Vom Winkel zwischen Spannung und Strom in einer Leitung abhängige Widerstandsrelais-Anordnung. Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine vom Winkel zwischen Spannung und Strom in einer Leitung abhängige Widerstandsrelais- Anordnung - wobei der Ausdruck Wider stand keine Beschränkung auf Ohmsehen Widerstand bedeutet - in der Weise auszu bilden, dass auf ein polarisiertes Relais die gleichgerichtete Grösse
EMI0001.0008
im sperren den und die gleichgerichtete Grösse k . J im auslösenden Sinn zur Einwirkung gebracht wird.
Unter polarisiertem Relais ist hierbei ein auf die Grösse und Richtung des auf ihn einwirkenden Gleichstromes bzw. der Gleich spannung ansprechendes Relais (dynamo metrisches Relais, Gleichstromrelais mit per manenten Magneten, Röhrenrelais) zu ver- stehen.
Eine derartige Einrichtung kann gemäss Fig.1 aufgebaut sein. Sie besteht aus zwei Wandlern 11 und 12, an deren Sekundär wicklungen Gleichrichter 13 und 14 ange schlossen sind, deren Ströme im entgegenge setzten Sinn auf ein polarisiertes Gleichstrom relais 20 einwirken. Die Primärwicklungen beider Wandler sind in Reihe liegend über eine Einrichtung K zur Veränderung der Grösse und Richtung des im allgemeinen kom plexen Faktors k einem im Leitungszug lie genden Widerstand' 15 parallelgeschaltet. Sie y werden vom Strom k . J durchflossen.
Eine weitere Primärwicklung des Wandlers 12 ist über einen rein Ohmschen Widerstand r an die Spannung,U angeschlossen. Der sie durch fliessende Strom
EMI0001.0018
wirkt dem Strom k . J in der ersten Primärwicklung entgegen. J ist hierbei der Leitungsstrom bzw. ein ihm pro-. portionaler Strom und U die Leitungsspan nung bzw. eine ihr proportionale Spannung.
Die Ansprechgleichung
EMI0001.0022
kann durch Multiplikation mit
EMI0001.0023
in die Wi derstandsgleichung -
EMI0001.0024
umgewandelt werden. Letztere Auslösekreis, der (in Fig. 2 dargestellt) durch den Nullpunkt eines Koordinatensystems mit der Ordinate R und der Abszisse X geht und den Radius k. r hat. Die Lage des Kreis mittelpunktes M hängt von der Art und Grösse des Faktors<I>k</I> ab.
Ist<I>k</I> eine reelle Grösse, so liegt 31 auf der R-Achse. Für k als imaginäre Grösse -liegt M auf der X-Achse und für den Fall, dass k eine komplexe Grösse ist, befin det sich M, wie in Fig. 2 dargestellt, in dem dazwischenliegenden Feld.
Gemäss der Erfindung wird nun bei einem derartigen Relais eine Einstellvorrichtung für den Faktor k vorgesehen, durch den dieser unabhängig von der Grösse r nach Massgabe des Kurzsehlusswinkels der Leitung so einge stellt werden kann, dass im R-X-Diagramm der durch den Koordinatenanfangspunkt gehende Auslösekreis noch folgende Bedingun gen erfüllt 1. Er schneidet den Widerstandsvektor der Leitung in einem Punkt, dessen Abszisse den Abstand p . X1 vom Koordinatenanfangspunkt hat, worin p kleiner als 1 und X1 der Blind widerstand der Leitung ist, an deren Enden sich die Relais befinden.
2. Er tangiert eine Gerade parallel zur R-Achse, die einen Abstand vom Koord'inaten- anfangspunkt hat, welcher grösser als p. X1, aber höchstens gleich X1 ist.
Welche Vorteile dadurch erreicht werden, sei im folgenden erläutert Es sei zunächst angenommen, dass - wie es bei Freileitungen zutrifft - der Blind widerstand der Leitung je Längeneinheit kon stant ist. Wählt man nun z.
B. k reell, so erhält man als Ansprechkreis des Relais im RX-Diagramm (Fig.3) einen durch den Ko- ordinatenanfangspunkt- gehenden Kreis mit dem Mittelpunkt auf der R-Achse. Seine An- sprechgleichunz lautet
EMI0002.0021
Bei allen Widerstandswerten innerhalb dieses Kreises löst das Relais aus, bei Werten ausser halb des Kreises dagegen sperrt es. Es sei angenommen, dass der Kurzschlusswinkel der Leitung 54 betrage.
