DE1046162B - Relais mit einer von der Kurvenform der zu ueberwachenden elektrischen Groesse abhaengigen Ansprechempfindlichkeit - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es sind Differentialschutzeinrichtungen für Transformatoren bekannt, bei denen das Auslöserelais in Brückenschaltung an den Ausgangsklemmen von zwei Doppelweggleichrichteranordnungen liegt, von denen die eine aus Stabilisierungsgründen vom Durchgangsstrom und die andere vom Differenzstrom einer bekannten Wandlerschaltung gespeist wird. Um bei Schutzeinrichtungen dieser Art eine Fehlauslösung beim Einschalten des geschützten Anlageteiles, beispielsweise eines Transformators, zu unterbinden, wurde bereits vorgeschlagen (deutsche Patentschrift 858 715), in den Eingangskreis der vom Durchgangsstrom gespeisten Gleichrichteranordnung einen induktiven Shunt und einen ohmschen Vorwiderstand und in den Eingangskreis der vom Differenzstrom gespeisten Gleichrichteranordnung einen ohmschen Shunt und einen induktiven Vorwiderstand einzuschalten. Diese bekannte Anordnung ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt.

In der einspeisenden und der abgehenden Leitung eines Transformators 1 ist je ein Stromwandler 2 bzw. 3 angeordnet. Die in diesen Wandlern im normalen Betriebsfall induzierten Ströme sind durch entsprechend gewählte Übersetzungsverhältnisse der Wandler auf gleiche Größe und gleiche Phasenlage gebracht. Der in ihrem gemeinsamen Stromkreis liegende Zwischenwandler 4 wird von beiden Strömen in entgegengesetzter Richtung durchflossen, so daß an den Ausgangsklemmen ein Strom abgegriffen wird, der der Differenz beider Ströme proportional und im normalen Betriebsfall gleich Null ist. Der mit Mittelanzapfung versehene Wandler 5 dagegen wird in beiden Wicklungshälften von beiden Strömen in gleicher Richtung durchflossen, und der Ausgangssirom dieses Wandlers ist der Summe beider Ströme proportional. Dieser Summenstrom wird als Haltestrom J# dem Auslöserelais 12 über den induktiven Shunt 6, einen ohmschen Vorwiderstand 7 und die Doppelweggleichrichteranordnung 10 zugeführt, während der dem primären Differenzstrom proportionale Sekundärstrom J / des Wandler 4 dem Relais als Betätigungsstrom über einen ohmschen Shunt 8, einen induktiven Vorwiderstand 9 und die Doppelweggleichrichteranordnung 11 zugeführt wird. Die ganze Anordnung ist beispielsweise so bemessen, daß bei sinusförmigem Betriebsstrom ein Ansprechen des Relais 12 erfolgt, wenn der primäre Differenzstrom etwa 50% des Durchgangsstromes erreicht. Damit ergibt sich bei allen innenliegenden Fehlern des Transformators eine sofortige unverzögerte Auslösung, während die Auslösung bei außerhalb gelegenen Fehlern in bekannter Weise verhindert wird.

Bei dieser bekannten Anordnung soll eine Fehlauslösung der Schutzeinrichtung beim Einschalten des

der zu überwachenden elektrischen Größe

abhängigen Ansprechempfindlichkeit

Anmelder:

