DE1954061B2 - Schaltungsanordnung mit einer von der kurvenform einer zu ueberwachenden elektrischen messgroesse abhaengigen ansprechempfindlichkeit - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einer von der Kurvenform einer zu überwachenden elektrischen Meßgröße abhängigen Ansprechempfindlichkeit mit einer zwei Gleichrichtsranordnungen enthaltenden Brückenschaltung, wobei im Wechselstromkreis einer Gleichrichteranordnung eine Filteranordnung zur Stabilisierung gegen Auslösen bei Einschaltvorgängen angeordnet ist, insbesondere für Schutzeinrichtungen elektrischer Anlagen und Leitungen.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art ist die zur Anhebung der Oberwellen vorgesehene Filieranordnung bezüglich ihrer Grenzfrequenz so bemessen, daß das durch die Nichtlinearität seines Abschluß-Widerstandes bedingte Maximum der Dämpfungscharakteristik im Durchlaßbereich bei der Frequenz derjenigen Oberwelle auftritt, deren Beitrag zum arithmetischen Mittelwert des gleichgerichteten Frequenzgemi-Sches auf Grund der übrigen Bemessung des Filters oder auf Grund der Amplitudenverhältnisse der im Meßstrom auftretenden Oberwellen am größten ist. Bei der Filteranordnung der bekannten Schaltungsanordnung handelt es sich demzufolge um ein Durchlaßfilter. Das Durchlaßfilter ist dabei als passives Filter ausgebil- <Ae\, wodurch besonders dann, wenn ein Stabilisierungsgrad von beispielsweise nur 15% angestrebt wird, infolge dafür erforderlicher sehr voluminöser Bauelemente ein großer wirtschaftlicher Aufwand erforderlich ist. Die bekannte Schaltungsanordnung ist daher nur zur ⁶S Stabilisierung mit verhältnismäßig hohem Stabilisierungsgrad geeignet, wobei unter Stabilisierungsgrad der niedrigste Prozentsatz an Harmonischen in der zu überwachenden Meßgröße verstanden wird, bei dem noch eine Auslösung eines nachgeordneten Fehlerschutzes unterbunden wird (deutsches Auslegeschrift 10 46 162).

Zur Vermeidung der Nachteile der bekannten Schaltungsanordnung wird eine Schaltungsanordnung mit im Wechselstromkreis einer Gleichrichteranordnung angeordneter Filteranordnung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß erfindungsgemäß die Filteranordnung als Filterverstärker ausgebildet ist und daß dem Filterverstärker eine einstellbare Widerstandsanordnung zur Stabilisierungsgrad-Einstellung vorgeordnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird also infolge der Verwendung eines Filterverstärkers nicht nur ein verhältnismäßig niedriger Stabälisierungsgrad erreichbar, sondern es ist auch die Möglichkeit gegeben, durch e>ne einstellbare Widerstandsanordnung den Stabilisierungsgrad in Abhängigkeit von den jeweiligen Verhältnissen zu wählen.

Als vorteilhaft hat es sich bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erwiesen, wenn durch einen veränderbaren Widerstand vorzugsweise in der Endstufe des Filterverstärkers eine unterschiedliche Stabilisierungsbegrenzung einstellbar ist.

Es ist zwar aus der deutschen Auslegeschrift 10 61421 bereits bekannt, zur Stabilisierungsbegrenzung in einer Schaltungsanordnung mit einem Filter diesem Filter zwei nichtlineare Widerstände in Antiparallelschaltung als Nebenwiderstand zuzuschalten, jedoch ist dieses Verfahren verhältnismäßig aufwendig. Außerdem erzeugen nichtlineare Widerstände unerwünschte Oberwellen. Der hohe Aufwand tritt insbesondere dann ein, wenn mehrere Stabilisierungsbegrenzungen vorgesehen sein sollen, was im allgemeinen erwünscht ist; in einem solchen Falle müssen nämlich mehrere Antiparallelschaltungen von nichtlinearen Widerständen unterschiedlicher Schwellwerte vorgese hen werden. Dieser verhältnismäßig hohe Aufwand und die störende Oberwellenerzeugung entfallen bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, da bei ihr die Stabilisierungsbegrenzung in einfacher Weise durch einen veränderbaren Widerstand in der Endstufe des Filterverstärkers einstellbar ist.