Infolgedessen hat auch der Leitungswiderstand Z die gleiche Phasen lage im Vektordiagramm. Bei einem metal lischen Kurzschluss in einer Entfernung, die der Grösse d_ er maximalen vom Relais zu über wachenden Leitungslänge entspricht, ist der Widerstand Z, der dann auftritt, im Dia gramm eingetragen. In Blindwiderstand aus gedrückt, beträgt hierbei die Leitungslänge p . X1, wobei X1 der Blindwiderstand der Leitungsstrecke ist, an deren Enden sich die Relais befinden, und p ein Faktor der kleiner als 1 ist. Wie man sieht, spricht das Relais bei einem Fehler in der Entfernung p .
X1 auch dann an, wenn kein metallischer, son- dern ein Lichtbogenkurzschluss auftritt, und zwar kann der Lichtbogenwiderstand eine ma ximale Grösse haben, die. der Strecke A-B entspricht. Dieses Ansprechen des Relais bei Lichtbogenfehlern in einer Entfernung, wel che der vom Relais maximal zu überwachen den Leitungslänge (p . X1) entspricht, ist vor teilhaft, da viele Fehler nicht metallische Kurzschlüsse, sondern Lichtbogenkurzschlüsse sind'.
Wie man aus dem Diagramm sieht, wird das Relais aber auch ansprechen, wenn der Fehler in der Entfernung X2 auftritt und ein Lichtbogenwid'erstand von der Grösse .41-B1 vorhanden ist. Im allgemeinen macht man in der Praxis p = 80 bis<B>850/e.</B> Der Abstand zwischen der Senkrechten in der Ent fernung p . X1 und der Senkrechten in der Entfernung X2 (Tangente an den Kreis) be trägt bei dem angenommenen Anspreehkreis des Relais und einem Kurzschlusswinkel der Leitung von 54 ungefähr<B>50/9</B> von X1. Fehl auslösungen des Relais können dabei nicht vorkommen.
Es sei nun angenommen, dass wieder die gleiche Leitungslänge p . X1 durch ein Relais überwacht werden soll, bei dem der Mittel punkt seines Ansprechkreises auf der R-Achse liegt, da.ss aber der Ohmsche Widerstand der Leitung kleiner als vorher ist. Es ist dann der Kurzschlusswinkel der Leitung grösser als vorher. Das Relais muss nunmehr eine An sprechkennlinie erhalten, welche dem gestri chelten Kreis entspricht. Man sieht, dass die Entfernung der beiden Geraden, von denen die eine in der Entfernung p .
X1 vom Koor- dinatenanfangspunkt errichtet wird und die andere die Tangente an den Kreis bildet, prozentual grösser geworden ist als vorher, und es kann je nach der Grösse des Kurz schlusswinkels vorkommen, dass das Relais auch dann noch anspricht, wenn ein Licht bogenfehler ausserhalb der Strecke X2 liegt. Es könnten also Fehlauslösungen auftreten. i Durch die Anordnung nach der Erfindung kann dies vermieden werden. Gemäss der Er findung ist eine Einstellvorrichtung vorge sehen, welche den Faktor k nach Massgabe des Kurzschlusswinkels der Leitung jeweils so ein- < . zustellen gestattet, dass er die eingangs ange gebenen Bedingungen erfüllt.
Das bedeutet, dass bei grösser werdendem Kurzschlusswinkel der Mittelpunkt des Kreises nach links ver schoben und gleichzeitig sein Durchmesser verkleinert wird, wodurch die oben ange gebene Bedingung erfüllt ist.
Fig.4 wird dies noch .besser zeigen. In dieser sind für fünf verschiedene Kurzschluss- winkel (54, 60, 65, 72,5. und 85 ) die fünf dazugehörigen Kreise dargestellt, unter der Bedingung, dass die zu überwachende Lei tungslänge im Blindwiderstand gemessen immer die gleiche ist und -die Bedingungen 1 und 2 der Erfindung erfüllt sind. Die Kreise sind mit m1., <I>m2,</I> m3, m4, m5 und ihre Mittel punkte mit Dh, 1112, 313, <I>M4</I> und<B>3,15</B> bezeich net.