ίο LICENTIA Patent-Verwaltungs-G. m. b. H., Hamburg 36, Hohe Bleichen 22

Heinz Gutmann und Dipl.-Ing. Walter Halama,

Heiligenhaus,
sind als Erfinder genannt worden

geschützten Transformators durch die Wirkung der frequenzabhängigen Widerstände 6 und 9 unterbunden werden. Der frequenzabhängige Vorwiderstand 9 im Eingangskreis der Gleichrichteranordnung 11 bewirkt, daß die Amplituden der beim Einschalten des Transformators 1 im Differenzstrom A T enthaltenen höheren Harmonischen in bezug auf die Amplituden der Grundwelle verringert werden. Der frequenzabhängige Shunt 6 dagegen bewirkt, daß die Amplituden der im Haltestrom J_n enthaltenen höheren Harmonischen in bezug auf die Amplitude der Grundwelle vergrößert werden. Bei nicht sinusförmigen, aber kurvenformgleichen Ausgangsströmen der Wandler 4 und 5 müßte demnach, bedingt durch die verschiedenartige Schaltung in den beiden Gleichrichtereingangskreisen, der Ausgangsstrom des Gleichrichters 10 größer sein als der Ausgangsstrom des Gleichrichters 11; ein Ansprechen des Relais 12 dürfte in diesem Fall dann nicht möglich sein.

Wie bereits oben erwähnt wurde, ist es bei der bekannten Differentialschutzeinrichtung erforderlich, die Ansprechkennlinie des Relais 12 so zu wählen, daß eine Auslösung bereits dann erfolgt, wenn der primäre Differenzstrom einen Wert überschreitet, der nur einen bestimmten Bruchteil, beispielsweise die Hälfte, des Durchgangsstromwertes ausmacht. Bei dem genannten Zahlenbeispiel bedeutet das, daß der Durchgangsstrom mindestens doppelt so groß sein muß wie der primäre Differenzstrom, wenn man ein Ansprechen des Relais 12 unterbinden will. Diese Forderung hat jedoch nur Gültigkeit für den Fall, daß in beiden Sekundärkreisen der Wandler 2 und 3 ein Strom

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fließt. Beim Einschalten eines Transformators fließt dort aber nur ein einseitiger Strom, so daß dementsprechend auf der Sekundärseite des Wandlers 5 ein Strom fließt, der nur halb so groß ist. Für eine Sperrung gegen Fehlauslösungen ergibt sich damit für den Fall der einseitigen Speisung der Schutzeinrichtung die Forderung, daß der Haltestrom J_H des Wandlers 5, der jetzt nur den vierten Teil des Ausgangswechselstromes Δ J des Wandlers 4 beträgt, nach der Gleichrichtung mindestens viermal so groß sein muß wie der gleichgerichtete Strom AI. Diese erforderliche Vergrößerung des gleichgerichteten Haltestromes J_H muß bei Abweichung von einem sinusförmigen Strom aHein durch die im Frequenzgemisch enthaltenen Oberwellen bewirkt werden. Es hat sich gezeigt, daß eine Sperrung der bekannten Schutzeinrichtung bei Einschaltvorgängen aber nicht erreicht werden kann, da die Amplituden der Oberwellen des Einschaltstromes dafür zu gering sind.

Auf dem Gebiete des Differentialschutzes sind weiterhin noch andere Lösungen bekannt, die sich alle auf die Immunisierung der Schutzeinrichtungen gegen solche Fehlauslösungen beziehen, die entweder durch Einschaltvorgänge oder aueh durch Sättigungserscheinungen von Stromwandlern hervorgerufen werden.

