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Schutzeinrichtung für Kondensatoren.
Kondensatoren werden vielfach in solcher Art verwendet, dass ihre Ströme im Betrieb stark veränderlich sind. Insbesondere trifft dies bei Reihenschaltungen von Kondensatoren mit irgendwelchen Stromerzeugungs-oder Stromverbrauchseinrichtungen veränderlicher Leistung zu. In solchen Fällen kann ein Schutz der Kondensatoren bei Durchschlag nicht mehr in der ansonsten möglichen einfachen Weise durch Vorschaltung von Sicherungen oder von Überstromschaltern erfolgen, denn ein Durchschlag ist dann nicht unbedingt mit einem über den betriebsmässigen Stromwert hinausgehenden Überstrom verbunden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung, welche in einfachster Weise die Änderung der Kapazitätswerte eines Kondensators und somit auch dessen Durchschlag anzeigt bzw. entsprechend vorgesehene zweckmässige Schalthandlungen auslöst, unabhängig davon, welche Stromstärke im Kondensator gerade betriebsmässig vorhanden ist. Erreicht wird dies erfindunggemäss dadurch, dass die Steuerung der neuartigen Überwachungseinrichtung in Abhängigkeit von einer Strom-oder Spannungssumme erfolgt, deren einzelne Komponenten annähernd direkt proportional den Spannungen an den einzelnen Kondensatoren und annähernd indirekt proportional den Kapazitätswerten der betreffenden Kondensatoren sind.
Die Ausführung dieses Erfindungsgedankens kann sehr verschiedenartig erfolgen, z. B. in der Weise, dass die auf die Steuerung einwirkende Strom-oder Spannungssumme durch Serienschaltung der Sekundärwicklungen von Spannungswandlern erhalten wird, wobei die Primärwicklungen dieser Spannungswandler an den Kondensatorklemmen liegen und die Übersetzungsverhältnisse annähernd verkehrt proportional den Kapazitätswerten der betreffenden Kondensatoren sind. Diese Ausführungsmöglichkeit wird in Fig. 1 gezeigt, in welcher 1 eine dreiphasige Verbrauchseinrichtung darstellt, 2 die in jeder Phase in Reihe geschalteten Kondensatoren, 3 die Spannungswandler und 4 ein Nullspannungsrelais.
Entspricht das Übersetzungsverhältnis der oben angegebenen Bedingung, so wirkt auf das Relais keine oder fast keine Spannung ein, solange die Kapazitätswerte der Kondensatoren unverändert bleiben und die Stromsumme der drei Phasen in jedem Augenblick null ist ; Verzerrungen des Spannungsdreieckes bewirken keine Abweichung der Summenspannung vom Nullwert. Tritt hingegen Durchschlag eines Kondensators ein, so ergibt sich am Relais eine Spannung, welche der durch den Durchschlag verschwindenden Kondensatorspannung entpricht.
Eine andere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, dass die auf die Steuerung einwirkende Strom-bzw. Spannungssumme zwischen je einem vor und einem nach den Kondensatoren liegenden künstlichen Sternpunkt erhalten wird. Diese Anordnung wird in Fig. 2 gezeigt, in welcher wiederum 1 eine dreiphasige Verbrauchseinrichtung, 2 die in jeder Phase in Reihe geschalteten Kondensatoren darstellen, 4 ein Relais und 5 je einen aus irgendwelchen Impedanzen (Ohmschen Widerstände, induktive Widerstände oder Kapazitäten) gebildeten Sternpunkt. Bei entsprechender Abstimmung der einzelnen Widerstandszweige ergibt sich die gleiche Wirkungsweise wie bei der Anordnung nach Fig. 1.
