DD215431A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR STOER ARC FLASH MONITORING IN ELECTRIC EQUIPMENT AND PRODUCTS - Google Patents
CIRCUIT ARRANGEMENT FOR STOER ARC FLASH MONITORING IN ELECTRIC EQUIPMENT AND PRODUCTS Download PDFInfo
- Publication number
- DD215431A1 DD215431A1 DD25087683A DD25087683A DD215431A1 DD 215431 A1 DD215431 A1 DD 215431A1 DD 25087683 A DD25087683 A DD 25087683A DD 25087683 A DD25087683 A DD 25087683A DD 215431 A1 DD215431 A1 DD 215431A1
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- light
- circuit arrangement
- optoelectronic
- operational amplifier
- light receiver
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
- H02H1/0015—Using arc detectors
- H02H1/0023—Using arc detectors sensing non electrical parameters, e.g. by optical, pneumatic, thermal or sonic sensors
Abstract
Schaltungsanordnung zur Stoerlichtbogenueberwachung in elektrotechnischen Anlagen und Erzeugnissen, in denen Stoerlichtboegen und Fremdlichteinfall auftreten koennen. Es soll mit geringem Aufwand und einer einfachen Einstellung der Empfindlichkeit nur bei Stoerlichtboegen unter Ausschluss von Fehlausloesungen durch Fremdlichteinfall eine allseitig potentialgetrennte Ausloesung mehrerer speisender Leistungsschalter ermoeglicht werden. Aufgabe der Erfindung ist, die bekannte Schaltungsanordnung zur Stoerlichtbogenueberwachung mittels opto-elektronischen Empfaengern so zu veraendern, dass eine Fremdlichtkompensation sowie eine Potentialtrennung zwischen Informations- und Leistungsteil erreicht wird. Erfindungsgemaess sind eine erste, auf zu ueberwachende Anlagenteile gerichtete Lichtempfaengerstrecke mit 1 bis n optoelektronischen Lichtempfaengern auf einen Eingang und eine zweite, auf moegliche Fremdlichtquellen gerichtete Lichtempfaengerstrecke mit 1 bis n optoelektronischen Lichtempfaengern auf einen zweiten, invertierenden Eingang einer als Subtrahierverstaerker arbeitenden Operationsverstaerkeranordnung so gestaltet sind, dass die Differenz der Signale beider Lichtempfaengerstrecken ausgewertet wird und auf den Eingang d. Schwellenwertstufe m. nachgeschalteter Ausloesestrecke gefuehrt ist. Zur Erreichung einer hohen Abschaltgeschwindigkeit von 1 bis m Leistungsschaltern ist der Ausgang der Schwellwertstufe mit 1 bis a in Reihe und/oder parallelgeschalteten Leuchtdioden von optoelektronischen Kopplern bzw. Koppelstrecken verbunden, an deren Empfaengerseite 1 bis a gegeneinander potentialgetrennte Thyristorschaltglieder zur Ausloesung aller speisenden Leistungsschalter angeordnet sind.Circuit arrangement for fault arc monitoring in electrotechnical installations and products in which faulty arc and external light incidence can occur. It should be possible with little effort and a simple adjustment of the sensitivity only at Stoerlichtboegen under exclusion of false triggering by extraneous light incident on all sides isolated isolation triggering several power circuit breaker. The object of the invention is to modify the known circuit arrangement for Stoerlichtbogenueberwachung means of opto-electronic receivers so that an external light compensation and a potential separation between the information and power unit is achieved. According to the invention, a first light-receiving path with 1 to n optoelectronic light receivers directed at components to be monitored is designed to have an input and a second light-receiving path with 1 to n optoelectronic light receivers directed at possible extraneous light sources onto a second, inverting input of an operational amplifier arrangement operating as a subtracting amplifier. that the difference of the signals of both light receiving paths is evaluated and the input d. Threshold level m. Downstream Ausloesestrecke is guided. To achieve a high turn-off speed of 1 to m circuit breakers, the output of the threshold stage is connected to 1 to a in series and / or parallel light emitting diodes of optoelectronic couplers or coupling links, at the receiver side 1 to a against each other isolated Thyristorschaltglieder are arranged to trigger all feeding circuit breaker ,
Description
Titel der Erfindung ,Title of the invention,
Schaltungsanordnung zur Störlichtbogehüberwachung in elektrotechnischen klagen und ErzeugnissenCircuit arrangement for Störlichtbogehüberwachung in electrical engineering lawsuits and products
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Störlichtbogenüberwachung in elektrotechnischen,An- lagen und Erzeugnissen1, in denen Störlichtbögen, die zu Gefährdungen für Menschen oder Sachwerte führen können sowie Premdlichteinfa.il möglich sind und bei denen die durch die Lichtbogenwächter abgegebenen Signale Schalt- oder Schutsgeräte anregen und damit 'die schädlichen Auswirkungen der Störlichtbögen minimiert werden. . . · . ,The invention relates to a circuit arrangement for arc fault monitoring in electrical equipment and systems 1 , in which arcs that can lead to hazards to people or property and Premdlichteinfa.il are possible and in which the signals emitted by the arc detectors stimulate switching or Schutsgeräte and to minimize the harmful effects of arcing faults. , , ·. .