So ist beispielsweise eine aus einem wattmetrischen Relais bestehende Anordnung bekannt, durch deren Kontakt beispielsweise der Auslösestromkreis der Differentialschutzeinrichtung unterbrochen werden soll, wenn der Differenzwechselstrom der Differentialschutzeinrichtung geradzahlige Harmonische aufweist, die ein besonderes Kennzeichen von Einschaltströmen sind. Bei dieser Relaisanordnung wird der Differenzwechselstrom der einen Spule des wattmetrischen Relais direkt und der anderen Spule über eine Doppelweggleichrichteranordnung zugeführt. Im normalen Betriebsfall fließt dann in der direkt gespeisten Spule ein Wechselstrom der Betriebsfrequenz und in der über den Gleichrichter gespeisten Spule ein Gleichstrom, dem wegen des Doppelweggleichrichtereffektes ein Wechselstrom der doppelten Betriebsfrequenz überlagert ist. Das wattmetrische Relais, das bekanntlich nur auf Wechselströme gleicher Frequenz anspricht, wobei gewisse Bedingungen hinsichtlich der gegenseitigen Phasenlage erfüllt sein müssen, kann demnach im normalen Betrieb nicht ansprechen. Treten infolge eines Einschaltvorganges nun alle Oberwellen im Differenzwechselstrom auf, so werden dem gleichgerichteten Differenzstrom zusätzlich nur Wechselströme der vierfachen, sechsfachen, achtfachen usw. Grundfrequenz, d.h. nur geradzahlige Harmonische, überlagert. Sofern die notwendigen Phasenbedingungen erfüllt sind, erzeugen dann nur die in beiden Stromkreisen des Relais fließenden Ströme der gleichartigen Frequenzen ein Drehmoment in einer Riehtung, so daß der dem Relais zugeordnete Kontakt betätigt wird. In der Praxis hat es sich gezeigt,, daß diese Relaisanordnung nicht mit der erforderlichen Sicherheit arbeitet, was darauf zurückzuführen ist, daß die erwähnten Phasenbedingungen nicht eingehalten werden können. Wegen der erforderlichen unterschiedlichen Bemessung der beiden Relaisspulenstromkreise sind die Phasenverschiebungswinkel sowohl zwischen den einzelnen Oberwellenströmen eines Stromkreises als auch zwischen den Oberwellenströmen gleicher Frequenz in beiden Stromkreisen stets unterschiedlich. Da aber darüber hinaus die Ph asenverschiebungs winkel· auch noch vom Zeitpunkt des Auftretens der Stromverzerrung — hier also beispielsweise vom Einschaftaugenblick des Transformators — abhängig sind, kann man die Empfindlichkeit der bekannten Relaisanordnung selbst dann nicht verbessern, wenn man durch Einschaltung von phasenverschiebenden Widerständen die Phasenverschiebung zwischen gleichartigen Oberwellenströmen in beiden Kreisen kompensiert.

Es ist weiterhin eine gegen Einschaltströme immunisierte Differentialschutzeinrichtung bekannt, bei der als Differentialrelais zwei auf einer gemeinsamen Achse arbeitende Drehmagnetsysteme verwendet werden, von denen das eine als Betätigungssystem vom Differenzwechselstrom der Differentialschutzeinrichtung gespeist wird und das andere als Kompensationssystem vom Gesamtstrom. Zur Immunisierung gegen Einschaltströme ist ein zusätzlicher Haltemagnet vorgesehen, dessen Anker mit der Achse der Drehmagnetsysteme verbunden ist und dessen Spule vom Differenzwechselstrom unter Zwischenschaltung eines auf die 2. Harmonische abgestimmten Bandpasses gespeist wird. Das Haltemagnetsystem ist so abgestimmt, daß sein auf- die Drehmagnetachse, einwirkendes Gegendrehmoment dann größer wird als das Gesamtdrehmoment der beiden Drehmagnetsysteme, wenn der Effektivwert der infolge eines Einschaltvorganges im Differenzwechselstrom enthaltenen 2. Harmonischen großer ist als 30% des Effektivwertes des verzerrten Gesamtstromes. Die Relaisanordnung kann in diesem Fall nicht ansprechen, so daß¹ eine Fehlauslösung der Schutzeinrichtung unterbleibt. Abgesehen davon, daß die Strom-Drehmomeni-Charakteristiken des Differential- und des Haltesystems auf genaue Übereinstimmung einjustiert werden müssen, damit für jeden Wert des Differentialstromes die Auslosesperrung bei dem gleichen prozentualen Wert der 2. Harmonischen erfolgt, hat diese bekannte Anordnung den Nachteil, daß der Auf wand für das Filter im Haltestromkreis sehr beträchtlich ist.

Der recht große Aufwand ergibt sich aus der Forderung nach einer sehr großen Selektivität des Filters vor allem im Bereich zwischen der 2. Harmonischen und der Grundwelle. Da bei einer unvollkommenen Sperrung der Grundwelle sowohl im Hormalbetrieb als auch im Falle eines- inneren Fehlers schon stets ein Haltestrom· fließt, würde die Ansprechempfindlichkeit der Differentialschutzeinrichtung vermindert.

