146912. lajstromszámú szabadalom • Transzformátoros áramrelé
Megjelent: 1960: május 31. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.912. SZÁM 21. g. 1—16. OSZTÁLY — NA—522. ALAPSZÁM Transzformátoros áramrelé Nagy Tibor, Fartaczuk Miklós, Kellner László mérnökök, Galgóczy István elektrotechnikus, Budapest A bejelentés napja: 1958. március 3. Áramrelé alkalmazása esetén előfordul, hogy a relét működtető áramot nem lehet, vagy nem célszerű közvetlenül a relé tekercsén vezetni keresztül (pl. ha töibb, aránylag nagy névleges teljesítményű áramkör vezetőiben folyó' áramok vektoriális összegét egy megengedett határértéknél kell érzékelni), ilyenkor a működtető áram vezetékét, vagy vezetékeit egy zárt vasmagú transzformátor ablaknyílásán vezetjük át, melynek primertekercsét maguk a működtető áram vezetékei alkotják (a gyaikorlatban egy átfűzött menet) és a szekundertekercshez csatlakoztatjuk a relé .behúzó tekercsét. így a relé a működtető áramkörhöz a transzformátoron keresztül indukciósán csatlakozik. A transzformátoros áramrelé leggyakoribb felhasználási területe szimmetrikus háromfázisú fogyasztók hiba folytán beálló, egy megengedett határi túllépő aszimmetriájának érzékelése, illetve jelzése, vagy a fogyasztó lekapcsolása. Erre a célra jelenleg a Ferranti—Fiedl-féle kapcsolást, vagy az ennél érzékenyebb (143 893 számú magyar szabadalom alapján készülő) hibaáramtranszformátort használják. Fenti készülékek megfelelő érzékenységet csak nagy méretekkel tudnak biztosítani, így lényegesen drágábbak és nagy helyszükségletük miatt kevésbé felelnek meg a gyakorlati célnak, mint a találmány szerinti készülék. A készülék helyszükséglete és ára kb. 30%-a az ugyanolyan érzékenységű és ugyanazon célra alkalmas hibaáram-transzformátornak. A találmány szerinti transzformátoros áramrelé nagy érzékenységét az alábbi szerkezeti és elektromos jellemzők biztosítják: 1. A relé a megkívánt kapcsolási teljesítményt (egyszerű szerkezete ellenére) kisebb teljesítményfelhasználással éri el, mint az eddig ismert készülékek. A jó hatásfok elérését az alábbi szerkezeti kialakítás teszi lehetővé. 1. a) Az egy darabból készülő relé vasmag (elektromágnes), ill. horgony nem lemezeit kivitele ellenére kis örvényáraraveszteségű, mivel vastagsági mérete aránylag kicsi. Továbbá a húzófelületeken annak érdekében, hogy nagy fluxus ne kapcsolódhasson kisellenállású, rövidrézáró felületi áramkörökkel, bevágások vannak. 1. b) A tekercs wattos vesztesége csekély, mivel a tekercs redukált ellenállása (egyrészt a húzófelülethez képest kis keresztmetszetű vasmag, másrészt a rövid hozzávezetés hatására) kicsi. 1. c) Mivel a lágy rugózás következtében a horgony útjának függvényében a mágneses húzóerő rohamosabban növekszik, mint a rugóerő, a horgony behúzását megindító teljesítmény elegendő a teljes behúzáshoz. 2. A transzformátor (kialakításánál fogva) a relé-és a primeráramkör között olyan kapcsolatot létesít, mely lehetővé teszi, hogy az eddig ismert készülékek áramerősségénél kisebb — a primerkörre vonatkoztatott — áramerősség a relét mégszólaltatja. E feltétel kielégítésére a transzformáló vasmag szekunder tekercsének és a relé tekercsének menetszáma között egy bizonyos aránynak kell fennállnia. Ez az arányszám X, mely az alábbi módon határozható meg: A működtető áram felírható a transzformátorvasmag és az áramrelé kialakításától, továbbá a szükséges kapcsolási teljesítménytől függő állandók és az X viszonyszám függvényében. Mivel az áramrelé érzékenysége annál nagyobb, minél kisebb a működtető áram, differenciálással meghatározható X-nek az az értéke, melynél a működtető áram minimális. A számítás elvégzése után az X viszonyszámot az alábbi képlet határozza meg: Ax4 + Bx 3 -J- Cx + D = O; ahol A: B: C: D: a transzformátor vasmag méreteitől és anyagától, ill. a relé behúzásához szükséges induktív teljesítménytől, gerjesztéstől és a relé tekercsének áramkörében fellépő fáziseltolástól függő állandók. A fenti állandók az alábbi módon határozhatók meg:
