DE1162471B

DE1162471B - Schutzeinrichtung fuer Wechselstromnetze

Info

Publication number: DE1162471B
Application number: DEA30813A
Authority: DE
Inventors: John Baude
Original assignee: Allis Chalmers Corp
Current assignee: Allis Chalmers Corp
Priority date: 1957-11-26
Filing date: 1958-11-25
Publication date: 1964-02-06
Also published as: JPS376239Y1; CH358153A; US2900528A

Description

Schutzeinrichtung für Wechselstromnetze Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrphasiges Wechselstromsystem mit zwei Wechselspannungen und einem Leistungsschalter, welcher Betätigungsmittel enthält, die auf diese beiden Wechselspannungen ansprechen und nur dann ein Schließen des Leistungsschalters zur Verbindung der beiden Teile des Wechselstromsystems bewirken, wenn die beiden Wechselspannungen eine vorherbestimmte Beziehung zueinander haben.
Im Verbundbetrieb von Versorgungsnetzen ist es allgemein gebräuchlich, daß ein Leistungsschalter, der einen Transformator an ein Versorgungsnetz zuschaltet, nur dann eingeschaltet wird, wenn die Transformatorspannung der Spannung des Versorgungsnetzes in der Phase etwas vorauseilt und in der Amplitude etwas höher liegt als die Spannung des Versorgungsnetzes. Bisher wurden diese Schaltbedingungen meist durch elektromechanische Mittel überwacht und gesteuert.
Als solche elektromechanische überwachungsmittel sind spannungsabhängige Relais bekanntgeworden, die den Leistungsschalter nur dann zu schließen gestatten, wenn die Spannungen der beiden zu verbindenden Netze die gleiche Größe haben oder der Betrag der einen Spannung denjenigen der anderen Spannung um ein definiertes Maß überwiegt.
Das Verfahren, Netze zusammenzuschalten unter der Voraussetzung, daß die. Spannungen der beiden Netze nur hinsichtlich ihrer Amplitude übereinstimmen, ist bei leistungsstarken Netzen völlig ungeeignet. Es können sich kurzschlußartige Ströme ausbilden, wenn das Schließen des Kupplungsschalters zu einem Zeitpunkt erfolgt, da die Spannungen einen ungünstigen Phasenwinkel miteinander einschließen.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurden bereits Schaltungen mit elektromagnetisch betätigten Relais entwickelt, die auch die Phasenlage zwischen den Spannungen der zu verbindenden Netze anzeigen. Nach diesen bekannten Schaltungen wird der Leistungsschalter geschlossen, wenn die beiden Spannungen genau in Phase sind. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Leistungsschalter kurz vor dem Augenblick zu schließen, in dem Phasengleichheit besteht, wobei zwischen einem Amplitudenunterschied der beiden Spannungen und der Phasenwinkeldifferenz im Augenblick des Einschaltens ein fester Zusammenhang besteht.
Diese elektromechanischen überwachungseinrichtungen besitzen die Nachteile aller mechanischen Anordnungen. So besteht beispielsweise bei mechanischen Anordnungen ein erhebliches Problem darin, eine genügende Ansprechempfindlichkeit ohne eine Herabsetzung der erforderlichen Betriebssicherheit zu erreichen. Die Anwendung von Präzisionslagern, die für eine ausreichende Ansprechempfindlichkeit erforderlich sind, erhöht die mit der Wartung des Gerätes verbundenen Schwierigkeiten.
Es sind auch überwachungseinrichtungen entwickelt worden, die keine mechanisch bewegten Schaltelemente aufweisen. Nach bekannten Anordnungen wird Gasentladungsröhren oder Elektronenröhren eine Steuerspannung zugeführt, die aus der geometrischen Summe der beiden Spannungen der zu verbindenden Netze gebildet wird. Eine Freigabe des Leistungsschalters erfolgt, wenn diese Steuerspannung einen Größtwert hat, also die Spannungen der beiden Netze genau in Phase sind. Hier wird also ein ganz enger kritischer Bereich für das Einschalten verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schließen des Leistungsschalters nur durchzuführen, wenn die Spannung des speisenden Netzes, die Transformatorspannung, die Spannung des Verbrauchernetzes oder Versorgungsnetzes übersteigt und außerdem die Transformatorspannung der letzteren Spannung in ihrer Phasenlage vorauseilt. Allgemein soll dann ein Verbinden der beiden Netze geschehen können, wenn die Vektoren ihrer Spannung in einem vorbestimmten Bereich liegen. Dabei soll gleichzeitig eine überwachungseinrichtung zum Zusammenschalten der beiden Netze geschaffen werden, die keine mechanisch bewegten Bauteile aufweist.
Gemäß der Erfindung sind zur Durchführung dieser Aufgabe erste Prüfschaltelemente zur Erzeugung einer ersten Ausgangsspannung vorhanden, die die Betätigungsmittel des Leistungsschalters zur Schließung des Leistungsschalters immer dann auszulösen suchen, wenn die genannten beiden Wechselspannungen sich in ihrer Phasenlage innerhalb eines ersten, vorherbestimmten Bereiches ihres vektoriellen Zusammenhanges befinden, daß weiterhin zweite elektrische Prüfschaltelemente zur Erzeugung einer zweiten Ausgangsspannung vorhanden sind, die die Betätigungsmittel des Leistungsschalters zur Schließung des Leistungsschalters immer dann auszulösen suchen, wenn die Größe einer der beiden Wechselspannungen innerhalb eines zweiten Bereiches ihres vektoriellen Zusammenhanges einen vorherbestimmten Wert überschreitet, und daß die Betätigungsmittel des Leistungsschalters nur dann zur Schließung des Leistungsschalters ausgelöst werden, wenn die Vektoren der beiden Wechselspannungen in einem Bereich liegen, welcher den genannten beiden Bereichen des vektoriellen Zusammenhanges entspricht.
Durch die beiden Ausgangsspannungen wird ein Einschaltgebiet festgelegt, in das die Spitze des Vektors für die Transformatorspannung zeigen muß, wenn der Leistungsschalter eingeschaltet werden soll.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird die Spannung des Versorgungsnetzes mit einer dritten Wechselspannung, die die Differenzspannung aus der Transformatorspannung und der Spannung des Versorgungsnetzes ist, kombiniert. Aus der Spannung des Versorgungsnetzes und der genannten dritten Wechselspannung gebildete Summen- und Differenzspannungen dienen zum Amplitudenvergleich der Netzspannungen und, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine der dritten Wechselspannung proportionale, jedoch zu dieser phasenverschobenen Spannung mit der Spannung des Versorgungsnetzes kombiniert wird, zum Vergleich der Phasenlage der beiden Netzspannungen.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Ausgangsspannungen der Prüfsehaltelemente zwei in Reihe geschaltetenTransistoren zugeführt, wobei die beiden Transistoren nur dann gleichzeitig ansprechen und die Betätigungsmittel des Leistungsschalters freigeben, wenn beide Bedingungen für das Einschalten, die Amplituden- und die Phasenbedingung, erfüllt sind.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Schließen des Leistungsschalters auch dann möglich, wenn die Spannung des Versorgungsnetzes Null ist.