Eine weitere bekannte Anordnung zum Differentialschutz von Sammelschienen arbeitet nach einem gleichartigen Prinzip, wobei sie jedoch die Auslösung sperrt, wenn infolge eines außenfiegenden Fehlers die Stromwandler der Differentialschutzeinrichtung bis in das Sättigungsgebiet magnetisiert werden. In einem solchen Fall tritt ein oberwellenhaltiger Differenzwechselstrom auf, der außer der Grundwelle hauptsächlich eine 3. Harmonische von größerer Amplitude enthält. An sich könnte man nach dem Beispiel der oben beschriebenen bekannten Anordnung in diesem Fall die Haltewicklung unter Zwischenschaltung eines Filters vom Strom der im Differentialwechselstrom enthaltenen 3. Harmonischen speisen; es wird hier jedoch eine andere Lösung vorgezogen, die auch nicht vorteilhafter ist und die darin besteht, daß- man in den Haltestromkreis einen Sperrkreis für die Grundfrequenz einschaltet, so daß sich der Haltewechselstrom aus allen Oberwellen zusammensetzt. Damit nicht bei ungünstiger gegenseitiger Phasenverschie¹-bung zwischen dem Differenzwechselstrom im Betätigungsstromkreis, aus dem durch andere Filter alle Oberwellen ausgesiebt sind, und dem Oberwellenwechselstrom im Haltestromkreis ein vorübergehen-

