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Fehlerortrelais mit zwei Messgeräten.
Es ist bekannt, eine Leitungsstrecke durch Messung des Quotienten aus der Spannung und der Stromstärke, d. h. also des Widerstandes, zu prüfen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, derartige Messungen sowohl unmittelbar zum Abschalten fehlerhafter Leitungsstrecken auszunutzen als auch zum Anzeigen der Entfernung der Fehlerstelle. Jedoch sind die hiezu erforderlichen Messgeräte meist nicht geeignet, um selbst Kontakte oder andere Hilfseinrichtungen zu betätigen. Sie müssen nämlich nicht allein bei hohen, sondern gerade auch bei sehr geringen Strom-und Spannungswerten genau und zuverlässig anzeigen und können, wenn diese Werte gering sind, auch nur ein geringes Drehmoment entwickeln.
Aus diesem Grunde sind bereits Einrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen mit dem
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als Hilfskraft dient ; das drehbare System des zweiten Messgerätes dagegen nimmt die Gleichgewichtslage ein, die dem herabgesetzten Quotienten entspricht, und steuert die vom ersten System ausgelöste Hilfskraft. Vom ersten Quotientenmessgerät wird also keine genaue Anzeige, dafür aber ein genügend grosses Drehmoment verlangt, um elektrische Kontakte zu schliessen oder mechanische Bewegungen auszulösen, eine Forderung, der mit verhältnismässig einfachen und billigen Mitteln genügt werden kann. Das zweite Messgerät dagegen zeigt genau an und bietet dadurch die Gewähr, dass der Leitungsschutz unbedingt da, aber auch nur da, in Tätigkeit tritt, wo ein Leitungsfehler vorliegt.
Die genaue Anzeige ist um so vollkommener erreichbar, als das Messgerät kein grösseres Drehmoment zn entwickeln braucht, als zur Einstellung des Zeigers notwendig ist.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
Das erste Messgerät ist mit F bezeichnet. Es besteht aus einer Ferrarisscheibe 39, die unter dem Einfluss zweier mit Kurzschlussringen versehener Elektromagnete 37 und 38 steht. Damit die beiden Feldernichtin unbeabsichtigter Weise aufeinander einwirken, ist die Ferrarisscheibe 39 mit einem Schlitz 71 versehen. Der Magnet 37 wird von einer Stromspule 55 und der Magnet 38 von einer Spannungsspule 62 erregt. Die Ferrarisscheibe 39 sitzt auf einer Welle 40, die ausserdem einen Kontaktarm 41 trägt. Eine Schraubenfeder 70 ist bestrebt, diesen Kontaktarm von einem ruhenden Gegenkontakt 42 zu entfernen.
Das Feld des Spannungsmagneten 38 erzeugt ein gleichgerichtetes Drehmoment, so dass der Kontaktarm 41 zurückgehalten wird, obwohl das Feld des Strommagneten 37 den Kontakt 41 zur Berührung zu bringen sucht. Die Richtungen, in denen die Schraubenfeder 70 und die beiden magnetischen Felder wirken, sind durch Pfeile angedeutet. Sobald jedoch infolge eines Leitungsfehlers der Widerstand unter einen bestimmten Betrag sinkt, erhält die Spannungsspule 62 weniger, die Stromspule 55 dagegen im allgemeinen mehr Strom, so dass das im Sinne eines Kontaktschlusses wirkende Drehmoment das Übergewicht gewinnt
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und dm Kontakt, schliesst.
Infolgedessen fliesst der Strom einer Batterie 4 ? über die Leitungen. 75 und durch eine Spule 44, die einen Eisenkern 25 aufwärts zieht und dadurch Bewegungen veranlasst, die weiter unten beschrieben werden.
Das zweite Messgerät besitzt drei Systeme A, B und C. Das System A besteht aus einem Strommagneten 1 und einer drehbaren Spule 2, die aus einer und einer halben Windung vorzugsweise aus Aluminium besteht. Sie sitzt auf einer Welle 3, und der Strom wird ihr dureh Quecksilberkontakte 4 zugeführt. Das zweite System besteht aus Strommagneten 10 und einer Ferraristrommel 7, die ebenfalls auf der Welle 3 sitzt. Das dritte System C besteht aus einem Paar Strommagneten H und einem Paar Spannungsmagneten 12. In dem gemeinsamen Felde dreht sich eine Ferraristrommel 8, die ebenfalls auf der Welle 3 befestigt ist.