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
In jeder elektrotechnischen Anlage kann es durch Fehlschalthandlungen, Jberspannungen oder ueräteversagen zur Ausbildung von Störlichtbögen korarnen. Dabei werden große Mengen von Energie, in Form von Wärme und Strahlung freigesetzt. Die in den heutigen Anlagen, erreichte Packungsdichte der Sinbauteile begrenzt das freie Volumen und durch.In any electrical system, it may be corroded by faulty action, Jberspannungen or ueräteveragen the formation of arcs. This releases large amounts of energy, in the form of heat and radiation. The packing density of the Sin components achieved in today's plants limits the free volume and through.
die freigesetzte Störlichtbogen-Energie wird der Druck in den Gefäßen auf ein solches Maß erhöht, daß das Gefäß explodieren kann, wenn sich die Druckwelle nicht abbauen kann. Aber auch ohne gewaltsame Gefäßöffnurig sind die Schadensauswirkungen erheblich. Die bei einem Lichtbogen auftretende extrem hohe Bogenwärme verursacht ein Schmelzen und Verdampfen von Materialien, die dann mit der Druckwelle fortgeschleudert werden. Dabei kann brennbares Material entzündet werden. Das Maß der Gefährdung von in der Nähe befindlichen Personen, sowie die Höhe des Materialschadens hängt in starkem Maße von der Störlichtbogenstärke, seiner'Einwirkzeit, sowie von konstruktiven Bedingungen ab. Es; ist nicht möglich, Störlichtbögen vollständig mit Hilfe von Konstruktionsmaßnahmen zu verhindern. Die-Wirkdauer muß auf ein mögliches Minimum begrenzt. '. werden, um die schädliche'Störlichtbogenenergie zu reduzieren und damit eine Herabsetzung der Gefährdung für Personal und Anlage zu erreichen. Bekannterweise wird neben konstruktiven Maßnahmen" zur Störlichtbogen-Venrdnderung eine Reduzierung der Störlichtbogen-Einwirkdauer angestrebt. Dabei werden* im Normalbetrieb lichtbogenfreie Anlagen- und/oder Einba.uteile von einem oder mehreren opto-elektronischen Lichtempfängern überwacht und bei starkem Lichteinfall, also bei Auftreten eines Störlichtbogens, wird ein Auslösesignal unverzögert von einem oder mehreren nachgegliederten Auslöseeinheiten zu den entsprechenden vorgeordneten Abschaltgeräten geführt. Der Hauptnachteil der bekannten Lösungen liegt darin, daß sie nach dem Schwellwert-Prinzip arbeiten, d.h. es wird das von den opto-elektronischen Licht- . empfängern zur Weiterverarbeitung abgegebene Signal erst nach Erreichen einer bestimmten Lichtstärke ermöglicht. Daraus resultiert die Tatsache, daß bei Er-the released arcing energy increases the pressure in the vessels to such an extent that the vessel can explode if the shock wave can not dissipate. But even without violent Gefäßöffnurig the damage effects are significant. The extremely high arc heat occurring in an arc causes melting and evaporation of materials, which are then thrown away with the pressure wave. This combustible material can be ignited. The degree of danger to persons in the vicinity, as well as the amount of material damage depends to a great extent on the arc intensity, its reaction time, as well as on constructive conditions. It ; it is not possible to completely prevent arcing faults by means of design measures. The duration of action must be limited to a possible minimum. '. in order to reduce the harmful arc energy, thereby reducing the risk to personnel and equipment. As is well known, in addition to constructive measures for arc arc change, the aim is to reduce arcing-free system and / or implant components of one or more optoelectronic light receivers and in the event of strong incidence of light The main disadvantage of the known solutions is that they operate according to the threshold value principle, that is, it is the one of the opto-electronic light receivers for Processing is possible only after a certain light intensity has been reached, resulting in the fact that in the case of
höhung der Empfindlichkeit der Lichtempfänger von außen einwirkende Lichtwellen genügender Stärke (Blitz, Sonne usw.) eine Fehlauslösung des Lichtbogenwächters herbeiführen können· Andererseits kann eine Verringerung der Empfindlichkeit der Lichtempfänger dazu führen, das eventuell die Lichtstärke von stark verdeckten Störlichtbögen nicht zu einer notwendigen Auslösung des Lichtbogenwächters führen kann· Ein weiterer Nachteil bekannter Lösungen ist es, daß der Lichtempfänger oder die Lichtempfänger jipweils nur auf die Auslöseeinrichtung einer Baugruppe wirken. Bei den bekannten Lösungen ist also ein "Herausfinden" der optimalen Einstellung der Lichtempfänger-Empfindlichkeit notwendig, um die oben genannten Sxtremfälle zu vermeiden. ,Increasing the sensitivity of the light receiver from outside acting light waves of sufficient strength (lightning, sun, etc.) can cause a false triggering of the arc monitor · On the other hand, a reduction in the sensitivity of the light receiver may cause the light intensity of heavily hidden arcs may not lead to a necessary triggering of the Another disadvantage of known solutions is that the light receiver or the light receiver jipweils act only on the triggering device of an assembly. In the known solutions, it is therefore necessary to "find out" the optimum setting of the light receiver sensitivity in order to avoid the abovementioned cases. .