des Nachlassen der Haltewirkung erfolgen kann, wird Drossel mit einer Primär- und einer Sekundärwickder Haltewechselstrom durch eine Doppelweggleich- lung ausgeführt. Dem frequenzäbhärtgigen Widerrichteranordnung gleichgerichtet, bevor er der Halte- stand 17 ist ein Filter 18 nachgeschaltet, das so bewicklung zugeführt wird. Diese Einrichtung hat messen ist, daß die Amplitude mindestens einer der in grundsätzlich dieselben Nachteile wie die oben be- S seinem Ausgangsstrom enthaltenen Oberwellen größer schriebene, nach dem gleichartigen Prinzip arbeitende ist als die Amplitude der Grundwelle. In den AusAnordnung, gangskreis des Filters 18 kann noch ein ohmscher Schließlich sind noch Anordnungen zur Immunisie- Widerstand 19 eingeschaltet werden, der gegebenenrung gegen Fehl aus lösungen bei Einschaltvorgängen falls durch einen gestrichelt gezeichneten Glättungsbekannt, bei denen beispielsweise die Sperrung in Ab- io kondensator überbrückt werden kann. Dem ohmschen hängigkeit vom Auftreten eines Gleichstromgliedes im Shunt 16 kann ebenfalls ein solcher Glättungskonden-Differentialstrom erfolgt. Anordnungen dieser Art sator parallel geschaltet sein; der in den Wechselarbeiten aber auch nicht mit der erforderlichen Sicher- Stromkreis der Gleichrichteranordnung 14 eingeschalheit, was bei Drehstromnetzen beispielsweise in erster tete Vorwiderstand 20 kann frequenzabhängig sein Linie darauf zurückzuführen ist, daß in einer Phase 15 und ist beispielsweise als Drossel ausgebildet. Die gewöhnlich ein gleichstromfreier Einschaltstrom auf- ganze Anordnung ist beispielsweise so bemessen, daß tritt. Die Phase, in der dieser Einschaltstrom auftritt, der im Relais 15 fließende Differenzgleichstrom A i bei liegt nicht fest, sondern ist je nach dem Einschalt- sinusförmigem Meßstrom / kleiner als der Ansprechaugenblick verschieden. Außerdem wird durch die strom des Relais oder aber sogar negativ ist. Das er-Stromwandler wegen der kleinen Zeitkonstante ihres 20 findungsgemäße Relais wird im Zusammenhang mit Sekundärkreises das Gleichstromglied nicht vollstän- Netz-Schutzeinrichtungen beispielsweise in der Weise dig übertragen, so daß also auch bei Einphasentrans- verwendet, daß man den Widerstand 16 in Reihe mit formatoren bei dieser Art der Einschaltstoßsicherung der Primärwicklung der Drossel 17 in einen Strom-Versager auftreten. In anderen zur Verwendung ge- kreis derjenigen elektrischen Größe einschaltet, die als langenden Einrichtungen wird, wenn die im Differen- 25 Meßgröße die Auslösung der Schutzeinrichtung direkt tialstrom auftretende 2. Harmonische einen gewissen oder indirekt bewirkt. Ein dem Relais 15 zugeordneter absoluten Wert überschreitet, der Differentialschutz Kontakt wird dann in den Auslösestromkreis der beispielsweise durch Erregung eines schwingungs- Schutzeinrichtung miteingeschaltet und sperrt beifähigen Kontaktsystems, das auf diese Frequenz ab- spielsweise die Auslösung, wenn der Meßstrom / beim o-estimmt ist, gesperrt. Diese Einrichtung hat jedoch 30 Einschaltvorgang von der Sinuskurvenform abweicht, den Nachteil, daß auch bei inneren Fehlern eine Sper- Der allgemeine Gedanke, durch Einschaltung frerung des Schutzes erfolgen kann. quenzabhängiger Shunts bei oberwellenhaltigem Meß-Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein strom auf einer Seite der Brückenschaltung die Ober-Relais mit einer von der Kurvenform der zu über- wellenamplituden zu vergrößern, um dadurch auch wachenden elektrischen Größe abhängigen Ansprech- 35 den gleichgerichteten Strom zu vergrößern und damit empfindlichkeit. Dieses Relais hat insbesondere die ein Ansprechen des Relais zu unterbinden, ist durch Aufgabe, Schutzeinrichtungen elektrischer Anlagen die Veröffentlichung der eingangs erwähnten deut- und Leitungen gegen Fehlauslösungen zu sperren, sehen Patentschrift bekannt gewesen. Gegenüber der wenn infolge eines Einschaltvorganges die Kurven- bekannten Anordnung unterscheidet sich die erfinform der die Schutzeinrichtung auslösenden elektri- 40 dungsgemäße Anordnung im wesentlichen dadurch, sehen Größe von der Sinusform mehr oder weniger daß die Aufgabe der Auslösesperrung durch ein bestark abweicht. Das Relais wird in bekannter Weise sonderes Relais vorgenommen wird, das zwar nach über zwei Doppelweggleichrichteranordnungen in dem bekannten allgemeinen Prinzip arbeitet, jedoch Brückenschaltung gespeist, wobei durch Einschaltung schaltungsmäßig anders aufgebaut ist und erst in diefrequenzabhängiger Widerstände in einen Wechsel- 45 ser Schaltung eine Lösung der Aufgabe ermöglicht, Stromkreis der Gleichrichteranordnung eine Anhebung deren Lösung durch die bekannte Anordnung nicht erder Oberwellen im Vergleich zur Grundwelle für die reicht werden kann,

