DE1040114B

DE1040114B - Electrical release system, especially for current limiters

Info

Publication number: DE1040114B
Application number: DES42725A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Fritz Kesselring
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-02-17
Filing date: 1955-02-17
Publication date: 1958-10-02
Also published as: FR71368E; CH344123A; FR1143227A

Description

Bei schnell unterbrechenden Schaltern, insbesondere aber bei Strombegrenzern, liegt oft die Aufgabe vor, die Auslösung bei einem bestimmten Momentanwert des zu unterbrechenden Stromes einzuleiten. Diese Forderung läßt sich ohne große Schwierigkeiten erfüllen, sofern die Stromänderung verhältnismäßig langsam erfolgt, d. h. mit einer Stromsteilheit bis zu 10⁵ A/s. In diesem Fall gelingt es z. B. mit Hilfe schneller magnetischer Relais, einen Kontakt in etwa 10—³ s zu schließen oder zu öffnen. Nun treten aber in größeren Niederspannungs- und Hochspannungsnetzen Stromsteilheiten auf, die den Wert von 10⁷ A/s oft noch wesentlich überschreiten. Durchläuft ein derartiger Strom den Ansprec'hwert I_a, so hat er 1O^-4 s später bereits um mehr als 1000 A zugenommen. Hieraus folgt, daß in diesem Fall Auslösesysteme notwendig sind, die in 10—⁵ s und weniger ansprechen. Derart kurze Schaltzeiten lassen sich aber erfahrungsgemäß mit elektromagnetischen Systemen nicht mehr erzielen. In the case of switches with rapid interruption, but especially in the case of current limiters, the task is often to initiate tripping at a certain instantaneous value of the current to be interrupted. This requirement can be met without great difficulty, provided that the current change takes place relatively slowly, ie with a current gradient of up to 10 ⁵ A / s. In this case z. Close as using faster magnetic relay, a contact in about 10 ³ s or open. In larger low-voltage and high-voltage networks, however, there are current rises that ^{often significantly exceed the value of 10 7} A / s. If such a current passes through the response value I _a , it has increased by more than 1000 A ^{10 -4 s later.} It follows that in this case, trigger systems are necessary, the s and responsive in 10- ⁵ less. However, experience has shown that such short switching times can no longer be achieved with electromagnetic systems.

Bei dem Auslösesystem, insbesondere für Strombegrenzer, nach der Erfindung mit mindestens einem vom zu überwachenden Strom erregten Magnetsystem, bei dem die Auslösung eines elektrischen Energiespeichers sowohl vom Momentanwert als auch von der Steilheit dieses Stromes abhängig ist, sind diese Schwierigkeiten vermieden. Es ist gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung, daß sowohl der Momentanwert des zu überwachenden Stromes als auch dessen Steilheit durch elektronische Mittel erfaßt wird und daß für das Ansprechen der elektronischen Mittel bei Stromsteilheiten bis zu 10⁵ A/s vornehmlich der Momentan wert des zu überwachenden Stromes maßgebend ist, wogegen bei größeren Stromsteilheiten die zeitliche Änderung des Stromes zusätzlich wirksam wird.In the tripping system, in particular for current limiters, according to the invention with at least one magnet system excited by the current to be monitored, in which the triggering of an electrical energy store is dependent on both the instantaneous value and the steepness of this current, these difficulties are avoided. It is characterized by such a design that both the instantaneous value of the current to be monitored and its slope is detected by electronic means and that for the response of the electronic means at current slopes of up to 10 ⁵ A / s, primarily the instantaneous value of the current to be monitored What is decisive is, whereas the change in the current over time becomes additionally effective in the case of greater current steepnesses.

Bei Schaltern oder Strombegrenzern sowohl für Gleichstrom wie für Wechselstrom kann zur Erfassung des Momentanwertes des zu überwachenden Stromes das elektronische System bewegliche Hilfselektroden aufweisen, die durch ein ekktromechanisches System, z. B. in Form eines schnellen Magnetsystems, verstellbar sind. Bei Schaltern mit wechselnder Stromrichtung, insbesondere bei Wechselstromschaltern, kann es notwendig sein, zur Verstellung der Hilfselektroden polarisierte Systeme zu verwenden. Dies gilt insbesondere für die sogenannten Modulationsschalter, bei denen durch ein dem Hauptstrom entgegengesetzt gerichteter Impulsstrom ein künstlicher Stromnulldurchgang erzeugt wird. Damit auch bei wechselnder Stromrichtung das elektrische Auslösesystem richtig arbeitet, ist es meist notwendig, zusätzliche Mittel vorzusehen, die gewährleisten, daß eine Auslösung nur bei ansteigendem Strom eintritt, Elektrisches Auslösesystem,
insbesondere für StrombegrenzerIn the case of switches or current limiters for both direct current and alternating current, the electronic system can have movable auxiliary electrodes to detect the instantaneous value of the current to be monitored. B. in the form of a fast magnet system, are adjustable. In the case of switches with alternating current direction, in particular in the case of alternating current switches, it may be necessary to use polarized systems to adjust the auxiliary electrodes. This applies in particular to the so-called modulation switches, in which an artificial current zero crossing is generated by a pulse current directed in the opposite direction to the main current. In order for the electrical release system to work correctly even when the current direction changes, it is usually necessary to provide additional means to ensure that release only occurs when the current increases.
especially for current limiters

