DE2945382C2

DE2945382C2 - Leistungsunterbrechersystem

Info

Publication number: DE2945382C2
Application number: DE2945382A
Authority: DE
Inventors: Yoichiro Nagoya Takagi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1979-01-17
Filing date: 1979-11-09
Publication date: 1985-11-21
Also published as: CH651428A5; NL7908103A; FR2447088A1; US4236186A; DE2945382A1; GB2040614A; SE8600929D0; SE463490B; NL181537B; NL181537C; FR2447088B1; SE447184B; SE7909572L; GB2040614B; SE8600929L

Description

nehmenden Schaltelementes zur Begrenzung eines 10. Leistungsunterbrechersystem nach einem der Oberstroms oder Kurzschlußstroms, mit nachge- io Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der schalteten Zweigunterbrechern, welche zeilselektiv Hauptunterbrecher (M) eine Auslösespule (T) ummit dem Hauptunterbrecher koordiniert sind und faßt, welcher das Ausgangssignal der Zeitverzögemit einei Stromdetektoreinrichtung, welche den rungsschaltung (CC) zugeführt wird. Strombegrenzungszustand der Strombegrenzungsschaltung erfaßt und mit einer Steuerschaltung, wel- 15

ehe auf die Stromdetektoreinrichtung anspricht und
ein Schaltsignal für den Hauptunterbrecher liefert,

dadurch gekennzeichnet, daß der nichtli- Die Erfindung betrifft ein Leistungsunterbrechersy-

lieare Widerstand eine Permanentsicherung mit ein- stern gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ein geschlossenem Alkalimetall oder Quecksilber als 20 solches Leistungsunterbrechersystem ist bekannt aus Strombegrenzungsmaterial ist und daß die Steuer- der DE-OS 25 03 523. Dabei dienen jedoch die Besonschaltung eine Zeitverzögerungsschaltung (CC) um- derheiten der Strombegrenzungsschaltung dem autofaßt, deren Verzögerungszeit durch den Übergang matisierten Wiedereinschalten des Hauptunterbrechers, des Stroms von der Permanentsicherung auf den Ii- nicht jedoch der Steuerung der zeitselektiven Betätinearen Widerstand in Lauf gesetzt wird, wobei nach 25 gung des Hauptunterbrechers einerseits und der Zweig-Ablauf der Verzögerungszeit der Hauptschalter ein unterbrecher andererseits. Unterbrechungssignal erhält Wenn im Stromkreis eines Lastzweigss ein Kurz-

2. Leistungsunterbrechersystem nach Anspruch 1, Schluß eintritt, so ist es erforderlich, nur diesen mit dem dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdetektorein- Kurzschluß behafteten Stromkreis zu unterbrechen und richtung (CT) auf den durch den linearen Widerstand 30 eine Einspeisung des Stroms in die anderen Lastkreise (Abfließenden Strom anspricht fortzusetzen. Demzufolge muß die Betätigung des

3. Leistungsunterbrechersystem nach einem der Hauptunterbrechers verzögert werden, so daß eine BeAnsprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß tätigung des Zweigunterbrechers vor dem Hauptunterdie Stromdetektoreinrichtung (CT) ein Stromwand- brecher gewährleistet ist Mit den bekannten Leistungsler ist 35 Unterbrechersystemen wird zwar eine selektive Unter-

4. Leistungsunterbrechersystem nach einem der brechung erzielt Es besteht jedoch nicht die Möglich-Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die keit einer Fehlerstrombegrenzung. Dies führt zu einer Zeitverzögerungsschaltung (CC) einen Zähler (CR) Reihe von Schwierigkeiten. Zum einen kann es zu einer umfaßt, welcher die Anzah! der Ausgangsimpulse Zerstörung des Zweigunterbrechers in dem zugeordneeines Impulsgenerators (P₂) zählt und bei Erreichen 40 ten Lastkreis kommen, falls ein übermäßiger Fehlereines Referenzzählwertes ein Signal für die Betäti- strom fließt Daher besteht das Problem, die Zweigungung eines Hauptunterbrechers (M) liefert, wobei terbrecher vor einer Beschädigung durch übermäßige eine durch das Ausgangssignal der Stromdetektor- Stromstärken zu schützen. Bei dem Leistungsunterbreeinrichtung (CT) aufsteuerbare Torschaltung (GC) chersystem gemäß der DE-OS 25 03 523 wird zwar eine zwischen dem Impulsgenerator (P₂) und dem Zähler 45 Strombegrenzungsschaltung aus einer Parallelschal- (CR) liegt tung eines linearen Widerstandes und eines bei hoher

