DE10342597A1

DE10342597A1 - Method and circuit arrangement for monitoring low-voltage circuit breakers upstream fuses

Info

Publication number: DE10342597A1
Application number: DE2003142597
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Röhl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2005-04-14
Also published as: WO2005027295A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Sicherungen, die Niederspannungs-Leistungsschaltern vorgeordnet sind. Es hat sich gezeigt, dass mit bisherigen Sicherungsüberwachungen nur ein relativ kleiner Eingangsspannungsbereich abgedeckt werden kann. DOLLAR A Vorgesehen ist, dass der Strom durch den Auslösemagneten durch eine Stromregelung auf einen Maximalwert begrenzt wird. DOLLAR A Eine entsprechende Schaltungsanordnung kann so aufgebaut sein, dass in Reihe zu dem Auslösemagneten (M) ein Stromregler in den Stromkreis geschaltet ist.The invention relates to a method and a circuit arrangement for monitoring fuses, which are upstream of low-voltage circuit breakers. It has been shown that with previous fuse monitoring only a relatively small input voltage range can be covered. DOLLAR A It is envisaged that the current is limited by the trigger magnet by a current control to a maximum value. DOLLAR A A corresponding circuit arrangement may be constructed so that in series with the trigger magnet (M), a current regulator is connected in the circuit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Sicherungen, die Niederspannungs-Leistungsschaltern vorgeordnet sind.The The invention relates to a method and a circuit arrangement for monitoring of fuses that upstream low-voltage circuit breakers are.

Niederspannungs-Leistungsschaltern werden zur Erhöhung der Sicherheit in elektrischen Anlagen Schmelzsicherungen vorgeordnet, die bei Versagen des Leistungsschalters im Fall eines unzulässig hohen Stromes infolge beispielsweise eines Kurzschlusses durchschmelzen und so den Schutz der Anlage gewährleisten sollen. Um die Sicherheit noch weiter zu erhöhen, können für die Sicherungen Überwachungseinrichtungen vorgesehen sein, die die Spannungen an den Sicherungen erfassen. Im Normalbetrieb liegt über einer Sicherung keine Spannung. Im Fehlerfall kann über einer Sicherung dagegen eine Spannung bis zur Höhe der Phasenspannung auftreten. Über Transformatoren und Brückengleichrichter wird die Spannung auf einen Auslösemagneten des Niederspannungs-Leistungsschalters geführt, mit dem die Verklinkung des Schalters aufgehoben und die nachgeschaltete Anlage endgültig vom Netz getrennt wird.Low-voltage circuit breakers become an increase of safety in electrical installations upstream of fuses, in the event of a circuit breaker failure in the case of an impermissibly high Smoke current due to, for example, a short circuit and thus ensure the protection of the plant should. To further increase safety, monitoring devices can be used for the fuses be provided, which detect the voltages at the fuses. In normal operation is over a fuse no voltage. In case of error can over a Fuse, however, a voltage up to the level of the phase voltage occur. About transformers and bridge rectifier the voltage on a trigger magnet led the low-voltage circuit breaker, with the latch of the switch lifted and the downstream plant finally from Network is disconnected.

Es hat sich allerdings gezeigt, dass hierbei nur ein relativ kleiner Eingangsspannungsbereich abgedeckt werden kann. Bei sehr hohen Strömen kann der Auslösemagnet unter Umständen thermisch hoch belastet werden, was zu seiner Beschädigung oder sogar zum Ausfall des Leistungsschalters führen kann. Enthält der Auslösemagnet wie üblich einen permanentmagnetischen Kern, so können außerdem folgende Effekte auftreten: Wird der Auslösemagnet mit zu hohem Strom beaufschlagt, so kann der Permanentmagnet ummagnetisieren und seine Auslösezeit wird größer oder es erfolgt im ungünstigsten Fall gar keine Auslösung. In allen Fällen ist das rasche "Aufdrücken" eines den Permanentmagneten entgegengesetzten starken Magnetfeldes für diesen Effekt verantwortlich.It However, it has been shown that this is only a relatively small Input voltage range can be covered. At very high currents of the tripping magnet in certain circumstances be subjected to high thermal stress, resulting in its damage or even lead to failure of the circuit breaker. Contains the trigger magnet as usual a permanent magnetic core, the following effects can also occur: Will be the trigger magnet subjected to excessive current, the permanent magnet can be re-magnetized and his trigger time gets bigger or it takes place in the most unfavorable Case no trigger. In all cases is the rapid "pressing" of a permanent magnet opposite strong magnetic field responsible for this effect.