Aus der DE-OS 22 1-6 238 (H 02 h 7/22) ist eine Einrichtung zum Schutz von gekapselten, mit Druckgas isolierten Schaltanlagen gegen Störlichtbögen bekannt. In Anlagenteilen wie Leistungsschalter, Trenner, Wandler u.a. ist zur Erfassung eines Störlichtbogens mindestens ein lichtempfindliches Element innerhalb der Kapselung vorgesehen, dessen elektrisches Ausgangssignal ein Relais erregt. Dieses Relais erregt ein Auslöserelais zur Ausschaltung des betreffenden Schalterteils, so daß der Störlichtbogen gelöscht wird. Zur Vermeidung der Auslösung der Einrichtung durch im Betrieb auftretende Schaltlichtbögen ist zwischen den lichtempfindlichen Elementen, insbesondere den in den Kapselungsschottungen für die Schaltstrecken und dem Relais ein Verzögerungsglied geschältet, welches das Signal des lichtempfindlichen Elementes zeitverzögert dem Relais zuführt. Diese Anordnung eignet sich nicht für nichtgekapselte Anlagen, in denen ein Premdlichteinfall möglich ist, der aber nicht zur Auslösung der Schutzeinrichtung führen darf.From DE-OS 22 1-6 238 (H 02 h 7/22) is a device for the protection of encapsulated, insulated with compressed gas switchgear against arcs known. In plant components such as circuit breakers, disconnectors, converters, etc. For detecting an arc fault, at least one photosensitive element is provided within the enclosure, the electrical output signal of which energizes a relay. This relay energizes a trigger relay to turn off the relevant switch part, so that the arc fault is deleted. To avoid the triggering of the device by switching arcs occurring during operation, a delay element is peeled between the photosensitive elements, in particular in the encapsulation for the switching paths and the relay, which supplies the signal of the photosensitive element with a time delay to the relay. This arrangement is not suitable for non-encapsulated systems in which a premelight incidence is possible, but which must not lead to the tripping of the protective device.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist, eine Schaltungsanordnung zur Störlichtbogenüberv/achung in elektrotechnischen Anlagen und Erzeugnissen vorzuschlagen, die mit geringem Aufwand und einer einfachen Einstellung der Empfindlichkeit nur bei Störlichtbögen unter Ausschluß von Fehlauslösungen durch Premdlichteinfall eine Auslösung mehrerer speisender Leistungsschalter ermöglicht. .. '..The aim of the invention is to propose a circuit arrangement for Störlichtbogenüberv / tion in electrical equipment and products that enables with little effort and a simple adjustment of sensitivity only in arcs under exclusion of false triggering by Premdlichteinfall triggering multiple dining circuit breaker. .. '..
Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung , gelöst wird.The technical problem, which is solved by the invention.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Schaltungsanordnung zur Störlichtbogenüberwachung mittels opto-elektronischen Empfängern so zu verän*- dern, daß eine Fremdlichtkompensation sowie eine Potentialtrennung zwischen Informations- und Leistungsteil erreicht wird. The invention is based on the object, the known circuit arrangement for arc fault monitoring by means of opto-electronic receivers to verän * - countries, that an external light compensation and a potential separation between the information and power section is achieved.
Merkmale der Erfindung -' 'Features of the invention - ''
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine erste, auf zu überwachende Anlagenteile gerichtete Lichtempfängerstrecke mit 1 bis η optoelektronischen Lichtempfängern auf einen Eingang und eine zweite,, auf mögliche Fremdlichtquellen gerichtete Lichtempfängerstrecke mit 1 bis η optoelektronischen Lichtempfängern auf einen zweiten3invertierenden Eingang einer als Subtrahierverstärker arbeitenden Operationsvers tärkeranordnüng so geschaltet sind, daß die Dif- ferenz der Signale beider Lichtempfängerstrecken ausgewertet wird und auf den Eingang der Schwellwertstufe mit nachgeschalteter Auslösestrecke geführt ist.According to the invention, this object is achieved in that a first, directed to be monitored equipment parts light receiver path with 1 to η optoelectronic light receivers on an input and a second, directed to possible extraneous light sources light receiver path with 1 to η optoelectronic light receivers on a second 3 inverting input as Subtracting amplifier operating Operationsvers tärkeranordnüng are switched so that the difference of the signals of both light receiver paths is evaluated and is performed on the input of the threshold stage with downstream trip path.
In Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Signalpegel einzeln und/oder der Schwellwert für die Pegeldifferenz einstellbar.In an embodiment of the invention, each signal level is individually adjustable and / or the threshold value for the level difference.
ITach einer Ausfühningsform der Erfindung ist die Ansprechempfindlichkeit für die zweite Lichtempfängerstrecke über einen Spannungsteiler zwischen invertierenden Eingang und Ausgang des Operationsverstärkers einstellbar.According to a Ausfühningsform of the invention, the responsiveness for the second light receiver path via a voltage divider between inverting input and output of the operational amplifier is adjustable.