Die Erfindung wird an Hand der Beschreibung und der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung einer überwachungsschaltung für einen Wechselstromleistungsschalter in einem Verteilungsnetz gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein Vektordiagramm, aus dem die gegenseitigen Vektorlagen der Transformatorspannung und der Spannung des Versorgungsnetzes, bei der eine Einschaltung des Leistungsschalters erlaubt ist, hervorgehen, F i g. 3 ein Vektordiagramm, das die Vektorlagen der Transformatorspannung und Spannung des Versorgungsnetzes zeigt, bei der eine Einschaltung des Leistungsschalters nicht zulässig ist, F i g. 4 ein schematisches Vektordiagramm, aus dem die Vektorlagen der Transformatorspannung und der Spannung des Versorgungsnetzes für den Fall hervorgehen, bei dem eine Einschaltung des Leistungsschalters zulässig ist, F i g. 5 ein schematisches Vektordiagramm, aus dem die Vektorlagen der Transformatorspannung und der Spannung des Versorgungsnetzes für den Fall hervorgehen, bei dem eine Einschaltung des Leistungsschalters nicht zulässig ist; F i g. 6 bis 14 zeigen Diagramme, aus denen die verschiedenen Einstellungen der Vektorlagen, die eine Einschaltung des Leistungsschalters zulassen, hervorgehen.
In der F i g. 1 der Zeichnungen ist ein Dreiphasennetz durch die Buchstaben A, B und C gekennzeichnet. Das Dreiphasennetz weist die Sammelschienen 1, 2 und 3 auf und wird über einen nicht dargestellten Transformator gespeist. Über den Leistungsschalter 15 ist dieses Dreiphasennetz mit einem elektrischen Versorgungsnetz durch die Leitungen 4, 5 und 6 verbunden. Das elektrische Versorgungsnetz soll an verschiedenen Orten innerhalb des Netzes eine Mehrzahl von ähnlichen solchen Einspeisungspunkten besitzen.
Spannungsteilerwiderstände 9 und 10 sind mit dem Verteilungsnetz verbunden, um ein Maß für die Spannung zwischen der Phase A und dem Mittelpunkt bzw. dem Sternpunkt des Netzes zu geben. Entsprechende. Widerstände 11, 12 und 13, 14 sind für die Phase B und für die Phase C vorgesehen. Die Spannung an dem Widerstand 10 entspricht somit einem Teil der Spannung zwischen der Phase A und dem Sternpunkt des Netzes.
An den Reihenwiderständen 17, 18, 19 und 20 liegt die Differenz der Spannungen auf der Versorgungsnetzseite und der Transformatorseite des Leistungsschalters 15. Im folgenden wird diese Spannung als die phasengebende Spannung bezeichnet. Begrenzungsmittel, wie die beiden Varistoren 24 und 25, die mit umgekehrter Polarität parallel geschaltet sind, vermeiden einen Anstieg der phasengebenden Spannung an den Widerständen 18, 19 und 20 über einen vorbestimmten Wert hinaus dadurch, daß sie einen veränderlichen ohmschen Spannungsabfall an dem Widerstand 17 erzeugen. Durch diese Maßnahme wird eine überlastung von Teilen der Schaltung vermieden, wenn die Spannungsdifferenz an dem Leistungsschalter sehr groß ist. Ein solcher möglicher Überlastungsfall tritt auf, wenn das elektrische Versorgungsnetz abgeschaltet ist und nur auf der Transformatorseite des Leistungsschalters eine Spannung anliegt.
Eine Widerstands-Kondensator-Kombination, bestehend aus dem Widerstand 22 und der Kapazität 23, wirkt mit den Widerständen 18, 19 und 20 in einem Phasenschieberkreis zusammen. Zwischen dem veränderlichen Abgriff 21 auf dem Widerstand 19 und der Verbindung zwisch; n dem Widerstand 22 und der Kapazität 23 wird die Ausgangsspannung abgenommen. Diese. Ausgangsspannung ist um etwa 90° gegenüber der phasengebenden Spannung, die an den Varistoren 24 und 25 auftritt, verschoben. Der veränderliche Abgriff 21 auf dem Widerstand 19 gestattet eine Änderung der Phasenverschiebung in dem Phasenschieberkreis. Es ist dadurch eine Anpassung der Schaltung an verschiedene Verso:rgungsnetzsysteme möglich, die je nach der Belastungsart unterschiedliche Betriebsmethoden erfordern.
Die Ausgangsspannung des Phasenschieberkreises wird den Primärwicklungen 29 und 30 der Transformatoren 31 und 32 geführt. Die Primärwicklungen 37 und 38 der Transformatoren 33 und 34 werden von dem an dem Widerstand 10 abfallenden Anteil der Spannung zwischen Phase und Sternpunkt gespeist. Die Sekundärwicklungen 39, 40, 41 und 42 der vier Transformatoren 31, 32, 33 und 34 sind in einer Reihenschaltung mit Mittelanzapfung zusammengeschaltet. Sie speisen zwei Halbweggleichrichter 44 und 45. Die Wicklungen 39 und 40 speisen den Gleichrichter 44, während die Wicklungen 41 und 42 den Gleichrichter 45 speisen. Die von den Gleichrichtern 44 und 45 gleichgerichtete Spannung erscheint an den Widerständen 35, 46 und 47. Die zwischen der Ausgangsklemme der Gleichrichter und der Mittelanzapfung 43 eingeschalteten Kapaziitäten 51 und 52 dienen zur Glättung der pulsierenden Ausgangsspannungen an den Gleichrichtern.
Die Zusammenschaltung dieser vier Transformatoren 31, 32, 33 und 34 wird am. besten an Hand des Vektordiagramms. in F i g. 3 erläutert. Der Vektor E" stellt die Spannung zwischen einer Phase des Netzes und dem Sternpunkt, wie sie an dem Widerstand 10 abfällt, dar. Der Vektor Et stellt die Spannung zwischen derselben Phase und dem Sternpunkt auf der Transformatorseite des Leistungsschalters 15 dar. Aus der F i g. 1 geht hervor, daß der Phasenschieberkreis und der Reihenwiderstand 17 von der phasengebenden Spannung gespeist werden. Die phasengebende Spannung entspricht der Differenz zwischen der Spannung auf der Transformatorseite des Leistungsschalters und der Spannung auf der Versorgungsnetzseite. In der F i g. 3 wird diese Spannung durch den Vektor E, dargestellt.
In der F i g. 2 ist die Transformatorspannung so dargestellt, daß sie der Spannung des Versorgungsnetzes ein wenig vorauseilt. Dies entspricht dem normalen Betriebsfall. Es ist jedoch auch möglich, daß der umgekehrte Betriebsfall vorhanden ist, d. h., die Transformatorspa.nnung eilt der Spannung in dem Versorgungsnetz im Phasenwinkel nach. Es kann auch der Fall eintreten, daß beide Spannungen phasengleich sind, so, als wenn der Leistungsschalter geschlossen ist.
Der Phasenschieberkreis dreht den Vektor Ep um etwa 90°, je nach der Einstellung des beweglichen Abgriffes 21 auf dem veränderlichen Widerstand 19. Es wird so die Spannung EJ, wie sie in F i g. 3 eingezeichnet ist, erzeugt.
Diese Spannung E"' speist die Primärwicklungen 29 und 30 der Transformatoren 31 und 32. Die Primärwicklungen 37 und 38 der anderen Transformatoren 33 und 34 werden durch die Spannung E", die an dem Widerstand 10 abfällt und ein Maß für die Spannung zwischen der Phase A und dem Sternpunkt des Netzes ist, gespeist. Die Sekundärwicklungen 39 und 40 der Transformatoren 31 und 33 sind in Reihe geschaltet, so daß an den äußeren Punkten der beiden Wicklungen 39 und 40 zwischen dem Gleichrichter 44 und der Mittelanzapfung 43 die Vektorsumme der Spannungen E" und E"' erscheint. Die Sekundärwicklungen 41 und 42 der beiden anderen Transformatoren 34 und 32 sind so zusammengeschaltet, daß an ihren äußeren Wicklungspunkten zwischen dem Gleichrichter 45 und der Mittelanzapfung 43 die Vektordifferenz der Spannungen E" und Ep' auftritt.
