-
Relais, insbesondere zum Schutz elektrischer Anlagen Relais, die eine
selektive Anzeige oder Abschaltung von fehlerhaften Leitungen ermöglichen und bei
denen die Zeitverzögerung und die Zeitstaffelung hierbei durch die Zeitkonstante
des magnetischen Flusses im Relaismagnet selbst oder in einer mit diesem zusammengeschalteten
Eisendrossel erhalten wird, sind bekannt. Hierbei ist es in einfacher Weise möglich;
Überstromrelais mit stromabhängigen, stromunabhängigen oder auch begrenzt stromabhängigen
Kennlinien durch Anordnung von Widerständen, großen Luftspalten, durch zweckmäßig
abgestimmte Federn o. dgI. zu erhalten.
-
Baut man ein solches Relais, beispielsweise ein stromabhängiges Relais,
mit einem einfachen Spannungsmagneten zusammen, so kann in einfacher Weise ein impedanzabhängiges
Relais erzielt werden.
-
Die Erfindung betrifft- eine Weiterbildung und Ausgestaltung solcher
Relais, deren Laufzeit durch die das Relais erregenden Größen bestimmt wird, mittels
einer mechanischen Vorrichtung, die das Relais mehrmals wieder zuschaltet und erst
nach einer bestimmten Zahl von Schaltungen die endgültige Schließung des Auslösekreises
bewirkt. Die bekannten Überstrom-, Unterspannungs- und Impedanzrelais mit Gleichrichter
sind in ihren längsten Auslösezeiten davon abhängig, wieweit es gelingt, die magnetische
Zeitkonstante
der Relais oder der mit diesen Relais in Reihe geschalteten Induktivitäten
zu
steigern. Diese Steigerung ist aber begrenzt. Um lange Auslösezeiten zu erlalten,
müßte einer der Hauptvorteile, die Einfachheit und Billigkeit des Relais, verlassen
werden. Daher ist es wesentlich zweckmäßiger, gemäß der Erfindung eine mechanische
Vorrichtung mit dem Relais zu verbinden.
-
In den Abbildungen ist die Ausführungsform und Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes
näher erläutert. Die Abb. i stellt ein überstromrelais dar und enthält erfindungsgemäß
zusätzlich folgende Teile: Die Relaiskontakte 33, 3.1, die verstellbaren Widerstände
30, 31, den Sperrhlinkenantrieb, der aus dem Hebe135, dem Sperrad36 und dem Sperrkegel39
besteht, der an dem beweglichen Arm 38 konzentrisch zum Sperrad 36 gelagert ist.
Im Sperrad ist ein Auslöseschalthebel.li befestigt, der beim Auslösen mit dem zweckmäßig
federnden Kontakt 43 zusammenwirkt.
-
Zunächst seien die Widerstände 30, 3 i mit 1u11 angenommen. Im Ruhezustand
des Relais, also wenn in der Netzleitung 7 kein überstrom fließt, liegt der Anker
2 des Relais mit seinem Kontakt 34. am festen Kontakt 33,Z. Dadurch liegt die Relaisspule
3 am Gleichrichter .1, der seinerseits vom Stromwandler 6 über den Spannungsteiler
5 gespeist wird. Tritt nun in 7 ein Überstrom fjz auf, dann spricht das Relais .
erstmalig nach einer Zeit t1 an, die von der Zeitkonstante des magnetischen Flusses
bestimmt wird. Der Anker 2 legt sich infolgedessen mit einer Umschlagszeit des Ankers
2, die zu Null angenommen sei, auf den zweiten festen Kontakt 33t,. Dadurch wird
die Relaisspule 3 vom Gleichrichter getrennt und über den Widerstand 3 i, der ja
entsprechend der Voraussetzung Null sein soll, kurzgeschlossen.