Ferner hat es sich bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung als vorteilhaft erwiesen, den Filterverstärker als Sperrfilter für die Grundwelle und die dritte Harmonische der zu überwachenden elektrischen Größe auszubilden. Dadurch ist nämlich die vorteilhafte Möglichkeit gegeben, nicht nur die bei Einschaltvorgängen besonders ausgeprägt auftretende zweite Harmonische zur Stabilisierung zu verwenden, sondern auch noch die vierte und höhere Harmonische zur Stabilisierung heranzuziehen.

Vorteilhaft ist es bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung auch, wenn die Endstufe des Filterverstärkers ein an sich bekannter Gegentaktverstärker ist, der sich durch besondere Stromersparnis auszeichnet.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist an zwei beispielsweise vom Differenzstrom / einer Differentialschutzanordnung durchflossene Stromwandler SiI und Sl 2 angeschlossen. Die Sekundärwicklung Ws 1 des Stromwandlers 5/1 ist unmittelbar mit einer Gleichrichteranordnung GrI in Graetz-Schaltung verbunden, die mit einer weiteren Gleichrichterschaltung

Cr 2. ebenfalls in Graetz-Schaltung, eine Brückenschallung B bildet.

An die Sekundärwicklung IVs 2 des Stromwandlers Sf 2 ist ein spannungsabhängiger Widerstand R 1 angeschlossen, der einen nachgeordneten Filterverstärker FV vor Oberspannungen schützt. Parallel zu dem spannungsabhängigen Widerstand R t und ebenfalls dem Filterverstärker FVvorgeordiet liegen weitere Widerstände R 2, /?3 und Λ 4, mit denen sich beispielsweise ein Stabilisierungsgrad von 15, 25 oder 35% einstellen läßt, je nachdem, in welcher Stellung sich ein Schaltkontakt SJc 1 befindet.

Der Filterverstärker FV ist mehrstufig ausgebildet und enthält zumindest ein Filter für die Grundwelle von 50 Hz und ein weiteres Filter für die dritte Harmonisehe von 150 Hz (beide Filter sind in der Figur im Block Fzusammengefaßt); zwischen den beiden Filtern kann eine Verstärkerstufe angeordnet sein. Als Endstufe E enthält der Filterverstärker FV eine Gegentaktendstufe mit den Transistoren 711 und 712 bzw. 721 und Γ22 und einem zusätzlichen veränderbaren Widerstand Ra in der Stromzuleitung, der vorzugsweise mehrere umschaltbare Einzelwiderstände R 5, R 6 und R 7 enthält. Durch einen Schaltkontakt Sk 2 können die verschiedenen Widerstände /?5 bis Rl eingeschaltet werden, wobei durch Einschaltung des Widerstandes R 5 beispielsweise eine Stabilisierungsbegrenzung beim fünffachen Nennstrom, bei eingeschaltetem Widerstand R 6 eine Stabilisierungsbegrenzung beim zehnfachen Nennstrom und bei eingeschaltetem Widerstand R 7 eine Stabilisierungsbegrenzung beim fünfzehnfachen Nennstrom eintritt.

Die an der Sekundärwicklung Ws3 des Ausgangsübertragers 7a der Endstufe E des Filterverstärkers FV auftretenden zweiten, vierten und höheren Harmonisehen der zu überwachenden Meßgröße werden in der Gleichrichteranordnung Gr2 gleichgerichtet.

An die von den Gleichrichteranordnungen CrI und Gr2 gebildete Brückenschaltung B ist eine Kippschaltung K mit den Transistoren 73 und 74 angeschlossen, die in üblicher Weise mit Widerständen RS bis RH und einer Koppeldiode D beschaltet ist. An einem Schaltungspunkt Pl ist Plus-Potential angelegt, und ein weiterer Schaltungspunkt P2 stellt den Ausgang Kippschaltung K dar.

Die eben beschriebene Schaltungsanordnung wirkt in folgender Weise: Der Strom in der Sekundärwicklung Ws 2 des Stromwandlers St 2 erzeugt je nach Einstellung an dem Widerstand R 2, R 3 oder R 4 einen Spannungsabfall, der dem Eingang des Filterverstärkers FV zugeführt wird. Die einzelnen Filterkreise des Filterverstärkers FV sind dabei in der oben bereits beschriebenen Weise bemessen, so daß von dem Filterverstärker FV nur die zweite, vierte, fünfte und höhere Harmonische durchgelassen und verstärkt werden. Die verstärkten Harmonischen werden durch die Gleichrichteranordnung Gr2 gleichgerichtet und mit dem durch die Gieichrichteranordnung CrI gleichgerichteten Sekundärstrom des Stromwandlers Sf 1 verglichen.