Somit wird der Gleichrichter 45 mit der aus den Vektoren Ep und - En resultierenden Spannung und der Gleichrichter 44 mit der aus den Vektoren En' und En resultierenden Spannung gespeist. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung am Gleichrichter 44 wird weitgehend dem Maximalwert der Spannung entsprechend der Vektorsumme EJ 4- En entsprechen, da der Kondensator 51 sich infolge der relativ hohen Impedanz des Belastungskreises auf diesem Maximalwert auflädt. Aus dem gleichen Grunde wird die gleichgerichtete Ausgangsspannung am Gleichrichter 45 den Kondensator 52 nahezu auf den Maximalwert der Spannung entsprechend der vektoriellen Summe E,' - En aufladen. Die Varistoren 49 und 50, die parallel zur Sekundärwicklung 42 des Transformators 32 liegen, begrenzen jedoch die Spannung an dieser Wicklung.
Im normalen Betriebszustand ist die Differenz zwischen der Spannung im Versorgungsnetz und der Spannung des Transformators, d. h. die phasengebende Spannung Ep, ziemlich klein. Wenn ein Netz gespeist werden soll, so ist diese Spannung im wesentlichen gleich der Transformatorspannung. Wenn die Spannung des Netzes E" =0 ist, so wird, wie weiter unten ausgeführt ist, der Betrag der Spannung Ep gleich der Transformatorspannung Et. Den Primärwicklungen 29 und 30 der Transformatoren 31 und 32, die beide parallel geschaltet sind, wird die gleich hohe Spannung E,' zugeführt. An den Primärwicklungen 37 und 38 der Transformatoren 33 und 34 liegt keine Spannung, wenn die Spannung des Versorgungsnetzes Null ist.
Dieser Betriebszustand würde normalerweise eine Ausgangsspannung vom Betrag Null an dem Belastungswiderstand 47 und dem angezapften Teil des Widerstandes 46 bedingen. Es sind nämlich die Gleichrichter 44 und 45 gegeneinandergeschaltet, und der Abgriff auf dem Widerstand 46 teilt den Widerstand 46 in dem gleichen Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände 35 und 47. Die Varistoren 49 und 50, die parallel zur Sekundärwicklung 42 des Transformators 32 liegen, begrenzen die maximal an dieser Wicklung mögliche Spannung auf einen Wert, der oberhalb der bei normalen Werten von E" auftretenden Spannungen liegt, aber unterhalb des Spannungswertes, der bei einer Spannung des Versorgungsnetzes vom Wert Null induziert werden würde.
Die phasengebende Spannung muß die Normalwerte wesentlich übersteigen, damit diese begrenzende Wirkung auftritt. Praktisch tritt die Begrenzung nur dann auf, wenn die Spannung des Versorgungsnetzes Null oder nahezu Null ist. Wenn man annimmt, daß die phasengebende Spannung sehr hoch wird, so wird sie zunächst durch die Varistoren 24 und 25 begrenzt. Diese Schaltungsmaßnahme dient zur Verhütung einer Überlastung des Phasenschieberkreises. Die phasenverschobene Ausgangsspannung wird dann den Primärwicklungen 29 und 30 der Transformatoren 31 und 32 zugeführt. Die Varistoren 49 und. 50 auf der Sekundärseite des Transformators 32 begrenzen die Spannung, die an den Gleichrichter 45 gelangt. Eine ähnliche Begrenzung der Spannung an der Sekundärwicklung 39 des Transformators 31, der den Gleichrichter 44 speist, ist nicht vorgesehen. Wenn man daher annimmt, daß die Spannung an den Sekundärwicklungen 39 und 42 den Wert überschreitet, bei dem eine begrenzende Wirkung der Varistoren 49 und 50 auftritt, so wird die vom Gleichrichter 44 gleichgerichtete Spannung die vom Gleichrichter 45 gleichgerichtete Spannung übersteigen. Es wird so eine positive Ausgangsspannung zwischen dem Widerstand 47 und dem veränderlichen Abgriff 48 auf dem Widerstand 46 erzeugt. Dieser veränderliche Abgriff 48 gibt die Möglichkeit zur Einstellung des Punktes, bei dem die Ausgangsspannung des Gleichrichters 44 die Ausgangsspannung des Gleichrichters 45 bei einer vorgegebenen Eingangsspannung kompensiert.
In F i g. 2 kann rückblickend festgestellt werden, daß der Maximalwert von Er, der den Maximalwert oder auch den gleichgerichteten Betrag der Vektorsumme E,' -f- E" darstellt, immer größer ist als der Betrag E,, der dem Wert oder dem gleichgerichteten Betrag der Vektordifferenz Er,' - En entspricht, solange der Vektor Et innerhalb des mit A bezeichneten Winkels liegt. Dies ergibt sich daraus, daß E, innerhalb des mit A' bezeichneten Winkels liegen muß. Der Vektor Ep', der gegenüber En um 90° verschoben ist, liegt daher irgendwo oberhalb des Endpunktes des Vektors E" innerhalb des Winkels B. Der Vektor En muß den Maximalwert von Er über den Maximalwert von E" steigern und den Wert von ET unter den von - E" herabsetzen. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Gleichrichters 44 wird damit die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Gleichrichters 45 übersteigen und so eine positive Ausgangsspannung an dem Widerstand 47 und dem angezapften Teil des Widerstandes 46 erzeugen.
Man kann in einer anderen Weise zusammenfassen und sagen, daß, solange der Vektor Ep, der die Eingangsspannung des Phasenschieberkreises darstellt, links von einer Grenzlinie entlang dem Vektor E" liegt, die Ausgangsspannung E,' des Phasenschieberkreises als Vektor darstellbar ist, der oberhalb einer Grenzlinie verläuft, die durch die Spitze des Vektors verläuft. Diese Aussage folgt sofort aus der Phasenverschiebung von 90° C. Es sei daran erinnert, daß der Phasenschneberkreis einstellbar ist, so daß ein veränderlicher Phasenwinkel erreicht werden kann. Die Eingangsspannung des Phasenschieberkreises kann dadurch irgendwo links von einer Grenzlinie li--gen, die man in der Spitze des Vektors E" gegenüber der Vertikalen nach links oder rechts drehen kann. Falls die Grenzlinie so durch eine Einstellung des Abgriffes 21 zur Änderung der Phasenverschiebung gedreht würde, so kann die Eingangsspannung des Phasenschieberkreises weiterhin eine positive Ausgangsspannung an den Widerständen 35, 46 und 47 erzeugen, selbst dann, wenn die Transformatorspannung hinter der Spannung des Versorgungsnetzes in der Phase nacheilt.
Bisher hat die Beschreibung nur den Fall behandelt, wo die Transformatorspannung zur Versorgungsnetzspannung in einem Verhältnis steht, das eine Einschaltung des Leistungsschalters zuläßt. Falls die Transformatorspannung der Spannung des Versorgungsnetzes um einen größeren Phasenwinkel nacheilt, dann sollte der Leistungsschalter geöffnet bleiben. Dieser Betriebszustand ist in der F i g. 3 dargestellt. In der F i g. 3 eilt die Transformatorspannung der Spannung des Versorgungsnetzes um den Winkel C nach. Der Vektor E, liegt außerhalb der durch den Winkel A in F i g. 2 dargestellten Grenzlinie. Der Vektor E,' liegt außerhalb des in F i g. 2 angegebenen Winkels B. Die Spannung Ep vermindert daher den Maximalwert der Spannung En. Der Maximalwert von Ep - En übersteigt den Maximalwert der Vektorsumme E,' + E", die durch E,. dargestellt ist. Praktisch bedeutet dies, daß der Maximalwert der Wechselstromeingangsspannung am Gleichrichter 44 niedriger ist als der Maximalwert der Wechselstromeingangsspannung am Gleichrichter 45. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung an den Widerständen 46 und 47 wird dadurch negativ.
