AT97334B - Elektrisches Relais zur Abschaltung von Kurzschlußströmen. - Google Patents

Description

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    Elektrisches Relais zur Abschaltung von Eurzschlussstromen.   



   Es sind selbsttätige   Schalteinrichtungen   bekannt, deren bewegende Kraft durch die Wechselwirkung eines Magnetfeldes und eines stromdurchflossenen Leiters entsteht. Der Stromfluss in diesem wird durch Transformation eines andern Stromes gewonnen, welcher sich unter den für die Auslösung vorgesehenen Umständen ändert. Im folgenden soll das die bewegende Kraft hervorbringende Feld als Arbeitsfeld und der mit diesem Feld zusammenwirkende Strom als Arbeitsstrom des Relais bezeichnet werden. Während bei bekannten Anordnungen das Arbeitsfeld und das die obenerwähnte Transformation vermittelnde Feld voneinander getrennt sind, werden nach der vorliegenden Erfindung beide Felder mit-   einander vereinigt.

   Anstelle eines Magnetfeldes konnte hiebei auch   ein anderes Kraftfeld verwendet werden, das   transformatorische Wirkumgen   hervorbringen kann und in Wechselbeziehung mit einem Strom eine bewegende Kraft ergibt ; dies trifft z. B. auch für ein elektrisches Kraftfeld zu. 



   Die Fig. l und 2 stellen eine im wesentlichen bekannte Anordnung (Fig. l) und die   grundsätzliche   
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   Strom lmd dem Magnetfeld 6 hervorgebracht.   Der im   LeiterJfliessende Arbeitsstrom   des Relais wird durch Transformation aus dem Strom der Leitung 1 gewonnen. Die   Primärwicklung 2   und die   Sekundär-   wicklung 5 des Transformators sind durch   einFeld 3 miteinander gekoppelt,   das vom Arbeitsfeld 6 getrennt angeordnet ist. Nach der in Fig. 2 wiedergegebenen Erfindung bildet dagegen das oie   Transformation   vermittelnde Feld 3 zugleich das Arbeitsfeld 6.

   Nimmt man an, dass die Kraftlinien des Feldes 6 parallel zur Bildebene verlaufen   und   der Leiter 4 in dieser liegt, so bewirkt ein im Leiter   4     fliessender Strom rinf   Verdrehung des Leiters aus der Bildebene, die zur Auslösung oder Bewirkung von Schaltvorgängen verwertet werden kann.

   Ist die Sekundärwicklung 5 des Transformators 2, 5 mit dem Leiter 4 starr verbunden, so bewirkt dessen   Verdrehung   zugleich eine Änderung des Kopplungsgrades im transformierenden   System und man wird zweckmässig die Anordnung so treffen, dass der Kopplungsgrad in der Endstellung   
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 Anordnung einer Gleichgewichtslage zustreben, bei der die einander entgegenwirkenden   Drehmonlellte   zwischen dem Felde 3, 6 einerseits und den beiden Leiterteilen 4 und 5   anderseits gleich gross   sind. Die Ebene des Leiters 5 ist dabei senkrecht stehend zur Ebene des Leiters 4 zu denken. Durch Beeinflussung der Leitfähigkeit des   Kraftlinienweges   3,6 kann die Empfindlichkeit der   Vorrichtung   verschieden eingestellt werden. 



   Bei entsprechender Anordnung der aufeinander einwirkenden Stromkreise stellt sich der Bewegungsvorgang als eine gegenseitige   Abstosslmg   zwischen den Spulen 2 und 5 dar, die als elektrodynamische Repulsion bezeichnet wird. Das Relais soll nur durch nicht stationäre   Stromänderunn in   Tätigkeit kommen, dagegen durch die betriebsmässigen stationären Ströme und deren Änderungen unbeeinfluss bleiben. Um letztere daher von der   Wirkung   auf das Relais   auszuschliessen,   wird dieses bei zulässigen Werten des Relaisstromes durch eine Haltekraft in der Ruhestellung verriegelt, die der Relaisstrom im stationären Zustande selbst hervorbringen kann.

   Die Haltekraft kann entweder auch während des   Beweglmgsvorganges   unvermindert weiter bestehen, aber durch die bewegende Kraft überwunden werden, sie kann aber auch bei oder nach Beginn des   Bewegungsvorganges   verringert oder zum Verschwinden gebracht werden. Da die Haltekraft durch einen elektrischen Strom hervorgebracht wird, so lässt sie sich leicht durch von der   Relaisbeweglmg     gesteuerte Schaltvorgänge   in der gewünschten Weise regeln. 