Brückenschaltung bewirkt wird. Erfindungsgemäß Maßgebend für die erfindungsgemäße Lösung war wird die an einem in den Meßkreis eingeschalteten in diesem Fall das Erkennen des eigentlichen Profrequenzabhängigen Widerstand abfallende Spannung 50 blems der Aufgabenstellung. Es geht hier darum, über ein nachgeschaltetes Filter einer der beiden einen oberwellenhaltigen Strom, dessen Oberwellen-Gleichrichteranordnungen zugeführt und das Filter so amplituden betragsmäßig stets geringer sind als die bemessen, daß die Amplitude mindestens einer der in Grundwellenamplitude, so umzuformen, daß sein seinem Ausgangsstrom enthaltenen Oberwellen größer arithmetischer Mittelwert bedeutend größer wird als ist als die Amplitude der Grundwelle. 55 der arithmetische Mittelwert der Grundwelle allein. Eine Anordnung gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 Untersuchungen haben nun aber gezeigt, daß die Harder Zeichnung dargestellt. Das Relais 15 wird in be- monischen einer oberwellenhaltigen elektrischen Meßkannter Weise über die beiden Doppelweggleichrichter- größe bei bestimmten Phasenlagen und bestimmten anordnungen 13 und 14 in Brückenschaltung gespeist. Amplitudenwerten keinen oder nur einen sehr gerin-Die beiden Gleichrichteranordnungen 13 und 14 wer- 60 gen Beitrag, unter Umständen sogar einen negativen den wechselstromseitig von Spannungen gespeist, die Beitrag zum arithmetischen Mittelwert des gleichdem im normalen Betriebsfall sinusförmigen Meß- gerichteten Frequenzgemisches bringen. An Hand der strom / proportional sind. Die der Gleichrichter- Fig. 3 und 4 der Zeichnung soll diese Aussage durch anordnung 14 zugeführte Wechselspannung wird an ein Beispiel im folgenden näher erläutert werden,
einem in den Meßkreis eingeschalteten ohmschen 65 In Fig. 3 a ist über der Zeitachse die Kurve (geWiderstand 16 und die die Gleichrichteranordnung 13 strichelt) eines Frequenzgemisches aufgetragen, das speisende Spannung an einem frequenzabhängigen aus einem sinusförmigen Strom der Grundfrequenz Widerstand 17, beispielsweise an einer Drossel, ab- und einem Strom der doppelten Frequenz (2. Harmogegriffen. Zwecks galvanischer Trennung der beiden nische) besteht. Es sei angenommen, daß Grundwelle Gleichrichterwechselstromkreise ist beispielsweise die 70 und 2. Harmonische phasengleich beginnen. Ferner

sei angenommen, daß sich die Amplitude der Strom-Oberwelle zur Amplitude der Stromgrundwelle wie 1 :2 verhält und daß die Amplituden weiterer nicht dargestellter Oberwellenströme so klein sind, daß sie die Kurvenform der Summenkurve nicht beeinflussen.

Wird das in Fig. 3 a dargestellte, aus Grund- und Oberwellen bestehende Wechselstromgemisch gleichgerichtet, so ergibt sich ein pulsierender Gleichstrom gemäß der gestrichelt gezeichneten Kurve in Fig. 3 b. Ein Vergleich mit der ausgezogenen Kurve, die den pulsierenden Gleichstrom eines nur aus der Grundwelle bestehenden Wechselstromes von gleicher Amplitude wie in Fig. 3 a darstellt, zeigt, daß die Flächen unter den Kurven in beiden Fällen gleich groß sind, el. h., die pulsierenden Gleichströme beider Kurvenformen haben beide denselben arithmetischen Mittelwert. Der Beitrag, den die 2. Harmonische im vorliegenden Falle zum arithmetischen Mittelwert des gleichgerichteten Frequenzgemisches liefert, ist gleich XuIl.

Ein Beitrag zum arithmetischen Mittelwert des gleichgerichteten Frequenzgemisches ergäbe sich in diesem Beispiel erst dann, wenn die Nulldurchgänge des Gemisches gegenüber den Nulldurchgängen der Grundwelle verschoben wären oder gar zusätzliche Nulldurchgänge entstehen würden. Dieses ist nur möglich bei anderer Phasenlage der Oberwelle bzw. bei anderem Amplitudenverhältnis der Oberwelle zur Grundwelle. Eine Beeinflussung der Phasenlage hat man im allgemeinen nicht in der Hand; das Verhältnis von Oberwellenamplitude (n) zu Grundwellenamplitude kann man jedoch durch geeignete ScEaItmaßnahmen künstlich vergrößern.

Vergrößert man nun durch Dämpfung der Grundwelle das Amplitudenverhältnis von Oberwelle zu Grundwelle auf einen Betrag von 2 :1, so ergibt sich die in Fig. 4 a gestrichelt gezeichnete Kurve des Frequenzgemisches. Man erkennt, daß in diesem Falle zusätzliche Nulldurchgänge entstanden sind. Nach der Gleichrichtung dieses Frequenzgemisches ergibt sich ein pulsierender Gleichstrom gemäß der gestrichelt gezeichneten Kurve in Fig. 4 b.