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, bewegt sich der Mittelpunkt des Ansprechkreises auf einer Parabel, deren Scheitelpunkt auf der nega tiven X-Achse in einer Entfernung vom Ko- ordinatenanfangspunkt liegt, die halb so gross ist wie die Entfernung des Schnittpunktes der Parabel mit der R-Achse. Alle Kreise gehen durch den Koordinatenanfangspimkt und der Radius des Kreises ist<I>k. r.</I> Mit wachsendem Kurzschlusswinkel wird der Absolutbetrag von k kleiner und die Phasenlage von k voreilen der.
Wenn man jedem von diesen Kurzschlüss- winkeln durch .die Einstellvorrichtung -den entsprechenden Kreis zuordnet, dann bleiben die eingangs gestellten Bedingungen erfüllt und man ist sicher, dass ein Fehlansprechen des Relais nicht stattfinden kann.
Bisher ist der Übersichtlichkeit halber an genommen worden, d'ass die Leitungslänge p # X1., im Blindwiderstand gemessen, immer gleich gross ist. Ist dies nicht der Fall, -so wird der Widerstand r geändert, und je grö sser er ist, um so grösser ist die Entfernung, auf welche das Relais noch anspricht.
Im RX- Diagramm bedeutet das, dass - bei grösserer Entfernung, auf welche das Relais eingestellt wird, die Kreise grösser werden, aber es wird durch die Anordnung nach der Erfindung erreicht, dass unabhängig von der Entfer nungseinstellung die oben angegebenen Be dingungen erfüllt bleiben, wenn, wie vorher beschrieben, jedem Kurzschlusswinkel eine be stimmte Stellung der Einstellvorrichtung zu geordnet wird. Würde also z. B. p . X1. dop pelt so gross werden, so würde auch der ent sprechende Vektor Z doppelt so gross sein und der Kreis würde wieder durch den End punkt dieses Vektors und den Koordinaten anfangspunkt gehen.
Der Abstand der Senk rechten am Ende des Vektors Z und- der Tangente an diesem Kreis würde aber pro zentual auf die Leitungslänge (2X1.) bezogen wieder der gleiche bleiben, wenn die Einstell vorrichtung auf die dem jeweiligen Kurz- schlusswinke1 zugeordnete Stellung eingestellt wird.
Es würde unübersichtlich sein, diese ver schiedenen Kreise bei verschiedener Entfer nungseinstellung im Diagramm einzuzeichnen, und es ist daher zweckmässig, wenn man ver schiedene Leitungslängen untersucht, ein so genanntes -reduziertes Diagramm zu verwen den, in welchem alle auftretenden Wider stände in der Ansprechgleichung des Relais durch r dividiert sind, so dass man folgende Ansprechgleichung bekommt:
EMI0003.0042
In diesem reduzierten Diagramm bewegt sich bei verschiedenen Kurzschlusswinkeln der Mit telpunkt des Kreises, um die Bedingungen der Erfindung zu erfüllen, auf genau so einer Parabel wie -oben an Hand der Fig. 4 erläu tert wurde, als _ die Voraussetzung gemacht wurde, dass die Leitungslänge stets die gleiche sei; es ist nur der Massstab zu ändern.
Die Einstellung des Faktors k kann in verschiedener Weise erfolgen, z. B. könnte man zur Einstellung von k einen Drehtrans formator mit Anzapfungen verwenden und Anzapfungen und Einstellwinkel jeweils so verstellen, dass die oben angegebenen Bedin gungen erfüllt sind. Besonders zweckmässig ist es jedoch, den Faktor k durch einen komplexen Widerstand einzustellen, dessen Ohmsche Komponente und dessen Blindkom ponente geändert werden.
Man kann zu diesem Zweck von einer dem Leitungsstrom propor- tionalen Spannung (Ohmscher Widerstand vom Leitungsstrom oder ihm proportionalen Strom durchflossen) einen Strom den Gleich richtern zuführen und in die Zuführungslei tung einen Ohmschen Widerstand mit einer dazu parallel geschalteten Kapazität einfügen und die beiden entsprechend verändern. Durch das Verhältnis beider Widerstände wird die Phasenlage durch die Absolutwerte die Grösse des Stromes in den Gleichrichtern bestimmt.
