DE4445060C1

DE4445060C1 - Power switch with electronic tripping device

Info

Publication number: DE4445060C1
Application number: DE19944445060
Authority: DE
Inventors: Holger Dipl Ing Hochgraef; Manfred Dr Schiller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1996-04-11
Anticipated expiration: 2014-12-08
Also published as: WO1996018229A1

Abstract

The power switch (10) has an electronic tripping device for processing adjustable parameters, especially tripping current and delay time. The power switch also has a by-pass circuit (15) for bringing about an inevitable tripping of the power switch when the adjusted tripping current is exceeded without tripping occurring. The by-pass circuit has components for forming a time dependent and current dependent response characteristic line. The response characteristic line is automatically changed in dependence on the parameters adjusted for normal tripping by a control unit (17).

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter mit einem elektronischen Auslöser zur Verarbeitung einstellbarer Parameter, insbesondere Auslösestrom und Verzögerungszeit, sowie mit einer Umgehungsschaltung zur Herbeiführung einer zwangsläufigen Auslösung des Leistungsschalters bei einer ohne Auslösung erfolgenden Überschreitung des eingestellten Auslösestromes.The invention relates to a circuit breaker with a electronic trigger for processing adjustable Parameters, in particular tripping current and delay time, as well as with a bypass circuit to bring about a inevitable tripping of the circuit breaker at a without triggering the set value being exceeded Tripping currents.

Ein elektronischer Auslöser dieser Art ist durch die DE-C 31 14 547 bekannt geworden. Hierbei wird eine anomale Erwärmung innerhalb eines Gehäuses des Leistungsschalters erfaßt. Anlaß einer solchen unzulässigen Erwärmung kann ein Versagen des elektronischen Auslösers aufgrund massiver physikalischer Einflüsse sein. Hierzu zählen insbesondere magnetische Gleich- und Wechselfelder, elektrische Felder, hohe Temperaturen und Erschütterungen.An electronic trigger of this kind is through the DE-C 31 14 547 become known. Here, an abnormal Warming inside a housing of the circuit breaker detected. Such an inadmissible warming can occur Failure of the electronic trigger due to massive physical influences. These include in particular magnetic DC and AC fields, electric fields, high temperatures and vibrations.

Die Erfassung einer hohen Temperatur kann jedoch unzureichend zum Schutz eines Leistungsschalters beim Versagen des elektronischen Auslösers sein. Dieses Problem wird bei einem weiteren bekannten elektronischen Auslöser nach der EP 0 279 689 A2 dadurch teilweise behoben, daß eine elektronische Umgehungsschaltung vorgesehen ist, deren Ansprechwert durch eine passend ausgewählte ZENER-Diode bestimmt wird. Jedoch vermag auch eine solche Einrichtung nicht die Tatsache zu berücksichtigen, daß die Zerstörung eines Leistungsschalters von der Höhe des durch ihn fließenden Stromes und von der Einwirkzeit dieses Stromes abhängt und daher jeder Leistungsschalter eine Zerstörungskennlinie aufweist.However, the detection of a high temperature can be insufficient to protect a circuit breaker when the electronic trigger. This problem arises with one further known electronic triggers according to EP 0 279 689 A2 partially remedied that an electronic Bypass circuit is provided, the response value by a suitably selected ZENER diode is determined. However Even such a facility cannot accept the fact take into account that the destruction of a circuit breaker on the height of the current flowing through it and on the Exposure time of this current depends and therefore everyone Circuit breaker has a destruction characteristic.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schutz eines Leistungsschalters gegen Zerstörung bei einem Versagen des elektronischen Auslösers zu verbessern.The invention has for its object the protection of a Circuit breaker against destruction if the electronic trigger.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Umgehungsschaltung Schaltungsmittel zur Bildung einer zeit- und stromabhängigen Ansprechkennlinie aufweist. Durch eine Auslösung nach einer solchen Kennlinie wird eine Über schneidung mit der Zerstörungskennlinie des Leistungs schalters entweder vollständig vermieden oder auf kleine Bereiche des Stromes und der Einwirkzeit beschränkt.This object is achieved according to the invention in that the bypass circuit means for forming a has time and current dependent response characteristic. By a trigger according to such a characteristic curve becomes an over intersection with the destruction characteristic of the power switch either completely avoided or on small Areas of current and exposure time limited.

Ein noch weitergehender Schutz des Leistungsschalters ist dadurch zu erreichen, daß die Kennlinie der Umgehungs schaltung in Abhängigkeit von für die normale Auslösung eingestellten Parametern durch eine Steuereinheit des elektronischen Auslösers selbsttätig veränderbar ist.A further protection of the circuit breaker is to achieve that the characteristic of the bypass switching depending on for normal triggering parameters set by a control unit of the electronic trigger is automatically changeable.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Diagrammen und einem Blockschaltbild näher erläutert.The invention is based on diagrams and a block diagram explained in more detail.