Innerhalb der Ferraristrommeln 7 und 8 sind feststehende Eisenkerne angeordnet, die in der Zeichnung nicht sichtbar sind ; sie dienen dazu, den Widerstand der magnetischen Kraftlinienwege herabzusetzen. Die Welle 3 trägt an ihrem unteren Ende einen Zeiger 9, der sich im allgemeinen frei bewegen kann und dessen Anzeigestellung dem Widerstande des Leitungsstromkreises eindeutig entspricht. Denn die bewegliche Stromschleife 2 erzeugt ein Drehmoment, das eine Funktion des Quadrates der Stromstärke ist, während die Ferraristrommel 8 ein Drehmoment erzeugt, das eine Funktion des Produktes aus Spannung und Stromstärke ist.
Es ist bekannt, dass infolgedessen der Zeiger 9 sich so einstellt, dass sein Ausschlagwinkel eine eindeutige Funktion des Quotienten aus jenen beiden Grössen, also eine Funktion des Widerstandes in der zu überwachenden Leitung ist. Vorzugsweise wird die Anordnung so getroffen, dass der Zeiger 9 den Blindwiderstand anzeigt. Die Ferraristrommel 7 erzeugt überhaupt kein Drehmoment, sondern hat nur den Zweck, die Bewegung der drehbaren Systeme zu dämpfen u. zw. mit einer Dämpfungskraft, die proportional mit der Stromstärke wächst.
Über demAnzeigebereich des Zeigers 9 ist ein Fallbügel 21 angeordnet, der in Lagern 22 drehbar ist.
Durch eine Feder 23 wird er in angehobener Lage festgehalten. An seinem freien Ende ist eine Stange 24 angelenkt, die an ihrem unteren Ende den bereits erwähnten Eisenkern 25 trägt. Sobald dieser durch die Spule 44 angehoben wird, wird der Fallbügel 21 gegen den Zug der Feder 23 nach unten gedrückt, bis er auf den Zeiger 15 schlägt, den er auf eine unmittelbar darunterliegende Unterlage 14 drückt.
Hiebei kann der Fallbügel 21 drei verschieden grosse Bewegungen machen, je nachdem, an welcher Stelle der Zeiger 9 steht. Die Stirnfläche des Fallbügels hat nämlich drei verschieden breite Teile 21', 21", 21"'.
Ist die zu überwachende Leitungsstrecke und ihre Nachbarstrecke in Ordnung, so ist der Widerstand gross und der Zeiger 9 steht im Bereiche des breitesten Teiles 21"' ; der Fallbügel macht dann keine nennenswerte Bewegung. Liegt ein Kurzschluss dagegen innerhalb der zu überwachenden Leitungstrecke, so ist der Widerstand klein. Der Zeiger 9 stellt sich auf das entgegengesetzte Ende seines Anzeigebereiches ein, d. h. in den Bereich des schmalsten Teiles 21'des Fallbügels. Der Fallbügel macht infolgedessen seine grösste Bewegung. Liegt der Fehler dagegen innerhalb der Nachbarstrecke, so steht der Zeiger innerhalb des Bereiches des Teiles 21" ; der Fallbügel 21 macht dann eine kleinere Bewegung.
An der Stange 24 ist eine Zahnstange 26 befestigt die in ein Zahnrad 27 eingreift. Dieses trägt den Gegenkontakt 29 und dreht sich um eine Achse 28, um die auch-ein zweites Zahnrad30 drehbar ist, in das ein Triebwerk 34 eingreift. Das Zahnrad 30 wird aber durch eine Sperre 36 an der Bewegung gehindert. Die Sperre 36 ist an der Stange 24 befestigt. Sobald sich die Stange nach oben bewegt, wird die Sperre 36 ausgehoben, und das Zahnrad 30 wird vom Triebwerk 34 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben. Das Zahnrad 30 trägt ein Kontaktstück 32, das einen Stromschluss herbeiführt, sobald es den Gegenkontakt 29 erreicht.