Vorzugsweise wird man die Einstellvokrich- tung so ausbilden, dass der Faktor k mit einem einzigen Handgriff verstellt werden kann.
Ein schematisches Schaltbild für ein Aus führungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 5. Mit 20 ist ein polarisiertes Gleiehstromrelais bezeichnet, auf das die Ströme zweier Gleich richter 21 und 22 im entgegengesetzten Sinne einwirken. Der Gleichrichter 21 wird von der Wicklung 31 eines Stromwandlers 30 er regt, der Gleichrichter 22 von der Wicklung 41 eines Stromwandlers 40. Die beiden Pri märwicklungen der Stromwandler 32 und 42 sind in Reihe geschaltet und liegen an dem Widerstand 100 im Zuge der Leitung.
Der Wandler 40 besitzt noch eine zweite Primär- wicklung 43, die über einen Widerstand 101 (Widerstand r) von der Leitungsspannung erregt wird. Der Gleichrichter 21 wird also von dem Strom k J, der Gleichrichter 22 von dem Strom
EMI0004.0022
erregt, wenn das über- setzungsverhältnis der Wandler gleich 1 ist.
Diese beiden Grössen werden gleichgerichtet und wirken in Differenzschaltung auf das Relais ein, so dass das Relais auf die Glei chung
EMI0004.0028
bzw. in Widerstandswerten ausgedrückt auf die Gleichung
EMI0004.0029
anspricht. Um nun den Faktor k entsprechend ein stellen zu können, ist im Zuge der Reihen schaltung der Wicklungen 32 und 42 ein Ohmscher Widerstand 103 und ein Konden sator 104 eingeschaltet, und zwar liegt der Kondensator an Anzapfungen eines Auto transformators 10S. Die Anzapfungen an den Widerständen sind mit 1, 2, 3, 4 und 5 und ebenso die Anzapfungen am Autotransforma tor mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Einstellvorrichtung wird nun so einge stellt, dass jeweils die zugehörigen Anzapf- punkte angeschlossen sind, wie es beispiels weise für die Anzapfpunkte 3 im Ausfüh rungsbeispiel dargestellt ist. Jedem Paar An schlusspunkte 1, 1 oder 2, 2 entspricht ein bestimmter Kurzschlusswinkel der Leitung.
Die Einstellvorrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass ein Kontaktarm die An zapfungen des Widerstandes, ein von diesem unabhängiger Kontaktarm die Anzapfurigen am Autotransformator einzustellen gestattet. Jeder dieser Kontaktarme wird beispielsweise mit einem Drehknopf versehen, der eine Marke besitzt, die über eine Skala gleitet, auf wel cher die der jeweiligen Stellung des Dreh knopfes entsprechenden Kurzschlusswinkel aufgetragen sind. Man stellt dann beide Dreh knöpfe auf gleiche Kurzschlusswinkel ein.
Be sonders zweckmässig ist es, die Anordnung so auszubilden, dass mittels eines einzigen Hand griffes die Einstellung vorgenommen werden kann. Zu diesem Zweck kann man beispiels weise die beiden Kontaktarme miteinander kuppeln und durch einen einzigen Einstell- knopf einstellen. An Stelle die Kontaktarme drehbar zu machen, kann man sie auch in be kannter Weise verschiebbar anordnen.
Sind die Anzapfungen 1 angeschlossen, so fliesst ein dem Leitungsstrom proportionaler und phasengleicher Strom durch die Primär wicklungen der Wandler, da. der Kondensator unwirksam ist und der Autotransformator einen sehr hohen Widerstand darstellt. Man erhält dann also einen Ansprechkreis, der dem Kreis m, in Fig.4 entspricht. Werden die Anzapfungen 2 angeschlossen, so wird der Strom<I>k .
J</I> bzw. der Vektor<I>k . r</I> durch den Wandler vorverschoben, da zu dem bhmschen Strom über den Widerstand ein kapazitiver Strom über den Kondensator hinzukommt. Gleichzeitig wird der Absolutbetrag des Stro mes geringer und damit auch des Vektors <I>k. r:</I> Man erhält dann den Ansprechkreis m@ Die Stufen werden so gewählt, dass die ein gangs geschilderten Bedingungen erfüllt sind.