Anmelder:Applicant:

Siemens-SctmckertwerkeSiemens-Sctmckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr.-Ing. Fritz Kesselring, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Fritz Kesselring, Zurich (Switzerland),
has been named as the inventor

wobei selbstverständlich der Strom sowohl zu positiven als auch negativen Werten anwachsen kann. Als polarisierte Systeme eignen sich z. B. kleine, drehbar gelagerte permanente Magnete, die vom Feld des zu überwachenden Stromes beeinflußt werden, oder auch Drehspulsysteme an sich bekannter Art, wobei die Drehspule entweder von einer fremden, insbesondere einer Gleichstromquelle erregt wird oder über einen Stromwandler von einem vom Hauptstrom abgeleiteten Strom durchflossen sein kann. Neben elektromechanischen Systemen, die auf den Momentanwert des Stromes ansprechen, können hierfür auch elektronische Mittel verwendet werden, z. B. Thyratrons, deren Gitter bei einem bestimmten Momentanwert des zu überwachenden Stromes positiv gemacht werden. Bei großen Stromsteilheiten müssen vornehmlich elektronische Mittel, insbesondere vorionisierte Funkenstrecken, zur Anwendung gelangen.whereby of course the current can grow to positive as well as negative values. as polarized systems are suitable e.g. B. small, rotatably mounted permanent magnets, which from the field of the to monitoring current are influenced, or moving coil systems of a type known per se, the Moving coil is excited either by an external, in particular a direct current source, or via a Current transformer can be traversed by a current derived from the main current. In addition to electromechanical Systems that respond to the instantaneous value of the current can also use electronic Means are used, e.g. B. Thyratrons, the grid of which at a certain instantaneous value of the current to be monitored can be made positive. In the case of steep currents, it is primarily electronic means, in particular pre-ionized spark gaps, are used.

Fig. 1 und 2 zeigen Stromzeitdiagramme für Gleichstrom gleicher bzw. wechselnder Richtung, an Hand deren das Wesen der Erfindung näher erläutert wird, während in1 and 2 show current timing diagrams for direct current of the same and alternating direction, respectively Hand whose the essence of the invention is explained in more detail, while in

Fig. 3 und 4 zwei beispielsweise Ausführungsformen von elektrischen Auslösesystemen nach der Erfindung schematisch dargestellt sind.3 and 4 show two exemplary embodiments of electrical release systems according to the invention are shown schematically.

In Fig. 1 fließt betriebsmäßig ein an sich beliebiger Gleichstrom / bis zu dem Zeitpunkt t₀, an dem der. Überstrom einsetzt, und zwar sind drei Fälle mit den Stromsteilheiten a_v a₂ und a₃ eingezeichnet. Wir betrachten zunächst den Fall 3. Erreicht der Strom / zur Zeit i₃ den Wert I₃, der in diesem Fall praktisch gleich dem Ansprechstrom I₀ ist, so schließt das elektromechanische System einen Kontakt, worauf nach einer Zeit Λ t die strombegrenzenden Mittel einge-In Fig. 1, an arbitrary direct current flows operationally / up to the point in time t ₀ at which the. Overcurrent sets in, namely three cases with the current gradients a _v a ₂ and a _{3 are} shown. First we consider case 3. If the current / reaches the value I ₃ _{at time i 3} , which in this case is practically equal to the response current I ₀ , the electromechanical system closes a contact, whereupon the current-limiting means are switched on after a time Λ t -

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schaltet sein sollen (Zeitpunkt i₃'). Man erkennt, daß in diesem Fall der Strom während des Zeitintervalls At nur noch wenig ansteigt, so daß die Einschaltung der strombegrenzenden Mittel praktisch beim oder nur wenig über dem Ansprechstrom /„ erfolgt. should be switched (time i ₃ '). It can be seen that in this case the current rises only slightly during the time interval At , so that the current-limiting means are switched on practically at or only slightly above the response current / ".

Grundsätzlich anders liegen die Verhältnisse im Falle 1. Infolge des seihr steilen Stromanstieges a_x wird die Funkenstrecke bereits nach der sehr kurzen Zeit dt im Zeitpunkt I₁ gezündet, wobei der Überstrom erst einen Wert I₁ aufweist, der in diesem Fall sogar kleiner als der Ansprechstrom I_a ist. Nach Ablauf der Zeh At ist im Zeitpunkt f/ der Momentanwert des Überstromes I₁ erreicht, der hingegen größer als I_a ist.The situation is fundamentally different in case 1.As a result of the very steep rise in current a _x , the spark gap is already ignited after the very short time dt at time I ₁ , with the overcurrent first having a value I ₁ , which in this case is even smaller than Response current I _a is. After the Zeh At has elapsed, the instantaneous value of the overcurrent I _{1 is} reached at the point in time f /, which, on the other hand, is greater than I _a .