.Erfindungsgemäß kann die zweite Lichtempfängerstrecke auch als Rückkopplung zwischen invertierenden Eingang und Ausgang des Operationsverstärkers angeordnet sein. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die dem Operationsverstärker nachgeschaltete Auslösestrecke durch eine RO-oder C-Beschaltung so verzögert eingestellt, daß der Auslöseimpuls erst nach Ablauf der Lichtbogenzeit von betriebsmäßigen Schaltlichtbögen abgegeben wird. "According to the invention, the second light receiver path can also be arranged as a feedback between inverting input and output of the operational amplifier. In a further embodiment of the invention, the operational amplifier downstream triggering path is set so delayed by a RO or C-circuit that the trigger pulse is released only after the arc time of operational switching arcs. "
Zur Erreichung einer hohen Abschaltgeschwindigkeit von 1 bis m Leistungsschaltern ist der Ausgang der Schwellwertstufe in zweckmäßiger Ausgestaltung der : Erfindung mit 1 bis a in Reihe und/oder parallelgeschalteten Leuchtdioden von opto-elektronischen 'Kopplern bzw. Koppelstrecken verbunden,1 an deren Empfängerseite 1 bis a gegeneinander potentialgetrennte Thyristorschaltglieder zur Auslösung aller speisenden Leistungsschalter angeordnet sind. Es ist zweckmäßig, daß die 2 bis η optoelektronischen Lichtempfänger jeder Lichtempfängerstrecke über je ein ODER-Gatter an einen Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen sind.In order to achieve a high turn-off speed of from 1 to m power switches of the output of the threshold value in practical embodiment of the is invention of 1 to a in series and / or parallel-connected light-emitting diodes of the opto-electronic 'couplers or coupling links connected, 1 at the receiver side 1 to a against each other potential-separated thyristor switching to trigger all power circuit breakers are arranged. It is expedient that the 2 to η optoelectronic light receiver each light receiver path are connected via an OR gate to an input of the operational amplifier.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The associated
Zeichnungen zeigen:Drawings show:
Pig. 1: Blockschaltbild der erfindungsgeraäßen Anordnung zur StörlichtbogenüberwachungPig. 1: Block diagram of the arrangement according to the invention for the arc fault monitoring
Pig. 2: Schaltungsanordnung einer Ausführungsform der ErfindungPig. 2: Circuit arrangement of an embodiment of the invention
Nach Pig.. 1 werden die Signale von 2 bis η Premdlichtempfängerjie'iner Lichtempfängerstrecke 2, die auf 2 bis η Premdlichtquellen gerichtet sind, auf ein ODER-Gatter 3.2 geführt und das -durch dieses Gatter 3.2 durchgelassene pegelhöchste Signal arbeitet auf einen Eingang einer Operationsverstärkeranordnung 4. Ebenso werden die Signale von 2 bis η Lichtempfängemeiner Lichtempfängerstrecke 1, die 2 bis η Objekte überwachen und 2 bis a Störlichtbögen erfassen können, auf ein weiteres ODER-Gatter 3.1 geführt und das durch dieses Gatter 3.1 durchgelassene pegelhöchste Signal arbeitet auf den anderen Eingang der OperationsVerstärkeranordnung 4. Die ODER-Gatter 3.1 und 3.2 können entfallen, wenn jeweils nur ein Lichtempfänger 1; 2 verwendet wird. Die Operationsverstärkeranordnung 4 liefert eine in der Amplitude einstellbare, der Differenz der beiden Eingangssignale proportionale Ausgangsspannung. Diese Ausgangsspannung wirkt auf den Eingang einer Schwellwertstufe 5, die nach Erreichen der einstellbaren Schwellspannung ein Signal zu den optoelektronischen Kopplern 7 abgibt. Das von der Operationsverstärkeranordnung 4 kommende Signal kann sowohl unverzögert,. als auch durch eine RC- oder C-Beschaltung 6 der Schwellwertschaltung 5 definiert verzögert weitergegeben werden. Die optoelektronischen Koppler 7 weisen 1 bis a in Reihe oder parallel geschalteten Eingänge auf. Diese Koppler 7 dienen an dieser Stelle zur Potentialtrennung zwischen Informations- undAccording to Pig. 1, the signals from 2 to η Premdlichtempfängerjie'in a light receiver section 2, which are directed to 2 to η Premdlichtquellen, led to an OR gate 3.2 and the -by this gate 3.2 transmitted peak-high signal operates on an input of an operational amplifier arrangement 4. Likewise, the signals from 2 to η Lichtempfängemeiner Lichtempfängerstrecke 1, which can monitor 2 to η objects and 2 to detect a fault arcs, led to another OR gate 3.1 and passed through this gate 3.1 peak level signal operates on the other input the OperationsVerstärkeranordnung 4. The OR gates 3.1 and 3.2 may be omitted if only one light receiver 1; 2 is used. The operational amplifier arrangement 4 provides an amplitude-adjustable, the difference of the two input signals proportional output voltage. This output voltage acts on the input of a threshold stage 5, which emits a signal to the optoelectronic couplers 7 after reaching the adjustable threshold voltage. The signal coming from the operational amplifier arrangement 4 can be both instantaneous. as defined by a RC or C-circuit 6 of the threshold circuit 5 defined delayed. The optoelectronic couplers 7 have 1 to a in series or parallel inputs. These couplers 7 serve at this point for potential separation between information and
Leistungsteil des LicJtitbogenwächters. Hinter jedem Ausgang dieser optoelektronischen Koppler 7 schließt sich eine Schaltverstärkerstufe 9 an, die den im Auslösekreis des vorgeordneten Schalt- od'er Schutzgerätes liegenden Leistungsteil 10 des Lichtbogenwächers anregt, eine SeIbsthaltung herbeiführt und , damit das jeweilige Schalt- oder Schutzgerät auslöst·Power section of the Licitalite Guardian. Connected behind each output of this optoelectronic coupler 7 is a switching amplifier stage 9, which excites the power unit 10 of the arcing device lying in the trip circuit of the upstream switching or protective device, induces self-protection and triggers the respective switching or protective device.