   Wenn der bewegliche Teil des Relais die erforderliche Beschlelmigung erhalten hat, kann vorteilhaft der Arbeitsstrom unterbrochen werden. Damit sich die beiden   Leiterteile 4, 5   der Anordnung nach Fig. 2 nicht durch entgegengesetzte Kraftwirkungen gegenseitig hemmen, werden sie zweckmässig in einen ortsfesten Teil 5 und einen beweglichen Teil 4 zerlegt. Diese beiden Teile können durch biegsame Leitungen oder Schleifkontakte auch während des Bewegungsvorganges miteinander leitend verbunden bleiben, sie können aber auch durch den Bewegungsvorgang voneinander getrennt werden, wodurch zugleich die eben erwähnte Stromunterbrechung bewirkt wird. 



   Eine wertvolle Anwendung des beschriebenen Relais ergibt sich durch dessen Vereinigung mit einer Schaltvorrichtung zu einem Schnellschalter für die Abschaltung von Kurzschlüssen an elektrischen Maschinen, besonders Einankerumformern. Das Relais betätigt hiebei den   Unterbrechungssehalter   mit einer dem zu unterbrechenden Strome annähernd proportionalen beschleunigenden Kraft. Die Abschaltung 
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   Die   Fig.'3-5 zaigen ein Ausführnngsbeispiel eines solchen Schalters   im Kreuzriss, Aufriss und Grundriss ; Fig. 3 stellt einen Schnitt nach der Linie a, b der Fig. 4 dar. Ein   E-förmiges   Magnetgestell 7 trägt eine von dem zu unterbrechenden Strome durchflossene Erregerwicklung 2, die der Spule 2 der 
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 induziert, dessen Amperewindungen die der Spule   g   aufheben müssen.   Der Krattfluss g, S bleibt hipbpi   im wesentlichen unverändert, er ändert sich nur soweit, als zur Induktion einer den Strom im Kurzschlussringe 4, 5 aufrecht erhaltenden EMK notwendig ist. Die entgegengesetzt gerichteten Ströme in den Leitern   2 und 4, 5 bewirken   eine Abstossung des letzteren.

   Dieser wird aus dem Bereich des Kraftflusses 3, 6 herausgeschleudert und reisst hiebei das Schaltmesser 8 mit. Die Kontakte 9 und 10 werden daher mit   grosser Schnelligkeit unterbrochen.   Der Leiter   4,   5 unterliegt, während er die   Luftspalte. M durcheilt,   der beschleunigenden Wirkung des Kraftflusses 3, 6 wie ein Ankerleiter eines Elektromotors. Während 
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 Leitfähigkeit seines Kraftlinienweges lässt sich hier durch Anordnung eines oder mehrerer regelbarer Luftspalte im Magnetgestell leicht ermöglichen. 



   Der   Kurzscl1lussring   4, 5 kann auch nach Fig. 6 mit dem Schaltmesser 8 zu einem einzigen elektrisch   nicht unterteilten Körper vereinigt sein.   Das Schaltmesser bildet also selbst einen Teil des   Kurzschlussringes.   



   Die Fig. 7 und 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Kurzschlussring aus einem ortsfesten Teil 5 und einem beweglichen Teil 4 besteht. Dieser ist isoliert am Schalthebel oder   escha.     ltmesser   8 befestigt und wird mit diesem bei Auftreten eines   Kurzsohlussstromes   aus dem Luftspalt 15 des Magnetgestelles 7 herausgeschleudert. Das Schaltmesser 8 unterbricht hiebei einen Stromkreis 18 an den Kontakten 9 und 10. Die Lagerung oder Führung des Schaltmessers ist in diesen Figuren nicht eingezeichnet. 



  Der Stromkreis 18 ist hier nicht mit dem Kreise des auslösenden Stromes identisch. Es ist z. B. an eine Anordnung gedacht, bei der ein Kurzschluss im   Hauptstromkreise 1 eines   Generators durch den Kurz-   schlussschalter   den Erregerkreis 18 des Generators unterbricht. 



   Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem besonderen im Einschaltsinne wirkenden Haltemagnet 19, 20 zur Verriegelung des Schalters im Ruhezustand. Der Anker 19 des Magnets ist durch eine   Stange 21 mit der Kontaktbrücke 8 verbunden. Der Magnet wird durch den Relaisstrommittels der Spule 22 erregt. Damit bei Kurzschluss nicht die Magnetkraft stark ansteigt und das Öffnen des Schalters er-   schwert, ist der Magnet entweder schon bei normalem Strome stark gesättigt oder er trägt einen Kurzschlussring 23, der rasche Stromänderungen in der Spule 22 kompensiert und eine Erhöhung der Kraft- 
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 weiterer Schutz gegen die Folgen von Kurzschlüssen verwendbar. Sie können ferner im Erregerkreise   grosser Weehselstromgeneratoren zu.   deren Aberregung bei Kurzschlüssen dienen. Es wäre z.