Im Fall 2 erfolgt das Ansprechen bei einem Strom, der etwas kleiner als I_a ist, während die Einschaltung der strombegrenzenden Mittel beim Strom L₂' erfolgt, der etwas über dem Ansprechstrom /„ liegt.In case 2, the response takes place at a current that is slightly less than I _a , while the current-limiting means are switched on at the current L ₂ ' , which is slightly above the response current / ".

Selbstverständlich stellt Fig. 1 nur ein willkürlich herausgegriffenes Beispiel dar. Man erkennt aber, daß das gewünschte Ziel, nämlich die Einschaltung der strombegrenzenden Mittel bei einem Strom in der Nähe des Ansprechstromes I_a zu bewerkstelligen, in Näherung erreicht ist.Of course, FIG. 1 represents only an arbitrarily selected example. However, it can be seen that the desired goal, namely to bring about the switching on of the current-limiting means at a current in the vicinity of the response current I _a , has been approximated.

In Gleichstromnetzen, bei denen im Störungsfall di-e Stromrichtung wechseln kann (Auftreten von Rückstrom), sowie in Wechselstromnetzen kann nun aber, sofern nur die zeitliche Änderung des Stromes zur Zündung der Funkenstrecke ausgenutzt wird, eine Schwierigkeit auftreten, die an Hand von Fig. 2 für den Fall des Auftretens eines Rückstromes in einem Gleichstromnetz erläutert wird. Bis zum Zeitpunkt t₀ fließe wieder der Strom /. Er fällt dann steil ab, erreicht im Zeitpunkt t* den Wert Null und wird von da an negativ. Die Auslösung soll jedoch aus Gründen, die an Hand von Fig. 3 näher erläutert werden, erst in der Nähe des Stromes —I_a erfolgen. Bei großer Steilheit des Stromes kann unter Umständen aber die Funkenstrecke bereits im Zeitpunkt J₁ zünden und die Einschaltung der strombegrenzenden Mittel z. B. im Zeitpunkt I₁ bei dem sehr kleinen Strom -I₁ zustande kommen. Um dies zu vermeiden, ist es daher notwendig, das Ansprechen der Funkenstrecke etwas zu verzögern, was beispielsweise dadurch geschehen kann, daß man den Anstieg des magnetischen Flusses im Auslöser zunächst etwas langsamer als den Stromanstieg erfolgen läßt. Es ist aber auch möglich, während des Stromabfalls eine Gegenspannung wirken zu lassen.In direct current networks, in which the current direction can change in the event of a fault (occurrence of reverse current), as well as in alternating current networks, however, if only the temporal change in the current is used to ignite the spark gap, a difficulty can arise which is illustrated in Fig. 2 is explained for the case of the occurrence of a reverse current in a direct current network. The current / would flow again until time t _0. It then drops steeply, reaches the value zero at time t * and becomes negative from then on. However, for reasons which will be explained in more detail with reference to FIG. 3, tripping should only take place in the vicinity of the current -I _a . If the current is steep, the spark gap can, under certain circumstances, _{ignite as early as time J 1} and the activation of the current-limiting means z. B. come about at time I ₁ with the very small current -I _1. In order to avoid this, it is therefore necessary to delay the response of the spark gap somewhat, which can be done, for example, by initially allowing the increase in the magnetic flux in the release to occur somewhat more slowly than the increase in current. However, it is also possible to let a counter-voltage act during the current drop.