In der bereits erläuterten Art wird eine positive Ausgangsspannung erreicht, wenn die Spannung des Versorgungsnetzes E" der Transformatorspannung Et nacheilt. Es wird so eine Grenzlinie (Polaritätsumkehr) für Et festgelegt, die durch E" verläuft.
Gemäß der Erfindung besteht eine weitere Randbedingung darin, d'aß die phasengleiche Komponente von Et den Betrag von E" übersteigen muß. Dieser Betriebszustand wird durch einen zweiten Teil der Schaltung erfaßt, der eine Grenzlinie festlegt, die senkrecht zu E" durch die Spitze des Vektors E" verläuft. Dieser zweite Teil der überwachungseinrichtung wird nachfolgend beschrieben.
Der Spannungsabfall am Widerstand 10 speist die Primärwicklungen 53 und 54 der beiden Transformatoren 55 und 56. Die Eingangsspannung dieser Transformatoren steht damit in einem bestimmten Verhältnis zur Spannung zwischen der Phase A und dem Sternpunkt. Die Primärwicklungen 53 und 54 der Transformatoren 55 und 56 sind parallel geschaltet, so daß jeder Transformator diese ein Maß für die Phasenspannung darstellende Eingangsspannung bekommt. In ähnlicher Weise sind die Primärwicklungen 59 und 60 der beiden Transformatoren 57 und 58 parallel geschaltet, so daß sie beide eine Eingangsspannung bekommen, die an den Widerständen 17, 18, 19 und 20 abfällt und ein Maß für die phasengebende Spannung E, ist.
In der F i g. 4 ist die die Primärwicklung 53 und 54 der Transformatoren 55 und 56 speisende Spannung durch den Vektor E" dargestellt. Die beiden anderen Transformatoren 57 und 58 der Kombination aus den vier Transformatoren besitzen Primärwicklungen 59 und 60, die parallel geschaltet sind und von der phasengebenden Spannung gespeist werden. Die phasengebende Spannung stellt die Differenz zwischen den Spannungen E" und Et dar. In dem Vektordiagramm der F i g. 4 ist diese phasengebende Spannung wieder mit E, bezeichnet. Die Wicklungen der Transformatoren sind so zusammengeschaltet, daß an den in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen 62 und 63 der Wert der Vektorsumme aus Ep und E" auftritt. In der F i g. 4 ist diese Summe durch E, dargestellt. Der Gleichrichter 67 wird mit dieser Spannung E, gespeist. Der Gleichrichter 68 wird von der an den in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen 64 und 65 erscheinenden Spannung gespeist. Diese Spannung ist in F i g. 4 mit E,.' bezeichnet. Sie entspricht dem Wert der Vektordifferenz der Vektoren E, und E". Als Ausgangsspannung liefern die Gleichrichter 67 und 68 eine pulsierende Gleichspannung. Zur Glättung sind Kapazitäten 69 und 70 zwischen den Ausgangspunkten der Gleichrichter und der Mittelanzapfung 66 vorgesehen. Die Glättungskondensatoren laden sich sehr schnell auf den Maximalwert der pulsierenden Gleichspannung auf. Zwischen den einzelnen Halbwellen bleibt dieser Spannungswert im wesentlichen erhalten. Ein Widerstand 74 ist zwischen den Ausgangspunkt des Gleichrichters 67 und der Mittelanzapfung 66 eingeschaltet. Daneben sind Widerstände 75 und 76 zwischen dem Ausgangspunkt des Gleichrichters 68 und der Mittelanzapfung 66 vorgesehen.
In der F i g. 2 kann leicht festgestellt werden, daß der Maximalwert von Er immer größer ist als E"', solange der Vektor Et innerhalb des Winkels A liegt und die phasengleiche Komponente von Et den Betrag von E, übersteigt. Anders ausgedrückt, der maximale Wert von E, wird größer s--in als E,', wenn der Vektor Ep', d. h. die phasengebende Spannung, innerhalb des Winkels A' liegt. Wenn E, den Betrag von E, über den Betrag von E" erhöht, dann existiert die Bedingung, daß E, größer als E; ist. Aus den F i g. 4 und 5 geht hervor, daß mit einer Steigerung von E, über E" durch Et ein Abfall von Er unter den Wert von -E" verbunden ist.
Die Funktion dieses Teiles der überwachungsschaltung liefert die andere Grenze für den die Transformatorspannung darstellenden Vektor. Die bisher beschriebenen Teile der überwachungseinrichtung definieren zwei Grenzbedingungen für den die Transformatorspannung darstellenden Vektor. Die erste Grenzbedingung verlangt, daß die Transformatorspannung der Netzspannung vorauseilen muß. Die zweite Bedingung verlangt, daß die, phasengleiche Komponente der Transformatorspannung den Maximalwert der Spannung des Versorgungsnetzes übersteigen muß. Mit anderen Worten lassen sich diese Bedingungen folgendermaßen ausdrücken: Der die Transformatorspannung darstellende Vektor Et muß innerhalb eines Gebietes enden, daß durch die Radien des zweiten Quadranten eines Kreises, der seinen Mittelpunkt in der Spitze des Vektors E" hat, definiert ist.
Die gebräuchlichen Normen für Wechselspannungsnetze verlangen, daß der Leistungsschalter eingeschaltet werden kann, wenn das Versorgungsnetz keine Spannung führt. Wird in der bisher betrachteten Schaltung die Spannung im Versorgungsnetz Null, so liegt auch an den Primärwicklungen 53 und 54 der Transformatoren 55 und 56 keine Spannung an, da an dem Widerstand 1O kein Spannungsabfall auftritt. D. h., die Spannung an den Wicklungen 53 und 54 ist ebenfalls Null. Da die Primärwicklungen 59 und 60 der beiden anderen Transformatoren 57 und 58 parallel gespeist werden, sind die auf jeder Sekundärseite zwischen der Mittelanzapfung und den äußeren Wicklungspunkten auftretenden Spannungen gleich. Es ist daher die Spannung an dem Widerstand 74 gleich dem Spannungsabfall an den Widerständen 75 und 76, so daß keine Ausgangsspannung an dem Widerstand 75 und dem durch den Abgriff 79 abgegriffenen Teil des Widerstandes 74 auftritt. Da aber, wie später noch ausgeführt wird, eine positive Ausgangsspannung von diesem Stromkreis geliefert werden muß, wenn der Leistungsschalter eingeschaltet werden soll, ist es notwendig, Maßnahmen zur Erzeugung dieser positiven Ausgangsspannung zu schaffen für den Fall. daß die Spannung des Versorgungsnetzes Null ist. Erzeugt wird diese positive Ausgangsspannung mit Hilfe der Varistoren 77 und 78, die parallel zur Sekundärwicklung 65 des Transformators 58 geschaltet sind. Die Varistoren dienen in der gleichen Weise wie b,--i der Wicklung 42 des Transformators 32 zur Begrenzung der induzierten Spannung. Falls die phasengebende Spannung En sehr groß wird, so steigt auch die Spannung an den Sekundärwicklungen 62 und 65 der Transformatoren 57 und 58 sehr stark an. Die Sekundärspannung überschreitet dabei den Punkt, bei dem die begrenzende Wirkung der Varistoren 77 und 78 eintritt. Praktisch bedeutet das, daß die Summenspannung an den Wicklungen 64 und 65 der unteren Hälfte der vier Transformatoren gemessen zur Mittelanzapfung infolge der begrenzenden Wirkung der Varistoren wesentlich kleiner ist als die Summenspannung an den Wicklungen 62 und 63 der oberen Hälfte der Transformatorengruppe. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Gleichrichters 67 wird daher höher sein als die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Gleichrichtea-s 68. Da diese beiden Ausgangsspannungen gegeneinandergeschaltet sind, folgt, daß die Ausgangspannung an dem Widerstand 75 und dem durch den Abgriff 79 abgegriffenen Teil des Widerstandes 74 positiv wird. Diese pulsierende Ausgangs-Gleichspannung wird durch die Kapazitäten 69 und 70 geglättet. Da eine zusätzliche Glättung erforderlich ist, ist ein weiterer Glättungskondensator 82 und eine Drossel 83 vorgesehen.