Diese Ausführungsarten besitzen den Nachteil, dass unrichtiges Ansprechen der Überwachungseinrichtung eintreten kann, wenn die Stromsumme der durch die Kondensatoren fliessenden Ströme vom Nullwert abweicht. Dies ist beispielsweise beim Eintritt eines Erdschlusses oder aber betriebsmässig bei Vorhandensein eines Nulleiters oder mehrerer nicht mit
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Kondensatoren versehenen Phasen der Fall. Dieser Übelstand wird gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken durch eine zusätzliche Abhängigkeit der Steuerung von einer Strom-oder Spannungssumme, deren einzelne Komponenten annähernd verhältnisgleich den in den einzelnen Kondensatoren fliessenden Strömen sind, beseitigt. Besonders zweckmässig werden hiebei die Verhältniswerte der Komponenten der 7Strom- bzw.
Spannungs summe zu den Kondensatorspannungen und der Komponenten der. zusätzlichen Strom- und Spannungssumme zu den Kondensatorströmen derartig vorgesehen, dass die Steuerung der Überwachungseinrichtung unabhängig oder fast unabhängig von der Grösse der Stromsumme der Kondensatorströme erfolgt.
Es kann dies beispielsweise in der Weise geschehen, dass die Strom- bzw. Spannungssummen mittels Stromwandler und Spannungswandler, deren Übersetzungsverhältnisse (M bzw. v) der Beziehung
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genügen, gebildet werden und dass durch bekannte Mittel eine Differenz der zwischen den Komponenten der Strom-bzw. Spannungssumme und den verhältnisgleichen Kondensatorspannungen einerseits und derzwischenden'Komponentender zusätzlichen'Strom-bzw.
Spannungssumme und den verhältnisgleichen Kondensatorströmen anderseits bestehenden Phasenverschiebungen erzielt, wird, deren Grösse annähernd gleich ist dem Phasenminkel zwischen den Kondensatorströmen und den zugehörigen Kondensätorspannungen. Hiebei bezeichnet ii, 1'is... die Übersetzungsverhältnisse der Spannungswandler, v,. Vs... die Übersetzungsverhältnisse der Stromwandler und (. C ;,... die Kapazitätswerte der Kondensatoren in den Phasen r bzw. s.
Eine solche Einrichtung ist in Fig. 3 dargestellt, in welcher Verbrauchseinrichtung, die Kondensatoren, die Spannungswandler und das Relais wie in Fig. 1 bezeichnet sind und weiters 6 Stromwandler und 7 eine Drosselspule darstellt. Genügen die Übersetzungsverhältnisse der oben angegebenen Beziehungen, so lässt sich leicht nachweisen, dass bei einer entsprechenden Bemessung der Spannungs-und Stromwicklung des Relais 4 die Summe der im Relais wirkenden Amperewindungen stets annähernd null ist, solange die Kapazitätswerte den den Übersetzungsverhältnissen und den Windungszahlen der Wicklungen zugrunde gelegten Wert besitzen. Verschwindet der Kapazitätswert eines Kondensators infolge Durchschlag ganz oder teilweise, so tritt das Relais in Wirksamkeit.
Die für diese Anordnung erforderlichen Stromwandler können selbstverständlich auch für andere Zwecke verwendet werden. Erfindungsgemäss ist dies auch bezüglich der Spannungswandler dadurch möglich, dass sie elektrisch und baulich mit Spannungswandlern zur Messung der Netzspannung vereinigt sind, wie dies in Fig. 4 bzw. auch in Fig. 3 gezeigt ist. Fig. 4 bezieht sich auf einen Fünfschenkelwandler. Derselbe ist erfindungsgemäss mit zwei magnetisch unabhängigen Kernen ausgebildet, wobei der eine von der Kondensatorspannung, der andere von der restlichen Spannung erregt wird und ersterer zwei Niederspannungswicklungen besitzt, von welchen eine in Serie zur Niederspannungswicklung der letzteren geschaltet ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Überwachungseinrichtung für in zwei oder mehreren Pasen eines Ein-oder Mehrphasensystems angeordnete Kondensatoren, deren Stromstärken betriebsmässig stark veränderlich sind, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Steuerung in, Abhängigkeit von einer Strom-oder Spannungssumme erfolgt, deren einzelne Komponenten annähernd direkt proportional den Spannungen an den-einzelnen Kondensatoren und annähernd indirekt proportional den Ka- pazitätswerten der betreffenden Kondensatoren sind.