In Fig. 3 ist eine beispielsweise Ausführungsform eines elektrischen Auslösesystems für Wechselstrom nach der Erfindung im Zusammenwirken, mit einem Stroml>egrenzer schematisch dargestellt. Darin bedeutet 1 einen Schalter mit den feststehenden Kontakten 2, 3 und der Schaltbrücke 4, deren Steuermechanismus der Einfachheit halber weggelassen ist (näheres hierzu s. Fig. 4). 5 und 6 sind die gegensinnig aufgeladenen Impulskondensatoren, 7 und 8 die zugehörigen Impulsinduktivitäten. 9 und 10 sind Funkenstrecken mit den Hauptelektroden 11, 12 bzw. 13, 14 und den Hilfselektroden 15 bzw. 16. 17 ist ein polarisiertes Doppelmagnetsystem mit den permanenten Magneten 18 und 19, die sich um die Achsen 20 und 21 drehen und über die Stangen 22 und 23 mit den federnden Zuleitungen 24 und 25 zu den Hilfselektroden 15 und 16 verbunden sind. 26 ist ein Stromwandler mit dem geschlossenen Eisenkern 27 und den Sekundärwicklungen 28 und 29, an deren Enden die Widerstände 30 und 31 angeschlossen sind. 32 ist ein weiterer Transformator, dessen Eisenkern 33 einen Luftspalt 34 aufweist; er trägt die Sekundärwicklungen 35 und 36.In Fig. 3 is an exemplary embodiment of an electrical trip system for alternating current according to the invention in cooperation with a current limiter shown schematically. In it means 1 a switch with the fixed contacts 2, 3 and the switching bridge 4, their control mechanism is omitted for the sake of simplicity (for more details, see FIG. 4). 5 and 6 are charged in opposite directions Pulse capacitors, 7 and 8 the associated pulse inductances. 9 and 10 are spark gaps with the main electrodes 11, 12 or 13, 14 and the auxiliary electrodes 15 or 16. 17 is a polarized one Double magnet system with permanent magnets 18 and 19 that rotate around axes 20 and 21 and via the rods 22 and 23 with the resilient leads 24 and 25 to the auxiliary electrodes 15 and 16 are connected. 26 is a current transformer with the closed iron core 27 and the secondary windings 28 and 29, at the ends of which the resistors 30 and 31 are connected. 32 is another Transformer, the iron core 33 of which has an air gap 34; it carries the secondary windings 35 and 36.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Sofern über den Schalter 1 ein Wechselstrom / fließt, der unterhalb des Ansprechwertes I₁₁ liegt, werden die Hilfselektroden 15 und 16 praktisch in Ruhe bleiben. Die induzierten Spannungen in den Spulen 28, 29 bzw. 35,36 sind ebenfalls gering, so daß an keiner derThe mode of operation of the arrangement is as follows: If an alternating current / flows through the switch 1 which is below the response value I ₁₁ , the auxiliary electrodes 15 and 16 will practically remain at rest. The induced voltages in the coils 28, 29 and 35,36 are also low, so that none of the

ίο Funkenstrecken ein Überschlag entsteht. Nimmt nun der Strom / langsam zu, so wird der untere permanente Magnet 18 angezogen, der ol>ere 19 hingegen abgestoßen, was zur Folge hat, daß der Abstand zwischen den Elektroden 15 und 12 verringert, hingegen zwischen den Elektroden 16 und 13 vergrößert wird. Zudem entsteht am Widerstand 30 eine Spannung, die sich zur Spannung des Kondensators 5 addiert. Beide Umstände bewirken, daß zwischen den Elektroden 15 und 12 ein Überschlag eingeleitet wird,ίο spark gaps a flashover occurs. Take now If the current / slowly closes, the lower permanent magnet 18 is attracted, while the upper one 19 is attracted repelled, with the result that the distance between the electrodes 15 and 12 is reduced, however between the electrodes 16 and 13 is enlarged. In addition, a voltage arises at resistor 30, which adds up to the voltage of the capacitor 5. Both circumstances mean that between the Electrodes 15 and 12 a flashover is initiated,

ao worauf auch ein Funke zwischen den Hauptelektroden 11 und 12 entsteht. Nun entlädt sich der Kondensator 5 in Gegenrichtung zum Strom /. Es entsteht ein künstlicher Nulldurchgang, der ein öffnen der Schaltbrücke 4 möglich macht, und die Löschung des zwisehen den Kontakten entstehenden Lichtbogens begünstigt, wodurch die Einschaltung des strombegrenzenden Mittels, nämlich des Kondensators 5, eingeleitet wird. Fließt der Strom / in entgegengesetzter Richtung (gestrichelter Pfeil), so spielt sich genau der gleiche Vorgang in dem Stromkreis des Kondensators 6 ab.ao whereupon a spark also arises between the main electrodes 11 and 12. The capacitor is now discharging 5 in the opposite direction to the current /. An artificial zero crossing occurs, which causes the switching bridge to open 4 makes possible, and favors the extinction of the arcing between the contacts, whereby the switching on of the current-limiting means, namely the capacitor 5, is initiated will. If the current / flows in the opposite direction (dashed arrow), that is exactly what happens same process in the circuit of the capacitor 6 from.