Man erkennt ganz einwandfrei, daß der arithmetische Mittelwert des gleichgerichteten Frequenzgemisches jetzt wesentlich größer ist als der arithmetische Mittelwert der gleichgerichteten Grundwelle, die ebenfalls in die Figur eingezeichnet ist (ausgezogene Linie). Die schraffiert gezeichneten Flächen stellen den positiven bzw. negativen Zuwachs des arithmetischen Mittelwertes dar, der gegenüber dem Mittelwert bei gleichgerichteter Grundwelle allein erzielt wird, wenn das gleichgerichtete Frequenzgemisch aus einer Grundwelle von gleicher Amplitude und einer 2. Harmonischen besteht, deren Amplitude doppelt so groß ist wie die Amplitude der Grundwelle. Wie zu ersehen ist, sind die positiven Beiträge bedeutend größer als die negativen Beiträge, so daß der Gesamtbeitrag noch immer positiv und von erheblicher Größe ist.

Aus Fig. 5 der Zeichnung ist zu ersehen, wie sich der arithmetische Mittelwert M (Z₁+/₂) eines gleichgerichteten Frequenzgemisches aus 1. und 2. Harmonischer zum arithmetischen Mittelwert M (f_t) der gleichgerichteten 1. Harmonischen verhält, wenn man das Verhältnis ^₂M₁ ihrer Amplituden verändert. Die ausgezogene Kurve gilt für den Fall, daß der erste Nulldurchgang der 2. Harmonischen mit dem ersten Xulldurchgang der 1. Harmonischen übereinstimmt, und die gestrichelte Kurve gilt für den Fall, daß der erste Xulldurchgang der 2. Harmonischen gegenüber dem der 1. Harmonischen um ¹U Periode der 2. Harmonischen in der Phase verschoben ist. Die beiden Kurven zeigen ganz allgemein, daß eine Phasenverschiebung der Harmonischen des Frequenzgemisches keinen wesentlichen Vorteil bringt, daß aber das Amplitudenverhältnis von großer Wichtigkeit ist. Ein Amplitudenverhältnis von 0,5, wie es beispielsweise in Fig. 3 der Zeichnung dargestellt ist, bringt noch überhaupt keine Vergrößerung des arithmetischen

ίο Mittelwertes mit sich. Ein Amplitudenverhältnis von 2, wie es in Fig. 4 der Zeichnung dargestellt ist. erbringt eine Vergrößerung des gleichgerichteten Frequenzgemisches auf den etwa 2,lfachen Wert der gleichgerichteten 1. Harmonischen allein.

Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Relais als Zusatzrelais wird zunächst einmal erreicht, daß dieses unabhängig von den besonderen Forderungen bemessen werden kann, die für den Fall der bekannten Anordnung nach Fig. 1 zu erfüllen sind. Es

ao ist demnach nicht mehr erforderlich, daß der arithmetische Mittelwert des gleichgerichteten Frequenzgemisches auf mehr als den 4fachen Wert vergrößert werden muß, um die gewünschte Sperrwirkung des Relais zu erzielen; je nach dem Ansprechwert des Relais kann schon eine Vergrößerung auf den etwa l,2fachen Wert ausreichen, um die Sperrwirkung mit einiger Sicherheit zu erzielen. Dazu ist es aber gemäß der Kurve in Fig. 5 erforderlich, daß die Amplitude der 2. Harmonischen mindestens auf den Wert der Grundwellenamplitude angehoben wird. Da im ungünstigsten Fall die Amplitude der 2. Harmonischen des Einschaltstromes nur etwa 30% des Amplitudenwertes der Grundwelle beträgt und das Amplitudenverhältnis durch den frequenzabhängigen Shunt 17 höchstens bis auf den Wert 0,6 vergrößert werden kann, wird gemäß der Erfindung noch ein Filter 18 nachgeschaltet, das so bemessen ist, daß die Amplitude mindestens einer der in seinem Ausgangsstrom enthaltenen Oberwellen, im vorliegenden Fall also beispielsweise die 2. Harmonische, größer ist als die Amplitude der Grundwelle.

