DE849271C - Elektromagnetisches Geraet, insbesondere als Ansprechzaehler fuer den Nachstrom bei UEberspannungsableitern - Google Patents
Elektromagnetisches Geraet, insbesondere als Ansprechzaehler fuer den Nachstrom bei UEberspannungsableiternInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Gerät, welches sich im wesentlichen dadurch auszeichnet,
daß mittels verschiedener magnetischer Sättigung einzelner Flußpfade Stromimpulse von verschiedenem
Zeit- und Intensitätsverlauf getrennt erfaßbar sind. Das Gerät soll also z.B. Stromstöße von kurzer Dauer und
hoher Intensität und solche von längerer Dauer und kleiner Intensität getrennt feststellen können.
Das Gerät kann vorzugsweise bei sogenannten Ansprechzählern, d. h. Apparaten Verwendung finden,
die zur zahlenmäßigen Feststellung der Beanspruchungen ve η Überspannungsableitem durch Übsrspannungen
auf Freileitungen dienen. In Verbindung mit solchen Ansprechzählern hat das Gerät die Aufgabe,
nach erfolgter Ableitung der Überspannung jedes Auftreten eines nachfließenden Netzstromes auf
ein Zählwerk zu übertragen.
Die Zeichnung veranschaulicht den Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel, welches
zur Verwendung für Ansprechzähler dient.
Fig. ι zeigt die schaltungsmäßige Verbindung des
Gerätes mit einem Ansprechzähler;
Fig. 2 zeigt unmaßstäblich den Verlauf eines Überspannungsstiomstoßes J5 und des nachfließenden
Netzstromes /„; Fig. 3 zeigt ein weiteres Diagramm;
Fig. 4 stellt das' Gerät in schaubildlicher Ansicht
dar, und
Fig. 5 ist ein weiteres Diagramm. Gemäß dem zu erläuternden Beispiel ist das den
Gegenstand vorliegender Erfindung betreffende Ge rät ι in einen Ansprechzähler 2 (Fig. i) für Überspannungen
eingebaut und ist mechanisch mit einem besonderen Zählwerk 3 verbunden, welches nach erfolgter
Ableitung der Überspannung den nachfließenden Netzstrom, kurz Nachstrom genannt, anzeigt.
Dieses Zählwerk 3 wird durch das elektromagnetische Gerät gemäß der Erfindung, welches
vom Nachstrom durchflossen und im folgenden mit Nachstromrelais bezeichnet wird, jeweils um eine
Zahleneinheit fortgeschaltet; es zählt somit laufend die Anzahl der in Verbindung mit Überspannungen
auftretenden Nachströme.
Im Ansprechzähler 2 ist das erfindungsgemäße Relais ι parallel zum spannungsabhängigen Widerstand
4 geschaltet, welcher vom Überspannungsstromstoß /j durchflossen wird. Ebenfalls parallel
zum Widerstand 4 liegt der Heizwiderstand 5, der mit den* Zählwerken 6 zur stoßzählenden Seite des
Ansprechzählers gehört. Mit 7 ist der Ableiter und mit 8 der Netzleiter bezeichnet.
Die einwandfreie Zählung des Nachstromes bedingt, daß das Nachstromrelais 1 die Bedingungen
erfüllt, bei Ableitung eines Stromstoßes infolge einer Überspannung nicht anzusprechen, hingegen bei
einem nachfließenden Netzstrom eine Zählung auf dem ihm zugeordneten Zählwerk 3 zu bewirken. Das
Nachstromrelais 1 muß somit den Nachstrom /„ vom
Stoßstrom Js (Fig. 2) getrennt erfassen können. Während der Ableitung eines Überspannungsstromstoßes
verläuft der Strom i„ im Relais 1 gemäß der Darstellung in Fig. 3 oben. Er erreicht einen Scheitelwert von einigen hundert Ampere (etwa 200 bis
300 A) während einer Zeitdauer τ5 von meist weniger
als 2 m/sec.
Nach Abklingen des Stoßstromes J5 (Fig. 2 und 3)
fließt infolge der Netzspannung ein Nachstrom Jn
durch den Ableiter 7 nach Erde. Der Höchstwert des Nachstromes wird durch den Ableiter 7 begrenzt
und beträgt bei neueren Ausführungen etwa ΐσ bis
120 A. Im Ansprechzähler ist nun die Impedanz des Relaiskreises so gewählt, daß praktisch der gesamte
Nachstrom /„ über das Nachstromrelais 1 nach Erde fließt. Es ist also /„ ^ i„. Die maximale Dauer des
Nachstromes /„ beträgt r„ = 1J3 Periode (Fig. 2).
Das elektromagnetische Gerät bzw. Relais 1 (Fig. 1),
welches zur Zählung der Nachströme dient, ist in der Fig. 4 im einzelnen dargestellt.
