DD257520A1

DD257520A1 - Primaerrelais fuer gleichspannungsanlagen

Info

Publication number: DD257520A1
Application number: DD29971687A
Authority: DD
Inventors: Klaus Boehme
Original assignee: Inst Prueffeld Elekt
Priority date: 1987-02-04
Filing date: 1987-02-04
Publication date: 1988-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Primaerrelais fuer Gleichspannungsanlagen. Sie hat die Erhoehung der Sicherheit zum Ziel. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Primaerrelais unter Anwendung eines Magnetsystems und kontaktlosen Bauelementen zu schaffen, das schnelle Schaltzeiten und umfassende Schutzfunktion ermoeglicht. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass um einen Stromleiter ein isolierter magnetischer Haupt- und Nebenkreis angeordnet ist. Ein Luftspalt im magnetischen Hauptkreis und einer im magnetischen Nebenkreis, in welche jeweils ein von der Flussdichte gesteuerter richtungsabhaengiger Hall-Schaltkreis mit fester Ein- und Ausschaltinduktion eingebracht ist, arbeiten jeweils als Rueckstrom- bzw. als Ueberstromschutz. Fuer die Eichung und Pruefung ist auf dem magnetischen Hauptkreis eine Mess- und Eichspule vorhanden.

Description

ist. Im magnetischen Nebenkreis 2.2. befindet sich im Luftspalt 3.2. der Hall-Schaltkreis 8.2. für den Überstrom, für den der Ansprechwert mittels Einstellvorrichtung 4 veränderbar ist. Mit den Anschlußklemmen 6 ist der Hall-Schaltkreis 8.1. und 8.2. elektrisch leitend verbunden.

Der Isolierkörper 5, bestehend aus Grundplatte 5.1 und Deckplatte 5.2., sorgt für einisolierende Trennung zwischen Hoch- und Niederspannungsteil. Mittels Spule 7 erfolgt die Eichung bzw. Prüfung des Primärrelais.

In Fig.3 ist der prinzipielle Aufbau eines Hall-Schaltkreises, bestehend aus Referenzspannungsquelle 9, Hallsonde 10, Differenzverstärker 11, Trigger 12 und Ausgangstransistor 13, dargestellt. An den Anschlüssen bedeuten U_s Betriebsspannung, M Massepotential, U₂ Ausgangsspannung, U₃ Betriebsspannung für die Erzeugung einer temperatur- und spannungsstabilen Spannung für die Konstantstromversorgung.

Der Gleichstrom erzeugt im Magnetsystem eine dem strom entsprechende Flußdichte 0_O im magnetischen Hauptkreis 2.1., 0-, in seinem Joch und 0₂ im magnetischen Nebenkreis 2.2.

Fig.4 zeigt dabei die Wirkung des Primärrelais als Überstromschutz. Hierbei teilt sich die erzeugte Flußdichte 0_O im Magnetsystem 2 über den magnetischen Nebenkreis 2.2. auf. Der Hall-Schaltkreis 8.2. wird in seiner vorgeschriebenen N-S-Richtung durchflossen. Die Ansprechschwelle wird durch verändern der Lage des magnetischen Teils 2.2. mittels der Einstellvorrichtung 4 variiert. Beim Überschreiten eines bestimmten Wertes der Flußdichte 0_O und Durchdringen des Hall-Schaltkreises 8.2. mit der Flußdichte 0₂ erreicht der im Hall-Schaltkreis 8.2. vorhandene Trigger 12, durch die Hallsonde 10 erzeugte Hallspannung, seinen Schwellwert. Der Trigger 12 schaltet durch. Das Ausgangssignal kann durch Beschälten des offenen Kollektors desAusgangstransistors'13 abgenommen werden. Bei Unterschreitung einer bestimmten Flußdichte 0₂ schaltet der Trigger 12 in seine Ausgangslage zurück. Dabei weist der Hall-Schaltkreis 8.2. Hystereseverhalten auf. Für die Wirkung als Rückstromschutz arbeitet ein zweiter Hall-Schaltkreis 8.1.,welcher im magnetischen Hauptkreis 2.1. angeordnet ist und gegenüber dem Hall-Schaltkreis 8.2. im magnetischen Nebenkreis 2.2. für den Überstrom eine entgegengesetzte Polarität in der Flußrichtung der Flußdichten 0_O, 0-, und 0₂ aufweist.

Dabei durchdringt die Flußdichte 0_O (Gesamtfluß) den Hall-Schaltkreis 8.1., und es kann die Ansprechschwelle für den Rückstrom im Gegensatz zum Überstromschutz in Fig.4, wo die Flußdichte 0₂ nur als Teilfluß wirksam ist, gering gehalten werden. Die Meß- und Eichspule 7 auf dem magnetischen Hauptkreis ist so aufgebaut, daß sie bei Einspeisung mit einem kleinen Meßgleichstrom über die Beziehung

JxW

eine dem Strom im Stromleiter 1 äquivalenten Richtung Flußdichte im magnetischen Kreis erzeugt. Damit ist es möglich, jeweils durch Umpolung des Meßstromes die Wirksamkeit des Über- als auch des Rückstromschutzes, die hier in vorteilhafter Weise in einem einzigen Primärrelais vereinigt sind, im eingebauten Zustand zu prüfen. Bei geeigneten Meßgleichströmen ist ein Abgleich des Ansprechwertes des Überstromschutzes möglich.

