DD147595A1

DD147595A1 - Elektronische ueberstromausloeseeinrichtung

Info

Publication number: DD147595A1
Application number: DD21733580A
Authority: DD
Inventors: Walter Wernecke
Original assignee: Walter Wernecke
Priority date: 1980-12-04
Filing date: 1980-12-04
Publication date: 1981-04-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Ueberstromausloeseeinrichtung mit einer Stromversorgung aus dem zu ueberwachenden Stromkreis, die eine Zaehleinrichtung zur Realisierung einer stromabhaengigen Langzeitverzoegerung aufweist. Ziel der Erfindung ist es, bei einer derartigen Schaltung sicherzustellen, dasz bei Ausfall der Stromversorgung der der Erwaermung entsprechende Zaehlerstand nicht verloren geht. Erfindungsgemaesz wird d. digitale Information, die die Erwaermung des Verbrauchers repraesentiert, in eine Spannung umgewandelt und durch ein elektronisches Schaltglied, das durch einen Schwellwertschalter gesteuert wird, auf ein analoges Simulationsnetzwerk geschaltet. Hier wird solange der Abkuehlvorgang nachgebildet, bis der Hauptstrom wieder flieszt. Die Ausgangsspannung des analogen Simulationsnetzwerkes wird dann zur Ausgangsspannung des Quadriergliedes mittels eines Summators addiert und beaufschlagt die Zaehleinrichtung mit einem Wert, d. die vorangegangene Erwaermung des Verbrauchers in Form einer vorgetaeuschten Belastung beruecksichtigt. Anwendung findet eine derartige Ueberstromausloeseeinrichtung z.B. als Ausloeseorgan fuer elektrische Leistungsschalter.

Description

Erfinder; Dipl.-Ing. Walter Wernecke Berlin, 03.12.1979

Zustellungsbevollia.: Institut für Regelungstechnik im Kombinat VEB EAW Patent-Ing. Rudolf Messien

Elektronische überStromauslöseeinrichtung

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Überstromauslöseeinrichtung mit einer Stromversorgung aus dem zu überwachenden Stromkreis, die eine elektronische Zähleinrichtung zur Realisierung einer stromabhängigen Langzeitverzögerung aufweist. Ihre Anwendung ist als Auslöseorgan bei den verschiedensten elektrischen Einrichtungen, vorzugsweise bei Leistungsschaltern, möglich.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist eine elektronische Überstromauslöseeinrichtung bekannt, die für den Überstromschutz elektronische Zähler verwendet und hierbei keine separate Hilfsspannung benötigt (Solid-state relay devices sense fault, trigger breaker; Product Engng., New York 38 (1967) 4, S. 56)· Da diese Überstromauslöseeinrichtung die Stromversorgung aus dem zu über?/achenden Stromkreis gewinnt, kann sie nur solange ordnungsgemäß arbeiten, wie ein bestimmter Mindeststrom fließt., Ist das nicht gewährleistet, verlieren die elektronischen Zähler ihre jeweiligen' Zustände<= Das ist besonders dann gefährlich, wenn eine intermittierende Arbeitsweise des zu schützenden Verbrauchers vorliegt. Der Verbraucher wird ständig ein- und ausgeschaltet, wobei er sich erwärmt. Die elektronische Überstromauslöseeinrichtung "vergißt" beim Ausschalten aber immer wieder die

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vorangegangene Belastung, so daß es zur Übererwärmung und damit zur Zerstörung des Verbrauchers kommen kann. Bs gibt weiterhin elektronische Überstromauslöseeinrichtungen, die den JJrwärmungs- und Abkühlverlauf mit elektronischen Zählern nachbilden (DB-OS 23 37 372). Soll eine derartige Überstromauslöseeinrichtung ihre Stromversorgung auch aus dem zu überwachenden Stromkreis bereitstellen, geht die Schutzwirkung bei intermittierendem Betrieb ebenfalls verloren.

Ziel der Erfindung

Bei Realisierung der Erfindung wird eine Überstromauslöseeinrichtung erreicht, deren Stromversorgungsspannungen aus dem zu überwachenden Stromkreis gewonnen werden und die den Erwärmungsund Abkühlvorgang mittels elektronischer Zähler simuliert, wobei bei Ausfall der Stromversorgung oder bei Rückgang des Stromes unter einen bestimmten Nennwert der erreichte Zählerstand nicht verloren geht.'