5. Leistungsunterbrechersystem nach Anspruch 4, Stromstärke einen hohen Widerstandswort annehmendadurch gekennzeichnet, daß dies Torschaltung (GC) den Schaltelementes verwendet Dabei besteht jedoch durch ein Signal geschlossen wird, welches bei das Schaltelement aus einem elektromagnetischen Stromunterbrechung durch den Hauptunterbrecher 50 Schalter, welcher ebenfalls im Falle eines hohen Fehler- (M) oder bei einer Betätigung eines Zweigunterbre- stromes gefährdet ist

chers (MCCBi — MCCB_n) oder durch ein manuell Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 69 42 472 ist

eingegebenes Rückstellsignal erzeugt wird. bereits ein Strombegrenzungselement bekannt, welches

6. Leistungsunterbrechersystem nach einem der auf einem Phasenübergang eines eingeschlossenen Me-Ansprüche4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß 55 tails beruht. Das Metall verdampft bei einem großen der Zähler (CR) durch das gleiche Signal rückstell- Fehlerstrom und nimmt einen hohen Widerstand an. bar ist, welches die Torschaltung (GC) schließt Hierdurch kommt es zu einer Strombegrenzung, ohne

7. Leistungsunterbrechersystem nach einem der daß das Strombegrenzungselement durch den Fehler-Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der strom gefährdet ist

Impulsgenerator (P₂) in Abhängigkeit von der 60 Neben der Gefährdung des Leistungsunterbrechersy-

Wechselstrom-Wellenform der Stromquelle periodi- stems durch hohe Fehlerströme besteht bei den bekann-

sche Ausgangsimpulse bildet ten Einrichtungen das Problem, einen genau definierten

8. Leistungsunterbrechersystem nach einem der Koordinierungszeitpunkt für das Ansprechen des Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptunterbrechers einerseits und der Zweigunterbre-Zähler (CR) auf einen Referenzzählwert einstellbar 65 eher andererseits einzustellen. Das selektive Anspreist, welcher mehreren Perioden des Wechselstroms chen des Hauptunterbrechers und der Zweigunterbreder Stromquelle entspricht eher soll nämlich stets gewährleistet sein, unabhängig

9. Leistungsunterbrechersystem nach Anspruch 1, von der Höhe des durch das Leistungsunterbrechersy-

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stem fließenden Fehlerstroms. Unterbrechersystems erläutert wurden. Wenn an der

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stelle F₂ in F i g. 1 eine Störung eintritt, so fließt der in

Leistungsunterbrechersystem zu schaffen, welches nicht F ig. 2a gezeigte Fehlerstrom, falls kein Unterbrecher

durch hohe Fehierströme gefährdet ist und bei dem zeit- vorgesehen ist Gemäß einem Merkmal der Erfindung

selektives Verhalten stets und unabhängig von der Hö- 5 fließt der Fehlerstrom jedoch durch das nicht-lineare

he des Fehlerstroms gewährleistet ist- Widerstandselement N, und der Widerstandswert dieses

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Haupt- nicht-linearen Widerstandselementes N steigt aufgrund

anspruchs gelöst Vorteilhafte Ausführungsformen sind der Wärmeentwicklung rasch an. Hierdurch wird der

in den Unteransprüchen gekennzeichnet Strom im wesentlichen auf den Stromstjrkewert an der

Durch die Anwesenheit des speziellen nicht-linearen 10 Stelle Pi begrenzt, und man erhält die in Fig. 2b gezeig-Widerstandfs in Form einer Permanentsieherung wird te Wellenform. Nun wird der Fehlerstrom auf den Kneader Fehlerstrom stets wirksam begrenzt, so daß die zu- ren Widerstand R kommutiert, welcher parallel zum lässige Stromstärke der Zweigunterbrecher herabge- nicht-linearen Widerstand N liegt, und man erhält die in setzt werden kann. Ferner wird ein zuverlässiges zeitse- F i g. 2c gezeigte schematische Wellenform. Wenn somit lektives Verhalten auf einfache Weise gewährleistet, da 15 an der Stelle Fi ein Fehlerzustand eintritt, so wird die durch den schlagartigen Obergang des Stroms von der Begrenzung dieses Fehlerstroms durch den nicht-linea-Permanentsicherung auf den linearen Widerstand ein ren Widerstand N eingeleitet und der Strom wird auf relativ genau definierter Koordinierungszeitpunkt für den Widerstand R umgeleitet und fließt über diesen die zeitselektive Steuerung vorliegt Widerstand R bis der Lastkreis, in dem der Fehlerzulm folgenden wird die Erfindung anhand von Zeich- 20 stand F₁ vorliegt, durch den Unterbrecher MCCBi un- nungen näher erläutert Es zeigt terbrochen wird. Der Hauptunterbrecher M liegt zwi-