Werden die Transformatoren so dimensioniert, dass sie diesem Problem durch Begrenzung des Stromes entgegenwirken, so sind sie nur kurzzeitig belastbar und würden bei zu langem Betrieb verbrennen.Become The transformers are sized to handle this problem Counteract limiting the current, so they are only for a short time resilient and would burn when operated too long.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Sicherungsüberwachung anzugeben, die einen weiten Eingangsspannungsbereich abdeckt und bei der es auch bei verhinderter Auslösung des Leistungsschalters zu keiner Schädigung von Bauteilen oder des Auslösemagneten kommt.Of the Invention is based on the object, an electronic fuse monitoring which covers a wide input voltage range and in case of it also with prevented tripping of the circuit breaker to no damage of Components or the trigger magnet comes.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention Task solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject the dependent claims.

Danach wird der Strom durch den Auslösemagneten durch eine Stromregelung auf einen Maximalwert begrenzt. Zweckmäßig kommt eine getaktete Stromregelung zum Einsatz.After that becomes the current through the trigger magnet limited by a current control to a maximum value. Appropriate comes a clocked current control is used.

Ein getakteter Stromregler kann zum Beispiel realisiert werden, indem ein Schalttransistor und ein Widerstand im Stromkreis des Auslösemagneten angeordnet sind und die an dem Widerstand abgegriffene Spannung über einen Widerstand mit parallel geschalteter Diode an einen Kondensator und an den Eingang eines Komparators geführt ist, dessen zweiter Eingang von einer Referenzspannung beaufschlagt ist und dessen Ausgang an die Basis des Schalttransistors geführt ist.One clocked current controller can be realized, for example, by a switching transistor and a resistor in the circuit of the trigger magnet are arranged and tapped at the resistor voltage across a Resistor with parallel diode connected to a capacitor and is led to the input of a comparator whose second input is acted upon by a reference voltage and its output to the base of the switching transistor is guided.

Durch das Verfahren beziehungsweise die Schaltungsanordnung wird der Strom durch den Magneten auf einen ungefährlichen Wert begrenzt. Zusätzlich oder alternativ kann die Taktung dafür sorgen, dass die thermische Belastung des Magneten bei verhinderter Auslösung des Leistungsschalters minimiert wird.By the method or the circuit arrangement becomes the current limited by the magnet to a safe level. Additionally or alternatively, the timing for it Ensure that the thermal load on the magnet is prevented release of the circuit breaker is minimized.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.The Invention will be exemplified with reference to the drawings explained in more detail. The Drawing shows a schematic diagram of the circuit arrangement according to the invention.

In einem Niederspannungsnetz mit den Leitungen L1, L2, L3, ist ein Niederspannungs-Leistungsschalter LS angeordnet, dem die Sicherungen S1, S2, S3 vorgeordnet sind. Zu den Sicherungen S1, S2, S3 sind Transformatoren T1, T2, T3 parallel geschaltet, deren Sekundärseiten über Brückengleichrichter BGL1, BGL2, BGL3 auf einen Auslösemagneten M des Niederspannungs-Leistungsschalters LS geführt sind.In a low voltage network with the lines L1, L2, L3, is a Low-voltage circuit breaker LS arranged, the fuses S1, S2, S3 are upstream. Fuses S1, S2, S3 are transformers T1, T2, T3 connected in parallel, their secondary sides via bridge rectifier BGL1, BGL2, BGL3 on a trigger magnet M of the low-voltage circuit breaker LS are performed.