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Überstromauslöseeinrichtung mit elektronischem Zähler derart auszubilden, daß bei Ausfall der Stromversorgung der erreichte Zählerstand gespeichert, der Abkühlvorgang simuliert und bei Rückkehr der Stromversorgung der erreichte Simulationswert mit als Ausgangsgröße für den neuen Zählerstand gewonnen wird.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Ausgänge der elektronischen Zählereinrichtung mit einem Digital-Analog-Wandler verbunden sind und dessen Ausgangsspannung mittels eines elektronischen Schaltgliedes auf den Eingang eines analogen Simulationsnetzwerkes geleitet wird. Das elektronische Schaltglied wird von einem Schwellwertschalter betätigt. Der Schwellwertschalter überwacht eine stromproportionale Spannung und betätigt das elektronische Schaltglied, wenn das Signal unter einen Spannungswert abgesunken ist, der einem Hauptstromwert entspricht, der gerade noch eine ordnungsgemäße Stromversorgung der Überstrpmauslöseeinrichtung gewährleistet. Durch die Betätigung des elektronischen Schaltgliedes

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wird das analoge Simulationsnetzwerk mit der Spannung des Digital-Analog-Wandlers beaufschlagt. Der Abkühlvorgang wird nun in diesem analogen Simulationsnetzwerk nachgebildet, da dieses dafür keine Stromversorgungsspannung benötigt. Tritt nun wieder der Hauptstromfluß ein, so wird das Ausgangssignal des analogen Simulationsnetzwerkes zum iusgangssignal eines Quadriergliedes addiert. Dieses Summensignal steuert über einen Spannungs-Frequenz-Wandler die elektronische Zähleinrichtung. Solange, wie die A usgangsspannung des analogen Simulationsnetzwerkes noch nicht abgeklungen ist, d.h. der AbkühlVorgang beendet ist, tritt sie als zusätzlicher Anteil am "Eingang des Spannungs-Frequenz-Wandlers auf und täuscht der elektronischen Zähleinrichtung eine höhere Belastung des Verbrauchers vor, was eine Verkürzung der Auslösezeit zur Folge hat.

Die .Überstromauslöseeinrichtung läßt sich etwas vereinfachen, wenn das Quadrierglied weggelassen wird und die Ausgangsspannung des Simulationsnetzwerkes mit der stromproportionalen Eingangsspannung in Summationsverstärker verknüpft ist. Der nachgeschaltete Spannungs-Frequenz-Wandler kann dabei eine lineare oder quadratisch abhängige Umsetzcharakteristik haben.

Ausführungsbeispiel

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Überstromauslöseeinrichtung als Blockschaltbild dargestellt.

Mit den drei Stromwandlern 1 wird der Hauptstromfluß überwacht. Ihre Ausgangsspannung wird dem Meß» und Stromversorgungsblock zur Gewinnung der Stromversorgungsspannungen und des stromproportionalen Meßsignals zugeführt. Das Msßsignal speist den Eingang des Quadriergliedes 3 und wird gleichzeitig vom Schwellwertschalter 4 überwacht* Der Ausgang des Schwellwertschalters 4 ist mit dem Steuereingang des elektronischen Schaltgliedes verbundene Das elektronische Schaltglied 5 verbindet den Ausgang des Digifcal-Änalog-Wandlers 6 mit dem Eingang des analogen Siiaulatiorssnetzwerkes 7« De^ Ausgang des Simulationsnetzwerkös 7 und der Ausgang des Quadriergliedes 3 sind mit dem

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Eingang des Summators 8 verbunden. Der Ausgang des Summators speist den Eingang des Spannungs-Frequenz-Wandlers 9» dessen Ausgang mit dem Eingang der elektronischen Zähleinrichtung verbunden ist. Die Ausgänge der elektronischen Zähleinrichtung 10 sind mit den Eingängen des Digital-Analog-Wandlers 6 verbunden.