Die Widerstände R 2 bis R 4 und der Filterverstärker FVsind so bemessen, daß beispielsweise bei 15,25 oder 35% zweiter Harmonischer im Strom J die von den Gleichrichteranordnungen GrI und Gr2 gleichgerichteten Ströme gleich groß sind. Dieser Zustand bildet den Schaltpunkt der an die Brückenschaltung B angeschlossenen Kippschaltung K.

Wenn bei einem Einschalfetromstoß der Gehalt im wesentlichen an zweiter Harmonischer größer als der eingestellte Prozentsatz bzw. Stabilisierungsgrad ist, wird der Transistor 74 der Kippschaltung K leitend und legt den Punkt P2 auf Null-Potential. Damit läßt sich eine nachgeordnete, in der Figur nicht gezeichnete elektronische Fehlerschutzanordnung verriegeln und gibt keinen Auslösebefehl ab.

Treten Ströme auf, die größer als das Vielfache des Nennstromes, beispielsweise des fünffachen Nennstromes sind, dann läßt der beispielsweise eingeschaltete Widerstand R 5 bei völliger Durchsteuerung der Endstufentransistoren 711 bis 722 nur bestimmte maximale Ströme fließen. Die Widerstände R 5 bis R 7 sind nun so bemessen, daß bei größeren Primärströmen als dem angegebenen Vielfachen des Nennstromes der von der Gleichrichteranordnung GrI gelieferte Strom größer als der von der Gleichrichteranordnung Cr 2 gelieferte Maximalstrom vom Filterverstärker FVist. Das hat zur Folge, daß in der an die Brückenschaltung ß angeschlossenen Kippschaltung K der Transistor 74 gesperrt wird, und ein Auslösekommando des Fehlerschutzes nicht verriegelt wird; der Schutz kann auslösen.

Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel ist nur zur Überwachung von Meßgrößen einer Phase geeignet. Eine dreiphasige Ausführung muß eine entsprechende Anzahl von Schaltungsanordnungen aufweisen, wobei unter Verwendung eines ODER-Gatters mehrere Filterverstärker mit aus zwei Gleichrichteranordnungen gebildeten Brückemschaltungen einer einzigen Kippschaltung zugeordnet werden können, die dann an mehrere nachgeordnete, den drei Phasen zugehörige Fehlerschutzanordnungen angeschlossen ist.

Durch die Erfindung ist eine Schaltungsanordnung mit einer von der Kurvenform einer zu überwachenden elektrischen Meßgröße abhängigen Ansprechempfindlichkeit geschaffen, bei der durch Verwendung eines Filterverstärkers in vorteilhafter Weise der wirtschaftliche Aufwand vermindert werden kann, insbesondere dann, wenn verhältnismäßig niedrige Stabilisierungsgrade erwünscht sind. Außerdem gestattet die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in vorteilhafter Weise eine Stabilisierungsgrad-Einstellung und schafft eine Stabilisierungsbegrenzung in einfacher Weise durch einen zusätzlichen veränderbaren Widerstand in der Endstufe des Filterverstärkers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

19 54 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung mit einer von der Kurvenform einer zu überwachenden elektrischen Meßgröße abhängigen Ansprechempfindlichkeit mit einer zwei Gieichrichteranordiiungcit enthaltenden Brückenschaltung, wobei im Wechselstromkreis einer Gleichrichteranordnung eine Filteranordnung zur Stabilisierung gegen Auslösen bei Einschaltvorgangen angeordnet ist, insbesondere für Schutzeinrichtungen elektrischer Anlagen und Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung als Filterverstärker (FV) ausgebildet ist und daß dem Filterverstärker (FV) eine einstellbare Widerstandsanordnung (R 2 bis R 4; Sk \)zur Stabilisierungsgrad-Einstellung vorgeordnei ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen zusätzlichen veränderbaren Widerstand (Ra) in der Stromversorgungsleitung vorzugsweise der Endstufe (E) des Filterverstärkers (FV) eine unterschiedliche Stabilisierungsbegrenzung einstellbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterverstärker (FV) als Sperrfilter für die Grundwelle und die dritte Harmonische der zu überwachenden elektrischen Größe ausgebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, daiiurch gekennzeichnet, daß die Endstufe (E) des Filterverstärkers (FV) ein an sich bekannter Gegentaktverstärker ist.