SchutzeinrichtunLy mit Strombezrenzer Strombegrenzer für Gleich- und
Wechselstrom haben die Aufgabe, das Auftreten von Strömen über etwa dem zwei- bis
dreifachen Nennstrom unter allen Umständen, insbesondere auch bei Kurzschlüssen,
zu verhindern. Dies ist aber nur möglich, wenn sie bei hoher überlastung (Kurzschluß)
mit einer Verzögerung von Bruchteilen einer Millisekunde, vorzugsweise nach
0,1 bis 0,2 ins ansprechen. Nun treten aber in jedem Netz mitunter recht
hohe Stromstöße auf, z. B. beim Einschalten von Transformatoren, Kabeln u. dgl.,
die sich in ihrem ansteigenden Verlauf nicht von einer hohen, jedoch länger dauernden
überlastung unterscheiden. Eine Abschaltung des betreffenden Netzteiles auf Grund
derart kurzzeitiger Stromstöße, die zudem bei jeder nachfolgenden Zuschaltung doch
wieder auftreten würden, hätte eine starke Beunruhigung des Netzbetriebes zur Folge
und muß daher vermieden werden.Protection devices with current limiter Current limiters for direct and alternating currents have the task of preventing currents over about two to three times the nominal current under all circumstances, especially in the event of short circuits. However, this is only possible if they respond with a delay of fractions of a millisecond, preferably after 0.1 to 0.2 ins, in the event of a high overload (short circuit). Now, however, there are sometimes quite high current surges in every network, e.g. B. when switching on transformers, cables and the like, which do not differ in their increasing course from a high, but longer-lasting overload. A shutdown of the power supply unit in question due to such short-term current surges, which would also occur again with each subsequent connection, would result in great disquiet in the network operation and must therefore be avoided.
Es ist eine Schutzeinrichtung für elektrische Maschinen bekannt, die
aus einer Reihenschaltung eines Leistungsschalters und eines Lastschalters besteht.
Der Leistungsschalter ist hierbei als Strombegrenzer mit Widerständen und überbrückungskontakten
ausgebildet. Bei hoher überlastung wird zuerst der Leistungsschalter und nachfolgend
der Lastschalter ausgelöst, wogegen bei überlastung bis zu einem kleinen Vielfachen
des Nennstromes und bei willkürlicher Schalthandlung nur der Lastschalter betätigt
wird. Bei Verwendung einer derartigen Schaltung als Schutzeinrichtung für Netze
besteht die Gefahr, daß der Strombegrenzer, der entsprechend seiner Aufgabe auf
einen steilen Stromanstieg ansprechen soll, beim Schließen des Lastschalters, z.
B. beim Einschalten von Transformatoren u. dgl., unbeabsichtigt in Tätigkeit tritt.A protective device for electrical machines is known which
consists of a series connection of a circuit breaker and a load switch.
The circuit breaker is used as a current limiter with resistors and bridging contacts
educated. In the event of a high overload, the circuit breaker is activated first and then
the load switch tripped, whereas with overload up to a small multiple
of the rated current and in the case of arbitrary switching only the load switch is actuated
will. When using such a circuit as a protective device for networks
there is a risk that the current limiter, according to its task
should address a steep increase in current when closing the load switch, z.
B. when switching on transformers u.
Es ist ferner bekannt, zur Unterdrückung der Einschaltstromstöße bei
Transformatoren einen Vorstufenwiderstand zu verwenden, der jedoch lediglich den
Zweck hat, die durch den Stromstoß verursachte hohe Beanspruchung des leerlaufenden
Transformators zu vermeiden.It is also known to suppress inrush currents
Transformers to use a pre-stage resistor, but only the
The purpose is the high stress caused by the current surge on the no-load
Transformer.
Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung, bestehend aus der Reihenschaltung
eines als Leistungsschalter mit Widerständen und überbrückungskontakten ausgebildeten
Strombegrenzers und eines Lastschalters, bei der infolge hoher überlastung, insbesondere
Kurzschluß, durch eine überstromschutzeinrichtung zuerst der Leistungsschalter und
nachfolgend der Lastschalter ausgelöst werden, wogegen bei überlastung bis etwa
zum doppelten Nennstrom und bei willkürlicher Schalthandlung nur der Lastschalter
betätigt wird. Sie besteht darin, daß der Lastschalter als Widerstandsschalter ausgebildet
ist und daß beim Einschalten zunächst der Strombegrenzer eingeschaltet und anschließend
die Widerstände des Widerstandssehalters verringert werden, wobei die Widerstandsverringerung
so langsam erfolgt, daß sich beim Einschalten kein unzulässig hoher Stromstoß ausbildet.
Durch die Verwendung eines Widerstandsschalters als Lastschalter und die angegebene
zeitliche Reihenfolge der Schaltvorgänge beim Einschalten wird das oben geschilderte,
unbeabsichtigte Ansprechen des Strombegrenzers vermieden.The invention relates to a switching arrangement consisting of the series circuit
one designed as a circuit breaker with resistors and bridging contacts
Current limiter and a load switch in which due to high overload, in particular
Short circuit, through an overcurrent protection device first the circuit breaker and
subsequently the load switch will be triggered, whereas with overload up to about
to double the nominal current and with arbitrary switching action only the load switch
is operated. It consists in the fact that the load switch is designed as a resistance switch
is and that when switching on, the current limiter is switched on first and then
the resistances of the resistance holder are reduced, the resistance reduction
takes place so slowly that no unacceptably high current surge develops when switching on.
By using a resistance switch as a load switch and the specified
The chronological order of the switching processes when switching on is the same as that described above,
unintentional response of the current limiter avoided.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Schaltanordnung
nach der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing is an embodiment of a switching arrangement
shown schematically according to the invention.
Im einzelnen bedeuten 31 einen bei überstrom, insbesondere
bei Kurzschluß ansprechenden Strombegrenzer, bestehend aus den feststehenden Kontakten
32 und 33, der Strombrücke 34, dem beweglichen Teller 35 eines
dynamischen Auslösers, der über die Isolierstange 36 mit der Schaltbrücke
34 verbunden ist, und der feststehenden Spule 37. Parallel zu den feststehenden
Kontakten 32, 33 liegt ein veränderlicher Widerstand 38 aus einem
Material mit hohem positiven Temperaturkoeffizienten, z. B. Eisen oder Wolfram.
39 ist ein als Widerstandsschalter ausgebildeter Lastschalter zur Vornahme
betriebsmäßiger Ein- und Ausschaltungen und zur Abschaltung von überlastungen. Er
besteht aus den Hauptkontakten 40 und 41 und der Schaltbrücke 42. Durch den dynamischen
Auslöser, bestehend aus dem Teller 43, der Spule 44 und der isolierenden Betätigungsstange
45 werden sowohl die Schaltbrücke 42 als auch das U-förmige Isolierstück 46 bewegt.
47 und 48 sind Strombrücken, bei deren Verschiebung nach oben die Widerstände 49
und 50 eingeschaltet werden. Zur
Auslösung dient ein Stromwandler
51 mit der Primärwicklung 52 und der Sekundärwicklung 53. Letztere
speist die Reihenschaltung, bestehend aus dem einstellbaren ohmschen Widerstand
54, der einstellbaren Induktivität 55, der Primärwicklung 56 einer
kleinen Schaltdrossel 57 und der Wicklung 58 des Überstromrelais
59, dessen Schaltkontakt mit 60 bezeichnet ist. 61 ist eine
Kaltkathodenröhre mit dem Hauptelektroden 62, 63 und der Zündelektrode 64.
65 bedeutet einen von außen aufgeladenen kleinen Kondensator. 66 ist
die Primär-, 67 die Sekundärwicklung einer Zündspule, deren Enden mit der
Hauptelektrode 68
und der Zündelektrode, 69 der Funkenstrecke.
70 verbunden sind. Die zweite Hauptelektrode ist mit 71
bezeichnet.