Etwas anders liegen die Verhältnisse, wenn ein Strom / (ausgezogene Pfeilrichtung) fließt, der eine große Phasenverschiebung gegen die treibende Spannung aufweist und nun ein Kurzschlußstrom einsetzt, der zunächst eine Verringerung des Stromes / bis auf Null und anschließend ein Anwachsen zu negativen Werten bewirkt. Sofern diese Stromänderung sehr steil verläuft, verharren die Drehmagnete 18 und 19 in ihrer neutralen Lage. An der Wicklung 28 wird, da der Strom zunächst noch positiv ist, eine Spannung in der Pfeilrichtung erzeugt, während in der Wicklung 35 infolge des fallenden Stromes sich die Spannung umkehrt (gestrichelter Pfeil). Man erkennt, daß nun die Spannungen am Widerstand 30 und an der Wicklung 35 einander vorerst entgegenwirken. Dies ändert sich vom Augenblick an, da der Kurzschlußstrom negativ wird, denn dann kehrt auch die Spannung am Widerstand 30 ihr Vorzeichen um (gestrichelter Pfeil). Beide gestrichelt eingezeichneten Spannungen wirken jedoch der Spannung am Kondensator 5 entgegen; eine Zündung der Funkenstrecke 9 kann daher nicht erfolgen. Auf der oberen Seite liegen jedoch die Verhältnisse anders. Im Moment, da der Strom zu fallen beginnt, entsteht an der Spule 36 eine Spannung in der ausgezogenen Pfeilrichtung, während am Widerstand 31, da der Strom zunächst noch positiv ist, eine Spannung in der gestrichelten Pfeilrichtung auftritt. Die beiden Spannungen wirken sich entgegen, so daß vorerst eine Zündung zwischen den Elektroden 13 und 16 nicht zustande kommt. Erst wenn der Kurzschlußstram negativ geworden ist, weist die Spannung am Widerstand 31 die Richtung des ausgezogenen Pfeiles auf und addiert sich zur Spannung an der Wicklung 36. Hat der in negativer Richtung fließende Strom einen ausreichend großen Wert erreicht, so tritt der Überschlag zwischen den Elektroden 13 und 16 und anschließend zwischen 13 und 14 auf. Der Kondensator 6 kann sich nun entladen, und zwar in dem für negative Stromrichtung er-The situation is somewhat different when a current / (solid arrow direction) flows, the one has a large phase shift compared to the driving voltage and a short-circuit current now sets in, the first a decrease in the current / down to zero and then an increase to negative Values. If this change in current is very steep, the rotary magnets 18 and 19 remain in their neutral position. Since the current is initially still positive, a voltage is applied to winding 28 generated in the direction of the arrow, while in the winding 35 as a result of the falling current, the voltage reversed (dashed arrow). It can be seen that the voltages across the resistor 30 and on the Winding 35 counteract each other for the time being. This changes from the moment the short-circuit current occurs becomes negative, because then the voltage at resistor 30 also reverses its sign (dashed line Arrow). However, both voltages shown in dashed lines act on the voltage across the capacitor 5 opposite; the spark gap 9 cannot therefore be ignited. Lie on the upper side however, the situation is different. At the moment when the current begins to fall, an arises on the coil 36 Voltage in the solid direction of the arrow, while at resistor 31, since the current is initially still positive a voltage occurs in the dashed arrow direction. The two tensions work together contrary, so that initially an ignition between the electrodes 13 and 16 does not take place. First when the short-circuit current has become negative, the voltage across resistor 31 shows the direction of the solid arrow and adds up to the voltage on the winding 36. Has the in negative Direction flowing current reaches a sufficiently large value, then the flashover occurs between the Electrodes 13 and 16 and then between 13 and 14. The capacitor 6 can now discharge, namely in the one for negative current direction

forderlichen Sinne. Durch diese Anordnung wird also vermieden, daß die Zündung einer Funkenstrecke bei abfallendem Strom zustande kommt.conducive sense. This arrangement prevents the ignition of a spark gap falling current comes about.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, umfaßt die Schaltung nach Fig. 3 ein elektronisches Auslösesystem mit beweglichen Hilfselektroden 15,16, die in Abhängigkeit vom Momentan wert des Stromes verstellbar sind. In der dargestellten Form ist die Schaltung für Wechselstrom bestimmt; dabei ist es unter Umständen möglich, je nach den äußeren Verhältnissen entweder auf das System 17 oder das System 26 zu verzichten. Im zweiten Falle ergibt sich eine Anordnung, die insbesondere für Schalter kleinerer Nennspannung von Bedeutung ist, bei denen die Impulskondensatoren 5 und 6 nur auf einige hundert Volt aufgeladen sind. Bei steilen Stromänderungen wird zudem durch die im System 32 erzeugte Zusatzspannung der Entladeverzug an den Funkenstrecken herabgesetzt.As can be seen from the foregoing, the Circuit according to Fig. 3, an electronic trip system with movable auxiliary electrodes 15,16, which are shown in Depending on the instantaneous value of the current are adjustable. In the form shown is the circuit intended for alternating current; it may be possible, depending on the external circumstances to dispense with either the system 17 or the system 26. In the second case, there is one Arrangement that is particularly important for switches with a lower nominal voltage, in which the Pulse capacitors 5 and 6 are only charged to a few hundred volts. With steep changes in current In addition, the additional voltage generated in system 32 causes the discharge delay at the spark gaps degraded.

Handelt es sich beim Strom / um einen Gleichstrom, so wird man die Magnetsysteme 17 und 32 verwenden, während der Stromwandler 26 wegfällt.If the current is a direct current, the magnet systems 17 and 32 will be used, while the current transformer 26 is omitted.