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild des Leistungsunterbre- sehen der Stromquelle und der Parallelschaltung des

chersysteins; nicht-linearen Stromwiderstandes N und des Wider-

F i g. 2 Impulsdiagramme des durch den nicht-linea- Standes R Der Hauptunterbrecher führt zu einer

ren Widerstand N und den linearen Widerstand R des 25 Stromunterbrechung im Bereich großer Ströme und die

Leistungsunterbrechersystems fließenden Stroms; Zeiiverzögerungsfunktion dieser Unterbrechung ist so

F i g. 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen gewählt, daß man eine selektive Unterbrechungsfunk-Leistungsunterbrechersystems; tion erreicht

F i g. 4 eine Detailschaltung des Steuerteils des Lei- Im Falle eines Fehlerzustandes in einer gemeinsamen

stungsunterbrechersystems gemäß F i g. 3, und 30 Leitung an der Stelle F2 wird der Strom ebenfalls nach

'§ F i g. 5 eine abgewandelte Ausführungsform des Steu- vorheriger Begrenzung der Stromstärke unterbrochen,

erteils des erfindungsgemäßen Leistungsunterbrecher- und zwar nach der vorbestimmten Verzögerungszeit

systems gemäß F i g. 3. durch den Hauptunterbrecher.

F i g. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild des Leistungsunter- F i g. 3 zeigt eine konkrete Ausführungsform des er-

brechersystems. Dieses umfaßt einen Hauptunterbre- 35 findungsgemäßen Unterbrechersystems mit einem

eher M mit einem Kurzzeit-Verzögerungsmechanismus Hauptunterbrecher M mit Kurzzeitverzögerungsfunk-

¹I sowie eine Strombegrenzungsschaltung 3, weiche zwi- tion. Der Hauptunterbrecher M umfaßt eine nebenge-

sehen dem Hauptunterbrecher M und den Verzwei- schlossene Auslösespule T, welche bei Erregung den

gungslastkreisen mit den Lasten L\ bis L_n, z. B. Induk- Unterbrechervorgang auslöst Die Auslösespule T wird

tionsmotoren, liegt Die Strombegrenzungsschaltung 40 durch ein Ausgangssignal einer Zeitverzögerungsschal-

umfaßt einen nicht-linearen Widerstand N, welcher zu tung CC angesteuert, weiche in den F i g. 4 und 5 im

einem linearen Widerstand R parallel geschaltet ist Der einzelnen gezeigt ist

nicht-lineare Widerstand N hat einen solchen Aufbau, Im folgenden soll die Arbeitsweise der Schaltung CC daß der spezifische Widerstand auf einen sehr hohen anhand der F i g. 4 näher erläutert werden.
Wert ansteigt wenn der Widerstand im Falle eines ho- 45 Wenn der spezifische Widerstand des nicht-linearen hen Stromflusses erhitzt wird. Alternativ kann es sich Widerstandes N durch den Fehlerstrom erhöht wird, so um einen nicht-linearen Widerstand handeln, dessen wird der Strom auf das Widerstandselement R umgeleispezifischer Widerstand durch einen reversiblen Pha- tet und dieser Strom wird nun durch einen Stromwandsenübergang au? einen hohen Wert steigt, und zwar ler CT(F i g. 3) erfaßt Der Strom mit der Stromwellenwiederum verursacht durch eine Erhitzung. Als Phasen- 50 form wird in einen Impuls mit Rechteckwellenform umübergang kommt z. B. ein Übergang des eingeschlosse- gewandelt und zwar in der Impulsformschaltung P\. nen Materials vom Festzustand in den gasförmigen Zu- Durch diesen Impuls mit rechteckiger Wellenform wird stand in Frage. Dieser Fall liegt bei Permanentsicherun- ein Flipflop FF getriggert und hierdurch wird eine Torgen vor, welche ein Alkalimetall, z. B. Natrium, Kalium, schaltung GCgeöffnet Andererseits ist ein Transforma-Natrium-Kalium-Metall oder Quecksilber als Strombe- 55 tor PT(Fig.3) vorgesehen, dessen Ausgangsspannung grenzungsmaterial enthalten. einer Impulsformerschaltung P₂ zugeführt wird. Diese