Bei einem Einsatz von Potothyristoren im Leistungskreis 10 des Lichtbogenwächters könnte auf die Schaltverstärkerstufe 9 verzichtet werden, da die Luminisζenzdiode vom Eingang der optoelektronischen Koppler 7 diesen Fotothyristor direkt zünden könnte. Die Lichtbogenwächterteile Operationsverstärkeranordnung 4» Schwellwertstufe 5 und Schaltverstär- ·, ker 9 benotigen eine Spannungsversorgung 8.1/8.2, die außer einer möglichen Potentialtrennung keinen besonderen Ansprüchen genügen muß. Bei der in Figur 2 gezeigten vollständigen Schaltungsanordnung einer Ausführungsform eines Lichtbogenwächters ist der Fototransistor T 1.1 auf das zu schützende Objekt und der Fototransistor f 2,1 auf die mögliche Hauptfremdlichtquelle gerichtet. Beide Fototransistoren T 1.1; T 2.1 werden von einer in der Schwellwertstufe V 2.1 gebildeten stabilisierten Spannung, kleiner der maximal zulässigen Eingangsdifferenzspannung des Operationsverstärkers"V 1.1, versorgt. Je nach Lichtempfang der beiden Fototransistoren T 1.1 und T 2.1 ergeben sich bestimmte Spannungsabfälle über den Widerständen R 1.1 bzw· R 2.1. Aus diesen Spannungsabfällen resultieren die Operationsverstärkereingangsspannungen Ug1 und Ug2*With the use of potentiometers in the power circuit 10 of the arc monitor could be dispensed with the switching amplifier stage 9, since the Luminisζenzdiode from the input of the optoelectronic coupler 7 could ignite this photothyristor directly. The arcing components of the operational amplifier arrangement 4 "threshold stage 5 and switching amplifier 9 require a power supply 8.1 / 8.2 which, apart from potential isolation, does not have to meet any special requirements. In the complete circuit arrangement of an embodiment of an arc detector shown in FIG. 2, the phototransistor T 1.1 is directed towards the object to be protected and the phototransistor f 2, 1 towards the possible main external light source. Both phototransistors T 1.1; Depending on the light reception of the two phototransistors T 1.1 and T 2.1, certain voltage drops occur across the resistors R 1.1 and R 1, respectively 2.1 From these voltage drops result the operational amplifier input voltages Ug 1 and Ug 2 *
Bei dieser Schaltungsanordnung, in der ein Operationsverstärker als Subtrahierer arbeitet, ergibtIn this circuit arrangement, in which an operational amplifier operates as a subtractor results
sich die Aus gangs spannung U... nach der Beziehung:the output voltage U ... according to the relationship:
r r
A1A1
R 6.1 R 3.1R 6.1 R 3.1
1 +1 +
R 3.1 R 6.1 R 3. 1 R 6.1
E1E1
1 +1 +
R 4,1 R 5.1R 4.1 R 5.1
~UE2~ U E2
Da die Operationsverstärkereingänge, besonders bei Verwendung von MOSFFT-Operationsverstärkern, als genügend hochohmig angesehen werden können, folgt:Since the operational amplifier inputs, especially when using MOSFFT operational amplifiers, can be regarded as sufficiently high-impedance, it follows:
undand
UE1 = UR 1.1 UE2 =\UR 2.1 U E1 = U R 1.1 U E2 = \ U R 2.1
Je· nach verwendetem Po to trän si st or typ bzw. sonstige Lichtempfänger ergeben sich die Widerstände R 1.1 und R 2.1 nach der Gleichung 1 und der geforderten Ausgangsspannung U... Es muß beachtet werden, daß die durch die Widerstände R 1.1 und R 2.1 begrenzten Ströme die zulässigen Kollektorströme der Fototransistoren T 1.1 bzw. T 2.1 oder den zulässigen Laststrom der stabilisierten Spannungsbildung in der Schwellwertstufe V 2.1 nicht überschreiten. Die Widerstände R 3.1 und R 4.1 begrenzen die Ein-•gangsströme auf ihre maximal zulässigen Werte.' Mit Widerstand R 6.1 kann nach Gleichung 1 die Ansprechempfindlichkeit eingestellt werden. Die für die Schwellwertstufe V 2.1 benötigte Schwellwertspannung Ug0U wird durch den einstellbaren Widerstandsspannungsteiler R 7,1 - R 8,1 aus der Operationsverstärker-Ausgangsspannung U,.., die proportional der jeweils anliegenden Augenblicks-Differenz der beiden Eingangsspannungen ist, gebildet. Ist "der Spannungsteiler R 7,1 — R 8.1 so dimensioniert, daß bei maximaler Ausgangsspannung U.^Depending on the type of sensor or type or other light receiver used, the resistances R 1.1 and R 2.1 result according to equation 1 and the required output voltage U. It must be noted that the resistors R 1.1 and R 2.1 limited currents do not exceed the allowable collector currents of the phototransistors T 1.1 or T 2.1 or the allowable load current of the stabilized voltage formation in the threshold level V 2.1. The resistors R 3.1 and R 4.1 limit the input currents to their maximum permissible values. ' With resistor R 6.1 can be adjusted according to equation 1, the sensitivity. The threshold voltage Ug 0 U required for the threshold stage V 2.1 is formed by the adjustable resistance voltage divider R 7,1 - R 8,1 from the operational amplifier output voltage U, .., which is proportional to the respective instantaneous difference of the two input voltages. Is "the voltage divider R 7.1 - R 8.1 dimensioned so that at maximum output voltage U. ^
