DE1463039B2 - Dreiphasen-spannungsminimumrelais - Google Patents

Description

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nung Va-K-Vi unter den Wert der Bezugsspannung bedeutet also, daß der Arbeitspunkt des Relais durch fällt. Das Relais spricht daher auch in diesem Fall an, folgende Ungleichung gegeben ist:
wobei der Ansprechpunkt durch die Wahl der Proportionalitätskoeffizienten K und P festgelegt werden Vd — K · V₁ < P · V_n . (1)
kann. 5

Eine Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes be- Eine Anpassungsschaltung 13 liefert eine genau defisteht darin, daß zwischen den Ausgang des Gleich- nierte Hilfsspannung beim Ansprechen des Spanspannungsstabilisators und den entsprechenden Ein- nungsdifferenzdetektors 12. Diese Hilfsspannung/? · V_n gang des Spannungsdifferenzdetektors eine Anpassungs- (Bezugsort 5 in F i g. 2) ist ein einstellbarer kleiner schaltung eingefügt ist, die einen an den Verstärker io Bruchteil/? der Nennspannung V_n; sie vergrößert die angeschlossenen zusätzlichen Eingang aufweist und Abweichungsspannung P-V_n-(Va-K-Vi) beim so ausgeführt ist, daß sie die Bezugsspannung um eine Ansprechen des Relais, wenn die Nennspannung abkonstante Hilfsspannung ändert, wenn der Verstärker nimmt, oder sie verringert diese Abweichungsspannung ein Ausgangssignal abgibt. beim Ansprechen des Relais, wenn die Nennspannung

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeich- 15 sich in wachsendem Sinn ändert,

nung erläutert. In der Zeichnung zeigt ' Diese im Sinn einer positiven Rückkopplung wir-

F i g. 1 das Blockschaltbild einer Ausführungsform kende Hilfsspannung ρ - V_n ermöglicht ein eindeutiges

der Erfindung, Ansprechen des Relais.

F i g. 2 ein lineares Spannungsdiagramm, ^; Die Spannung V_c = P · V_n + ρ · V_n (Bezugsort 4

F i g. 3 ein Diagramm der Dreiphasenspannungen 20 in F i g. 2) wird den Klemmen 12 b, 12 b' des Span-

mit Darstellung der Mitsystemkomponenten und der nungsdifferenzdetektors 12 zugeführt.

Gegensystemkomponenten dieser Spannungen im An den Spannungsdifferenzdetektor 12 ist ein Ver-

Falle einer Abschwächung einer der verketteten Span- stärker 15 angeschlossen, dessen Ausgangsklemmen

nungen und einerseits eine Steuer- oder Anzeigeschaltung 16 und

F i g. 4 eine Schar von Einstellkennlinien des er- 25 andererseits die Anpassungsschaltung 13 speisen,

fmdungsgemäßen Relais. · ' Wenn in dem Spannungsdifferenzdetektor 12 die

F i g. 1 zeigt eine Filterschaltung 10 von an .sich be-_;- ^: Differenzspannung Va — K- Vi größer als die Bekannter Art, welche mit den drei verketteten Spannun- " " zugsspannung P ■ V_n ist, ist die Differenz zwischen den gen Uab, UBe, U ca gespeist wird und welche die Spannungen Va-K- Vi und P ■ V_n positiv, und der Gegensystemkomponente Vi der Dreiphasen-Speise- 30 Verstärker 15 gibt keine Ausgangsspannung ab. Wenn spannung liefert. Diese Filterschaltung enthält einen diese Differenz negativ ist, gibt der Verstärker eine Spannungswandler bekannter Art, eine Gleichrichter- Ausgangsspannung ab, die dem Anzeigekreis 16 zugeschaltung und ein Tiefpaßfilter, mit denen eine Span- führt wird sowie der Anpassungsschaltung 13, welche nung KVi erhalten wird, wie sie bei 1 in F i g. 2 darge- die Hilfsspannung ρ ■ V_n abgibt,
stellt ist. Dabei ist K ein Proportionalitätskoeffizient, 35 Für einen symmetrischen Spannungsabfall hat die welcher das Verhältnis der Gegensystemkomponente Vi Gegensystemspannung Vi den Wert Null, so daß der bestimmt, das beim Betrieb des Relais zur Wirkung Ansprechpunkt des Relais nach der Gleichung (1) kommen soll. wird:

Eine zweite Filterschaltung 11 von gleichfalls be- V <L P · V

kannter Art, die ebenfalls die drei Spannungen Uab, 4° ^

Ubc, Uca empfängt, ermöglicht die Bildung der Mit- Bei einem unsymmetrischen Spannungsabfall hängt

Systemkomponente Vg, der Dreiphasen-Speisespannung. der Ansprechpunkt des Relais, wie durch die Glei-

Diese Filterschaltung enthält einen Gleichrichterkreis, chung (1) angegeben ist, von den Amplituden der Mit-

mit dessen Hilfe eine Spannung der bei 2 in F i g. 2 be- Systemkomponente Va und der Gegensystemkompo-

zeichneten Art erhalten wird. 45 nente Vi der Dreiphasenspannungen sowie von den

Die Filterschaltungen 10 und 11 sind so angeschlos- Werten der Koeffizienten K und P ab.

sen, daß die Spannung KVi von der Spannung der Es soll an Hand von F i g. 3 der Betrieb des Relais

Mitsystemkomponente Va abgezogen wird, so daß an bei einem besonders häufigen Fall erläutert werden,

den Ausgangsklemmen der Filterschaltung 10 die bei nämlich bei einer Abschwächung einer der drei

3 in F i g. 2 dargestellte Differenzspannung V_m erhalten 50 verketteten Spannungen. Diese Abschwächung tritt

wird. Diese Spannung V_m = Va- KVi wird den bei einem entfernten Fehler zwischen zwei Phasen

Klemmen 12 a und 12 a'eines Abweichungsdetektors 12 auf. In der Darstellung entspricht das gleichzeitige

zugeführt. Dreieck A, B, C den drei verketteten Spannungen Uab,

Ein Spannungsstabilisator 14 ist an eine Spannungs- Ubc, Uca im normalen symmetrischen Betrieb. Die quelle angeschlossen, die eine Gleichspannung des 55 Strecken A-N, B-N, C-N entsprechen den drei Wertes U abgibt (Bezugsort 7 in F i g. 2) und von der Strangspannungen (d. h. den Spannungen zwischen nur die Klemmen 0, 0' dargestellt sind. Dieser Span- jeder Phase und dem Nullpunkt), die den Wert V_n nungsstabilisator enthält beispielsweise eine Serien- haben. Im Fall eines Fehlers zwischen den Phasen B schaltung aus einem Widerstand 140 und einer Zener- und C wird aus diesem gleichseitigen Dreieck ein diode 141, welche zwischen den Klemmen 0 und 0' 60 gleichschenkliges Dreieck A, B', C, und die verketteangeschlossen ist. Mit den Klemmen der Zenerdiode ten Spannungen werden zu Uab>, Ub'c U caist ein Potentiometerwiderstand 142 verbunden, an Bekanntlich können die Mitsystemkomponente und die dem eine Bezugsspannung P · V_n abgenommen wird Gegensystemkomponente mit Hilfe einer einfachen (Bezugsort 6 in F i g. 2). Diese Spannung ist ein ein- graphischen Konstruktion dadurch abgeleitet werden, stellbarer Bruchteil P der Nennspannung des Drei- 65 daß bei S und T die Spitzen der gleichseitigen Dreiecke phasennetzes, an welches das erfindungsgemäße Relais mit der Basis B'-C aufgetragen werden. Dann gilt: angeschlossen ist. Diese Bezugsspannung ist die Spannung, unter welcher das Relais ansprechen soll. Dies AS = 3 Vi und AT — 3 Va

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Wenn mit X das Verhältnis der Spannungen Ub,c, Wenn man sich auf einen Wert P für einen symme-

und UBC bezeichnet wird, gilt: irischen Spannungsabfall und auf einen Wert X für

_T einen unsymmetrischen Spannungsabfall festlegt, läßt

χ ₌ ^Ub'^c' ₌ ^c . sich daraus der Wert ableiten, den der Koeffizient K

UBe VnVl ⁵ haben muß:

_κ^^ + ^χ-^1ρ
Andererseits gilt nach Fig. 3: 1 — X ' '

3 Vi = V_n — SN, Umgekehrt kann man aus der obigen Gleichung den

3 Va = V_n + NT. ¹⁰ Wert von X als Funktion von P und K ableiten:

Daraus wird nach Vereinfachung: χ _ [K—1 + 2P

1 1 + K Vt = -V_n(I-X),

2 15 F i g. 4 zeigt die Kennlinien, aus denen für verschie

dene Werte des Parameters P (von 0,5 bis 0,9) der Wert

γ __ J_ γ r-γ , y\ des Koeffizients K als Funktion des Wertes X (Ver-

^d ~ 2 ⁿ ■ hältnis zwischen der fehlerhaften verketteten Spannung

und der Nenngröße der verketteten Spannung) oder der

Wenn diese Werte von Vi und Va in die Gleichung (1) ao Wert von X als Funktion von K entnommen werden eingesetzt werden, erhält man: kann.

Es ist insbesondere zu sehen, daß für X=P der (1 + X) = K(I — Jr)< 2 P. Koeffizient K stets den Wert 1 hat.

• _ Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 b) Der Schutz bestimmter Einphasenstromkreise oder Patentansprüche: Einphasengeräte erfordert die Überwachung des Kleinstwertes der kleinsten der drei Spannungen.

1. Dreiphasen-Spannungsminimumrelais mitzwei _{c) Def richti Betrkb bestimmter Dre}i_phasen-Filterschaltungen, von denen die eine die Mit- 5 gleichrichter ist nur dann gewährleistet, wenn nur Systemkomponente und die andere die Gegensystem- _{eine rf Unsymme}tril der Spannungen bekomponente der Dreiphasen-Spannung liefert, _{steht alsQ wenn die} Qegensystemspannung einen dadurch g e k e nnzei ch η e t, daß wenig- kleinen Wert hat

stens eine der beiden Filterschaltungen (10, 11) ' .

einen Gleichrichterkreis und ein Tiefpaßfilter ent- io Daraus ist zu ersehen, daß eine Einrichtung mit drei hält, daß die beiden Filterschaltungen (10, 11) so unabhängigenEinphasen-Spannungsminimumrelaisnur zusammengeschaltet sind, daß an ihren gemein- für den Schutz der im Punkt b) genannten Geräte vollsamen Ausgangsklemmen eine Differenzspannung kommen wirksam ist.

Vd-K- Vi) erhalten wird, die der Differenz zwi- Ein einziges Spannungsminimumrelais in Verbin-

schen der Mitsystemkomponente (Va) und einer der 15 dung mit einer Schaltung, welche die Mitsystemkompo-Gegensystemkomponente (Fi) proportionalen Span- nente ausfiltert, ergibt nur einen wirksamen Schutz von nung (K · Vi) entspricht, daß ein Gleichspannungs- rotierenden Dreiphasenmaschinen,
stabilisator (14) vorgesehen ist, der eine Bezugs- Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung

spannung (P · V_n) liefert, daß die gemeinsamen eines Dreiphasen-Spannungsminimumrelais, das zu-Ausgangsklemmen der beiden Filterschaltungen 20 gleich sämtliche zuvor angeführten Bedingungen mit (10,11) und die Ausgangsklemmen des Gleichspan- einem großen Einstellbereich erfüllen kann, wobei das nungsstabilisators (14) mit den Eingangsklemmen Relais aus einem einzigen Detektororgan besteht, dem (12a, 12a'; 12b, 12b') eines Spannungsdifferenz- eine einzige Meßgröße zugeführt wird, welche der detektors (12) verbunden sind und daß der Aus- Differenz zwischen der Mitsystemkomponente und gang des Spannungsdifferenzdetektors (12) über 25 der Gegensystemkomponente der Dreiphasenspannun-■einen Verstärker (15) mit einer Steuer- oder An- gen proportional ist, wobei wenigstens eine dieser zeigeschaltung (16) derart verbunden ist, daß dieser Komponenten gleichgerichtet und gefiltert wird, nur dann ein Signal zugeführt ist, wenn die Diffe- Nach der Erfindung wird dies bei dem eingangs ge-

renzspannung (Va-K-Vi) kleiner als die Be- nannten Dreiphasen-Spannungsminimumrelais dazugsspannung (P · V_n) ist. · 30 durch erreicht, daß wenigstens eine der beiden Filter-

