CH93747A - Sicherheitsschaltung für Leitungssysteme und für Wicklungen elektrischer Maschinen und Apparate. - Google Patents

Description

  Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr.     89i3219.       Sicherheitsschaltung für     Leituum-ssystente    und für     ll"ickltttt        -ett        elektrisclter        Maschinen     und     Apparate.            Ini        Patent        @t@29    ist eine     Sielierheits-          sehaltung    für     Leitungssysteme        und        dergl.    be  schrieben, die     dadurch    gekennzeichnet ist,

    dass der     oberflächliche    Teil des zu     scliiit7en-          den    Leiters aus einer Anzahl gegeneinander  schwach isolierter Drähte besteht, die an der  nutzbaren Stromleitung teilnehmen, zwischen  denen jedoch vermittelst einer     Hilfsstromquelle     betriebsmässig eine geringe Spannungsdifferenz  unterhalten wird.

   Diese Hilfsspannung soll  dadurch, dass beim Auftritt eines Fehlers in  erster Linie die schwache Isolation zwischen  den     Decklagendrähten    zerstört wird, über die  dadurch gebildete     Kontaktstelle    einen dein  Betriebsstrom übergelagerten Strom erzeugen,  der     mini    in beliebiger Weise zur Abschaltung  der fehlerhaften Leitungsstrecke oder zur     Aus-          li;

  siiig    einer Alarm- oder sonstigen     Fehler-          nieldevorrichtungherangezogen    wird.     DieIIilfs-          spannung    kann insbesondere durch den Be  triebsstrom selbst erzeugt werden,     und    zwar       mittelst    eines mit einer Zusatzwicklung aus  gestatteten Stromwandlers, der     finit        einem          normalen        Stromwandler    in     Reibe        beschaltet       ist:

   die     Vei::inderungen    in den     Betriebsver-          hältnissen    des ersten Stromwandler,     welche     von übergelagerten     Strl;inen    im Kreis der       Decklagendr:ilite    herrühren, sollen dann durch       Wechselwirkung        finit    dein normalen Strom  wandler in einfachster Weise angezeigt.     bezw.          niit    Hilfe eines Relais unmittelbar zur Ab  schaltung ausgenutzt werden.  



  Die Tatsache, dass bei dieser     Schaltung    in  jeder der     zii        schützenden        Leitungspliaseit    und  an jedem Ende zweier     Wandler    benötigt wer  den, ist an sich     ini    Interesse     möglichst    ge  ringer Anlagekosten und     Rauinbeanspriiehung     nicht     erwi:inscht.    Sie besitzt aber     @iiil;ercleiii     noch weitere     Unvollkommenheiten,    von denen       folgende    Hervorgehoben werden     eilige.     



  In     Fig.    1 ist die eben     erwähnte    Schaltung       seheinatisch    dargestellt. Der vom     Felilerstroin          unbeeinfluflte        Wandler        1171    und der     beein-          flussteWandler    11T2 sind     finit    ihrer     Erreger-          wicklung    P 1     bezw.    P 2 in Reihe geschaltet.

    Die     Selzund:i.rwieklungen        1i    1     bezw.        I,        '?,        welelie          int    folgenden als     Relaiswielz-hingen    bezeichnet  werden sollen,     ,in-1    so mit dem     zugehörigen         Relais     1i    verbunden zu denken, dass sich die       Wirkung    ihrer     Strünie    aufhebt,

   solange die  an den Hauptleiter und an dessen Decklagen  drähte angeschlossene     Sekundärwicklung        AS'    des       Stromwandlers        11"2,    welche die Hilfsspannung       erzeugt,    keinen Störungsstrom führt.

   Tritt       dieser        auf    - und es sei der Einfachheit halber  angenommen,     dass    er infolge Kurzschlusses  der Klemmen     der        Sekundärwicklung   <B>S</B> einen  höchstmöglichen Wert erreiche - so wird  das Feld des     Stromwandlers        IV    2 vernichtet  und der     Strom    der Relaiswicklung R 1, der  nun keine     (xegenwii-kung    mehr erfährt,

   bringt  das Relais R     bezw.    die Alarm- oder sonstige       Anzeigevorrichtung   <B>zum</B>     Ansprechen.    Die auf  das Relais oder     dergl.    wirkende gesamte  Energie. rührt demnach allein von dem     Wand-          ler        I1'    1 her, der sie aus seiner     Primärwick-          lung    P 1     enipf < ingt.    Die Energie des     Wand-          lers        I1'.'3    geht für das Relais verloren.  



  Die     Erfindung    bezweckt nun eine Verbes  serung dieser     Verhältnisse,    darin bestehend,  dass man die     Wandler        IYTr   <I>1</I> und     1,V'2    derartig       mitei)_ander        vea@@ilaiyt,    dass die     Primärwicklung          gemeinsam        wird.    In     Fig.    '3, die eine     @lusfüh-          rungsforin    der     Erfindung    darstellt,

   ist der       Schenkel    3 als Bestandteil des     -Wandlers   <B>1V1</B>       (geni,-i.t;        Fig.    1), der Schenkel 2 dagegen als  Bestandteil des     Wandlers   <B>147</B><I>\3</I> anzusehen,  während der Schenkel 1 mit der gemeinsamen       Primärwicklung    P als     gemeinsamer    Bestand  teil     beider    Wandler gelten kann.