keine zulässigen Strom- oder Spannungswerte für den Eingang der Schwellwertstufe V 2.1 überschritten werden, kann eine Eingangsschutzbeschaltung der Schwellwertstufe V 2.1 entfallen. Der Kondensator C 1.1, der in Reihe ggf. noch einen Widerstand R haben kann, dient einer definierten Zeitverzögerung, Erst nach Ablauf dieser Verzögerung wird bei ununterbrochenem Anliegen der Schwellwertspannung Ug . der differenzielle. Widerstand r^ ^es Ausgangstransistors der Schwellwertstufe V 2.1 vom MOhm-Bereich in den Ohm-Bereich gesteuert. Somit kann ein durch den Widerstand R 9.1 begrenzter Strom durch die Luminiszenzdiode D 1.1 des potentialtrennenden optoelektronischen Kopplers V 3 fließen und den Fototransistor T 1.2 auf der Empfangsseite des Kopplers V 3 anregen. Dieser steuert die durch den Kondensator C 2.2 gegen Störbeeinflussung geschützte Basis des Schaltverstärker-Transistors T2.2 an, dessen dann durch den Widerstand R 1.2 definiert begrenzt fließender Emitterstrom den Thyristor Th 1.2 mittels Dauerimpuls zündet. Bei Verwendung eines Fototransistors T 1.2 mit einem für die·Zündung von Thyristor Th 1.2 genügenden Emitterstromes, kann der Schaltverstärker-Transistor T 2.2 entfallen. Verwendet man einen Fotothyristor als Thyristor Th 1.2 könnte zusätzlich noch der Fototransistor T 1.2 entfallen, wenn die Luminiszenzdiode D 1.1 genügend Licht zur Thyristor-Zündung abgeben würde. Ist der Thyristor Th 1.2 gezündet, wird dadurch ein durch den Widerstand R 2.2 definitiv begrenzter Dauerimpuls auf den Thyristor Th 2.2 gegeben, der dann nach erfolgter Zündung die Dioden-Brücke D 1.2...D 4.2 bei anstehender Spannung stromleitend macht. Jede für die Abschaltung des an der Diodenbrücke D 1.2...If no permissible current or voltage values for the input of the threshold value level V 2.1 are exceeded, an input protection circuit of the threshold level V 2.1 can be omitted. The capacitor C 1.1, which may possibly still have a resistor R in series, serves a defined time delay, only after the expiration of this delay, the threshold voltage Ug is at continuous concern. the differential. Resistor r ^ ^ it output transistor of the threshold level V 2.1 controlled by the MOhm range in the ohm range. Thus, a current limited by the resistor R 9.1 can flow through the luminescent diode D 1.1 of the potential-separating optoelectronic coupler V 3 and excite the phototransistor T 1.2 on the receiving side of the coupler V 3. This controls the protected by the capacitor C 2.2 against interference base of the switching amplifier transistor T2.2, then defined by the resistor R 1.2 limited flowing emitter current the thyristor Th 1.2 ignites by means of continuous pulse. When using a phototransistor T 1.2 with a sufficient for the ignition of thyristor Th 1.2 emitter current, the switching amplifier transistor T 2.2 can be omitted. If one uses a photothyristor as a thyristor Th 1.2 could additionally account for the phototransistor T 1.2, if the luminescence diode D 1.1 would give enough light to the thyristor ignition. If the thyristor Th 1.2 ignited, this is given by the resistor R 2.2 definitely limited duration pulse to the thyristor Th 2.2, which then makes the diode bridge D 1.2 ... D 4.2 when energized voltage after ignition. Each for the shutdown of the diode bridge D 1.2 ...
D 4.2 liegenden Schalt- oder Schutzgerätes notwendige Abschaltleistung kann durch geeignete Wahl der Dioden D 1.2...D 4.2 und des Thyristors Th 2.2 unter Beachtung der nötigen Zündleistung von Thyristor Th2.2 realisiert werden. Außerdem hat sich durch den leitenden Thyristor Th 1.2. und den Glättungskondensator CI.2 eine Selbsthaltung in Folge Nichtlöschung des Thyristors Th 1,2 bei nichtlückendem Gleichstrom aufgebaut, die nur durch Unterbrechung des Thyristor-Hauptstromes von Th 1.2 aufgehoben werden kann. Der mittels Widerstand H 3.2 und Kondensator C 3.2 RC- schutzbeschaltete Leistungs-Auslö'sekreis für die vorgeordneten Schalt- oder Schutzgeräte ist so aufgebaut, das sowohl Einphasenwechsel- wie auch Gleichspannung verarbeitet werden kann.D 4.2 lying switching or protective device necessary Abschaltleistung can be realized by appropriate choice of the diodes D 1.2 ... D 4.2 and the thyristor Th 2.2, taking into account the necessary ignition power of thyristor Th2.2. In addition, through the conductive thyristor Th 1.2. and the smoothing capacitor CI.2 built a latching in consequence Non-cancellation of the thyristor Th 1,2 at nichtlückendem direct current, which can be lifted only by interrupting the thyristor main current of Th 1.2. The power tripping circuit connected by means of resistor H 3.2 and capacitor C 3.2 RC protection for the upstream switching or protection devices is designed so that both single-phase and DC voltage can be processed.
