AT228305B

AT228305B -

Info

Publication number: AT228305B
Application number: AT245762A
Authority: AT
Inventors: Voelker Rudolf; Liska Manfred
Original assignee: Veb Elektro-Apparate-Werke
Priority date: 1961-04-01
Filing date: 1962-03-26
Publication date: 1963-07-10

Description


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   Schaltungsanordnung auf Halbleiterbasis zur Erfassung von   Überstrom- bzw. Über- oder   Unterspannungen in Wechselstromkreisen 
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erfassung von Überstrom bzw. Über-oder Unter- spannungen in Wechselstromkreisen. insbesondere für Überstrom. 



   Auf Grund der Entwicklung der Halbleitertechnik in den. letzten Jahren sind wegen des Fortfalls be- weglicher Kontaktglieder mechanisch bewegter Teile besonders zuverlässige und schnelle Schaltungsan- ordnungen zur Ermittlung auftretender Fehler in Netzen bekanntgeworden. Da gerade Überströme (Kurz- schlussströme) die häufigsten Fehler sind, wurden für ihr Erfassen schon eine Anzahl von Lösungswegen vor- geschlagen. 



   Einmal ist es möglich, durch Messung der Momentanwerte einen Überstrom festzustellen. Obwohl dieses Messverfahren sehr kurze Auslösezeiten zulässt, sind besondere Massnahmen erforderlich, um es für verzerrte Wechselstromgrössen (Spitzen) zu verwenden. Dient eine in drei Phasen zerlegte einphasige Wechselgrösse als Kriterium (s. DAS Nr.   1 064611), macht sich   eine eventuell auftretende Frequenzänderung stark bemerkbar und führt zu Fehlauslösungen. Weitere Fehlauslösungen können bei Einschaltvorgängen auftreten, da das phasendrehende Glied nur im eingeschwungenen Zustand seine volle Wirkung erreicht. 



   Ein weiteres Verfahren kontrolliert das Überschreiten eines bestimmten Amplitudenwertes für die Dauer eines definierten Zeitabschnittes innerhalb jeder Halbwelle, wozu die periodische   Eingangsgrösse in   eine spezielle Impulsfolge umgewandelt wird, deren Gleichstromglied als eigentliche Messgrösse fungiert. 



  Trotz der Vorteile der Schaltung (geringer   Kurvenformeinfluss, Frequenzunabhängigkeit, gute Temperatur-   stabilität   u. ähnl)   kann sie dort nicht verwendet werden, wo sehr kurze Auslösezeiten verlangt werden. 



     In der DAS Nr. 1063 696 ist vorgeschlagen worden,   das zeitliche Integral des Stromes von seinem Nulldurchgang über eine Halbwelle oder nur bis zum Scheitelpunkt der Halbwelle zu messen. Als Integrationsglied wird bekannterweise eine   RC-Kombination verwendet, wobei   die Spannung am Kondensator ein Kriterium für die Abgabe des Auslösekommandos ist. 



   Die dort vorgeschlagene Anordnung lässt es aber nicht zu, tatsächlich vom Nulldurchgang an zu inte- grieren. Dies liegt in der speziellen Transistoreingangskennlinie (Jb   0   bei   UBE = 0) begründet. Um eine   annehmbare Temperaturabhängigkeit der Schaltung zu erzielen, sind in der nachgeschalteten Kippstufe zusätzliche Stabilisierungsmassnahmen erforderlich. Das Halteverhältnis   ist 00   (von Hand zurückzustellen :). Dies ist ein wesentlicher Rückschritt gegenüber den bisherigen elektromechanischen Relais. Denn gerade bei Überstromrelais ist ein Halteverhältnis von 1 oder nahe 1 erforderlich. Weiterhin hat die erwähnte Schaltungsanordnung eine sehr hohe Leistungsaufnahme   (keine Begrenzungsschaltung).   



   Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Erfassung von Überstrom bzw.   Über- und   Unterspannungen, bei der die aufgezeigten Nachteile dadurch vermieden werden, dass die Integrationsgrenzen von einer beliebig einstellbaren Vorspannung eines in an sich bekannter Weise als steuerbarer Nebenschluss wirkenden Transistors und der Eingangsspannung abhängen und die Spannung am Kondensator schneller als bei festen Integrationsgrenzen ansteigt. Weitere Merkmale der Erfindung sind den folgenden 

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 Unterlagen zu entnehmen. 



   Die Erfindung wird an Hand der Fig.   l - 3   näher   erläutert :  
InFig. la/bist der charakteristische Kurvenverlauf an einzelnen Punkten der Schaltungsanordnung gezeigt.   la :   Normalfall lb : Fehlerfall 
Darin sind 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> ein <SEP> Mess-RC-Glied,
<tb> 2 <SEP> ein <SEP> Schalttransistor <SEP> T,
<tb> 3 <SEP> ein <SEP> Differenzierglied <SEP> (Koppelkondensator <SEP> C), <SEP> 
<tb> 4 <SEP> eine <SEP> Impulsverlängererstufe <SEP> (monostabile <SEP> Kippschaltung),
<tb> 5 <SEP> das <SEP> Ausgangs-RC-Glied <SEP> und
<tb> 6 <SEP> die <SEP> Ausgangsstufe.
<tb> 
 In Fig. 2 ist ein einphasiges Ausführungsbeispiel gezeigt.