72 und 73 sind jeweils von außen aufgeladene Kondensatoren zur Betätigung
der dynamischen Auslöser. Die Sekundärspule 74 der gesättigten Drossel
57 steht über den Betätigungsschalter 75 mit der Hauptelektrode
76 und der Zündelektrode 77 der Funkenstrecke 78 in Verbindung,
deren zweite Hauptelektrode mit 79 bezeichnet ist. Nachstehend werden nun
die Ausschaltvorgänge bei Kurzschluß, überlastung und willkürlicher Betätigung getrennt
beschrieben. Specifically, 31 denotes a current limiter that responds in the event of an overcurrent, in particular in the event of a short circuit, consisting of the fixed contacts 32 and 33, the current bridge 34, the movable plate 35 of a dynamic release, which is connected to the switching bridge 34 via the insulating rod 36 , and the fixed Coil 37. Parallel to the fixed contacts 32, 33 is a variable resistor 38 made of a material with a high positive temperature coefficient, e.g. B. iron or tungsten. 39 is a load switch designed as a resistance switch for making operational switching on and off and for switching off overloads. It consists of the main contacts 40 and 41 and the switching bridge 42. Both the switching bridge 42 and the U-shaped insulating piece 46 are moved by the dynamic trigger, consisting of the plate 43, the coil 44 and the insulating actuating rod 45. 47 and 48 are current bridges, when they are shifted upwards, the resistors 49 and 50 are switched on. A current transformer 51 is used for tripping with the primary winding 52 and secondary winding 53. The latter feeds the series circuit consisting of the adjustable resistor 54, the adjustable inductance 55, the primary winding 56 of a small switching damper 57 and the winding 58 of the overload relay 59, whose switching contact is denoted by 60. 61 is a cold cathode tube having the main electrodes 62, 63 and the ignition electrode 64. 65 means an externally charged small capacitor. 66 is the primary, 67 the secondary winding of an ignition coil, the ends of which with the main electrode 68 and the ignition electrode, 69 the spark gap. 70 are connected. The second main electrode is denoted by 71. 72 and 73 are each externally charged capacitors for actuating the dynamic triggers. The secondary coil 74 of the saturated choke 57 is connected via the actuating switch 75 to the main electrode 76 and the ignition electrode 77 of the spark gap 78 , the second main electrode of which is denoted by 79. The switch-off processes in the event of a short circuit, overload and arbitrary actuation will now be described separately.
Tritt eine hohe überlastung, insbesondere ein Kurzschluß, auf, so
entsteht an der Reihenschaltung des Widerstandes 54 und der Induktivität
55 ein Spannungsabfall, der um so größer ist, je größer der Momentanwert
des Stromes und seine Steilheit sind. Erreicht diese Spannung beispielsweise den
Wert von 120 V, so zündet die Kaltkathodenröhre 61. Der kleine Kondensator
65 entlädt sich über die Primärwicklung 66 der Zündspule, wodurch
in ihrer Sekundärwicklung 67 eine so hohe Spannung entsteht, daß die Funkenstrecke
70 anspricht. Nun entlädt sich der Kondensator 72 über die feststehende
Spule 37 des dynamischen Auslösers; die Schaltbrücke 34 bewegt sich nach
oben, wobei der Strom auf den Widerstand 38 kommutiert wird. Infolge des
mit der Temperatur stark ansteigenden Widerstandswertes kann der Kurzschlußstrom
leicht auf beispielsweise den doppelten Nennstroni begrenzt werden. Dies hat aber
zur Folge, daß nun auch das Relais 59 anspricht, wodurch der Steuerschalter
75 überbrückt wird. Die kleine gesättigte Schaltdrossel 57 erzeugt
bei jedem Stromnulldurchgang des Stromes i und damit auch des Stromes I einen Spannungsimpuls,
der die Zündung der Funkenstrecke 78 und damit die Entladung des Kondensators
73 und in der Folge die Ausschaltung des Schalters 39 bewirkt. Da
die Trennung der Schaltbrücke 42 von den Hauptkontakten 40 und 41 praktisch beim
Stromnulldurchgang erfolgt, macht die Kommutation des Reststromes auf die Widerstände
49 und 50 des Lastschalters keinerlei Schwierigkeiten. Nach Einschaltung
dieser Widerstände wird der Strom entweder auf einige Ampere herabgesetzt oder vollständig
unterbrochen. Selbstverständlich ist es auch möglich, beim Ansprechen des Schalters