In Fig. 4 ist eine weitere beispielsweise Ausführungsform eines Auslösesystems für Wechselstrom in seinem Zusammenwirken mit einem Modulationsschalter dargestellt. Es bedeuten 51 die Wechselstromquelle, die auf eine Belastung 52 arbeitet; 53 ist der Modulationssc'halter, bestehend aus den feststehenden Kontakten 54, 55, der Schaltbrücke 56, die über ein Verbindungsstück 57 mit dem Metallring 58 mechanisch gekoppelt ist. 59 ist die Auslösespule, 60 ein beispielsweise temperaturabhängiger Widerstand, 61 und 62 sind Drosselspulen, 63 der Impulskondensator und 64 ein Umschalter mit den Schaltelektroden 65 und 66, den feststehenden Elektroden 67, 68, 69, 70 und den Zündelektroden 71, 72, 73, 74, 75 ist eine isolierende Betätigungsstange mit möglichst kleiner Masse, die an ihrem rechten Ende einen Schlitz 76 aufweist. 77 ist der Auslöser in Form eines Drehspulsystems. Er besteht aus einem Eisenkern 78 mit den Polschuhen 79, 80 und dem zylindrischen Rückschluß 81. 82 ist die Drehspule, die sich um die Achse 84 bewegt, und 85 ein damit fest verbundener Hebel, der in den Schlitz 76 eingreift. 86 ist ein weiterer magnetischer Kreis, der ebenso wie 78 mit der Hauptstromwicklung 87 verkettet ist. Seine Sekundärwicklung 88 führt einen dem Hauptstrom phasengleichen Sekundärstrom, der sich unter Zwischenschaltung eines Doppelweggleichrichters 89 über die Drelispule 82 schließt.FIG. 4 shows another exemplary embodiment of a tripping system for alternating current in its interaction with a modulation switch shown. 51 mean the alternating current source, working on load 52; 53 is the modulation switch, consisting of the fixed ones Contacts 54, 55, the switching bridge 56, which via a connecting piece 57 with the metal ring 58 is mechanically coupled. 59 is the trip coil, 60 is a temperature-dependent resistor, for example, 61 and 62 are choke coils, 63 the pulse capacitor and 64 a changeover switch with the switching electrodes 65 and 66, the fixed electrodes 67, 68, 69, 70 and the ignition electrodes 71, 72, 73, 74, 75 is one insulating actuating rod with the smallest possible mass, which has a slot 76 at its right end having. 77 is the trigger in the form of a moving coil system. It consists of an iron core 78 with the Pole shoes 79, 80 and the cylindrical yoke 81. 82 is the rotating coil, which rotates around the axis 84 moves, and 85 is a firmly connected lever which engages in the slot 76. 86 is another magnetic Circuit which, like 78, is linked to the main current winding 87. Its secondary winding 88 carries a secondary current in phase with the main current, which is generated with the interposition of a full-wave rectifier 89 closes via the drelispule 82.

90 ist eine Wicklung mit hoher Windungszahl, die mit den Hilfselektroden 71 bis 74 in Verbindung steht.90 is a winding with a large number of turns, which is connected to the auxiliary electrodes 71 to 74 in connection.

91 ist ein kleiner Kondensator, der parallel zu einem Teil der Windungen der Spule 90 liegt.91 is a small capacitor that is parallel to part of the turns of coil 90.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Der Strom / fließe in dem betrachteten Augenblick von der Wechselstromquelle 51 in Pfeilrichtung über den Schalter 53, die Spule 87 und die Belastung 52. Das Drehspulsystem und damit auch der Hebel 85 werden nach rechts ausgelenkt. Solange jedoch die Amplitude des Stromes einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt, schwingt der Hebel 85 frei in dem Schlitz 76; eine Betätigung des Umschalters 64 findet vorerst nicht statt. Steigt jedoch der Strom in der gleichen Richtung weiter an, so wird das Drehspulsystem entsprechend stärker ausgelenkt, der Hebel 85 legt sich gegen das rechte Ende des Schlitzes 76 und bewegt nun die Schaltelektroden 65 und 66 nach rechts, bis sie in Berührung mit den feststehenden Elektroden 67 und 69 kommen. Nun entlädt sich der Impulskondensator 63 über die Schaltelektrode 66, die Elektrode 67, die Drosselspule 62, die Auslösespule 59, die Schaltbrücke 56, die Drosselspule 61, die Elektrode 69 und die Schaltelektrode 65. Die in der Spule 58 induzierte Spannung läßt durch diese einen Strom in der Richtung fließen, daß eine elektrodynamische Abstoßung zwischen den Wicklungen 58 und 59 entsteht, wodurch die Schaltbrücke 56 sich nach oben bewegt. Dies führt beim Nulldurchgang des resultierenden Stromes über die Schaltbrücke 56 zur Einschaltung des Widerstandes 60 und damit zur Begrenzung des Überstromes. Steigt der Strom in umgekehrter Richtung an, so wiederholt sich der gleiche Vorgang, jedoch werden nun die Schaltelektroden 65, 66 nach links bewegt und kommen in Berührung mit den Hauptelektroden 68 und 70. Der Impulsstrom fließt nun, wie es sein muß, in umgekehrter Richtung, aber wiederum entgegen dem Hauptstrom über die Schaltbrücke 56. Wie bereits angedeutet wurde, ist eine derartige Steuerung nur bei mäßigen Stromanstiegen möglich.The mode of operation of the arrangement is as follows: The current / flows in the moment under consideration from the AC power source 51 in the direction of the arrow via the switch 53, the coil 87 and the load 52. The moving coil system and thus also the lever 85 are deflected to the right. As long as the The amplitude of the current does not exceed a predetermined value, the lever 85 swings freely in the Slot 76; an actuation of the switch 64 does not take place for the time being. However, if the current increases in the In the same direction, the moving coil system is correspondingly more strongly deflected, the lever 85 lies against the right end of the slot 76 and now moves the switching electrodes 65 and 66 to the right, until they come into contact with the fixed electrodes 67 and 69. The pulse capacitor is now discharging 63 via the switching electrode 66, the electrode 67, the choke coil 62, the trip coil 59, the Switching bridge 56, the choke coil 61, the electrode 69 and the switching electrode 65. The induced in the coil 58 Voltage causes a current to flow through this in the direction that an electrodynamic repulsion occurs arises between the windings 58 and 59, whereby the switching bridge 56 moves upwards. When the resulting current crosses zero, this leads to switching on via the switching bridge 56 of the resistor 60 and thus to limit the overcurrent. If the current increases in the opposite direction on, the same process is repeated, but the switching electrodes 65, 66 are now turned to the left moves and come into contact with the main electrodes 68 and 70. The pulse current now flows as it must be in the opposite direction, but again against the main current via the switching bridge 56. As already indicated, such a control is only possible with moderate increases in current.