   
 EMI2.2 
 
 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> 3 <SEP> ist <SEP> ein <SEP> Ausführungsbeispiel <SEP> für <SEP> ein <SEP> dreiphasiges <SEP> Überstromzeitrelais <SEP> gezeigt.12-1-wieder <SEP> Messglieder <SEP> + <SEP> Schalttransistoren,
<tb> M'-M"'eine <SEP> Anzeigeschaltung,
<tb> 31 <SEP> das <SEP> Differenzierglied <SEP> mit <SEP> Gatterverhalten,
<tb> 4'die <SEP> Impulsverlängererstufe,
<tb> Z <SEP> ein <SEP> Zeitglied <SEP> und
<tb> 6 <SEP> die <SEP> Ausgangsstufe.
<tb> 
 
 EMI2.4 
 

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 reich. Durch geeignete Auswahl des Teilerwiderstandes R4 und des Emitterwiderstandes von T bewirkt man, dass sich der Einstellwert unterproportional zur Speisespannungsschwankung ändert. Soll die Steigung der Eingangskennlinie verändert werden, variiert man die Integrationsgrenzen über die Einstellung des Potentiometers R 4.

   Dadurch kann man eine "Lupenwirkung" des Relais erzeugen, was besonders wichtig ist, wenn mehrere sehr nahe beieinander liegende Ansprechwerte einzustellen sind. Für Wechselstromschutzschaltungen ist mit geringen Ausnahmen ein Halteverhältnis nahe 1 erforderlich. Deshalb wurde als Ausgangsschaltung keine bistabile Schaltungsanordnung, sondern eine monostabile gewählt, die ihre Triggerimpulse von Transistor T über ein Differenzierglied 3 (Kondensator   C)   erhält. Um ein   definiertes"L"-   oder "O" -Signal zu erhalten, wird der monostabilen Kippschaltung ein Ausgangs-RC-Glied 5 nachgeschaltet. 



   Auf Grund des geringen Halteverhältnisses kann man die Schaltungsanordnung als Maximal- und Minimal wertrelais verwenden. 
 EMI3.1 
 



   Parallel zu diesem liegt als steuerbarer Nebenschluss der Transistor T. Dessen Basis ist über Rs mit einem Teil von R4 und weiterhin mit der Wicklung W über Diode D3 und Widerstand    1\4   verbunden. Die Verbindungsstelle von R1, C1 und R2 ist mit der Basis von Transistor   T   und der Diode D zusammenge- 
 EMI3.2 
 nicht den an   R4   eingestellten Spannungswert, so wird der Transistor Tl zu keinem Zeitpunkt gesperrt. 



  Der zum Integrationskreis gehörende Kondensator    C   ist also dauernd überbrückt ; es findet kein Integrationsvorgang statt. 



   2. Überschreitet die sinusförmige   Messgrösse - und   damit der dazu proportionale Spannungsabfall 
 EMI3.3

Claims

URjPATENTANSPRÜCHE : 1. Schaltungsanordnung auf Halbleiterbasis zur Erfassung von Überstrom bzw. Über- und Unterspannungen in Wechselstromkreisen mit einer Einrichtung zur Integration der Wechselgrösse innerhalb einer Halbwelle, wobei die Spannung an einem Kondensator, der normalerweise durch einen alssteuerbarerNe- benschluss wirkenden Transistor überbrückt ist, das Kriterium für die Auslösung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Integrationsgrenzen von einer beliebig einstellbaren Vorspannung und der Eingangsspannung abhängen und die Spannung am Kondensator (Cl) schneller als bei festen Integrationsgrenzen ansteigt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern des Nebenschlusses im "Niedertasten" durch die inverse Eingangsspannung oder eine auf einen bestimmten Ansprechwert eingestellte Kippschaltung erfolgt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklung (W,) des Strom- wandlers eine RC-Kombination (R15'Cs) nachgeschaltet und die Diode (D1) mit derselben (zwischen C, und Ris) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wicklung (W) gegen- läufig zur Stromwandlerwicklung gepolt ist und die Diode (D3) so dem Widerstand (R14) der RC-Kombination in Reihe geschaltet ist, dass während der z. B. negativen Halbwelle der Eingangsgrösse am Widerstand (R) vor der Basis des Transistors (T1) eine positive Spannung liegt.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Transistor (T) ein weiterer Transistor (T) so nachgeschaltet ist, dass die Basis des zweiten Transistors (T : 1,) mit dem Messkondensator (C) und der für die Kondensatorspannung in Sperrichtung gepolten Diode (Dz) - verbunden ist.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Transistor (T : 1,) vor der eigentlichen Auslösung während der Sperrzeit des ersten Transistors (Tl) durch den Spannungsabfall an einem Widerstand im Kollektorkreis (R) gesperrt ist.

'1. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsabfall am Festwiderstand (R) über einen weiteren Widerstand (R#) einstellbar ist und die Vergleichsspannung für das Ansprechen darstellt.

8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 2,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der EMI4.1