-
Da bei anliegendem Anker 2 in der Spule 3 nur ein geringerer Strom
zum Festhalten des Ankers notwendig ist, als zum Anziehen des Ankers gebraucht wird,
muß der Relaisstrom zunächst nach einer bestimmten Formel erst absinken, wobei der
Anker wieder abfallen kann. Infolge der unveränderlichen Einstellung der Feder 8
ist die Größe des Stromes, bei dem -der Anker gerade noch gehalten wird und bei
dem der Anker angezogen wird, bei allen Überströmen die gleiche, so daß auch die
Zeit, in welcher der Anker wieder zurückfällt, die gleiche ist.
-
Beim zweiten Anziehen des Ankers 2 steigt der Relaisstrom i nicht
mehr vorn Wert Null, sondern vom Wert i. gemäß Abb. 2 an. In dieser Abbildung ist
mit 1l die Zeit bezeichnet, in welcher der Anker zum erstenmal angezogen wird, während
t. die Kontaktabfallzeit bedeutet und t.; den Zeitwert, innerhalb dessen der Anker
nach dem Abfall wieder angezogen wird. Diese Zeit ist also etwas kürzer als die
Zeit il. Bei zwei verschiedenen überströmen Jj" und h12 soll jedesmal die
endgültige Abschaltung nach dem. vierten Anziehen des Ankers 2 erfolgen. Die Gesamt-'
relaiszeit ist dann tjl" bzw. tjt"-.,.
-
Der Anker 2 der Abb. i ist über die Stange 35- mit dem Hebel 38, der
sich um die Achse 36 dreht und an seinem anderen Ende die Sperrklinke 39 trägt,
verbunden. Die Sperrklinke 39 greift in das gezahnte Rad .1o, das sich um die Achse
36 drehen kann, ein. Bei jeder Anzugsbewegung des Ankers 2 wird das Rad .1o um einen
Zahn nach links gedreht. Das Rad .1o hat einen Stift .12, der gegen einen Hebel
41, der sich frei um die Achse 36 bewegen kann, drückt. In Abb. i ist dieser Stift
42 in der Ruhelage gezeichnet. Der sich hin und her bewegende Anker 2 dreht mittels
der Sperrklinke 39 das Rad .1o linksherum und dadurch mittels des Stiftes 4.2 am
Rad 4o den' Hebel -. i ebenfalls linksherum, bis dieser nach i8o' Drehbetvegung
über seinen höchsten Punkt kippt und mit seiner vollen Wucht in den Federkontakt
.l3 fällt und dadurch den Auslösekreis des Relais betätigt. Je nach der Wahl der
Verzahnung und des Raddurchmessers .1o ist immer dieselbe Anzahl von Ankerbewegungen
nötig, um die Auslösung herbeizuführen.
-
Statt des hier beschriebenen Sperrklinkenantriebes, der nur das Prinzip
veranschaulichen soll, ist jeder Antrieb von ähnlicher Wirkung verwendbar; will
man die Bewegung des Relaisankers selbst wegen z. B. zu kleinen Ankerhubes nicht
zur mechanischen ;Betätigung des Antriebes benutzen, dann kann man in bekannter
Weise den Anker mit einem weiteren Kontakt versehen, über den eines der bekannten
elektrischen Schrittschaltwerke, wie sie z. B. beim Selbstanschlußwähler üblich
sind, elektrisch bis zur Auslösung betätigt wird.
-
Über den Weg, wie ein derartiges Schrittschaltwerk oder ähnliche Vorrichtungen
nach der Betätigung der Auslösung wieder in die Ruhestellung geführt werden, sei
hier nichts erwähnt.
-
In Abb. 2 ist angenommen, daß viermaliges Anziehen des Ankers 2 zur
Betätigung der Auslösung führt. Die Zeiten t1 und t" können durch den verstellbaren
Ohmschen Widerstand 3o verkleinert werden. Ebenso läßt sich die Ankerabfallzeit
t. durch den Widerstand 3 1 verkürzen.