Wird eine verwendete UiIfs-Gleichspannung nach Ansprechen des Lichtbogenwächters bei Schalt- oder Schutzgerätefall nicht raitabgeschaltet, so ist ein vom Schalt- oder Schutzgerät abhängiger Öffner in den Auslösekreis zwischen Schalt- oder Schutsgerät und Licht-, bogenwächte,r vorzusehen. Bei dieser Schaltungsvariante ist eine Prüfung der Funktionssicherheit des Lichtbogenwächters in der Form vorgesehen, daß der Widerstand R 2.1 mittels Brücke B 1 überbrückt wird und somit nach Gleichung 3 U-™ = ° wird, damit unter Voraussetzung einer genügenden Restlichtstärke für den Fototransistor T 1.1 die Äusgangsspannung U.' des Operationsverstärkers einen Ansprechwert für die Schwellwertstufe V 2,1 erreicht werden und ein Signal zum optoelektronischen Koppler V 3 gelangen kann, das entweder vorher in der Zuleitung zum Koppler V 3 oder nachfolgend unterbrochen werden könnte, damit keine ungewollte Auslösung der vorgeordneten Schält- oder Schutzgeräte erfolgt. ,If a UiIfs DC voltage used is not switched off when the arc monitor responds to a switching or protective device failure, then a break contact dependent on the switching or protective device must be provided in the trip circuit between the switching or protective device and the light, arc, r. In this circuit variant, a test of the reliability of the arc monitor is provided in the form that the resistor R 2.1 is bridged by bridge B 1 and thus U-TM = ° according to equation 3, so that assuming a sufficient residual light intensity for the phototransistor T 1.1 Output voltage U. ' the operational amplifier a threshold value for the threshold level V 2.1 can be achieved and a signal can go to the optoelectronic coupler V 3, which could either be previously interrupted in the supply to the coupler V 3 or below, so that no unwanted tripping the upstream peelers or protective devices he follows. .
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kannIn the circuit arrangement according to the invention can
jeder Signalpegel einzeln und/oder der Schwellwert für die Pegeldifferenz einstellbar sein* Die Ansprech- ν empfindlichkeit für die zweite Lichtempfängerstrecke 2 kann über einen Spannungsteiler mittela einsteilbarem Widerstand R 6.1 zwischen invertierendem Eingang und Ausgang des Operationsverstärkers V 1.1 eingestellt werden.each signal level individually and / or the threshold value for the level difference be adjustable * The Ansprech- ν sensitivity for the second light receiver section 2 can be adjusted via a voltage divider mittela einsteilbarem resistor R 6.1 between inverting input and output of the operational amplifier V 1.1.
Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die zweite Lichtempfängerstrecke 2 als Rückkopplung zwischen dem Ausgang und invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V 1.1 angeordnet werden. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann zur Störlichtbogenüberwachung in allenelektrotechnischen Anlagen und Erzeugnissen eingesetzt werden, in denen Störlichtbögen und Fremdlichteinfall auftreten können. Die Erfindung ermöglicht ohne großenAufwand eine sichere Störlichtbogenüberwachung von elektrotechnischen Anlagen und Erzeugnissen. Fremdlichteinfall und betriebsmäßige Schaltlichtbögen können nicht zu Fehlauslösungen führen. Die Einstellung der Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist unkritisch. Durch die Verwendung von Trenn-Transformatoren und optoelektronischen Kopplern ist sowohl eine eingangs- als auch ausgangsseitige Potentialtrennung erreicht. Mittels der Erfindung können alle speisenden Leistungsschalter mit einer hohen Abschaltgeschwindigkeit potentialgetrennt ausgelöst v/erden.According to a second embodiment of the invention, the second light receiver path 2 can be arranged as a feedback between the output and inverting input of the operational amplifier V 1.1. The circuit arrangement according to the invention can be used for arc fault monitoring in all electrical equipment and products in which arcs and external light incidence may occur. The invention enables a safe arc fault monitoring of electrical equipment and products without much effort. External light and operational switching arcs can not lead to false tripping. The adjustment of the sensitivity of the circuit arrangement according to the invention is not critical. Through the use of isolating transformers and optoelectronic couplers both an input and output side potential separation is achieved. By means of the invention, all feeding circuit breakers can be triggered electrically isolated with a high cut-off speed.