Nun wird der andere Grenzfall eines sehr steil ansteigenden Kurzschluß stromes betrachtet. Die Schaltelektroden stehen, wie in Fig. 4 gezeichnet, in ihrer neutralen Lage. Infolge des sehr steilen Stromanstieges hat der Hebel 85 keine Zeit, den Schlitz 76 zu durchlaufen. Hingegen wird augenblicklich in der Spule 90 eine hohe Spannung induziert, und zwar soll sie bei der eingezeichneten Richtung des Stromes / die in Fig. 4 angedeutete momentane Polarität aufweisen. Man erkennt nun, daß sich zunächst folgender Stromkreis schließt: von der Plusklemme des Kondensators 63 zur Schaltelektrode 66, dann in Form eines Funkens zur Hilfselektrode 71 und weiter zum negativen Anschluß der Spule 90, von ihrem positiven Anschluß zur Hilfselektrode 73, dann wieder über einen Funken zur Schaltelektrode 65 und zurück zumMinuspol des Kondensators 63. Mit anderen Worten: Die Spannung des Kondensators 63 schaltet sich mit der in der Spule 90 induzierten EMK in Reihe, was zum Ansprechen der Hilfsfunkenstrecken 71 und 73 führt, worauf sofort auch die Hauptfunkenstrecken 67 und 69 ansprechen und der Modulationsschalter wieder in der gleichen Weise betätigt wird. Man überzeugt sich leicht, daß bei umgekehrter Polarität an der Spule 90 die Hilfsfunkenstrecken 72, 74 ansprechen, was dann zu einer Entladung des Kondensators 63 über die Elktroden 68 und 70 führt, d. h., auch ohne Bewegung der Drehspule 82 wird der Impulskreis jeweils im richtigen Sinne entladen. Um ein Ansprechen des Systems bei steil abfallendem Strom zu vermeiden, ist parallel zu einem Teil der Windungen der Spule 90 der kleine Kondensator 91 angeschlossen. Durch diesen Dämpfungskreis wird bewirkt, daß der magnetische Fluß und damit die induzierte Spannung sich bis zum Aufladen des Kondensators 91 langsamer ändern als der Strom.Now the other borderline case becomes a very steep one Short-circuit current considered. The switching electrodes are, as shown in Fig. 4, in their neutral location. As a result of the very steep rise in current, the lever 85 does not have time to close the slot 76 run through. In contrast, a high voltage is induced instantaneously in the coil 90, namely should they have the current polarity indicated in FIG. 4 in the direction of the current shown. You can now see that the following circuit is initially closed: from the positive terminal of the capacitor 63 to the switching electrode 66, then in the form of a spark to the auxiliary electrode 71 and on to the negative Connection of the coil 90, from its positive connection to the auxiliary electrode 73, then again via a Sparks to the switching electrode 65 and back to the negative pole of the capacitor 63. In other words, the The voltage of the capacitor 63 switches in series with the EMF induced in the coil 90, resulting in the Addressing the auxiliary spark gaps 71 and 73 leads, whereupon the main spark gaps 67 and immediately 69 respond and the modulation switch is operated again in the same way. You convince yourself easy that with reversed polarity on the coil 90, the auxiliary spark gaps 72, 74 respond, what then leads to a discharge of the capacitor 63 via the electrodes 68 and 70, d. i.e., even without movement the rotating coil 82, the pulse circle is discharged in the correct sense. In order to address the System to avoid when the current drops steeply is parallel to part of the turns of the coil 90 connected to the small capacitor 91. This damping circuit causes the magnetic The flow, and thus the induced voltage, slows down until the capacitor 91 is charged change than the current.