Wird der Kern 25 von der Spule 44 angezogen, während der Zeiger 9 im Bereich des Fallbügelteiles 21'steht, so liegt ein Kurzschluss in der zu überwachenden Leitungsstrecke vor ; der Gegenkontakt 29 wird dem beweglichen Kontakt 32 auf kurze Entfernung angenähert. Der Kontaktschluss findet also in kürzester Zeit, etwa nach einer Sekunde statt. Liegt der Fehler dagegen in der Nachbarstrecke, so wirkt der Teil 21"des Fallbügels ; der Gegenkontakt 29 wird dem beweglichen Kontakt 32 weniger nahe gebracht, und der Kontaktschluss kommt daher erst nach längerer Zeit, etwa nach zwei Sekunden, zustande. Steht der Zeiger 9 dagegen derartig, dass der Teil 27''des Fallbügels auf ihn aufschlägt, so wird der Gegenkontakt 29 dem beweglichen Kontakt 32 so gut wie gar nicht genähert.
Dieser erreicht ihn dann entweder überhaupt nicht oder erst nach einer noch längeren. Zeit, z. B. etwa drei Sekunden. Die Auslösung der Schalter nach drei Sekunden könnte für den Fall in Frage kommen, dass die Ölschalter der gestörten Strecke versagt haben.
Die Leitungen der zu überwachenden Leitungsstreeke sind mit Sund T bezeichnet, wobei die
Strecke der Einfachheit wegen als einphasige Leitungsstrecke mit Hin- und Rückleitung angenommen ist Ein in der Leitung T liegender Stromwandler 47 dient dazu, um über die Leitung 48 die Stromspule 51 zu speisen, ferner die Stromspule 50 und die Stromspule 11 ; ferner über die Leitung 53 die Stromspule 55, von der eine Leitung 54 zurück zum Stromwandler 47 führt. In die Leitung 48 ist noch ein besonderer kleiner Stromwandler 52 eingeschaltet, der die Spule 2 erregt u. zw. mit vergrösserter Stromstärke, damit die Stromschleife ausreicht, um ein genügend grosses Drehmoment zu entwickeln.
Ein an die
Leitungen S und T angeschlossener Spannungswandler 56 speist über die Leitungen 57 und 58 die
Spannungsspule 59, gleichzeitig über die Leitungen 60 und 61 die Spannungsspule 62. Der Ölschalter
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Kontakte 29 und 32 sich berühren.
Das Quotientenrelais F braucht nicht alle verschiedenen Werte des Leitungswiderstandes genau anzuzeigen. Es genügt, wenn es bei dem Abfall des Widerstandes unter einen bestimmten Wert den Kontaktschluss d 2 herbeiführt und dabei ein genügend grosses Drehmoment entwickelt. Die genaue Anzeige des Fehlerortes dagegen übernimmt der Zeiger 9 ; liegt der Fehler nicht innerhalb der zu überwachenden Leitungsstreekr, so verhindert er, dass der Ölsehalter 64 ausgelöst wird, auch wenn das Relais F einen Kontaktschluss herbeigeführt hat.
Auf der Unterlage 14, über der der Zeiger 9 spielt, sind elektrische Kontakte 13 angeordnet. Diese können zweckmässig auch innerhalb des Bereiches des Fallbügelteiles 21"'liegen. Jedes dieser Kontaktstücke 13 schliesst einen Stromkreis, sobald ein an dem Zeiger 9 befestigter Gegenkontakt 15 damit in Berührung kommt, und diese Stromkreise können zur Betätigung einer Fernanzeigevorrichtung dienen.
Ausserdem berührt der Zeiger 9, sobald er vom Fallbügel 21 niedergedrückt wird, Falzklappen 16. Diese werden von zweiarmigen Hebeln 7. 3 getragen, die um eine Achse 18 drehbar sind und zum Ausgleich Gegengewichte 73 haben. Sie sind mit so viel Reibung drehbar, dass sie in der einmal eingenommenen Lage verharren. Eine vom Zeiger 9 niedergedrückte Fallklappe 16 gibt infolgedessen den Fehlerort auch dann noch an, wenn inzwischen der Zeiger 15 eine andere Lage angenommen haben sollte. Die niedergedrückt Fallklappe wird von Hand zurückgestellt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Fehlerortrelais mit zwei Messgeräten für den Widerstand der zu schützenden Leitungsstreeke, dadurch gekennzeichnet, dass, sobald ein bestimmter Mindestwert des Quotienten aus je einer Funktion der Spannung und der Stromstärke unterschritten wird, das drehbare System (39) des ersten Messgerätes (F) ein Drehmoment entwickelt, das eine Hilfskraft (21) auslöst, während das drehbare Sytem (2, 3, 7, 8, 9) des zweiten Messgerätes seine Gleichgewichtslage einnimmt und die vom ersten System (39) ausgelöste Hilfskraft (21) steuert.