   Es ist ohne       weiteres    klar,     da[,,    bei     Kurzschluss    der     Sekun-          därwieklung    8" der Schenkel 2     gleichsam          magnetisch    verriegelt und der gesamte von P  erzeugte     Kraftflug.;    in den Schenkel 3 gedrängt  wird.

   Es kann durch geeignete Wahl der       Dimensionen        bewirkt    werden, dass der     ur-          sprüngliche        Kraftfluh        iiii        Schenkel    1 durch       Rückwirkung    der     kurzgeschlossenen    Spule<B><I>S</I></B>       keiw_    erhebliche Schwächung erfährt, so dass       dur        hraftfluss        in)    Schenkel 3 auf nahezu das       dol)l@ulte    des     ursprünglichen    anwächst.

   Es       wird        also    bei     dieser        Anordnung    durch     Kurz-          der        Wicklung   <B>8</B> nicht nur das ursprüng  liche Feld des     Schenkels    3     für    die     Wirkung     auf     6It1Relais        herangezogen,

      sondern dieses       Feld    wird n     och    in der oben geschilderten    Weise - sonst gleiche     Verhältnisse    voraus  gesetzt - ganz     erheblieli        verstärkt.    Mit der       neuer)        Anordnung    ist somit ein     (gewinn    für  die Empfindlichkeit der Schaltung     verbunden.     



  Unter diesen     Verhältnissen    ist es     unter     Umständen statthaft, auf die     entgegenge-          schaltete    Relaiswicklung auf     den)    Kern   wie     schor)    in     Fig.    2 vorausgesetzt - zu ver  zichten, da es jedenfalls so eingerichtet wer  den     kann,    dass der im     störungsfreien    Betrieb  in der Relaiswicklung     R        fliessende    Strom  kleiner als der Grenzstrom des Relais bleibt.

    Immerhin ist die Grüsse des     Relaisstromes     von der des primären Betriebsstromes     ab-          hängig    und     kann    bei     Überschreitung    einer       bestimmten,    durch die     Abmessungen    des     Wand-          lers    gegebenen     L@rrö@ie    des Betriebsstromes den  jenigen Wert erreichen, der das Relais zum       Anspreche))    bringt, auch wenn die     Sekundär-          wicklung        S    keine     Störungsbelastung    erfährt.

    In dieser     Forin    besitzt somit die Schaltung       ATaximalwirkung        und        ersetzt    eine     Cberstroin-          sicherung.     



  Wenn diese.     Maxiinalwirkun-        vuriniedun          wurden        s(@ll.    so     1)n11:,    zur     Gegens1-l1alt)111-        voll          Teilwicklungen        zurückgegriffen        wurden.    wie  es ähnlich der     Fig.    1 in     Fig.    3     vorgesehen     ist.

   In     diesen)    Falle wird die     Relaiswicklung        h'     bei beliebiger Erregung nur von der Primär  wicklung P aus stromlos bleiben, sofern die       Charakteristik    der Kerne     22    und     ')    bei jeder       Erregung    in ihrem Verhältnis     konstant    bleibt.

    Die     praktische    Formgebung der Schutzwandler  und andere Rücksichten     können    dazu     zwingen,          Kernkonstruktionen    auszubilden, bei     dunen     die eben genannte     Voraussetzung    nicht     z)i-          trifft.    In     Fig.    3 besteht     zunl        Beispiil    an den  Verzweigungspunkten     a    und     I,    der     magnetischen     Kreise durch die Kerne 2 und 3 für beide  Kreise die gleiche     niagnetoniotorische    Kraft.

    Die magnetische     Leitfähigkeit    der beiden  Kreise, bezogen auf diese     Endpunkte,    ist aber  unter     Umständen    infolge ungleichen     Quer-          schnitts    oder ungleicher Länge     der    zu Kern     '_'     und 3 gehörenden Eisenpfade nicht gleich.

    Im dargestellten Falle verhindert der mag  netische Widerstand     der        Jochstricke,        dass    der       KraflduP    im Kern 3     den    gleichen     Wert    an-           nimmt    wie im     Kern        '.:.    wie das an sich bei  der     gleichen    Quer     schiiittsgriil, )e    der Kerne<B>21</B>  und     ä    im vorliegenden Falle angestrebt ist.  Der Verlauf der dadurch gekennzeichneten  Charakteristik dieser Kerne ist in     Fig.    4 dar  gestellt.