Man kann an Stelle des Autotransforma tors auch einen Transformator mit Sekundär wicklungen versehen und die Sekundärwick lungen mit Anzapfungen versehen, an welche der Kondensator angeschlossen ist. Man kann auch den Kondensator selbst in Stufen um sehaltbar machen.
Es sind bisher zwei Voraussetzungen ge macht worden, nämlich das eine Mal, dass die Wandler 30 und 40 das Übersetzungsv er- hältnis 1 haben, so dass Primär- und Sekun därstrom, z. B. des Wandlers 30, gleich gross sind. In der Praxis wird man das Überset zungsverhältnis der Wicklung 32 zur Wick lung 31 bzw. der WicklLlngen42 und 43 zLtr Wick lung 41 bedfztend grösser als 1 wählen. Das bedeutet lediglich, dass der Strom lc <I>.
J in</I> der Primärwicklung 32 bzw. 42 bzw. .der Strom
EMI0005.0018
mit dem Übersetzungsverhältnis multipli ziert auf der Sekundärseite erscheint, ausser dem wird man in der Praxis den Widerstand 100 nicht unmittelbar in den Zug der Lei tung legen, sondern parallel zu einem Strom wandler, und ebenso wird man die Wicklung 43 nicht von der Spannung U direkt, sondern über einen Spannungswandler erregen. Es ist. dann lediglich der Strom J durch den Sekun därstrom des Wandlers und die Spannung U durch die Sekundärspannung des Spannungs- wandlers in der AnsprechRleichung des Relais zu ersetzen.
Es bedeutet einen gewissen Aufwand, wenn man einen Widerstand 100 auf die Sekundär seite eines Stromwandlers legt, und es ist daher manchmal erwünscht,: ohne einen solchen auszukommen.
Um auch in- diesem Fall die gewünschte Phasenverschiebung und Grössen einstellung des Faktors k zu erreichen, kann man die Anordnung so treffen, däss die Grösse k J der Sekundärwicklung eines Wandlers mit zwei Primärwicklungen entnommen wird, von denen die eine mit Anzapfungen versehen über die Reihenschaltung aus einem einstell baren Ohmschen Widerstand und einem Kon densator geschlossen ist,
und die zweite Pri- märwicklung in Reihe mit dem zwischen dem Anzapfpunkt der ersten Primärwicklung und. dem Verbindungspunkt vom Kondensator und Widerstand liegenden Gebilde von einem dem Leitungsstrom proportionalen Strom durch flossen wird, und die Anzapfung der ersten Wicklung und die Anzapfungen am Ohmschen Widerstand nach Massgabe des Kurzschluss- winkels, vorzugsweise gleichzeitig mit einem einzigen Handgriff, verstellen.
Ein schematisches Ausführungsbeispiel hierfür zeigt die Fig. 6. Soweit die Teile mit denen der Fig, 5 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen gewählt. Die Wicklung 43 wird in Fig. 6 von einem Spannungswand- ler 107 gespeist. Zum Unterschied von der Anordnung nach Fig. 5 wird die Reihenschal tung der Wicklungen 32 und 42 von der Sekundärwicklung 53 eines Stromwandlers 50 gespeist, der zwei Primärwicklungen 51 und 52 besitzt.
Die Wicklung 51 besitzt Anzapfun- gen und ist über einen Ohmschen Widerstand 103 und einen Kondensator 104 geschlossen. Auch der Ohmsehe Widerstand besitzt An zapfungen. Das Gebilde zwischen dem Ver bindungspunkt von Kondensator und- Wider stand und der gerade angeschlossenen An zapfung an der Wicklung 51 liegt in Reihe mit der zweiten Primärwicklung 52 an der Sekundärwicklung eines Stromwandlers 106, der vom Leitungsstrom durchflossen wird.
Man kann hierbei durch die Anzapfungen an der Wicklung 51 und -durch die Anzap- fungen an dem Ohmschen Widerstand den Strom in der Sekundärwicklung 53 in Grösse und Phase einstellen.
