DE401961C - Selbsttaetige Reguliervorrichtung - Google Patents

Description

In elektrischen Schaltanlagen werden häufig Reguliervorrichtungen benötigt, welche in Abhängigkeit von einer primären elektrischen Größe, z. B. von der Spannung in einem¹ Netz oder der Stromstärke in einer Leitung, eine sekundäre elektrische Größe, z. B. den Widerstand in einem· Erregerstromkreis oder Relaisstromkreis, verändern. Man baut solche Regler im allgemeinen in der Weise, daß die primäre elektrisiche Größe auf ein elektromotorisches System, beispielsweise einDrehfeldsystem mit zwei Erregerspulen und einer Kurzschlußtrommel oder ein Wattmetersystem mit einer feststehenden und einer beweglichen Spule, einwirkt, und daß durch eine Bewegung dieses elektromotorischen Systems eine Kontaktvorrichtung verstellt wird. Gleichzeitig wird durch eine solche Bewegung eine Gegenkraft hervorgerufen, beispielsweise eine Feder gespannt, die bewirkt, daß die Stellung des elektromotorischen Systems eindeutig von der primären Größe abhängig ist.

Solche Anordnungen haben folgenden Nachteil: Die Richtkraft des elektromotorischen Steuersystems ist in einer ganz bestimmten Weise von der primären elektrischen Größe (Strom oder Spannung) abhängig, beispielsweise bei Drehfeldsystemen ihrem Quadrat proportional. Die größte Änderung der Richtkraft mit der primären elektrischen Größe und damit die größte Empfindlichkeit der Reguliervorrichtung tritt also in einem ganz bestimmten Bereich auf bei quadratischer Abhängigkeit, z. B. am oberen Ende des Regulierbereiches. Es ist aber je nach dem Anwendungszweck der Reguliervorrichtung unter Umständen erwünscht, die größte Empfindlichkeit in einem anderen Bereich der primä;-ren elektrischen Größe zu haben. Wird die Reguliervorrichtung beispielsweise in einer Einrichtung zum Schutz unterteilter Leitungsnetze gegen Betriebsstörungen verwendet, bei der die Auslösezeiten der Schalter in Abhängigkeit von der Spannung gebracht sind, so wird gerade bei den kleinsten Spannungen' die größte Empfindlichkeit verlangt.

Bei Reguliervorrichtungen mit elektromotorischen Steuersystemen, die nach anderen Prinzipien eingerichtet sind, kann die größte Empfindlichkeit an anderen Stellen des Regulierbereiches liegen, und bei Verwendung dieser Reguliervorrichtungen zu anderen Zwecken kann die größte Empfindlichkeit an wieder anderen Stellen des Regulierbereiches verlangt werden.

Die vorliegende Erfindung soll es ermöglichen, die Empfindlichkeit des elektromotorischen Steuersystems willkürlich je nach den Bedürfnissen, die durch die Art der Anwendung gegeben sind, zu verändern, und zwar soll dies dadurch geschehen, daß durch eine Veränderung der Stellung der Reguliervorrichtung auch eine Veränderung im Stromkreis ihres elektromotorischen Steuersytems hervorgerufen wird, die auch nach Erreichung, des Beharrungszustandes bestehen bleibt, im Gegensatz zu ähnlichen bekannten Anordnungen, bei denen eine Veränderung im

Stromkreis des elektromotorischen Steuersystems vorübergehend in Abhängigkeit von der Bewegung der Reguliervorrichtung zur Verhinderung des Pendeins stattfindet. Die Abb. ι zeigt in schematischer Darstellung ein Anwendungsbeispiel der Erfindung, an welchem das Wesen der Erfindung näher erläutert werden kann. In dieser Abbildung bedeutet: α und b zwei Spulen, c einen Vorschaltwiderstand, welcher in Reihe mit einer der beiden Spulen (b) geschaltet ist, d eine Kurzschlußtrommel. Diese vier Teile bilden zusammen das elektromotorische Steuersystem. Eine an die Spule α angelegte Wechselspannung E_n erzeugt infolge des Zusammenwirkens der Spulen α und b ein Drehfeld, durch welches eine Dreh'kraft auf die Trommel d ausgeübt wird, e ist eine Feder, welche eine Gegenkraft erzeugt. / ist ein. Wälzkontakt, der sich bei Bewegung der Trommel d auf der Kontaktbahn g abwälzt und dadurch einen mehr oder weniger großen Teil des Widerstandes h in den gemeinsamen Stromkreis der beiden Spulen α und b einschaltet. / ist das Netz, aus dem dieser Stromkreis gespeist wird, k ist ein zweiter Wälzkontakt, der sich auf der Kontaktbahrr ι abwälzt und dadurch einen mehr oder weniger großen Teil des Widerstandes in kurzschließt. Dieser Widerstand m ist in den Stromkreis eingeschaltet, der durch den Regler beeinflußt werden soll.