Der Einsatz von Hall-Schaltkreisen bringt den Vorteil, daß durch die Verwendung von kontaktlosen Bauelementen Schaltzeiten von 1 /ns auftreten und damit höhere Schaltfrequenzen einen direkten Anschluß an eine elektronische Signalverarbeitung zum Aufbau eines schnellen Schutzes für Gleichspannungsanlagen erlauben.

Claims

1. Primärrelais für Gleichspannungsanlagen mit einem Magnetsystem, das einen Stromleiter umfaßt, und einer Meß- und Eichspule, gekennzeichnet dadurch, daß das Magnetsystem (2) in einen magnetischen Hauptkreis (2.1.) und einen magnetischen Nebenkreis (2.2.) unterteilt in einem Isolierkörper (5) eingebettet den Stromleiter (1) umgibt, wobei im Luftspalt (3.1.) des magnetischen Hauptkreises (2.1.) ein erster Hall-Schaltkreis (8.1) und im Luftspalt (3.2.) zum magnetischen Nebenkreis (2.2.) hin ein zweiter Hall-Schaltkreis (8.2) angeordnet ist und sich im magnetischen Hauptkreis (2.1.) die Meß- und Eichspule (7) befindet.

2. Primärrelais nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Isolierkörper (5) aus einer Grundplatte (5.1.), in der das Magnetsystem (2) und die Meß-und Eichspule (7) sowie an dereine Einstellvorrichtung (4) angeordnet sind, und einer Deckplatte (5.2) besteht.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Primärrelais für Gleichspannungsanlagen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist ein Primärrelais (DD-WP 63180), bei dem eine Schaltröhre mit magnetischem Material längs des Stromleiters angeordnet ist, die ohne eine mechanische Werkverbindung vom Magnetfeld gesteuert wird. Der Ansprechwert ist durch magnetischen Nebenschluß einstellbar. Diese Anordnung ist nur als Überstromschutz wirksam. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Auslösekontakte aus magnetischem Material mechanische Kontakte mit Ansprechzeiten zwischen 1 und 4ms sind. Darüber hinaus muß das Primärrelais zum Zwecke der Einstellung und Prüfung aus der Schaltanlage ausgebaut werden. Bekannt ist weiterhin ein kontaktloses Relais (DD-AP 85113), welches aus einem elektromagnetischen Steuerkreis und einem oder mehreren Schaltkreisen besteht. Im Bereich des Magnetfeldes einer Relaisspule eines elektromagnetischen Steuerkreises ist eine durch das Magnetfeld steuerbare kontaktlose Einrichtung angeordnet, die mit einem oder mehreren steuerbaren Halbleiteranordnungen in Verbindung steht. Eine oder mehrere magnetfeldabhängige Widerstände sind im Inneren einer Erregerspule zwischen einem oder mehreren ferromagnetischen Körpern bzw. Jochplättchen eingebracht. Der Nachteil des kontaktlosen Relais ist es, daß es in dieser Form nicht als Primärrelais für Gleichspannungsanlagen einsetzbar ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Sicherheit für Gleichspannungsanlagen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Primärrelais für Gleichspannungsanlagen zu schaffen, das unter Anwendung eines Magnetsystems und kontaktlosen Bauelementen schnelle Schaltzeiten und eine umfassende Schutzfunktion ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Magnetsystem in einen magnetischen Haupt- und einen Nebenkreis unterteilt ist. In einen Isolierkörper eingebettet umgibt es den Stromleiter. Im Luftspalt des magnetischen Hauptkreises ist ein erster Hall-Schaltkreis und im Luftspalt zum magnetischen Nebenkreis hin ein zweiter Hall-Schaltkreis angeordnet. Im magnetischen Hauptkreis befindet sich eine bekannte Meß-und Eichspule. Der Isolierkörper weiterhin setzt sich aus einer Grundplatte und einer Deckplatte zusammen. In der Grundplatte ist die Meß- und Eichspule angeordnet. An der Grundplatte befindet sich eine Einstellvorrichtung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Primärrelais für Gleichspannungsanlagen im Schnitt quer zum Stromleiter, Fig. 2: Primärrelais für Gleichspannungsanlagen im Schnitt längs zum Stromleiter, Fig.3: Aufbau des Hall-Schaltkreises,

Fig.4: Wirksamkeit des Primärrelais als Überstromschutz,

Fig. 5: Wirksamkeit des Primärrelais als Rückstromschutz.

In Fig. 1 und 2 umfaßt das Mangetsystem 2 den Stromleiter 1. Im mangnetischen Hauptkreis 2.1. ist ein Luftspalt 3.1. eingefügt, in welchem ein unmittelbar vom magnetischen Fluß gesteuerter Hall-Schaltkreis 8.1. für die Erfassung des Rückstromes befestigt