Die Fig. 1 zeigt in einem Koordinatensystem, in welchem eine Verzögerungszeit über dem relativen Wert des Stromes auf getragen ist, eine Auslösekennlinie sowie die Zerstörungs kennlinie eines Leistungsschalters und die Ansprechkennlinie einer Umgehungsschaltung. Fig. 1 shows in a coordinate system in which a delay time is plotted on the relative value of the current, a tripping characteristic and the destruction characteristic of a circuit breaker and the response characteristic of a bypass circuit.

Die Fig. 2 zeigt in einer der Fig. 1 entsprechenden Dar stellung zusätzlich zu der Auslösekennlinie eine Ansprech kennlinie einer Umgehungsschaltung mit stromabhängiger Charakteristik. Fig. 2 shows in a Fig. 1 corresponding Dar position in addition to the tripping characteristic a response characteristic of a bypass circuit with current-dependent characteristic.

In der Fig. 3 ist eine selbsttätige Anpassung der Ansprech kennlinie einer Umgehungsschaltung an Veränderungen der Auslösekennlinie veranschaulicht.In Fig. 3 an automatic adaptation of the response characteristic of a bypass circuit to changes in the tripping characteristic is illustrated.

Die Fig. 4 zeigt schematisch in einem Blockschaltbild einen Leistungsschalter mit einem elektronischen Auslöser und mit einer Umgehungsschaltung. Fig. 4 shows schematically in a block diagram a circuit breaker with an electronic release and with a bypass circuit.

In dem Diagramm gemäß der Fig. 1 ist die Auslösezeit eines elektronischen Überstromauslösers über dem relativen Strom I/I_n aufgetragen. Eine Auslösekennlinie 1 ist durch einen Kurvenzug mit den Abschnitten 2, 3 und 4 dargestellt. Hierbei erfolgt die stromabhängig langzeitverzögerte Auslösung gemäß dem Abschnitt 2, die stromunabhängige kurzzeitverzögerte Auslösung gemäß dem Abschnitt 3 und die unverzögerte Auslösung gemäß dem Abschnitt 4. Ein weiterer Kurvenzug veranschaulicht die die Zerstörungskennlinie 5 des Leistungsschalters. Ferner ist das Verhalten einer bisher üblichen Umgehungsschaltung, die einen festgelegten Ansprech wert besitzt, mittels des Kurvenzuges 6 dargestellt. Wie man erkennt, überschneiden sich die Zerstörungskennlinie 5 und der Kurvenzug 6 in der Weise, daß die schraffiert gezeigten Bereiche existieren, in denen der Leistungsschalter durch die Umgehungsschaltung nicht ausreichend geschützt ist.In the diagram according to FIG. 1, the tripping time of an electronic overcurrent release is plotted against the relative current I / I _n . A tripping characteristic 1 is represented by a curve with the sections 2 , 3 and 4 . Here, the current-dependent long-term tripping occurs according to section 2 , the current-independent short-time delayed tripping according to section 3 and the undelayed tripping according to section 4 . Another curve illustrates the destruction characteristic 5 of the circuit breaker. Furthermore, the behavior of a previously bypass circuit which has a fixed response value is shown by means of the curve 6 . As can be seen, the destruction characteristic 5 and the curve 6 overlap in such a way that the hatched areas exist in which the circuit breaker is not adequately protected by the bypass circuit.

Anhand der Fig. 2 wird nun erläutert, wie der Schutz eines Leistungsschalters gegen Zerstörung bei Versagen seines elektronischen Auslösers durch eine Umgehungsschaltung verhindert werden kann, die eine zeit- und stromabhängige Kennlinie aufweist. In der Fig. 2 entsprechen die Auslöse kennlinie 1 und die Zerstörungskennlinie 5 der Fig. 1. Die Umgehungsschaltung besitzt eine Ansprechkennlinie 7, die etwa parallel zu der Zerstörungskennlinie 5 innerhalb derselben verläuft und daher im gesamten Verlauf einen Sicherheits abstand zu der Zerstörungskennlinie 5 aufweist. Daher gibt es keine Überschneidung zwischen diesen beiden Kennlinien und demzufolge auch keinen ungeschützten Bereich.On the basis of Fig. 2 will now be explained how the protection against destruction of a circuit breaker in case of failure of its electronic shutter can be prevented through a bypass circuit comprising a time- and energy-dependent characteristic curve. In Fig. 2, the tripping characteristic 1 and the destruction characteristic 5 correspond to Fig. 1. The bypass circuit has a response characteristic 7 which runs approximately parallel to the destruction characteristic 5 within the same and therefore has a safety distance to the destruction characteristic 5 throughout. Therefore, there is no overlap between these two characteristics and therefore no unprotected area.