Die Art des zu verwendenden Filters richtet sich ganz nach den Anforderungen, die an das Relais gestellt werden. Soll das Relais beispielsweise auf alle Oberwellen ansprechen, so wird dem frequenzabhängigen Widerstand 17 ein Hochpaß nachgeschaltet, der so bemessen ist, daß nur die Grundwelle gedämpft wird, die Oberwelle dagegen nicht.

Ist eine besonders hohe Ansprechempfindlichkeit für eine ganz bestimmte oder für mehrere zahlenmäßig aufeinanderfolgende, im Frequenzgemisch de? Meßstromes vorhandene Harmonische erwünscht, so ist die Verwendung eines Bandpasses zweckmäßig, der nur für diese bestimmte (n) Harmonische(n) keine

Dämpfung besitzt, die übrigen Harmonischen und die Grundwelle jedoch stark dämpft.

Ebensogut ist es möglich, durch Kombinationen mehrerer Filter, sogenannte Zobelglieder, nur die Amplituden mehrerer ganz bestimmter Harmonischer

anzuheben, beispielsweise ausschließlich die dergerad- oder ungeradzahligen Harmonischen.

Das erfindungsgemäße Relais, das gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Zeichnung bei Abweichungen des Meßstromes von der Sinuskurven-

form anspricht, kann grundsätzlich auch so bemessen werden, daß es nur bei sinusförmigem Meßstrom anspricht, bei nicht sinusförmigem dagegen nicht. Es ist dann nur notwendig, entweder das Relais 15 selbst oder aber die beiden Doppelweggleichrichteranordnun · gen 13 und 14 umzupolen.

Claims (8)

1 ΌΔ 10 Patentansprüche:

1. Relais mit einer von der Kurvenform der zu überwachenden elektrischen Größe abhängigen Ansprechempfindlichkeit in einer Schaltungsanordnung, bei der das Relais über zwei Doppelweggleichrichteranordnungen in Brückenschaltung gespeist wird und wobei durch Einschalten frequenzabhängiger Widerstände in einen Wechselstromkreis der Gleichrichteranordnungen eine Anhebung der Oberwellen im Vergleich zur Grundwelle für die Brückenschaltung bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem in den Meßkreis eingeschalteten frequenzabhängigen Widerstand (17) abfallende Spannung über ein nachgeschaltetes Filter (18) einer der beiden Gleichrichteranordnungen (13) zugeführt wird und daß das Filter so bemessen ist, daß die Amplitude mindestens einer der in seinem Ausgangsstrom enthaltenen Oberwellen größer ist als die Amplitude der Grundwelle.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere das Amplitudenverhältnis von geradzahligen Harmonischen zur Grundwelle angehoben ist.

3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere das Amplitudenverhältnis 2. Harmonische zu Grundwelle angehoben ist.

4. Relais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem induktiven Shunt ein Filter nachgeschaltet ist, dessen Dämpfung im Frequenzbereich der Grundwelle größer ist als im Frequenzbereich der Oberwellen (Hochpaß).

5. Relais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem induktiven Shunt ein Filter nachgeschaltet ist, dessen Dämpfung in den Frequenzbereichen der Grundwelle und der höheren Harmonischen groß, im Frequenzbereich einer oder mehrerer bestimmter Frequenzen dagegen sehr gering ist (Bandpaß).

6. Relais nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß es in Verbindung mit Schutzeinrichtungen elektrischer Anlagen und Leitungen zur Sicherung gegen Fehlauslösungen des Schutzes bei Einschaltvorgängen verwendet wird.

7. Relais nach Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Sperrelais.

8. Relais nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Freigaberelais.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 744096, 417 518, as 744451;

Transactions, Electrical Engineering, 1938, S. 262 bis 266;

Bull. Schweiz, elektrotechn. Ver., 1955, S. 488, 489.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen