DE1513295C3 - - Google Patents
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- DE1513295C3 DE1513295C3 DE19651513295 DE1513295A DE1513295C3 DE 1513295 C3 DE1513295 C3 DE 1513295C3 DE 19651513295 DE19651513295 DE 19651513295 DE 1513295 A DE1513295 A DE 1513295A DE 1513295 C3 DE1513295 C3 DE 1513295C3
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Description
Die hrfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz gegen die Fehlerströme elektrischer Einrichtungen mit
einem Differentialtrarisformator zur Feststellung der Fehlerströme, einem von dem Differentialtransformator
über einen Gleichrichter gespeisten Speicherorgan und einem von diesem Speicherorgan über einen elektronischen
Schwellenschalter gesteuerten Auslöserrelais.
Eine solche Vorrichtung ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 10 57 683).
Bei derartigen Vorrichtungen wird das als Schutzrelais
wirkende Relais ausgelöst, wenn der Fehlerstrom einen Grenzwert erreicht, den er nicht überschreiten
darf.
Um die Sicherheit von Personen bei elektrischen Messungen zu gewährleisten, darf der über eine Person ^o
fließende Erdschlußstrom nicht mehr als 30 mA betragen. Diese Grenze ist physiologisch bedingt. Daraus ergibt
sich, daß das an der Sekundärwicklung des Differentialtransformators aiuftretende Signal eine sehr geringe
Leistung hat und daß eine Betätigung des Auslöserelais nur dann gewährleistet werden kann, wenn
dieses Relais außerordentlich empfindlich ist. Daraus resultieren jedoch mit den Forderungen einer industriellen
Fabrikation nicht zu vereinbarende Schwierigkeiten bei der Herstellung und Einstellung derartiger
Relais. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich daraus, daß bei dem Auftreten eines schwerwiegenden Fehlers,
beispielsweise eines Kurzschlusses zwischen Phase und Erde, ein sehr hoher, beispielsweise in der Größenordnung
von mehreren hundert Ampere liegender Fehlerstrom auftreten kann, der in dem Fehlermeßkreis die
Zerstörung des äußerst empfindlichen Auslöserelais bewirken kann.
Es sind bereits Schutzvorrichtungen bekannt, bei denen der Differentialtransformator über einen Gleichrichter
ein Organ zur Speicherung elektrischer Energie, z. B. einen Kondensator, speist und das Auslöserelais
von diesem Speicherorgan über in Reihe mit dem Relais liegenden elektronischen Schweilenschalter von
der Art einer Shockley-Diode gespeist wird. Obwohl mit einer derartigen Anordnung auf Grund der Energiespeicherung
eine Auslösung des Relais auch bei geringen Fehlerströmen ;zu erreichen ist, muß als äußerst
nachteilig in Kauf genommen werden, daß bei Auftreten hoher Fehlerströme die Gefahr besteht, daß eine
Beschädigung der im Sekundärkreis des Differentialtransformators angeordneten Schaltelemente erfolgt
(deutsche Auslegeschriften 10 57 683 und 11 65 143).
Zur Beseitigung dieses Nachteiles ist es ferner bekannt, parallel zum Ausgang des Differentialtransformators
ein die Belastung begrenzendes Element zu schalten, das beispielsweise aus einem spannungsabhängigen
Widerstand bestehen kann (deutsche Auslegeschrift 10 67 108).
Auch mit einer derartigen Anordnung kann jedoch bei dem Auftreten hoher Fehlerströme nicht verhindert
werden, daß bei Verwendung eines polarisierten Relais mit einem Dauermagneten eine Entmagnetisierung dieses
Magneten auf Grund des über die geschlossene Unterbrecherdiode durch das Relais fließenden Gleichstromes
erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer äußerst empfindlichen Vorrichtung zum Schutz gegen
die Fehlerströme elektrischer Einrichtungen, bei der bei Auftreten hoher Fehlerströme keine Entmagnetisierung
des Dauermagneten des Auslöserelais erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung
der eingangs angeführten Gattung dadurch gelöst, oaß der elektronische Schwellenschalter parallel
zu einem aus der Serienschaltung des Speicherorgans und des Auslöserelais bestehenden Zweig derart angeordnet
ist, daß das Auslöserelais von dem Ladestrom des Speicherorgans in einer Richtung und von dem
Entladestrom des Speicherorgans in der anderen Richtung durchflossen ist.
Durch diese Anordnung werden die schädlichen Einflüsse der Entladungsimpulse des Speicherorgans auf
den Permanentmagneten durch die Ladeimpulse in der Weise kompensiert, daß an Stelle einer Entmagnetisierung
des Dauermagneten eine Verbesserung des Magnetisierungszustandes dieses Magneten erreicht wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung an Hand der
Zeichnung erläutert; in dieser zeigen
F i g. 1 und 2 Schaltbilder von zwei Ausführungsformen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
In den verschiedenen Figuren sind gleiche oder gleichwertige Elemente mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
In der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform stellen 1 und 2 die Leiter eines einphasigen, elektrischen
Energieverteilungsnetzes dar. In Serie mit jedem dieser Leiter liegt jeweils eine der Primärwicklungen 3 und 4
eines Differentialtransformators 5. Dieser Transformator hat eine dritte Wicklung 6, welche zur Messung des
differentiellen Flusses dient, der aus einem Erdschlußstrom resultiert. Jede Änderung dieser Sekundärspannung
wird durch eine Diode 7 gleichgerichtet, welche sich zur Ladung eines Kondensators 9 entsprechend
der in der Zeichnung angegebenen Polarität eignet. In Reihe mit dem Kondensator 9 liegt die Erregerwicklung
eines Auslöserelais 11.
Parallel zu der aus dem Kondensator 9 und dem Auslöserelais 11 gebildeten Reihenschaltung liegt ein
Schwellenschalter in Form einer Schwellendiode 12. Die Schwellendiode 12 ist gesperrt, wenn die Spannung
an ihren Klemmen unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt. Sie wird leitend, wenn diese Schwelle
überschrietten wird.
Beim Auftreten eines geringen Fehlerstromes wird die an den Klemmen der dritten Wicklung 6 auftreten-
de Wechselspannung von der Diode 7 gleichgerichtet und lädt anschließend den Kondensator 9. Die Richtung
dieses Ladestromes — mit dem Pfeil α bezeichnet — ist so. daß sie die Anziehungskraft des beweglichen
Spulenkörpers des Relais vergrößert, welche bereits durch das Vorhandensein eines Dauermagneten existiert
(polarisiertes Relais). Ein von Relais gesteuerter Schutzschalter bleibt somit in .peschlossener Stellung.
Die Gleichspannung an den Klemmen des Kondensators 9 wachst und kann — für einen als unzulässig
festgelegten Erdschlußstrom — die Zünds~hwelle der Schwellendiode 12 erreichen. Diese wird dann leitend,
und dsdurch kann der Kreis mit den Elementen 9, 12,
Il geschlossen werden, und der Kondensator 9 entlädt
sich über die Erregerwicklung des Auslöserelais 11. Die Richtung des Emladestmmes — gekennzeichnet durch
den Pfeil b — ist so. daß er der Dauerpolarisation des
Relais entgegenwirkt. Der Spulenkörper dieses Relais wird dann losgelassen und bewirkt die öffnung des
Schutzschalters und somit die öffnung des zu schützenden Kreises.
Beim Auftreten eines höheren Fehlerstromes — mehrere hundert Ampere — treten die gleichen Ereignisse
wieder ein, aber bedeutend schneller. Es ist zu bemerken, daß dann, wenn sich die Schwellendiode 12
in leitendem Zustand befindet und sich der Kondensator 9 über die Wicklung des Auslöserelais 11 entladen
hat. die Diode das Relais »kurzschließt« und aus diesem Grund der gesamte von dem Differentialtransformator
5 gelieferte zusätzliche Strom keinerlei Einfluß mehr auf das Relais hat.
Mit anderen Worten: die in der F i g. I dargestellte
Schaltung unterdrück! die Gefahr der Entmagnetisierung, welche in den bekannten Schaltungen der eingangs
beschriebenen Art auftreten kann.
Es kann außerdem der Fall sein, daß der schnelle La
deimpuls des Kondensators 9 (im Fall eines großen Fehlerstromes), der im Sinn der Magnetisierung des
Polarisations-Dauermagneten des Relais wirkt, einen vorteilhaften Einfluß gegen die Alterung dieses Magneten
ausübt. Dies ist ein zusätzlicher Vorteil.
,o In der F i g. 2 ist eine andere Ausführungsform der
beschriebenen Schutzvorrichtung dargestellt. Die Wirkungsweise ist gleich, und man erkennt noch den als
Speicherorgan dienenden Kondensator 9 in Serie mit der Wicklung 11 des Relais, wobei dieser Serienschaltung
die Schwellendiode 12 parallel geschaltet ist.
Hier werden die Vorteile der vorstehend beschriebenen
Vorrichtung mit den Vorteilen eines Spannungsverdopplers verbunden.
Der verwendete Spannungsverdoppler, welcher von den Elementen 10. 7 und 8 gebildet wird, kann auch
anders als in F i g. 2 sein. Er i t allgemein bekannt, und seine Wirkungsw eise kann kurz dargestellt werden
Im dargestellten Fall wird während eines Polwechs:ls
der von der dritten Wicklung 6 gelieferten Spannung der Kondensator 10 über die Diode 8. entsprechend
den in der Figur dargestellten Polaritäten, geladen. Bei der anderen Polarität wird die von der Sekundärwicklung
gelieferte Spannung zu der sich bereits an den K.eminen des Kondensators 10 befindenden Spannung
hinzugefügt und lädt den Kondensator 9 über die Diode 7 auf.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Vorrichiung zum Schutz gegen die Fehlerströme elektrischer Einrichtungen mit einem Differentialtransformator zur Feststellung der Fehlerströme, einem von dem Differentialiransformator über einen Gleichrichter gespeisten Speicherorgan und einem von diesem Speicherorgan über einen elektronischen Schwellenschalter gesteuerten Auslöse- |0 relais, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schwellenschalter (Schwellendiode 12) parallel zu einem aus der Serienschaltung des Speicherorgans (Kondensator 9) und des Auslöserelais (II) bestehenden Zweig derart angeordnet ist, daß das Auslöserelais (II) von dem Ladestrom des Speicherorgans (Kondensator 9) in einer Richtung und von dein Emladestrom des Speirherorgans (Kondensator 9) in der anderen Richtung durchflossen ist. j_
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