In ähnlicher Weise wird die Ausgangsspannung der ersten Transformatorkombinatson mit der Hilfe eines GlättungskondensatoTs 84 und einer Drossel 85 geglättet.
Die Primärwicklung 89 eines Netz- bzw. Leistungstransformators 88 wird von der Spannung zwischen Phase und Sternpunkt auf der Transformatorseite des Leistungsschalters gespeist. Diese Schaltung gibt die Gewähr dafür, daß der Transformator immer dann gespeist wird, wenn eine Einschaltung des Leistungsschalters gewünscht wird. Die Sekundärwicklung 90 dieses Transformators ist über eine Reihe von Transistorschaltelementen mit einem Ausgangskreis verbunden.
Die Basis 94 des ersten Transistors 93 des PNP-Typs ist mit der Verbindung zwischen dem Widerstand 35 und dem Widerstand 47 über eine Impedanz in Form einer Filterdrossel 85 verbunden. Der Emitter 95 des Transistors 93 ist mit der Sekundärwicklung 90 des Leistungstransformators 88 verbunden. Daneben ist der Emitter 95 mit dem verschiebbaren Abgriff 48 auf den Widerstand 46 verbunden. Zwischen dem Emitter 95 und der Basis 94 ist eine Kapazität 96 eingeschaltet. Die Kapazität dient zur Filterung und außerdem gemeinsam mit der Impedanz 85 zur Erzeugung einer Zeitverzögerung bei der Schalthandlung.
Es ist eine besondere Eigenart eines P,NP-Transistors, daß der Widerstand zwischen dem Emitter 95 und dem Kollektor 97 sehr hoch ist, wenn die Basis 94 bezüglich des Emitters 95 negativ gehalten wird. Der Widerstand in umgekehrter Richtung, d. h. in Richtung vom Kollektor zum Emitter, ist unter diesen Bedingungen niedrig. Um mit einem Transistor in jedem Schaltkreis auszukommen, ist eine Diode 98 eingeschaltet, um jeweils eine Halbwelle des Wechselstromes zu sperren. Falls diese Diode nicht vorgesehen wäre, würde eine Umkehr der Polarität der Spannung an der Wicklung 90 zu einer Stromführung durch den Transistor in umgekehrter Richtung führen. Eine völlige Sperrung des Kollektor-Emitter-Stromes würde damit unmöglich.
Die Basis 101 eines ähnlichen PNP-Transistors 100 ist mit dem gemeinsamen Punkt der Wider-3tände 75 und 76 verbunden. Der Emitter 102 ist mit dem verschiebbaren Abgriff 79 auf den Widerstand 74 verbunden. Der Emitter 102 und der Kotlektor 103 liegen in Reihe mit dem zu steuernden Stromkreis. Eine Kapazität 104 ist zwischen dem Emitter 102 und der Basis 101 eingeschaltet. Sie dient zur Filterung und bewirkt zusammen mit der Impedanz 83 eine Zeitverzögerung. Obwohl die Kapazität 104 nicht unbedingt für die. erfolgreiche Wirkungsweise der Anordnung erforderlich ist, wird doch durch die Hinzufügung der Kapazität die Wirkungsweise des Transistorschalters wesentlich verbessert.
Die Ursachen für diese Verbesserung der Schaltung durch die Kapazität sind nicht ganz klar. Sie mögen mit der Tatsache zusammenhängen, daß die Transistoren nicht als Verstärker im normalen Sinne sondern als Schaltelemente verwendet werden, die entweder im leitenden oder gesperrten Zustand betrieben werden. Diese Betriebsart steigert die Strombelastung des Transistors wesentlich, da nur sehr wenig Energie innerhalb des Transistors abgeführt wird.
Jedes Schaltelement reagiert auf die Lage des Vektors Et bezüglich einer Grenzlinie. Die Grenzlinien definieren ein Gebiet, in dem der Vektor En enden muß, wenn beide Schaltelemente geschlossen werden sollen. Für den Fall des ersten Transistorschalters wird dann ein pulsierender Gleichstrom durchgelassen, wenn, wie in F i g. 2 dargestellt ist, E, größer als E; ist. so daß der Emitter positiv gegenüber der Basis wird. In ähnlicher Weise fließt durch den zweiten Transistor ein pulsierender Gleichstrom, wenn, wie in F i g. 4 dargestellt ist, Er größer als E,' wird, so daß der Emitter gegenüber der Basis positiv wird. Ein Glättungskondensator 105, der zwischen dem Ausgang des Transistorschaltkreises und des Leistungstransformators liegt, dient zur Glättung des pulsierenden Gleichstroms.
Aus der Beschreibung und den Zeichnungen geht hervor, daß das Schutzsystem für ein dreiphasiges elektrisches Netz vorgesehen ist. F i g. 1 zeigt, daß die Schaltungen für alle drei Phasen ähnlich sind. Zur Vereinfachung wurden die Elemente der mit der Phase B zusammenhängenden Schaltung mit der gleichen Zahl wie die entsprechenden Elemente der Phase A zusätzlich mit dem Buchstaben b bezeichnet. Analog wurden die Elemente der Phase C zusätzlich mit dem Buchstaben c gekennzeichnet. Der einzige Unterschied zwischen den drei Schaltungen ist der Anschlußpunkt auf der Transformatorseite und der Netzseite des Leistungsschalters. Es wurde deshalb lediglich die Schaltung für die Phase A ausführlich beschrieben.
Jeder einzelne Überwachungsstromkreis ist mit der zugehörigen Phase des dreiphasigen Netzes verbunden. Zum Beispiel gibt der Spannungsabfall an dem Widerstand 12 der Reihenschaltung aus den Widerständen 11 und 12 zwischen der Phase B und dem Sternpunkt ein Maß für die Spannung zwischen der Phase B und dem Sternpunkt. Die Widerstände 13 und 14 in der Phase C geben durch den Spannungsabfall an dem Widerstand 14 ein Maß für die Spannung zwischen der Phase C und dem Sternpunkt. Die Verbindungen für die phasengebende Spannung der Phase B sind an die Leitungen 2 und 5 geführt. In ähnlicher Weise wird eine phasengebende Spannung für die Phase C zwischen den Leitern 3 und 6 abgenommen.