   In dieser Figur     iet        *in    Richtung der  Ordinaten der totale, den Querschnitt der     einzel-          nenKernedtirchsetzende    magnetische     Kraftfluf          (/)        .\2    und<B>03</B> in Abhängigkeit von der     gemein-          sanien        inagnetomotorischen        Kraft    dargestellt,  welche in     Amperewindungen        ausgedrückt        lind     in Richtung der     Abszissen    aufgetragen ist.

    Für jeden Wert der     inagnetoniotorischen    Kraft       übertrifft    der     Kraftfluh    des Kernes 2 infolge  des geringeren magnetischen     Widerstandes     des letzteren den     Kraftfluh    des Kernes 3.

    Wenn aber der     Kraftfluh    in beiden     Kernen     gleich sein soll, so muss der Kern 2 so     beein-          fluht    werden, dass er einen     griissereii    mag  netischen     Widerstand    erhält und     denigeniiil.;     eine     grössere        magnetmotorische    Kraft ver  braucht. Die Grösse des erforderlichen Zu  wachses ist in der     Fig.    -1     an-    einer Stelle mit  _I     Il    ;t bezeichnet.  



  .Man kann     wie        einen        liüliervii        Ainiperc-          windungsverbrauch    des Kernes \3     dadurch    er  zwingen, dass     inan    ihn mit     einem    weiteren       magnetischen    Kreise D elektrisch koppelt,  dessen Charakteristik so gewählt ist,     dah    seine       inagnetomotorische    Kraft<B>All\\,</B> jeweilig der  eben erwähnten Differenz     a111        @,    gleich ist,

    und kann     dadurch    eine     vollkommene        Über-          einstiminmig    der Charakteristiken von     Kern        '?     und 3 herbeiführen. Die in der     Schaulinie        (/),,     gezeichnete Charakteristik würde etwa die  sein, die der Kreis D besitzen     itiül;te.     



  Natürlich braucht die in der     Fig.        "l    dar  gestellte Kopplung zwischen     dein    Kreislauf  des Kernes 2 und denn des Kernes 3 nicht  in dein     Übersetzungsverhältnis    1: 1     üu1ge-          führt    werden.

   Es können vielmehr die     Ab-          inessungen    des Kreises D, der die     Foren    einer  Drosselspule hat, dadurch     verringert    werden,  dass man die Koppelung unter     einer    als     zweck-          inäl,',ig    errechneten andern     Übersetzung    statt  linden lässt.  



  Die     Korrektion    der     Charakteristiken        kann     ferner,     wenn    auch nicht in gleich vollkon,-         tiiencr        Wcisc,        tlurcli        li"plicliiing    des benach  teiligten     Kernes    3 mit einer     Kapazität    C (in       Fig.    3 punktiert angedeutet erfolgen.

   welcher  der Kern die ihm     fehlende        Differenzerregung          entnimmt.        Gegebenenfalls        können    beide     Mittel     zugleich     angewendet        werden.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Siclierheitssclialtung für Leitiingssystenie lind für Wicklungen elektrischer Maschinen und.Apparate. nach Patentanspruch des Haupt patentes, dadurch gekennzeichnet, da(.')

   zur Erzeugung der Hilfsspannung dienende Trans- formatoren teilweise geineinsaine und von ge- meinsaiuer I'riniärwichlu n1 aus erregte mag netische Kreise besitzen, deren Kraftfluf-ver- teilung durch das Auftreten voll Fehlerstrüuten in einer zur l@rze:

   ugi,ng der Hilfsspannung angeordneten Sehundiirwieklung gesti;rt wird und auf diese Weise- das ansprechen der Sicherheitsschaltung bewirkt. UNTERAN SPÜ,trC'IIE 1.

   Schaltring nach l.'atentansl,rueh, dadurch ge- kennzeichnet. (1a1., die nia-netisehen Cha- rakteristiken der magnetisch parallel ge schalteten Trausforinato kreise mit ver- schiedenem magnetischem Widerstand da durch zur Deckung gebracht sind, da1.;

   ein oder mehrere dieser Kreise durch Koppe- luin- mit andern in agnet.ischen Kreisen in ier Charakteristik zur gewünschten F orin ergänzt werden.

   2. Schaltinnig nach Patentanspruch, dadurch ge- lieiiiizciclinet, dal.; die magnetischen Cha- ra@teristi@eii der parallel geschalteten T'rans- formatorkreise mit veschiedenein inagne- tischein Widerstand dadurch zier Deckung gebracht sind, tlztl.;

   ein oder mehrere dieser Kreise durch Koppelung mit Kapazitäten in ihrer Charakteristik zur gewünschten Form ergänzt werden. 3. Schaltinn- nach, Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass beim Ansprechen der Sicherheitsschaltung ein Relais beeinfl(II)t wird.

   welches die kranke Kabelstrecke ab schaltet, @. @cha-Itnnh nach I'atwtau.prnch, dadurch ye_ hennzeiehnet. dal,',

   beim Ansprechen der Sicherheitsschaltung eine Alariu- oder sonstige Fehlermeldevorrichtung in Tätig- keit tritt.