Bezeichnet man die Windungszahlen der Wicklungen mit n51, n52 Lind n53, mit J den Sekundärstrom des Wandlers 106, mit JR den Strom- durch den .Widerstand 103, mit<B>Je</B> den Strom durch den Kondensator 104, mit - nH die Windungszahl der Wicklung 51, die durch den Strom JR durchflossen wird, in Prozen ten der Gesamtwindungszahl n,51, mit no die Windungszahl, welche von dem Strom JG durchflossen wird,
in Prozenten der G esamt- windungszahl n51, so ist der Strom k J gleich
EMI0006.0011
Man sieht, - dass man durch entsprechende Wahl der Grösse des Ohmschen Widerstandes R und des kapazitiven Widerstandes Xe und durch entsprechende Wahl der Win- dungszahlen nR und ne Grösse und Phasen Verschiebung des Stromes k J in der Wicklung 53 einstellen kann.
Der Übersichtlichkeit halber sei zunächst angenommen, dass die Windungszahlen der Wicklungen 51, 52 und 53 gleich gross sind. Der Strom in der Wieklung 53 ist dann gleich
EMI0006.0020
Die zeichnerische Darstellung dieser Glei chung für ein bestimmtes Verhältnis von R zu XC ist in Fig. 7 für fünf -verschiedene Werte von nR bzw. ne dargestellt. Dabei ist angenommen, dass der Eigenwiderstand der Wandlerwicklung 51 keinen merklichen Ein fluss auf die Aufteilung des Stromes J in die Komponenten JC und JR hat.
Der Endpunkt des so entstehenden Vektors k J liegt auf einer Geraden parallel zu J, und sein End punkt kann durch das Verhältnis von nR zu ne auf dieser Geraden verschoben werden.
Bei Änderung des- Verhältnisses von R zu XC ändert sich JR und JC in Grösse und Phasenlage, man bekommt deshalb für ein anderes Verhältnis von R<I>zu</I> XC als in Fig. 7 angenommen für die Endpiunkte der Vek toren k J bei den verschiedenen übersetzungs- verh4,ltnissen eine andere Gerade, die zu der gezeichneten parallel verläuft.
Ändert man das Verhältnis von<I>R zu</I> XC von Null bis unendlich,- so beschreibt der Endpunkt des Vektors JR einen Halbkreis t3. Der Endpunkt des Vektors k J beschreibt dabei, wenn ne gleich 1001/o gewählt ist, den Halbkreis t2 und wenn - nR gleich 1001/o gewählt ist, den Halbkreis t1. Aus Fig. 7 ergibt sich auch, wie man für einen bestimmten Punkt die Grösse von nR bzw. nc und das Verhältnis von R <I>zu</I> XC er hält.
Soll der Endpunkt des Vektors beispiels weise C sein, so zieht man durch diesen Punkt eine Parallele zu J. Vom Schnittpunkt dieser Senkrechten mit dem Kreis t2 zieht man eine Gerade durch den Endpunkt des Vektors J. Diese schneidet den Kreis t3 in einem Punkt P, dessen Abstand vom Anfangspunkt 0 des Vektors J gleich JR und dessen Abstand vom Endpunkt des Vektors J gleich JG ist, so dass man aus diesen beiden Grössen das Verhält nis<I>R zu</I> XC erhält.
Legt man nun durch den Punkt C eine Parallele zu JR, so ergibt das Verhältnis der Strecke C-C1 zu der Strecke JR den Wert nR und das Verhältnis der Strecke C1-C2 zu JG den Wert nC.
In Fig. 8 ist unter der Voraussetzung, dass die Anspreehkreise des Relais den Leitungs- impedanzvektor in einer Entfernung <I>p . X 1</I> von der Koordinatenachse schneiden, und dass der Abstand der Tangente an den Kreis von dem Punkt in der Entfernung p. X1 gleich 0,05 X1 beträgt, die Parabel eingezeichnet, welche der Endpunkt des Vektors k J für verschiedene Kurzschlusswinkel der Leitung durchlaufen muss. Bei einem Winkel von 54 ist k1J gleich J.
Einem Winkel von 60 ent spricht der Vektor k2J, einem Winkel von 65 der Vektor<B>kJ,</B> einem Winkel von 72,5 ein Vektor k4J und einem Winkel von 85 ein Vektor k5J. Für jeden dieser Vektoren, deren Endpunkte mit 1, 2, 3, 4 und 5 be zeichnet sind, sind in Fig.8, wie vorher be schrieben, die zugehörigen Ströme JR und JG ermittelt, und man kann aus dem Diagramm auch unmittelbar die Windungszahlen nR und ne. errechnen.