2. Dreiphasen-Spannungsminimumrelais nach schaltungen einen Gleichrichterkreis und ein Tiefpaß-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen filter enthält, daß die beiden Filterschaltungen so zuden Ausgang des Gleichspannungsstabilisators (14) sammengeschaltet sind, daß an ihren gemeinsamen und den entsprechenden Eingang (12b, 12έ').,des Ausgangsklemmen eine Differenzspannung erhalten Spannungsdifferenzdetektors (12) eine Anpassungs- 35 wird, die der Differenz zwischen der Mitsystemkomposchaltung (13) eingefügt ist, die einen an den Ver- nente und einer der Gegensystemkomponente proporstärker (15) angeschlossenen zusätzlichen Eingang tionalen Spannung entspricht, daß ein Gleichspannungsaufweist und so ausgeführt ist, daß sie die Bezugs- stabilitsator vorgesehen ist, der eine Bezugsspannung spannung (P- V_n) um eine konstante Hilf sspannung liefert, daß die gemeinsamen Ausgangsklemmen der (p · V_n) ändert, wenn der Verstärker (15) ein Aus- 40 beiden Filterschaltungen und die Ausgangsklemmen gangssignal abgibt. des Gleichspannungsstabilisators mit den Eingangsklemmen eines Spannungsdifferenzdetektors verbun-

'■■" ' " den sind und daß der Ausgang des Spannungsdifferenzdetektors über einen Verstärker mit einer Steuer-45 oder Anzeigeschaltung derart verbunden ist, daß dieser

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dreiphasen- nur dann ein Signal zugeführt ist, wenn die Differenz-Spannungsminimumrelais mit zwei Filterschaltungen, spannung kleiner als die Bezugsspannung ist.
von denen die eine die Mitsystemkomponente und die Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Spanandere die Gegensystemkomponente der Dreiphasen- nungsminimumrelais beruht auf folgender physikaspannung liefert. Ein solches Spannungsminimumrelais 5° lischer Grundlage:

ist in der USA.-Patentschrift 2 858 457 als bereits be- Bei einem Dreiphasennetz ist im normalen Betrieb

kannt angegeben. die Mitsystemkomponente der Spannung größer als die

Die Überwachung der Spannungen eines Dreiphasen- Bezugsspannung, und die Gegensystemkomponente netzes ergibt sehr verschiedene betriebliche Gesichts- hat den Wert Null; unter diesen Bedingungen spricht punkte, je nachdem, ob ein Spannungsmaximumschutz 55 das erfindungsgemäße Spannungsminimumrelais daher oder ein Spannungsminimumschutz gefordert wird. nicht an. ^;

Eine Spannungsmaximumschutzeinrichtung arbeitet Im Falle eines symmetrischen Fehlers (beispielsweise

stets brauchbar, selbst im unsymmetrischen Betrieb, Kurzschluß zwischen den drei Phasen) wird die Mitda es mit den bekannten Anordnungen möglich ist, die Systemkomponente der Spannung kleiner als die Begrößte der drei Spannungen zu überwachen. 60 zugsspannung, so daß das Relais anspricht, obgleich Dagegen muß ein Spannungsminimumschutz je nach die Gegensystemkomponente der Spannung immer Art der an das Netz angeschlossenen Verbraucher sehr noch den Wert Null behält.

unterschiedliche Bedingungen erfüllen: Im Fall eines unsymmetrischen Fehlers (beispiels

weise Erdschluß einer Phase, Unterbrechung einer

a) Das Drehmoment von rotierenden Dreiphasen- 65 Phase usw.) fällt die Mitsystemkomponente der Spanmaschinen hängt im wesentlichen von der Mit- nung mehr oder weniger stark ab, während die Gegensystemkomponente der drei Spannungen unab- Systemkomponente der Spannung beträchtlich zuhängig von dem Wert jeder Einzelspannung ab. nimmt, so daß auch in diesem Fall die Differenzspan-