Die Abb. 2 zeigt die Richtkraft K. des ' elektromotorischen Steuersystems in Abhängigkeit von der Spannung E„, welche an der Spule α und über den Widerstand C auch an ! der Spule b liegt. Es ist eine quadratische Abhängigkeit angenommen.

Die Abb. 3 zeigt in Abhängigkeit von der Strecke S, welche der Wälzkontakt /, von einer Endstellung ausgehend, auf seiner Kontaktbahn g zurückgelegt hat, die Richtkraft der ' Feder e, welche natürlich gleich der Rieht- ' kraft K des Steuersystems sein muß. Aus Abb. 2 undl 3 ergibt sich der in. Abb. 4 darge- j stellte Zusammenhang zwischen der Spannung Ea und der Strecke S, welcher in diesem Beispiel dieselbe Form hat wie der Zusam- ■ menhang zwischen E₁₁ und ίζ in Abb. 2, weil . der Zusammenhang zwischen S und K. linear ■ angenommen wurde. In Abb. 4 ist gleichzeitig der gewünschte Zusammenhang zwischen der Spannung Ei im Netz / und der Strecke S eingetragen. Dieser Zusammenhang ist beispielsweise so angenommen, daß der Kontakt > des Reglers schon bei kleinen Spannungen einen großen Teil seines Weges zurücklegen soll. j

In den Abb. 2 und 4 sind alle Größen als relative Werte angenommen, bezogen auf den ! größten Wert = 100 Prozent. Wenn in !

\ Abb. 4 E_a größer als Ei erscheint, so bedeutet das also nicht, daß der Absolutwert der Spannung E_n größer als der der Spannung Ei sein müßte. Das aus Abb. 4 entnommene Verhältnis der relativen Werte E_a: E-, ist in Abb. 5 in Abhängigkeit von der Strecke S aufgetragen. Die Absolutwerte kann man nun so festlegen, daß ihr Verhältnis E_n: E; im Höchstfall den Wert 1 annimmt. Man erhält dadurch für die Abb. 5 den in dieser Abbildung rechts aufgetragenen Maßstab, womit das wahre Verhältnis E_a :Ei für jede Stellung des Reglers festliegt. Aus diesem Verhältnis kann die erforderliche Ohm-• zahl des Widerstandes h berechnet werden. Auf diese Weise ist es also möglich, jede gewünschte Abhängigkeit der Reglerstellung (Strecke S) von der Netzspannung (£,·) zu erreichen.

Es ist nicht notwendig, den von der Reglerstellung beeinflußten Widerstand (A in Abb. 1) in Reihe mit dem gesamten Stromkreis der elektromotorischen Steuereinrichtung zu schalten; er kann auch in Reihe oder parallel zu einem Teil dieses Stromkreises liegen. Bei der Anordnung des Steuersystems nach Abb. 1 könnte der Widerstand beispielsweise einer der beiden Spulen allein vorgeschaltet sein, also etwa an die Steile des Widerstandes c go treten. Bei einer anderen Anordnung des Steuersystems, wenn die Spulen α und b (Abb. 1) anstatt parallel in Reihe geschaltet sind, könnte der von der Reglerstelle beeinflußte Widerstand h beispielsweise auch parallel zu einer der beiden Spulen geschaltet werden.

In der gleichen Weise kann auch bei einem Regler, dessen Stellung nicht von einer gegebenen Spannung, sondexn von einer gegebenen Stromstärke abhängt, verfahren werden, um eine beliebige gewünschte Abhängigkeit der Reglerstellung von der Stromstärke zu erhalten. Die Abb. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für diesen Fall. Die Buchstaben haben (zum Teil in sinngemäßer Übertragung) dieselbe Bedeutung wie in Abb. 1; es bedeutet also: α und b zwei Spulen, c einen Widerstand, der zu einer dieser Spulen parallel geschaltet ist, d die Kurzschlußtrommel. Diese vier Teile bilden zusammen das elektromotorische Steuersystem. Ein die Spule a durchfließender Wechselstrom J_n erzeugt infolge des Zusammenwirkens der Spulen a> und b ein Drehfeld, durch welches eine Drehkraft auf die Kurzschlußtrommel d ausgeübt wird. / ist ein Wälzkontakt, g die Kontaktbahn, h der von der Reglerstellung abhängige Widerstand, / ist die Sekundärspule eines Stromwandlers, aus der das ganze Steuersystem mit dem Strom /,· gespeist wird. Die Abb. 2 bis 5 gelten auch für diesen Fall,

wenn überall anstatt der Spannung E_a der Strom J_a und anstatt der Spannung Ei der Strom /,■ gesetzt wird.