Die Ausgänge der Überwachungsstromkreise für die einzelnen Phasen können mit Relais verbunden werden, die mit dem Einschaltstromkreis des Leistungsschalters in Reihe geschaltet sind. In diesem Falle kann der Leistungsschalter nur dann eingeschaltet werden, wenn die gewünschten Einschaltbedingungen in allen drei Phasen vorhanden sind. Es können aber auch die Ausgänge in einer Parallelschaltung zusammengeführt werden, wodurch der Leistungsschalter eingeschaltet werden kann, wenn nur für eine Phase die gewünschten Einschaltbedingungen vorhanden sind. In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform des überwachungsgerätes sind die Ausgänge der drei Kreise in Reihe geschaltet, so daß eine zufriedenstellende Einschaltbedingung in allen drei Phasen zur Einschaltung des Leistungsschalters vorhanden sein muß.
Jedes elektrische Verteilungsnetz besitzt ein eigenes, besonderes Schaltproblem oder erfordert einen besonderen Schutz, da sich die Methoden für den Betrieb des Netzes mit den elektrischen Eigenschaften des Versorgungsnetzes ändern. So kann beispielsweise eine regenerative Belastung in der Nähe eines Verteilungspunktes eine Phasenverschiebung verursachen, die in einem Netz auf einen Fehler hindeutet, während in dem betreffenden Netz dieser Zustand normal ist. Die Schutzeinrichtung des Netzes sollte leicht einstellbar sein, um eine Anpassung an die unterschiedlichen Betriebsbedingungen zwischen den Netzen und sogar zwischen den einzelnen Phasen desselben Netzes zu ermöglichen.
Die F i g. 7 bis 13 zeigen verschiedene Anpassungsmöglichkeiten, die gemacht werden können, um das Netz in der durch die elektrischen Charakteristiken festgelegten günstigsten Weise zu betreiben. Diese Einstellungen werden durch den Abgriff 21 des Phasenschieberkreises, den Abgriff 48 auf dem Widerstand 46 und den Abgriff 79 auf dem Widerstand 74 vorgenommen.
In den Diagrammen wird der die Spannung des Versorgungsnetzes darstellende Vektor En als Bezugslinie angenommen, die sich entgegen dem Uhrzeigersinne dreht. Beispielsweise eilt ein Vektor, dür im Nullpunkt der Spannung (Punkt 0) seinen Ursprung hat und links von dem Vektor E" endet, der Spannung des Versorgungsnetzes voraus. Alle dem Vektor En vorauseilenden Spannungsvektoren liegen in einem Gebiet, das links von einer Linie entlang dem Vektor E" liegt und schraffiert ist.
Wenn der Abgriff 21 im Phasenschieberkreis so eingestellt ist, daß eine 90°-Phasenverschiebung der phasengebenden Spannung E, erreicht wird, so wird dem Transistor 93 eine positive Spannung so lange zugeführt, wie der die Transformatorspannung darstellende Vektor innerhalb des schraffierten Gebietes liegt.
In dem in F i g. 7 dargestellten Fall ist der Abgriff 21 so eingestellt, daß die Phasenverschiebung größer als 90° ist. In diesem Falle muß der die Transformatorspannung darstellende Vektor weiterhin in dem schraffierten Gebiet liegen, um eine positive Ausgangsspannung zu liefern. Es ist aber festzustellen, daß die Grenzlinie des schraffierten Gebietes sich geändert hat. Die Grenzlinie führt nicht mehr entlang dem Vektor En, sondern nur noch durch die Spitze des Vektors E". Sie liegt in einem gewissen Winkel zum Vektor En, so daß gewisse dem Vektor E" vorauseilende Vektoren nicht mehr eine positive Ausgangsspannung an den Emitter-Basis-Kreis des Transistors 93 führen.
F i g. 8 zeigt die Auswirkung einer Verschiebung des Abgriffes 21 in der Art, daß die Phasenverschiebung der Spannung En weniger als 90° sein wird. In diesem Falle umfaßt das Gebiet, in dem der Vektor Et liegen muß, um eine positive Spannung an dem Transistor 93 zu erzeugen, gewisse Vektoren, die in der Phase der Spannung E" nacheilen.
Neben der zu erfüllenden Phasenbedingung muß die Amplitude der Spannung Et einen gewissen Minimalwert überschreiten, der sich mit der Phasenlage von Et ändert.
Aus den F i g. 4 und 5 geht hervor, daß dem Transistor 100 zwischen Emitte.r und Basis eine positive Spannung zugeführt wird, wenn E, größer ist als E,'. Der veränderliche Abgriff 79 auf den Widerstand 74 bestimmt den Teil der Spannung E" der die Spannung E,' kompensiert. Falls der Abgriff 79 den Widerstand 74 in dem gleichen Verhältnis teilt, in dem die Widerstände 75 und 76 zueinander stehen, so kompensiert E, einen gleich großen Betrag von E,.'. In diesem Falle braucht E, den Wert von ET nur um einen geringen Betrag zu überschreiten, um eine positive Spannung zu liefern und damit den Transistor 100 einzuschalten. In diesem Betriebsfall muß der Vektor Et oberhalb einer Grenzlinie liegen, die durch die Spitze des Vektors En verläuft und senkrecht auf dem Vektor En steht. In diesem Falle wird dem Emitter-Basis-Kreis des Transistors 100 eine positive Spannung zugeführt. Die F i g. 6, 7 und 8 zeigen diese Betriebsfälle. Die Linie CD entspricht dem Minimalwert von Et, der eine Einschaltung des Transistors 100 hervorruft. Mit anderen Worten, ein die Transformatorspannung darstellender Vektor muß ,in dem Gebiet oberhalb der Linie CD enden, um den Transistorschalter 100 einzuschalten. Je genauer Et mit der Phase von E" übereinstimmt, um so weniger muß der Betrag von Et den Betrag von En übersteigen, um eine positive Ausgangsspannung an den Transistor zu liefern. Mit größer werdendem Unterschied im Phasenwinkel muß Et größer und größer werden, um oberhalb der Linie CD zu enden.
In den F i g. 6, 7 und 8 ist das Gebiet doppelt schraffiert, in dem der Vektor enden muß, wenn beide Transistorschalter 93 und 100 eingeschaltet werden sollen.
Die F i g. 9, 10 und 11 geben eine andere Einstellungsmöglichkeit der Schaltung wieder. Aus den drei Figuren geht hervor, daß dis Linie CD jetzt unter den Endpunkt des Vektors En absinkt. Dies bedeutet, daß E,' durch einen Wert von E, kompensiert wird, der niedriger als E,' ist. Man kann diesen Betriebszustand dadurch einstellen, daß der Abgriff 79 weiter von dem mittleren Abgriff 66 entfernt wird als bei den Bedingungen, die den F i g. 6, 7 und 8 zugrunde lagen. Auf diese Weise wird ein größerer Anteil der Spannung an dem Widerstand 74 gegen die Spannung 75 kompensiert.
Wenn der Abgriff 79 in der Nähe des mittleren Abgriffes 66 liegt, dann entstehen Betriebsbedingungen, wie sie in den F i g. 12, 13 und 14 veranschaulicht werden. Hier liegt die Linie CD oberhalb des Endpunktes des Vektors En. Der Vektor Et muß jetzt größer sein als En, selbst dann, wenn die beiden Spannungen genau in Phase sind. Wenn sich der Abgriff 79 in der Nähe des mittleren Abgriffes 66 befindet, so wird nur ein sehr kleiner Teil der Ausgangsspannung des Gleichrichters 67 zur Kompensation der Spannung an dem Widerstand 75 verwendet. Die Spannung an dem abgegriffenen Teil. des Widerstandes 74 wird so nur dann größer sein als die Spannung an dem Widerstand 75, wenn der gleichgerichtete Betrag der Vektorsumme E, + En wesentlich größer ist als der gleichgerichtete Wert der Vektorsumme En + -E".