Das Relais 1 besteht aus einem dreischenkligen
lameliierten Eisenkern, wobei der Querschnitt des Schenkels 9 gegenüber denjenigen der Schenkel 10
und 11 wesentlich kleiner ist. Der mittlere Schenkel
10 weist einen Lagerpunkt io0 für einen Schwinganker
12 auf und trägt zugleich die Spule 13. Der Ankerquerschnitt ist auf der Seite des großen Schenkelquerschnittes
11 wesentlich größer, etwa doppelt so groß als auf der andern Seite des Lagerpunktes io0.
Dies kann in konstruktiv einfacher Weise dadurch verwirklicht werden, daß bei durchgehend gleichem Querschnitt
des Ankerstückes 12 selbst auf der betreffenden Ankerseite der eine Schenkel eines U-förmigen
Eisens am Anker 12, z. B. durch Vernietung, befestigt ist. Am andern Schenkel dieses U-Eisens greift dann
die Ankerfeder 15 an, die bestrebt ist, den Anker 12
stets gegen einen auf der andern Seite angeordneten verstellbaren Anschlag 16 anzudrücken, der zur Verstellung
des dortseitigen Luftspaltes L1 dient. Auf der Seite· des dünnen Ankerquerschnittes ist an
einem mit dem Anker 12 fest verbundenen Winkel 17 ein Auslösestift 18 angeordnet, mit welchem nach
Anziehen des Ankers das Zählwerk 3 (Fig. 1) freigegeben wird.
Der Luftspalt L2 auf der Seite des großen Eisenquerschnittes
kann durch Verschieben und Feststellen mittels der Schraube 19 verändert werden.
Die Arbeits- und Wirkungsweise des Relais 1 sei nachstehend wie folgt erläutert: Wird das Relais
erregt, so wird der gesamte magnetische Fluß θ im Schenkel 10 in zwei Flüsse O1 und Q2 geteilt, die
durch die Schenkel 9 bzw. 11 fließen. Der Luftspalt L1 wird gegenüber dem Luftspalt L2 klein eingestellt.
Bei steigender Erregung wird infolge des kleineren magnetischen Widerstandes des Flußpfades 9 beinahe
der ganze erzeugte Fluß θ über den dünneren Ankerteil fließen, und zwar so lange, bis das Eisen 9 gesättigt
ist. Ist dieser Zustand erreicht, so wächst von nun an bei fortschreitender Erregung der Fluß Q2
an, der jedoch infolge des großen Luftspaltes L2 und
des großen Eisenquerschnittes im Schenkel 11 und Anker 12 nur bei sehr hoher Erregung dem Sättigungszustande
zustreben kann.
Die Flüsse Q1 und Q2 erzeugen die Zugkräfte P1
bzw. p%, die entgegengesetzte Momente um den Lagerpunkt
ioa des Ankers bilden. Die Zugkraft px wächst
bis zu einem Höchstwert, dei bei Sättigung im Sehen- ioo
kel 9 erreicht wird, während die Zugkraft p2 auf ein
Mehrfaches vom P1 anwachsen kann.
Durch Ändern des Luftspaltes L2 ist die Möglichkeit
gegeben, die Zugkraft p2 langsamer oder rascher gegenüber der Zugkraft px anwachsen zu lassen.
Die Größe der maximalen Zugkraft px wird so gewählt,
daß sie dem Anker eine Laufzeit zu geben vermag, die etwas kleiner ist als die kürzeste Zeitdauer
von etwa 2 m/sec des noch zu zählenden Nachstromes. UO
Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Relais sei zunächst diejenige Hälfte betrachtet, die von O1
durchflossen wird. Wird das Relais sehr kurzzeitig :rregt, z. B. durch einen Überspannungsstoß, so daß
die Stromdauer bedeutend kürzer ist als die Laufzeit des Ankers, so erhält die rechte Seite des Ankers
unter Wirkung der Kraft P1 einen Impuls J1, dessen
röße von der Kraft px und der Zeit τ, während welcher
diese gewirkt hat, abhängt. Der Impuls J1 ist somit gleich dem Integral der Kraft px über die
Zeit τ.
Dem Impuls J1 entgegen wirkt die Zugfeder 15
(Fig. 4), so daß für den Ankerweg L1, bei welchem
eine Auslösung des Zählwerkes 3 stattfindet, der Impuls J1 einen bestimmten Minimalwert erreichen
muß.
Derselbe Vorgang spielt sich nun auf der vom
Fluß O2 durchflossenen Hälfte ab, nur mit dem
Unterschied, daß der entsprechende Impuls J2, der
durch die Kraft p2 erzeugt wird, dem Impuls J1 entgegenwirkt.