Bei mittleren Stromsteilheiten unterstützen sich die beiden Vorgänge, nämlich die elektromechanische Betätigung der Schaltelektroden 65, 66 und die Erzeugung einer Zusatzspannung an der Spule 90. Es erfolgt dann die Zündung der Überschlagsstrecke bei kleinerem Abstand entsprechend der ebenfalls kleineren induzierten Spannung in der Wicklung 90. Da die Drehspule über den Stromwandler 86,88 gespeist wird, steigt das Drehmoment schneller als proportional mit dem Strom / an, was für eine möglichst trägheitsfreie Wirkung des Systems von Bedeutung sein kann. Selbstverständlich kann die Drehspule auch von einer unabhängigen Gleichstromquelle aus gespeist werden, wobei sich dann ein linear mit dem Strom / ansteigendes Drehmoment ergibt. An Stelle des Dreh-With moderate current gradients, the two processes support each other, namely the electromechanical actuation of the switching electrodes 65, 66 and the generation of an additional voltage on the coil 90. It takes place then the ignition of the rollover path with a smaller distance corresponding to the also smaller induced Voltage in the winding 90. Since the moving coil is fed via the current transformer 86.88 the torque rises faster than proportionally with the current /, what a possible inertia-free effect of the system can be of importance. Of course, the moving coil can also can be fed from an independent direct current source, whereby a linear relationship with the current / increasing torque results. Instead of the turning

Claims

spulsystems it is also possible to use a rotary magnet system zn. Patentλxsρ κ rc ηΠ:

1. Electrical triggering system for direct or alternating current with at least one magnet system excited by the current to be monitored, i.e. the triggering of an electrical energy storage device is dependent on both the instantaneous value and the steepness of this current, characterized in that both the instantaneous value of the The current to be monitored as well as its steepness are detected by electronic means, further characterized by such a design that the instantaneous value of the current to be monitored is primarily decisive ^{for the response of the electronic means l> ei current steepnesses up to 1O 3 AZs, whereas with larger current steepnesses} the change in the current over time also becomes effective.

2. Electrical release system according to claim 1 for alternating current, characterized in that a current transformer is used to record the instantaneous value of the current to be monitored Secondary winding is loaded via a high-ohmic resistor, to which one is used for the control of the electronic means, a sufficiently large voltage drop occurs.

3. Electrical release system according to claim 1 for alternating current, characterized in that the electronic means consist of at least one spark gap to which both one of the The instantaneous value of the current as well as a voltage dependent on its steepness act.

4. Electrical release system according to claims 1 and 3 for alternating current, characterized in that that the two voltages acting on the spark gap when the current falls counteract each other, but support each other when the current rises.

5. Electrical release system according to claims 1 and 3 for alternating current, characterized in that that the two voltages acting on the spark gaps become greater when the voltage increases Add the current to the voltage of the electrical energy store.

6. Electrical release system according to claim 1, in particular for direct current, characterized in that the flashover distance at least at current slopes up to 10 ⁵ A / s and by an electromechanical system influenced by the current to be monitored or a current derived therefrom, which contains at least one spark gap Currents above the response value are reduced and the voltage causing the spark gap to ignite is increased as the slope of the current to be monitored increases.

7. Electrical release system according to claim 6, especially for direct current, characterized in that that the electronic electronic system as The iron system is designed.

8. Electrical release system according to claim 6, in particular for direct current, characterized in that that the electromechanical system is designed as a polarized rotating magnet system.

9. Electrical release system according to claim 6, in particular for direct current, characterized in that that the electromechanical system is designed as a polarized rotating coil system.

10. Electrical release system according to claim 9 for alternating current, characterized in that the moving coil is fed by an external direct current source.

11. Electrical release system according to claim 9 for alternating current, characterized in that the moving coil from a rectified current derived from the current to be monitored is fed.

12. Electrical release system according to claim 6 for direct or alternating current, characterized in that that the magnetic circuit of the electromechanical system at the same time at least to partial generation of the voltage causing the ignition of the spark gap is used.

13. Electrical trip system according to claim 1 for alternating current with multiple sparks, characterized in that it is designed for current slopes up to 10 ³ A / s as an electromechanical, for larger current slopes as an electronic PoI-werider.

14. Electrical release system according to claim 1 for alternating current with multiple spark gaps, characterized characterized in that this over the entire range of current slopes occurring as electronic pole changer is formed.

Considered publications:
German patent specifications No. 875 241, 473 336.

1 sheet of drawings

@ 809 640/356 9.58@ 809 640/356 9.58