31 unmittelbar einen Hilfskontakt, der parallel zum Betätigungsschalter
75 liegt, zu schließen. Hierdurch kann der zeitliche Abstand der Ausschaltbewegungen
der Schalter 31 und 39 wesentlich verringert werden. Bei überlastung
spricht das Relais 59 an. Es wird dann aber nur der Widerstandsschalter
39 geöffnet während der Strombegrenzer 31 geschlossen bleibt. Das
gleiche gilt für den Fall einer willkürlichen Ab-
schaltung, die durch Schließen
des Betätigungsschalters 75 bewirkt wird. In beiden Fällen setzt die Widerstandseinschaltung
des Lastschalters 39 praktisch beim Stromnulldurchgang ein.If a high overload, in particular a short circuit, so the resistor 54 and the inductor 55, a voltage drop is greater, the greater the momentary value of the current and its slope are formed at the series connection. If this voltage reaches the value of 120 V, for example, the cold cathode tube 61 ignites. The small capacitor 65 discharges through the primary winding 66 of the ignition coil, which creates such a high voltage in its secondary winding 67 that the spark gap 70 responds. The capacitor 72 now discharges through the fixed coil 37 of the dynamic release; the switching bridge 34 moves upwards, the current being commutated to the resistor 38. As a result of the resistance value, which increases sharply with temperature, the short-circuit current can easily be limited to, for example, twice the nominal current. However, this has the consequence that now the relay 59 responds, whereby the control switch 75 is bypassed. The small saturated switching inductor 57 generates a voltage pulse with each current zero crossing of the current i and thus also of the current I, which causes the ignition of the spark gap 78 and thus the discharge of the capacitor 73 and, as a result, the switch 39 to be switched off. Since the switching bridge 42 is separated from the main contacts 40 and 41 practically when the current passes through zero, the commutation of the residual current to the resistors 49 and 50 of the load switch does not cause any difficulties. After switching on these resistors, the current is either reduced to a few amperes or completely interrupted. It is of course also possible to directly close an auxiliary contact which is parallel to the actuating switch 75 when the switch 31 is activated. As a result, the time interval between the switch-off movements of the switches 31 and 39 can be significantly reduced. Relay 59 responds in the event of an overload. But then only the resistance switch 39 is opened while the current limiter 31 remains closed. The same applies to the case of an arbitrary exhaust circuit is effected by closing the operation switch 75 miles. In both cases, the resistance of the load switch 39 begins practically when the current passes zero.
Beim Einschalten wird zunächst der Strombegrenzer 31 geschlossen,
und erst anschließend werden die Widerstände 49 und 50 des Widerstandsschalters
39 verringert, und zwar zweckmäßig so langsain, daß sich z. B. beim Einschalten
eines leerlaufenden Transformators kein unzulässig hoher Einschaltstromstoß ausbilden
kann. Hierzu ist es nötig, daß sich das Einschalten dieser Widerstände über ein
bis zwei Halbwellen des Wechselstromes erstreckt, also bei 50 Hz
10 bis 20 ms dauert.When switching on, the current limiter 31 is closed first, and only then the resistors 49 and 50 of the resistance switch 39 are reduced, appropriately so slowly that z. B. when switching on a no-load transformer can not form an inadmissibly high inrush current. For this it is necessary that the switching on of these resistors extends over one to two half-waves of the alternating current, that is to say lasts 10 to 20 ms at 50 Hz.
Der übersichtlichkeit halber ist parallel zu dem Widerstand 54 und
der Induktivität 55 nur eine Kaltkathodenröhre, 61 einggezeichnet
worden. Um beide Halbwellen des Wechselstromes erfassen zu können, ist selbstverständlich
eine Gegentaktanordnung notwendig.For the sake of clarity, only one cold cathode tube 61 has been drawn in parallel to the resistor 54 and the inductance 55. In order to be able to detect both half-waves of the alternating current, a push-pull arrangement is of course necessary.