Claims (6)
mittels optoelektronischen Lichtempfängern als
Lichtbogenerfassungsglieder, einer"Schwellwertstufe und nachgeschalteten Auslöseeinrichtungen für die speisenden Schalter, gekennzeichnet dadurch, daß eine erste;auf zu überwachende Anlagenteile gerichtete Lichtempfängerstrecke (1) mit 1 bis η optoelektronischen Lichtempfängern (T 1.1) auf einen Eingang und eine zweite;,auf mögliche Premdlichtquellen gerichtete Lichtempfängerstrecke (2) mit 1 bis η optoelektronischen Lichtempfängern (T 2,1) auf einen zweiten, invertierenden Eingang einer
als Subtrahierverstärker arbeitenden Operationsverstärkeranordnung (4) so geschaltet sind, daß
die Differenz der Signale beider Lichtempfängerstrecken (1; 2) ausgewertet wird und auf den Eingang der Schwellwertstufe (5) mit nachgeschalteter Auslösestrecke (7; 9; 10) geführt ist.1 * Circuit arrangement for arc fault monitoring in electrotechnical installations and products
by means of optoelectronic light receivers as
Arc detection elements, a "threshold level and downstream tripping devices for the feeding switches, characterized in that a first , directed to be monitored equipment parts light receiver path (1) with 1 to η optoelectronic light receivers (T 1.1) to an input and a second; directed light receiver path (2) with 1 to η optoelectronic light receivers (T 2.1) on a second, inverting input a
operating as Subtrahierverstärker operational amplifier arrangement (4) are connected so that
the difference of the signals of both light receiver paths (1; 2) is evaluated and is guided to the input of the threshold stage (5) with a downstream triggering path (7; 9; 10).
Spannungsteiler zwischen invertierendem Eingang
und Ausgang des Operationsverstärkers (T 1,1)
einstellbar ist.2. Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the responsiveness for the second light receiver path (2) via a
Voltage divider between inverting input
and output of the operational amplifier (T 1,1)
is adjustable.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD25087683A DD215431A1 (en) | 1983-05-12 | 1983-05-12 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR STOER ARC FLASH MONITORING IN ELECTRIC EQUIPMENT AND PRODUCTS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD25087683A DD215431A1 (en) | 1983-05-12 | 1983-05-12 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR STOER ARC FLASH MONITORING IN ELECTRIC EQUIPMENT AND PRODUCTS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD215431A1 true DD215431A1 (en) | 1984-11-07 |
Family
ID=5547279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD25087683A DD215431A1 (en) | 1983-05-12 | 1983-05-12 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR STOER ARC FLASH MONITORING IN ELECTRIC EQUIPMENT AND PRODUCTS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD215431A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1335466A2 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-13 | Eaton Corporation | Self-powered apparatus and method for optically detecting arcing faults in electric power systems in the presence of other light sources |
| WO2013124248A1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-08-29 | Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg | Arrangement for protecting systems and individuals |
-
1983
- 1983-05-12 DD DD25087683A patent/DD215431A1/en unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1335466A2 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-13 | Eaton Corporation | Self-powered apparatus and method for optically detecting arcing faults in electric power systems in the presence of other light sources |
| EP1335466B1 (en) * | 2002-02-12 | 2013-04-03 | Eaton Corporation | Self-powered apparatus and method for optically detecting arcing faults in electric power systems in the presence of other light sources |
| WO2013124248A1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-08-29 | Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg | Arrangement for protecting systems and individuals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE60027354T2 (en) | Active shutdown in case of ground fault | |
| EP2671256B1 (en) | Protective device for a photovoltaic system | |
| EP2020014B1 (en) | Switching device | |
| DE102012109012B4 (en) | Circuit arrangement for a solar power plant with a DC voltage source for an offset voltage | |
| DE4438593B4 (en) | Arrangement for extinguishing arcs between conductors in switchgear or busbar trunking | |
| DE102013001612B4 (en) | Arrangement for system and personal protection | |
| AT405114B (en) | ARROW DISCONNECTOR | |
| DE112008000929T5 (en) | Automatic circuit breaker device when sparks occur on an electrical line | |
| DE4137048A1 (en) | ELECTRONIC MONITORING AND SAFETY CONTROL CIRCUIT FOR A CIRCUIT BREAKER | |
| EP2229685B1 (en) | Arc protection module | |
| EP0295415A2 (en) | Circuit for protection against fault currents | |
| DE102004002581B4 (en) | Spark gap with optically ignited power semiconductor component | |
| DD215431A1 (en) | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR STOER ARC FLASH MONITORING IN ELECTRIC EQUIPMENT AND PRODUCTS | |
| DE102011011984B4 (en) | Residual current protective device with frequency-dependent switching for voltage multiplication | |
| EP2548214B1 (en) | Residual-current circuit breaker | |
| EP0524142B1 (en) | Electronic trip circuit for earth leakage circuit breaker | |
| EP1480241B1 (en) | Hybrid DC circuit breaker with zero current switching and method of switching | |
| DE69926943T2 (en) | Circuit for testing a time-limited residual current device | |
| EP1074079B1 (en) | Power circuit-breaker | |
| EP1526624A2 (en) | Device for rapid disconnection of short circuits in electrical dc and ac networks | |
| AT406208B (en) | Residual current device (fault-current protective circuit breaker, earth leakage circuit breaker) with overvoltage tripping | |
| EP2744061A1 (en) | Transformer protection system | |
| DE3812416A1 (en) | Safety power interruption | |
| CH680319A5 (en) | ||
| DE19944409A1 (en) | Method and device for error-type-dependent sensitive triggering of residual current protection installs this device with a triggering differential current between a mains power supply and a consumer installation. |