Das Kippen des Ankers 12 nach rechts oder nach links bzw. das Stillstehen am Anschlag 16
ist durch den resultierenden Impuls JR aus J1 und
J2 bedingt. Die Funktion des Relais ist somit durch
die allgemeine Beziehung
T
τ
Jr= J1-J2= fpidt— Jp2dt
H H
charakterisiert.
Das Verhalten des Relais 1 bei einem überspannungsstoßstrom
ist nun so, daß der Relaisstrom i„ hierbei hohe Werte (von einigen hundert Ampere)
erreicht, aber von verhältnismäßig kurzer Dauer ist (meist kleiner als 2 m/sec). In Fig. 3 ist der Strom i„
dargestellt, und aus dem unteren Teil des Diagrammes ist zu ersehen, daß die Summe der (positiven) Impulse
J1, die während der Zeiten T1 und T3 zur Wirkung
kommen, bedeutend kleiner ist als die Summe der (negativen) Impulse J2, die während der Zeit T2
zur Wirkung kommen. In diesem Fall wird der Anker 12 des Relais 1 gegen den Anschlag 16 angedrückt,
und es erfolgt keine Auslösung des Zählwerkes 3.
Bei einem Nachstrom ist das Verhalten des Relais 1 hingegen so, daß bei geeigneter Wahl des Luftspaltes
L2 entsprechend den in der Praxis auftretenden Nachströmen von z. B. 10 bis 120 A die Kraft p2 im
Vergleich zu der Kraft px klein ist. Da nun aber die
Zeit τ, während welcher die Kraft P1 wirkt, verhältnismäßig
groß ist und etwa 3 bis 4 m/sec beträgt, überwiegt die Summe der Impulsgrößen J1 die Summe
der Impulsgrößen J2, wie dies in Fig. 5 im Gegensatz
zu Fig. 3 zum Ausdruck gebracht ist, so daß der Anker 12 auf die Seite des Schenkels 9 angezogen
und damit durch den Stift 18 das Zählwerk 3 (Fig. 1)
um einen Schritt weitergeschaltet wird.
Claims (12)
1. Elektromagnetisches Gerät, insbesondere als Ansprcchzähler für den Nachstrom bei Überspannungsableitern,
dadurch gekennzeichnet, daß mittels verschiedener magnetischer Sättigung einzelner
magnetischer Flußpfade Stromimpulse von verschiedenem Zeit- und Intensitätsverlauf getrennt
erfaßbar sind.
2. Gerät nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bildung zweier Flußpfade verschiedener Sättigung ein Eisenkern mit drei Schenkeln vorgesehen ist, von denen mindestens
einer einen geringeren Eisenquerschnitt als die anderen aufweist.
3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern mit einem auf
dem mittleren Schenkel des Kernes gelagerten Schwinganker zusammenarbeitet.
4. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker auf der dem Außenschenkel
geringeren Querschnittes entsprechenden Seite einen wesentlich kleineren Querschnitt aufweist
als auf der andern Seite.
5. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker durch eine ihn in
Richtung des Außenschenkels mit großem Querschnitt ziehende Feder in seiner Ruhelage gehalten
wird.
6. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule auf dem Mittelschenkel
des Eisenkerns angeordnet ist.
7. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Luftspalte
zwischen den Außenschenkeln und dem Anker verstellbar ist.
8. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an demjenigen Außenschenkel,
zwischen dem und dem Anker der Luftspalt verstellbar ist, ein verschiebbares und feststellbares
Eisenstück angeordnet ist.
9. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker auf der Seite des
kleineren Querschnittes ein Auslöseorgan trägt, welches nach jedmaligem Anziehen dieses Ankerteiles
auf die Seite des Außenschenkels von geringerem Querschnitt ein Zählwerk um eine Einheit fortschaltet.
10. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anker zur Vergrößerung seines Querschnittes auf der Seite des Kernaußenschenkeis
mit größerem Querschnitt mit dem einen Schenkel eines U-förmigen Eisens fest verbunden
ist, an dessen anderem Schenkel die Ankerfeder angreift.
11. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß es parallel zum spannungsabhängigen Widerstand eines Ansprechzählers
geschaltet ist, der zur zahlenmäßigen Feststellung der Beanspruchungen von Überspannungsableitern
durch Überspannungen auf Freileitungen dient.
12. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß seine Impedanz zusammen mit derjenigen des Kreises, in den es
eingeschaltet ist, einen derartigen Wert aufweist, daß praktisch der ganze Nachstrom eines Überspannungsstromstoßes
über das Gerät nach Erde fließt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 5341 9.
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CH242730T | 1944-11-30 |
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GB (1) | GB619765A (de) |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
DE102008031919A1 (de) * | 2008-07-08 | 2010-01-14 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Überspannungsschutzelement |
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Families Citing this family (1)
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DE102008031919B4 (de) * | 2008-07-08 | 2016-05-25 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Überspannungsschutzelement |
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