Dem Vektor k1J entspricht der Kreis m1, dem Vektor k2J der Kreis m,2 usw. Diese An sprechkreise des Relais sind ebenfalls in dem Diagramm eingetragen und man sieht, dass alle Kreise eine gemeinsame Tangente haben, die parallel zu J verläuft, und dass ferner der Schnittpunkt des Kreises m1 mit einer um 54 gegenüber J voreilenden Geraden durch den Koordinatenanfangspunkt und der Schnittpunkt des Kreises m,2 mit einer um 60 voreilenden Geraden usw.
auf einer Senk rechten liegt, die im Ausführungsbeispiel ge strichelt dargestellt ist, so dass die oben er wähnten Bedingungen erfüllt sind. Zu beach ten ist dabei lediglich, dass die Anspreeh- kreise des Relais jetzt nicht im RX-Diagramm, sondern im Stromdiagramm dargestellt sind,. doch kann man das Stromdiagramm in das RX-Diagramm durch Änderung des Massstabes überführen.
Der Abstand der Tangente von der gestrichelten Geraden beträgt 5 % des Abstandes der gestrichelten Geraden vom Koordinatenanfangspunkt.
Wie bereits erwähnt, ergibt sich aus Fig. 8 für jeden Kurzschlusswinkel das Verhältnis R zu XC und die Grösse nR bzw. nC. In Fig. 9 sind für die angegebenen Kurzschlusswinkel die Werte des Verhältnisses R zu XC und die Werte für nR aufgetragen. Dem Kurzschluss- winkel 54 werden nun die Anzapfungen 1 im Widerstand und Wicklung 51, dem Kurz schlusswinkel 60 die Anzapfungen 2 usw. zu geordnet.
Sind die Anzapfungen 1 angeschlos sen, so ist der Strom über den Kondensator 104 gleich Null, der Strom über die An zapfungen 1 dagegen gleich J. In der Sekun därwicklung 53 wird nur der Strom J wirk sam, da in der Wicklung '51 selbst kein Strom fliesst. Man bekommt also in der Sekundär wicklung den Strom kiJ, wobei ki gleich 1 ist. Sind die Anzapfungen 2 angeschlossen, so ist der Strom, der von der Anzapfung 2 an der Wicklung 51 zur Anzapfung 2 am Ohmschen Widerstand fliesst, kleiner als der Strom, der vorher zwischen den Anzapfungen 1 floss.
Ausserdem fliesst jetzt ein kapazitiver Strom von der Anzapfung 2 über den Kondensator. Infolgedessen erhält man jetzt den Vektor k2J, wenn man die Anzapfungen entsprechend wählt. Aus Fig.9 können die Anzapfungen am Widerstand und an der Wicklung 51 für die verschiedenen Kurzschlusswinkel bestimmt werden.
Die Einstellvorrichtung kann für jede An zapfung, wie früher erwähnt, z. B. aus, zwei Kontaktarmen bestehen; von denen jeder durch einen Einstellknopf verstellt wird. Je- dem tinstellknopf wird eine Skala zugeord net, auf welcher der jeder Anzapfung zuge ordnete Kurzschlusswinkel eingetragen ist und beide Einstellknöpfe werden auf den gleichen Kurzschlusswinkel der Leitung eingestellt.
Be sonders zweckmässig ist es; die Einstellvorrich tung so auszubilden, dass durch einen einzigen Handgriff beide Anzapfungen verstellt-wer- den können, indem man beispielsweise die bei den Kontakthebel auf der gleichen Welle an ordnet und mit einem einzigen Einstellknopf verdreht. .
Bei Änderung der Windungszahlen der Wandler ändert sich im Prinzip nichts. Lässt man beispielsweise das Verhältnis der Win- dungszählen der Wicklungen 52 und 53 kon stant, macht jedoch das Verhältnis der Win- dungszahlen der Wicklungen 52 zu 51 gleich 1 : 2, so werden lediglich die Kreise t, und t2 doppelt so gross. In Fig.l0 ist dies darge stellt.
Es ist auch dort ferner die Parabel ein gezeichngt, auf welcher der Endpunkt des Widerstandsvektors k J sich bewegen muss; und für einen Punkt A ist auch die gleiche Konstruktion wie früher bei Fig. 8 durchge führt worden.