Auch in diesem Fall ist es nicht notwendig, den von der Reglerstellung beeinflußten Widerstand h parallel zu dein gesamten Stromkreis des elektromotorischen Steuersystems zu schalten; er kann auch parallel oder in Reihe mit einem Teil dieses

ίο Stromkreises liegen. Bei der Anordnung des Steuersystems nach Abb. 6 könnte der Widerstand beispielsweise zu einer der beiden Spulen allein parallel geschaltet sein, also etwa an die Stelle des Widerstandes c treten. Bei einer anderen Anordnung des Steuersystems, wenn die Spulen α und b anstatt in Reihe parallel geschaltet sind, könnte der von der Reglerstellung beeinflußte Widerstand beispielsweise in Reihe zu einer der beiden Spu-

ao len geschaltet werden.

In dem Beispiel der Abb. 1 wurde eine bestimmte Bauart der selbsttä.igen Reguliervorrichtung zugrunde gelegt. Die Erfindung kann aber auch auf irgendeine andere Art von Reguliervorrichtungen angewendet werden. Beispielsweise kann das elektromotorische Steuersystem aus einem einfachen Magneten bestehen, der je nach der angelegten Spannung eine Feder mehr oder weniger spannt. An Stelle der Vorschaltwiderstände sowohl in dem geregelten Stromkreis wie im Stromkreis des Steuersystems können irgendwelche andere Einrichtungen treten, z. B. Widerstände in Spannungsteilerschaltung oder

Transformatoren mit vielen Anzapfungen, j Auch die Kontakte, welche von dem Regler längs ihrer Kontalktbahnen verstellt werden, können durch andere Einrichtungen ersetzt werden, beispielsweise durch. Drehtransformatoren, die mit dem elektromotorischen Steuersystem gekuppelt sind.

Die Erfindung ist von besonderem Vorteil in Einrichtungen zum Schutz von unterteilten Leitungsnetzen gegen Betriebsstörungen. In solchen Einrichtungen kann durch die Reguliervorrichtung eine Hilfsspannung geregelt werden, welche den Ablauf eines Zeitrelais beeinflußt. Das Steuersystem dieser Ruguliervorrichtung kann beispielsweise von der Spannung der zu schützenden Leitungsstrecke oder von dem Strom, der in ihr fließt, oder von der Leistung, die durch sie übertragen j wird, oder von irgendeiner anderen gegebenen elektrischen Größe abhängig sein. Soll

z. B. die Wirkung des Spannungsabfalles in der Leitung dazu benutzt werden, ein von einem Überstrom betroffenes Leitungsstück ohne Beeinträchtigung der übrigen Netzteile selbsttätig vom Netz abzutrennen, so wird verlangt, daß die Schutzeinrichtung erst bei ganz kleinen Spannungen anspricht, daß also die Netzspannung etwa in der Art auf die Reguliervorrichtung einwirkt, wie es in Abb. 4 für die Spannung E,- angegeben ist. Dies kann, wie oben gezeigt, durch Anwendung einer nach der Erfindung ausgeführten Reguliervorrichtung erreicht werden.

Soll die Wirkung des in einer Leitung fließenden Überstromes zum Abschalten dieser Leitung verwendet werden, so ist es vorteilhaft, wenn der Ausschlag der Reguliervorrichtung bis zu sehr hohen Strömen dem Strom angenähert proportional ist. Soll die Richtung der Leistungsübertragung in der Leitung benutzt werden, um ein krankes Leitungsstück abzuschalten, so ist es notwendig, daß die Schutzeinrichtung auch bei ganz kleinen Spannungen anspricht. Es muß also der Spannungsspule des Steuersystems ein Widerstand vorgeschaltet werden, der bei ganz kleinen Spannungen kurzgeschlossen wird. Diese Fälle sind nur als Beispiele angeführt. Sie haben alle das Gemeinsame, daß die Ablaufzeit eines Relais mit Hilfe einer nach der Erfindung ausgeführten Reguliervorrichtung in einer beliebigen gewünschten Weise von einer elektrischen Größe abhängig gemacht werden kann, die durch den zu schützenden Netzteil gegeben ist.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Selbsttätige Reguliervorrichtung, die durch ein elektromotorisches System gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Veränderung der Stellung der Reguliervorrichtung auch eine dauernde Veränderung im Stromkreis ihres elektromotorischen Systems hervorgerufen wird, so daß die Gesetzmäßigkeit, nach der die Richtkraft des Steuersystems von der das Steuersystem beeinflussenden elektrischen Größe abhängt, verändert wird.

2. Verfahren zur Anwendung selbsttätiger Reguliervorrichtungen nach Anspruch ι zum Schutz von unterteilten Leitungsnetzen gegen Betriebsstörungen, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Reguliervorrichtung eine Hilfsspannung geregelt wird, welche den Ablauf einea Zeitrelais beeinflußt, und daß das Steuersystem der Reguliervorrichtung von einer durch die zu schützende Leitungsstrecke gegebenen elektrischen Größe (Spannung, Strom, Leistung o. dgl.) abhängig ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.