   B. die An-   ordnung   nach den Fig. 7,8 mit der Spule 2 in den Erregerkreis des Wechselstromgenerators einzuschalten, während das Schaltmesser 8 mittels der Leitungen 18 zu einem Widerstande im Erregerkreise der Erregermaschine des Generators parallel gelegt wird. Einem Kurzsehlusse auf der Wechselstromseite folgt daher sehr rasch die   Schwächung   der Erregung. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Relais zur Abschaltung von   Kurzschlussströmen,   dessen bewegende Kraft durch die Wechselwirkung eines Kraftfeldes (Arbeitsfeld) und eines Arbeitsstromes entsteht, der durch Transformation aus einem unter den für die   Auslösung vorgesehenen Umständen sich   ändernden Strome ge-   wonnen   wird, dadurch gekennzeichnet, dass das die Transformation vermittelnde Feld zugleich das Arbeitsfeld des Relais bildet.

Claims (1)

1. 2. Ausführungsform nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Relaisbewegung den Kopplungsgrad des transformierenden Systems beeinflusst.

   3. Ausführungsform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsgrad des transformierenden Systems in der Endstellung des beweglichen Relaisteiles kleiner ist, als in dessen Anfangs- . stellung.

   4. Ausführungsform nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element des Relais ein in sich geschlossener Leiter ist, der vom auslösenden Strom durch elektrodynamische Repulsion bewegt wird.

   5. Ausführungsform nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Relaisstrom im stationären Zustand im Relais eine Haltekraft hervorruft, die dieses in der Ruhestellung verriegelt.

   6. Ausführungsform nach Anspruch 1-5, deren Arbeitsstromkreis aus einem ortsfesten und einem an der Relaisbewegung teilnehmenden Teile besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsfeste und der bewegliche Teil während des B3wegungsvorganges miteinander leitend verbunden bleiben.

   7. Ausführungsform nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais einen von ihm getrennten Unterbrechungssehalter betätigt.

   8. Ausführungsform nach Anspruch 1-6, gekennzeichnet durch ein von dem zu unterbrechenden Strom erregtes M ! 1gnetgestell und einen oder mehrere mit dem Schalthebel oder der Kontaktbrücke verbundene Kurzschlussringe, die im Ruhezustand den Kraftfluss des Magnetgestells umfassen und seinen Bereich durch im Magnetgestell vorgesehene Luftspalte verlassen können.

   9. Ausführungsform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Relaisfeldes z. B. mit Hilfe eines oder mehrerer veränderlicher Luftspalte im Mtgnetgestell regelbar ist.

   10. Ausführungsform nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel isoliert den beweglichen Teil des Kurzschlussringes trägt.

   11. Ausführungsform nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel selbst einen Teil des Emrzsehlussringes bildet.

   12. Ausführungsform nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der stromdurehflossene Schalthebel oder das Schaltmesser in einem Luftspalte des Magnetgestelles so angeordnet ist, dass die Richtung des stationären Stromes im Schalthebel, dessen Bewegungsrichtung beim Öffnen und die positive Kraftflussrichtung einem Rechtskoorainatensystem entsprechen.

   13. Ausführungsform nach Anspruch 8-11, gekennzeichnet durch einen besonderen im Einschaltsinne wirkenden Haltemagnet.

   14. Ausführungsform nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem zu unterbrechenden Strom erregte Haltemagnet durch starke Sättigung daran gehindert ist, bei Kurzschluss seine Kraft wesentlich zu erhöhen.

   15. Ausführungsform nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem zu unterbrechenden Strom erregte Haltemagnet einen Kurzschlussring (23) trägt, der eine Erhöhung der Kraftlinienzahl und damit der haltekraft bei plötzlichen Änderungen des zu unterbrechenden Stromes hindert.

   16. Ausführungsform nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltemagnet von einer bei Eintreten eines Kurzschlusses stark abfallenden Spannung erregt wird. EMI3.2 oder des Schalters am Ende seines Hubes durch eine Bremseinrichtung verzögert wird.

   18. Ausführungsform nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch ein Bremsband, das über eine auf der Drehachse des Schalthebels angeordnete Exzenterscheibe geschlungen ist und durch diese im Verlaufe der Schaltbewegung gespannt wird.