Aus den F i g. 9 bis 14 geht hervor, daß die Grenzlinie AB nicht mehr durch die Spitze des Vektors E" verläuft. Der Betrag und die Richtung der Abweichung hängen von der Einsstellung des verschiebbaren Abgriffes auf dem Widerstand 46 ab. In den F i g. 6, 7 und 8 entsteht die Spannung E, an dem Widerstand 46 und die Spannung E,' an dem Widerstand 47. Falls ein verringerter Anteil von E, an dem Widerstand 46 abgegriffen wird, so wird eine Kompensation nur für den Fall erreicht, daß E, größer als E,' ist, und zwar im gleichen Verhältnix, in dem der reduzierte Betrag von E, zum vollen Betrag von E, stehst. Falls der Abgriff 48 in die Nähe zum Transformator-Mittelabgriff 43 geschoben wird, so existieren ähnliche Bedingungen, wie sie in den F i g. 12, 13 und 14 dargestellt sind. Unter diesen Bedingungen muß der Vektor Et in dem Gebiet links der Grenzlinie AB enden, genau wie in den Fällen der F i g. 6, 7 und B. In diesem Falle ist jedoch die Grenzlinie gegenüber dem Vektor Ers nach links verschoben. Es werden dadurch die Phasen- und Amplitudenanfarderungen schärfer als bei den in den F i g. 6, 7 und 8 dargestellten Fällen.
In einer ähnlichen Art können die in den F i g. 9, 10 und 11 dargestellten Betriebsbedingungen durch eine Einstellung des Abgriffes 48 erzielt werden. Und zwar geschieht die Einstellung so, daß ein größerer Teil des Widerstandes vom Gesamtwiderstand 46 abgegriffen wird, als es dem Verhältnis der Widerstände 47 zu 35 entspricht. Unter diesen Bedingungen könnte eine vektorielle Lage der Spannungen, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist, einen Einschaltimpuls für den Leistungsschalter liefern. Eine Verschiebung des Abgriffes 48 von dem Mittelabgriff der Transformatorengruppe nach außen wirkt sich in gleicher Weise aus wie eine Verstärkung der Kompensationswirkung der Spannung E, gegenüber der Spannung E"'. Mit anderen Worten ausgedrückt, ein größerer Anteil von E, wird gegenüber ET kompensiert. Es wird dadurch eine Vergrößerung des Gebietes erreicht, indem eine Einschaltung des Leistungs6chaI-ters zulässig ist. In den Figuren drückt sich diese Vergrößerung des Gebietes durch eine Verschiebung der Grenzlinie AB von dem Vektor En nach rechts aus.
Die besprochenen Einstellmöglichkeiten erlauben die Anpassung des Netzüberwachungsgerätes für die Einschaltung eines Leistungsschalters in weiten Grenzen an die Phasen- und Amplitudenverhältnisse zwischen den Vektoren E" und Et.
Der Einfluß von Oberwellenspannungen, der b01 mechanischen oder mit Relais arbeitenden überwachungseinrichtungen schwer zu beherrschen ist, wird durch die Verbindung der Transformatoren 31 bis 34 und 55 bis 58 ausgeschaltet. Da die Oberwellenspannungen auf beiden Seiten der Transformatoren gleich sind, tragen sie in gleicher Weise, zur Erhöhung der Spannung auf den die Gleichrichter speisenden Sekundärseiten bei. Da die Ausgangsseiten der beiden Gleichrichter gegeneinander geschaltet sind, heben sich die gleichgerichteten Oberwellenspannungen von selbst auf.
Zusammengefaßt schafft die Erfindung eine Leistungsschalterüberwachungseinrichtung, die mit einer Kombination von zwei Eingangssignalen arbeitet. Erstens überwacht die Schaltung den Phasenwinkel zwischen der Spannung im Versorgungsnetz und auf der Transformatorseite und erzeugt in einem vorgegebenen Phasenwinkelbereich ein Steuersignal. Zweitens überwacht das Gerät die phasengleiche Amplitude der Transformatorspannung in bezug auf die Spannung des Versorgungsnetzes und liefert einen Steuerimpuls, wenn die phasengleiche Amplitude der Transformatorspannung innerhalb eines Bereiches liegt, der den Maximalwert der Spannung des Versorgungsnetzes übersteigt.

Claims

Patentansprüche: 1. Mehrphasiges Wechselstromsystem mit zwei Wechselspannungen und einem Leistungsschalter, welcher Betätigungsmittel enthält, die auf diese beiden Wechselspannungen ansprechen und nur dann ein Schließen des Leistungsschalters zur Verbindung der beiden Teile des Wechselstromsystems bewirken, wenn die beiden Wechselspannungen eine vorherbestimmte Beziehung zueinander haben, dadurch gekennzeichnet, daß erste elektrische Prüfschaltelemente (17 bis 52) zur Erzeugung einer ersten Ausgangsspannung vorhanden sind, die die Betätigungsmittel des Leistungsschalters, zur Schließung des Uistungsschalters immer dann auszulösen suchen, wenn die genannten beiden Wechselspannungen (E;, E") sich in ihrer Phasenlage innerhalb eines ersten, vorherbestimmten Bereiches ihres vektoriellen Zusammenhanges befinden, daß weiterhin zweite elektrische Prüfschaltelemente (53 bis 79) zur Erzeugung einer zweiten Ausgangspannung vorhanden sind, die die Betätigungsmittel des Leistungsschalters zur Schließung des Leistungsschalters immer dann auszulösen suchen, wenn die Größe einer der beiden Wechselspannungen innerhalb eines zweiten Bereiches ihres vektoriehen Zusammenhanges einen vorherbestimmten Wert überschreitet, und daß die Betätigungsmittel des Leistungsschalters nur dann zur Schließung des Leistungsschalters ausgelöst «erden, wenn die Vektoren der beiden Wechselspannungen in einem Bereich liegen, welcher den genannten beiden Bereichen des vektoriellen Zusammenhanges gemeinsam ist.
2. Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Wechselspannung (E@) erzeugt wird. die die geometrische Differenzspannung zwischen der ersten Wechselspannung (E") und der zweiten Wechselspannung (Et) ist. .>.
Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Transformatoren die erste (E") und die dritte Wechselspannung (E,,) oder eine dieser dritten Wechselspannung proportionale, jedoch dieser gegenüber phasenverschobene Spannung (Ep) sowohl gemäß ihrer Vektorsumme wie ihrer Vektordifferenz kombiniert werden und daß durch Prüfschaltelemente der Unterschied zwischen dem Maximalwert der vektoriellen Summenspannung und der vektoriellen Differenzspannung angezeigt wird.
4. Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste gleichgerichtete Ausgangsspannung entsprechend der arithmetischen Differenz zwischen der ersten und der zweiten resultierenden Spannung erzeugt wird, wobei die erste resultierende Spannung dem Maximalwert der Vektorsumme aus der ersten (E") und der dritten phasenverschobenen Wechselspannung (E,') und die zweite resultierende Spannung der Vektordifferenz zwischen dieser ersten und dieser dritten Wechselspannung (E,') entspricht.
5. Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der ersten gleichgerichteten Ausgangsspannung ein erstes Paar von Transformatoren (33, 34) mit Primär- und Sekundärwicklungen (37, 38, 40, 41), wobei die Primärwicklungen (37, 38) dieses ersten Paares der Transformatoren parallel geschaltet sind und mit einer Spannung gespeist werden, die ein Maß für die erste Wechselspannung (E") ist, und ein zweites Paar von Transformatoren (31, 32) mit Primär- und Sekundärwicklungen (29, 30, 39, 42) vorgesehen sind, wobei die Primärwicklungen (29, 30) parallel geschaltet sind und die Wicklungen mit einer Spannung (E"') gespeist werden, die der dritten Wechselspannung (E") proportional, jedoch gegenüber dieser phasenverschoben ist, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Paar der Sekundärwicklungen (39, 40) so zusammengeschaltet ist. daß an ihnen eine Summenspannung proportional der Vektorsumme der Speisespannungen der Primärwicklungen der ersten und zweiten Transformatorpaare entsteht. und daß ein zweites Paar der Sekundärwi.klungen (41, 42) so geschaltet ist, daß an ihnen eine Differenzspannung proportional der Vektordifferenz der Speisespannungen der Primärwicklungen der ersten und zweiten Transformatorpaare entsteht.
6. Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß Spannungsbegrenzungsmittel (49, 50), die die Spannung an der Sekundärwicklung (42) begrenzen, wenn sich die dritte Wechselspannung (EDV in ihrer Höhe der zweiten Wechselspannung (Et) nähert, mit einem Transformator (32) des zweiten Transformatorpaares verbunden sind.
7. Wcchselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Gleichrichter (44, 45) zur Umformung der Summen- und der Differenzspannungen zu einer gleichgerichteten Ausgangsspannung, die der arithmetischen Differenz zwischen den Maximalwerten der Summen- und du-r DiffL-renzspannungen entspricht, vorgesehen sind. B.
Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß erste Widerstände (35, 46, 47) von den mittels der Gleichrichter (44, 45) gleichgerichteten Summen-und Differenzspannungen gespeist werden und daß eine erste gleichgerichtete Ausgangsspannung, die die Differenzspannung der gleichgerichteten Summen- und Differenzspannungen ist, an den ersten Widerständen abgegriffen wird.
9. Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichtete Ausgangsspannung an dem vezänderlichen Abgriff (48) von den Widerständen (35, 46, 47) abgenommen wird.
10. Wechselstrom-Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste gleichgerichtete Ausgangsspannung auch dann erzeugt wird, wenn der Betrag der dritten Wechselspannung (E"') sich dem Betrag der zweiten Wechselspannung (Et) nähert oder wenn die erste: Wechselspannung (E") Null ist.
11. Wechselstrom-Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltelemente (22, 23) zur Verschiebung der Phasenlage der dritten Wechselspannung (En) um einen vorbestimmten Betrag gegenüber der geometrischen Differenzspannung (En) vorgesehen sind.
12. Wechselstrom-Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Transistor (93) vorgesehen ist, der auf die erste gleichgerichtete Ausgangsspannung anspricht und mit den Einschaltmitteln des Leistungsschalters zusammenwirkt.
13. Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistorschalter einen Transistor (93) mit Emitter, Kollektor und Basiselektrode und einen Eingangsstromkreis zwischen dem Emitter und der Basiselektrode aufweist und, daß die. erste gleichgerichtete Ausgangsspannung an den Eingangsstromkreis zwischen Emitter und Basis geführt wird und der Ausgangsstromkreis zur Steuerung der Einschaltmittel des Leistungsschalters zwischen dem Kollektor und dem Emitter liegt.
14. Wechselstrom-Versorgungssystem nach einem jeden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltelemente (53 bis 79) zur Erzeugung einer zweiten gleichgerichteten Ausgangsspannung auf die arithmetische Differenz zwischen einer dritten und einer vierten resultierenden Spannung ansprechen, wobei die dritte resultierende Spannung gleich dem Maximalwert der Vektorsumme aus der ersten Wechselspannung (En) und einer Spannung (E,) entsprechend der geometrischen Differenzspannung zwischen der ersten (En) und der zweiten Wechselspannung (Et) und die vierte resultierende Spannung gleich dem Maximalwert der Vektordifferenz zwischen der ersten Wechselspannung (E") und einer Spannung (E") entsprechend der geometrischen Differenzspannung zwischen der ersten (E,) und der zweiten Wechselspannung (Et) ist.
15. Wechselstrom-Versorgungssystem nachAnspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der zweiten gleichgerichteten Ausgangsspannung ein drittes Transfarmatorpaar (55, 56) mit Primär- und Sekundärwicklungen (53, 54, 63, 64), wobei die Primärwicklungen dieses dritten Transformatorpaares parallel geschaltet sind und mit einer Spannung gespeist werden, die ein Maß für die erste Wechselspannung (E") ist, und daß ein viertes Paar von Transformatoren (57, 58) mit Primär- und Sekundärwicklungen (59, 60, 62, 65) vorhanden ist, wobei die Primärwicklungen (59, 60) dieses vierten Transformatorpaares parallel geschaltet und mit einer vierten Spannung gespeist werden, die in ihrer Phase auf die geometrische Differenzspannung (En) zwischen der ersten und der zweiten Wechselspannung reagiert, und weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar (62, 63) von Sekundärwicklungen so zusammengeschaltet ist, daß eine Summenspannung erzeugt wird, die proportional der Vektorsumme aus den die Primärwicklungen des dritten und vierten Transformatorenpaares. speisenden Spannungen ist, und daß ein Paar (64, 65) der Sekundärwicklungen so zusammengeschaltet ist, daß eine Differenzspannung erzeugt wird, die proportional zur Vektordifferenz aus den die Primärwicklungen des dritten und vierten Transformatorpaares speisenden Spannungen ist.
16. Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Spannungsbegrenzungsmittel (77, 78) mit einem Transformator (58) des vierten Transformatorpaares verbunden sind, die die Spannung an der Sekundärwicklung (65) begrenzen, wenn sich die dritte Wechselspannung (E,) in ihrer Größe der zweiten Wechselspannung (Et) nähert.
17. Wechselstrom-Varsorgungssystem nachAnspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß Gleichrichter (67, 68) zur Umformung der zweiten Summen- und Differenzspannungen zu einer zweiten gleichgerichteten Ausgangsspannung, die der arithmetischen Differenz zwischen den Maximalwerten der genannten Summen- und Differenzspannungen entspricht, vorgesehen sind.
18. Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Widerstände (74, 75, 76) mit den genannten gleichgerichteten Summen- und Differenzspannungen gespeist werden und daß eine zweite gleichgerichtete Ausgangsspannung abgenommen wird, die der Differenz aus den genannten Summen- und Differenzspannungen entspricht.
19. Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, da,ß die zweite gleichgerichtete Ausgangsspannung an dem veränderlichen Anzapfabgriff (79) von den Widerständen (74, 75, 76) abgegriffen wird.
20. Wechselstrom-Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite gleichgerichtete Ausgangsspannung auch dann erzeugt wird, wenn der Betrag der dritten Wechselspannung (En) sich dem Betrag der zweiten Wechselspannung (Et) nähert oder die erste Wechselspannung (E,) Null ist.
21. Wechselstrom-Versorgungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Transistor (100) vorgesehen ist, der auf die zweite gleichgerichtete Ausgangsspannung anspricht und mit den Einschaltmitteln des Leistungsschalters zusammenwirkt.
22. Wechselstrom-Versorgungssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistorschalter einen Transistor (100) mit Emitter, Kollektor und Basiselektrode und einen Eingangsstromkreis zwischen Emitter und Basiselektrode aufweist und daß die gleichgerichtete zweite Ausgangsspannung an den Eingangsstromkreis zwischen Emitter und Basis geführt wird und der Ausgangsstromkreis zur Steuerung der Efnschaltmittel des Leistungsschalters zwischen dem Kollektor und dem Emitter liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 546 493, 568 689; USA.-Patentschriften Nr. 1718 477, 1730 341, 1798 668, 1798 669.