Bei den Darstellungen gemäß den Fig. 1 und 2 wird davon ausgegangen, daß eine Auslösekennlinie 1 mit festgelegten Parametern vorliegt. Jedoch sind diese Parameter durch den Benutzer veränderbar, so daß die Form und Lage der Auslöse kennlinie 1 in dem Diagramm bei gleicher Skalierung des Koordinatensystems verändert werden kann. Offensichtlich ist hierdurch eine Annäherung oder Entfernung von der Zer störungskennlinie 5 möglich. In der Fig. 3 ist hierzu durch einen Pfeil veranschaulicht, daß die Auslösekennlinie 1 in Richtung auf geringere Werte des relativen Stromes verschoben ist. Durch eine geeignete Ausbildung der Umgehungsschaltung ist dafür gesorgt, daß die Ansprechkennlinie 7 der Umgehungs schaltung der Verschiebung der Auslösekennlinie 1 folgt und somit ein größerer Abstand zu der Zerstörungskennlinie 5 erreicht wird. Hierdurch wird nicht nur der Schutz des Leistungsschalters, sondern auch der Verbraucher oder Anlagen verbesser, in deren Stromkreis sich der Leistungsschalter befindet.In the representations according to FIGS. 1 and 2, it is assumed that there is a tripping characteristic 1 with fixed parameters. However, these parameters can be changed by the user, so that the shape and position of the tripping characteristic 1 in the diagram can be changed with the same scaling of the coordinate system. Obviously, this enables an approximation or distance from the destruction characteristic curve 5 . In this respect, an arrow in FIG. 3 shows that the tripping characteristic 1 is shifted in the direction of lower values of the relative current. A suitable design of the bypass circuit ensures that the response characteristic 7 of the bypass circuit follows the displacement of the tripping characteristic 1 and thus a greater distance from the destruction characteristic 5 is achieved. This not only improves the protection of the circuit breaker, but also the consumers or systems in whose circuit the circuit breaker is located.

Ein Blockschaltbild eines Leistungsschalters mit elektro nischem Auslöser und einer Umgehungsschaltung ist in der Fig. 4 gezeigt. Der Leistungsschalter ist als Ganzes mit 10 bezeichnet. Seine Schaltkontakte 11 werden durch eine mechanische Antriebsvorrichtung 12 in bekannter Weise zum Ein- und Ausschalten betätigt. Stromwandler 13 oder andere geeignete Sensoren stellen ein dem jeweils fließenden Strom proportionales Signal bereit, das sowohl einem elektronischen Auslöser 14 als auch einer Umgehungsschaltung 15 zugeführt wird. Dabei betätigt der elektronische Auslöser 14 die mechanische Antriebsvorrichtung 12 nach Maßgabe der Auslösekennlinie 1 in den Fig. 1, 2 und 3, während die Umgehungsschaltung 15 auf die Antriebsvorrichtung 12 gemäß der Ansprechkennlinie 7 einwirkt.A block diagram of a circuit breaker with an electronic trigger and a bypass circuit is shown in FIG. 4. The circuit breaker is designated as a whole by 10 . Its switching contacts 11 are actuated by a mechanical drive device 12 in a known manner for switching on and off. Current transformers 13 or other suitable sensors provide a signal which is proportional to the current flowing and which is supplied to both an electronic trigger 14 and a bypass circuit 15 . The electronic release 14 actuates the mechanical drive device 12 in accordance with the release characteristic curve 1 in FIGS. 1, 2 and 3, while the bypass circuit 15 acts on the drive device 12 according to the response characteristic curve 7 .

In der Fig. 4 sind als Bestandteile des elektronischen Auslösers 14 eine Prozessoreinheit 16 und eine Steuereinheit 17 gezeigt. Zu der Steuereinheit gehören insbesondere die vom Benutzer einzustellenden Schalter, Kodierelemente, Potentiometer oder ähnliche Elemente. Durch eine gestrichelte Verbindung zwischen der Steuereinheit 17 des elektronischen Auslösers 14 und der Umgehungsschaltung 15 ist dargestellt, daß die Ansprechkennlinie 7 der Umgehungsschaltung 15 durch von dem Benutzer eingestellte Parameter veränderbar ist. Auf diese Weise kommt die in der Fig. 3 angedeutete Verschiebung der Ansprechkennlinie 7 im gleichen Sinn wie die Verschiebung der Auslösekennlinie 1 zustande.In FIG. 4, a processor unit 16 and a control unit 17 are shown as components of the electronic trigger 14. The control unit includes, in particular, the switches, coding elements, potentiometers or similar elements to be set by the user. A dashed line connection between the control unit 17 of the electronic trigger 14 and the bypass circuit 15 shows that the response characteristic 7 of the bypass circuit 15 can be changed by parameters set by the user. In this way, the shift of the response characteristic 7 indicated in FIG. 3 comes about in the same sense as the shift of the trigger characteristic 1 .

Claims

1. Circuit breaker ( 10 ) with an electronic release ( 14 ) for processing adjustable parameters, in particular trip current and delay time, as well as with a bypass circuit ( 15 ) for bringing about an inevitable trip of the circuit breaker ( 10 ) if the set trip current is exceeded without tripping , characterized in that the bypass circuit ( 15 ) has circuit means for forming a time and current-dependent response characteristic ( 7 ).

2. Electronic trigger according to claim 1, characterized in that the response characteristic ( 7 ) of the bypass circuit ( 15 ) in dependence on parameters set for normal triggering by a control unit ( 17 ) of the electronic trigger ( 14 ) can be changed automatically.