Im Fehlerfall tritt an den Sekundärseiten der Transformatoren T1, T2, T3 eine Spannung im Bereich von etwa 8 – 60 V auf. Bei einer Spannung von 8 V würde der Auslösemagnet M bereits ansprechen und den Niederspannungs-Leistungsschalter ausschalten. Eine Spannung von bis zu 60 V würde jedoch einen solchen Strom im Auslösemagneten M bewirken, der zu den oben angesprochenen Problemen führen könnte.in the Error occurs on the secondary pages the transformers T1, T2, T3 have a voltage in the range of about 8 - 60 V up. At a voltage of 8 V would be the trigger magnet M already respond and turn off the low-voltage circuit breaker. A voltage of up to 60 V would However, cause such a current in the trigger magnet M, the could lead to the problems mentioned above.

Erfindungsgemäß wird der Strom deshalb mit einer Stromregelschaltung begrenzt. Diese wird realisiert durch einen Transistor T und einen Widerstand R1 in Reihe mit dem Auslösemagneten M. Die über dem Widerstand R1 liegende Spannung wird über einen Widerstand R2 und eine zu diesem parallele Diode D2 an einen Kondensator C und den negativen Eingang eines Komparators OPV geführt. An den positiven Eingang des Komparators OPV ist eine Referenzspannung Uref gelegt. Der Ausgang des Komparators OPV ist an die Basis des Transistors T geführt.According to the invention, the current is therefore limited by a current control circuit. This is realized by a transistor T and a resistor R1 in series with the trigger magnet M. The voltage across the resistor R1 is via a resistor R2 and a parallel to this diode D2 to a capacitor C and the negative input of a comparator OPV. To the positive input of the comparator OPV, a reference voltage Uref is set. The output of the comparator OPV is fed to the base of the transistor T.

Der Auslösemagnet M ist mit einer antiparallel geschalteten Rückstromdiode D1 beschaltet.Of the tripping magnet M is connected to an antiparallel-connected reverse current diode D1.

Steigt der Strom durch den Auslösemagneten M, steigt auch die Spannung über dem Widerstand R1. Bei einem bestimmten Stromwert übersteigt diese Spannung die Referenzspannung Uref am Komparator OPV, der darauf den Transistor T auf Sperren steuert. Der inzwischen aufgeladene Kondensator C kann sich anschließend über die Widerstände R2, R1 entladen, so dass die Spannung am negativen Eingang des Komparators OPV wieder unter die Referenzspannung Uref sinkt und der Vorgang von neuem beginnen kann.Increases the current through the trigger magnet M, the tension rises too the resistor R1. At a certain current value exceeds this voltage is the reference voltage Uref at the comparator OPV, the on it controls the transistor T on locks. The now charged Capacitor C can then be connected via the resistors R2, R1 discharge, so that the voltage at the negative input of the comparator OPV drops below the reference voltage Uref again and the process of can start again.

Beispielsweise lässt sich ein Taktverhältnis von 5ms EIN und 95ms AUS einstellen. Der Strom im Auslösekreis lässt sich auf diese Weise auch bei einer Eingangsspannung von 60 V auf für den Auslösemagneten M ungefährliche Werte senken.For example let yourself a duty cycle of Set 5ms ON and 95ms OFF. The current in the trip circuit let yourself in this way, even with an input voltage of 60 V on for the release magnet M harmless Lower values.

Claims

Method for monitoring low-voltage circuit breakers upstream fuses by detecting the voltage applied across a fuse voltage and rectified is guided to a triggering magnet of the low-voltage circuit breaker, characterized in that the current is limited by the triggering magnet by a current control to a maximum value.

Method according to claim 1, characterized in that that the current is regulated by intermittent interruption.

Circuit arrangement for monitoring low-voltage circuit breakers (LS) upstream fuses (S1, S2, S3), adding to each fuse (S1, S2, S3) a transformer (T1, T2, T3) connected in parallel whose secondary side is over one Rectifier (BGL1, BGL2, BGL3) on a trip solenoid (M) of the low-voltage circuit breaker (LS), characterized in that in series with the Release magnet (M) a current regulator is connected in the circuit.

Circuit arrangement according to Claim 3, characterized that the current controller is clocked.

Circuit arrangement according to Claim 4, characterized that the clocked current regulator by a switching transistor (T) and a resistor (R1) is realized, wherein the resistor (R1) tapped voltage over a resistor (R2) with parallel connected diode (D2) to a capacitor (C) and is led to the input of a comparator (OPV), the second input of a reference voltage (Uref) acted upon is and whose output is guided to the base of the switching transistor (T).