Im Normalzustand ist der spezifische Widerstands- bildet einen Impuls mit Rechteckwellenform. Dieser Imwert des nicht-linearen Widerstandes N wesentlich puls fließt durch das Tor GC, und zwar aufgrund des niedriger als derjenige des Widerstandes R, so daß der Ausgangssignals des Stromwandlers CT während der Strom in der Hauptsache durch den nicht-linearen Wi- 60 Zeitdauer der Öffnung des Tors CC. Die durch die Torderstand N fließt Im abnormalen Zustand, z. B. im Falle schaltung GCfließenden Impulse werden in einer Zähl-■eines Kurzschlusses steigt der spezifische Widerstand schaltung CR gezählt Wenn der Zählwert einen durch des nicht-linearen Widerstandselementes TV stark an, so eine Zeiteinstellschaltung TS voreingestellten Wert erdaß der Strom auf den Widerstand R umgeleitet wird, ;reicht, so gelangt das Ausgangssignal zu einer Ausgabeder Strompegel, bei dem diese Kommutierung eintritt, 65 schaltung DC. Diese führt zur. Erregung der Auslösekann eingestellt werden durch zweckentsprechende Be- spule Tdes Hauptunterbrechers M, so daß der Vorgang messung des Widerstandes R. des Unterbrechens des Stroms durch den Hauptunter-

Im folgenden soll die Arbeitsweise dieses Leistungs- brecher Meingeleitet wird.

Bei diesem System wird die Zeit auf einen Wert eingestellt, welcher proportional der Frequenz der Stromquelle ist (etwa mehrere Perioden des Stroms).

Das Flipflop FF wird durch das Ausgangssignal einer ODER-Schaltung OR zurückgesetzt, und zwar im Falle der Stromunterbrechung durch den Hauptunterbrecher M. Alternativ wird das Flipflop FF über die ODER-Schaltung OR auch dann zurückgestellt, wenn der Lastkreisunterbrecher MCCB_n betätigt wird. Ferner kann ein Rückstellsignal auch manuell eingegeben werden. Sodann wird die Zählschaltung CR durch das Signal des Flipflops FFzurückgestellt.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Zeitverzögerungsschaltung CC. Der Detektorstrom des Stromwandlers CT wird durch eine Gleichrichterschaltung REC gleichgerichtet, und die Ausgangsgleichspannung derselben wird einer Widerstands-Kondensator-Integrierschaltung INT zugeführt. Die Spannungsänderung der Integrierschaltung INTwird einer Spannungsvergleichsschaltung COM zugeführt und hier mit einer Spannung verglichen, welche in der Vergleichsschaltung COM vorgegeben wird.

Wenn das von der Integrierschaltung /TVTkommende Eingangssignal größer ist als der vorbestimmte Signalwert, so wird ein Ausgangssignal einer Ausgabeschal- tung DC zugeführt, und zwar nach einer Verzögerungszeit welche durch eine Zeitgeberschaltung TS festgelegt wird. Die Ausgabeschaltung DC erregt sodann die Auslösespule Tdes Hauptunterbrechers M.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

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dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungs-Patentansprüche: schaltung (CC) eine Integrierschaltung (INT) zürn

Integrieren des Ausgangssignals der Stromdetektor-

I. Leistungsunterbrechersystem mit einem Haupt- einrichtung (CT) umfaßt sowie einen !Comparator

unterbrecher und einer dazu in Reihe geschalteten 5 (COM), welcher ein Signal für die Betätigung des Strombegrenzungsschaltung aus einer Parallelschal- Hauptunterbrechers (M) liefert, wenn der integrier-

tung eines linearen Widerstandes und eines bei ho- te Wert mit einem vorgegebenen Referenzwert

her Stromstärke einen hohen Widerstandswert an- übereinstimmt