,

   das im Falle der Nichtgleichheit der von den Multiplikatoren zu liefernden Messwerte anspricht und dadurch einen angeschlossenen Auslösekontakt (44, 45) betätigt. UNTERANSPRUCH Schutzeinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit der Relaisspule (42) eine Drossel (43) geschaltet ist.