Es sei noch darauf hingewiesen. dass, wenn der Absolutbetrag von k z. B. grösser als 1 ist, die Parabel nicht mehr durch den Endpunkt des Vektors J hindurchgeht, sondern die y- Achse weiter oben schneidet. Eine solche Parabel ist gestrichelt in Fig.10 eingetragen, und auch zu dieser kann man für jeden Punkt das entsprechende Verhältnis von R zu Xe und die Grösse nn bzw. no in genau der Blei= eben Weise wie vorher ermitteln. Es ist ledig lich dabei zu beachten, dass für die Punkte, z. B.
Punkt C der Parabel, die in dein ge strichelten Bereich liegen, man jeweils zwei verschiedene Werte von R zu Xc und zwei verschiedene Werte von uR zu ne erhält, da man in diesem Bereich bei der Konstruktion sowohl den untern wie den obern Schnitt punkt- der Senkrechten in diesem Punkt der Parabel mit dem Kreis t2 verwenden kann.
Da man im allgemeinen die Verstellung der Anzapfungen . am Widerstand und an der Wicklung nicht stetig; sondern stufenweise 'vornimmt, stört dies nicht weiter, da man die einen oder die andern durch die Konstruktion ermittelten Werte verwenden kann. Ausserdem ist noch für zwei weitere Punkte<I>B</I> und<I>D,</I> die ausserhalb des gestrichelten Bereiches lie gen, die Konstruktion entsprechend Fig. 8 durchgeführt worden.
Ändert man das Übersetzungsverhältnis von der Wicklung n51 zu n53, so ändert sich auch im Prinzip nichts, es wird lediglich der Faktor k J prozentual grösser oder kleiner.
Bei der dargestellten Konstruktion ist vor ausgesetzt, dass der Verbrauch der an die Wicklung 53 angeschlossenen Teile klein -ist im Verhältnis zum Verbrauch des Widerstan des 103 und des Kondensators 104. Ist dies nicht der Fall, so treten an Stelle der Kreise t1, <I>t2</I> und t3 flachere- Kurven. _ Es ist nicht erforderlich, dass eine beson dere Wicklung 53 vorhanden sein muss, son dern man könnte auch die in Reihe geschalteten Wicklungen 32 und 42 z. B. an die End punkte der Wicklung 52 oder an einen Teil dieser Wicklung anschliessen.
Auch bei der Anordnung nach Fig. 6 wird man das Übersetzungsverhältnis der Wandler 30 und 40 entsprechend -dem bei Fig.5 er läuterten wählen. Es ändert sich dabei nichts, nur wird der Strom k J bzw. in dem ge wählten Übersetzungsverhältnis
EMI0008.0012
auf die Sekun därseite übertragen. Das ändert die Ansprech- gleichung des Relais nicht, da alle Grössen nur mit einem konstanten Faktor multipliziert werden.
Es war bisher angenommen worden, dass der Abstand zwischen der Tangente an dem Anspreehkreis des Relais im RX-Diagramm und der Senkrechten in einer Entfernung p X1 ungefähr gleich 5 % von <I>-</I> p X1 beträgt. Man kann diesen Betrag auch grösser oder kleiner machen.
Es ergeben sich dann eben falls Parabeln, auf denen sich der Mittel punkt der Ansprechkreise bewegen müss, wenn sich der Kurzschlusswinkel der Leitung ver ändert und die Bedingungen 1 und. 2 erhalten bleiben sollen. Die Wahl des Abstandes dieser beiden Geraden hängt davon ab, wie der Faktor p gewählt ist, ferner von der Sicher heit, mit welcher man Fehlansprechen ver hindern will und von der Länge der nach folgenden Leitungsstrecken, welche in an sich bekannter Weise von dem Relais in der zwei ten oder dritten Stufe überwacht werden.
Sind alle Leitungsstrecken gleich lang, so könnte man den Ansprechkreis so legen; dass die Tangente an diesen Kreis vom Koordina- tenanfangspunkt einen Abstand besitzt, der gleich der Länge der Leitung zwischen zwei Relaisorten ist. In der Praxis wird man je doch stets unter diesem Wert bleiben, und da auch die aufeinanderfolgenden Leitungs strecken nicht alle gleich lang sind, wird man im allgemeinen den Abstand dieser beiden Geraden ungefähr in der Grössenordnung von 5 bis 6 %. von p . X1 wählen.