Solange kein Hauptstrom fließt, werden keine Stromversorgungsspannungen bereitgestellt, und die gesamte Einrichtung befindet sich in Ruhe. Fließt in mindestens einem Hauptstromkreis ein Strom, so werden die Stromversorgungsspannungen bereitgestellt^ und an den Eingängen des Quadriergliedes 3 und des Schwellwertschalters 4 liegt die stromproportionale Eingangsspannung an. Die Ausgangsspannung des Quadriergliedes 3 wird unter der Annahme, daß die Ausgangsspannung des Simulationsnetzwerkes 7 Null ist, direkt über den Summator 8 auf den Spannungs-Frequenz-Wandler 9 geleitet. Dessen Ausgangsimpulse speisen die elektronische Zähleinrichtung 10, in der mittels digitalen Zählers der Erwärmungs- bzw. Abkühlvorgang simuliert wird und bei Überlastung ein Auslöseimpuls abgegeben wird. Solange der Stromfluß im Hauptstromkreis die Stromversorgung der elektronischen Schaltung gewährleistet, wird die Überlastschutzfunktion mit ausschließlich digitalen Schaltungsmitteln realisiert.

Kommt es zu einem intermittierenden Stromfluß, so fällt auch die Stromversorgung der elektronischen Schaltung zyklisch aus. Eine echte Simulation der Erwärmungs- bzw. Abkühlvorgänge mit der elektronischen Zähleinrichtung 10 ist nicht mehr möglich. Die Folge wäre eine Zerstörung des zu schützenden Verbrauchers. Um dies zu verhindern, werden die digitalen Ausgangsinformationen der Zähleinrichtung 10 mittels des Digital-Analog-Wandlers 6 in eine Spannung umgewandelt, die den Überlastungszustand des zu schützenden Verbrauchers repräsentiert. Sinkt nun der Hauptstrom auf einen kritischen Wert, der die Stromversorgung der elektronischen Schaltung gerade noch gewährleistet, so betätigt der Schwellwertschalter 4 das elektronische Schaltglied 5 und die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers 6 wird in das Simulationsnetzwerk 7 übernommen. Solange nun die Stromversorgung ausgefallen ist, wird

der Abkühlvorgang in dem Simulationsnetzwerk 7_} das selber keine Stromversorgung benötigt, nachgebildet. Setzt nun wieder der Hauptstromfluß ein, wird zu der Ausgangs spannung des Quadriergliedes 3 der noch vorhandene Ausgangsspannungswert .des Simulationsnetzwerkes 7 mittels des Summators 8 addiert. Der Spannungs-Frequenz-Wandler 9 gibt dadurch eine um den Betrag der Ausgangsspannung des Simulationsnetzwerkes 7 proportionale höhere Frequenz an die elektronische Zähleinrichtung 10 ab und täuscht dadurch einen höheren Stromfluß vor. Die vorangegangene Erwärmung des zu schützenden Verbrauchers wird durch einen zusätzlich vorgetäuschten Überstrom berücksichtigt, und es kann ein optimaler Überstromschutz gewährleistet werden. Dieser zusätzliche Überstrom wird solange vorgetäuscht, bis die Ausgangsspannung des Simulationsnetzwerkes 7 abgeklungen ist, was der Abkühlung des Verbrauchers entspricht.

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Claims

Erfindungsanspruch

Elektronische Überstromauslöseeinrichtung mit einer Stromversorgung aus dem zu überwachenden Stromkreis, die eine Zähleinrichtung zur Realisierung einer stromabhängigen Langzeitverzögerung aufweist, deren Ausgänge mit einem Digital-Analog-Y/andler verbunden sind und deren Eingang von einem Spannungs-Frequenz-Wandler gespeist wird und mit einem Quadrierglied, das mit einer stromproportionalen Eingangsspannung beaufschlagt ist und einem Schwellwertschalter, der das stromproportionale Eingangssignal überwacht, gekennzeichnet dadurch, daß ein analoges Simulationsnetzwerk (7) über ein elektronisches Schaltglied (5)j das vom Schwellwertschalter (4-) betätigbar ist, mit dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers (6) verbunden ist und der Ausgang des Simulationsnetzwerkes (7) mit einem Eingang eines Summators (8) und der Ausgang des Quadiergliedes (3) mit dem anderen Eingang des Summators (8) zusammengeschaltet ist und daß der Ausgang des Summators (8) mit dem Eingang des Spannungs-Frequenz-Wandlers (9) verbunden ist.

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