-
Beeinflußt man nun die Ankeranzugszeiten t1 und t", nicht, dafür aber
stark die Ankerabfallzeit t., dann ist bei gleicher Zahl der Ankerbewegungen die
Auslösezeit bei kleineren Strömen jeweils um das entsprechende Vielfache größer
als die Auslösezeit
bei größeren Strömen, d. h. die so erhaltene
Kennlinie -ist die eines zeitabhängigen Überstromrelais.
-
Verkürzt man dagegen stark die Ankeranzugszeiten 1l und
13 und läßt die Ankerabfallzeiten t2, die sowieso größer als 1i bzw. t3 gemacht
werden können, ungekürzt, dann ändern sich die Relaisäuslösezeiten nur noch wenig
mit dem Überstrom : Man erhält die Kennlinie eines nahezu zeitunabhängigen Überstromrelais,
besonders für große überströme, d. h. man erhält die Kennlinie eines begrenzt zeitabhängigen
überstromrelais.
-
Selbstverständlich gilt das bisher Gesagte für alle Bauformen des
Relais.
-
Nachzutragen ist noch folgendes: In Wirklichkeit sind die Ankerumschlagszeiten
nicht Null. Macht man aber den Relaiskern massiv, oder setzt man auf den Relaiskern
einen kurzgeschlossenen Spulenteil, dann kann man den Relaisfluß zum größten Teil
auch während der Ankerumschlagszeit erbalten.
-
Versieht man das überstromrelais der Abb. i statt der Ankerfeder 8
mit einem Spannungsrelais, dessen Anker mit dem Anker 2 des überstromrelais gekuppelt
wird, dann erhält man ein Impedanzrelais mit beliebig langen Auslösezeiten. Aub.3
erklärt die Stromunabhängigkeit an zwei verschiedenen Kurzschlußströmen für gleiche
Kurzschlußimpedanz.
-
Die Kurve 1y= f (t) =Jtzl (r-e-tITl) im Bereich der Zeit t1
zeigt den zeitlichen Anstieg des Relaisstromes im Stromrelais unter dem Einfluß
des auf der Leitung 7 (Abb. i ) herrschenden Überstromes J&1. Beim Punkt 1 wird
der Relaisanker des Stromrelais gegen die Wirkung des Stromes in im Spannungsrelais
angezogen. Der Punkt I liegt bei 75% des Endwertes des Relaisstromes. Der Fluß im
Stromrelais und mit ihm der Strom in diesem Relais klingt ab bis zum Punkt II (25%),
wo erst der Strom in im Spannungsrelais, der sich ja nicht geändert hat und
nur von der herrschenden Kurzschlußspannung abhängt, wieder den Anker zurückziehen
kann. Nach dem Zurückfallen des Ankers steigt der wieder eingeschaltete Relaisstrom
ii nach einer e-Kurve an, deren Anstiegsendwert kleiner ist als beim ersten Anstieg
von ij, da ja il im Punkt II nicht Null geworden war. Der Punkt III ist deshalb
mit 66% zu bezeichnen.
-
Beim doppelten Kurzschlußstrom 2 J"" entsprechend 2 i, im Stromrelais,
verdoppelt sich bei gleicher Impedanz auch der Strom im Spannungsrelais auf
2 il. Das erste Ansprechen findet wieder bei 75N (Punkt I) bei der gleichen
Zeit 1l statt. Das erste Abfallen erfolgt entsprechend dem doppelten Strom im Spannungsrelais
beim Punkt II: Die Zeit t2 ist ebenfalls dieselbe geblieben. Man sieht, die Punkte
I', II', III', IV' liegen genau über den Punkten I, II, II I, IV, d. h. die Gesamtzeiten
sind stromunabhängig.
-
Wie oben beschrieben, lassen sich auch hier durch Verkleinern von
t1 und 13 und durch großes t2 die Auslösekennlinien im normalen Bereich sehr
flach machen oder durch Kleinhalten von t. gegen t1 und t3 auch sehr steil machen.