DE2036497B2 - Residual current circuit breaker - Google Patents
Residual current circuit breakerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Summenstromwandler, der Primärwicklungen zui Ankopplung an einen zu überwachenden Netzwechselstromkreis und eine Sekundärwicklung aufweist, an die die Erregerwicklung eines auf ein Schaltschloß für eine Schalte !richtung einwirkenden Auslösemagneten angeschlossen ist, sowie mit einem zwischen der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers und der Erregerwicklung des Auslösemagneten eingeschalteten Kondensator, wobei Sekundärwicklung, Erregerwicklung und Kondensator einen Schwingkreis bilden, der auf eine von der Betriebsfrequenz im überwachten Stromkreis abhängige Frequenz abgestimmt ist.The invention relates to a residual current circuit breaker with a summation current transformer, the primary windings zui coupling to an alternating current circuit to be monitored and a secondary winding has, on which the excitation winding acts on a switch mechanism for a switching direction Tripping magnet is connected, as well as with one between the secondary winding of the summation current transformer and the excitation winding of the tripping magnet switched on capacitor, with secondary winding, The excitation winding and the capacitor form an oscillating circuit, which is based on one of the operating frequency frequency is matched in the monitored circuit.
Die deutsche Patentschrift 716 585 betrifft grundsätzlich einen solchen Fehlerstromschutzschalter, bei dem Sekundärwicklung, Erregerwicklung und Kondensator einen Schwingkreis bilden. Dort ist jedoch der Schwingkreis lediglich auf eine von der Betriebsfrequenz im überwachten Stromkreis abhängige Frequenz abgestimmt, um eine Steigerung der Empfindlichkeit des Fehlerstromschutzschalters zu erzielen.The German patent 716 585 relates in principle such a residual current circuit breaker, with the secondary winding, excitation winding and capacitor form an oscillating circuit. There, however, the resonant circuit is only at a frequency that is dependent on the operating frequency in the monitored circuit tuned to achieve an increase in the sensitivity of the residual current circuit breaker.
Problematisch ist von jeher die Erfassung von Gleichstromfehlerströmen mit den für Wechselstrom üblichen Mitteln. So steigt der Wechselstromansprechstrom eines üblichen Fehlerstromschutzschalters mit einem Summenstromwandler bei zusätzlicher Beeinflussung des Schalters durch einen Glcichstromfchlerstrom wegen der Vormagnetisierung des Wandlers durch den Gleichstromfehlerstrom erheblich an, so daß sein Auslöseverhalten gestört wird. Ferner löst ein derartiger Fehlerstromschutzschalter überhaupt nicht aus, wenn er nur von einem Gleichstromfehlerstrom durchflossen wird, da bekanntlich zur Induzierung einer Spannung in der Sekundärwicklung des Summenstromwandlers ein Wechselstrom in der Primärwicklung erforderlich ist. Aber selbst die Flußänderung, die ein durch Einweggletchrichtung von Wechselstrom erzeugter zerhackter Gleichstrom im Wandler eines mit einer oder mehreren Primärwicklungen versehenen Summenstromwandlers hervorruft, ist nicht so groß, daß eine zur Auslosung des Fehlerstromschutzschalters genügende Spannung in der Sekundärspule des Summenstromwandlers induziert wird.The detection of direct current residual currents with those for alternating current has always been problematic usual means. This increases the AC response current of a conventional residual current circuit breaker with a summation current transformer if the switch is also influenced by a direct current transformer due to the premagnetization of the transducer due to the DC residual current, so that its release behavior is disturbed. Furthermore, such a residual current circuit breaker triggers at all not off if it is only traversed by a direct current fault current, as it is known to be for induction a voltage in the secondary winding of the summation current transformer an alternating current in the primary winding is required. But even the river change that one by one way glide direction of Alternating current generated chopped direct current in the converter of one with one or more primary windings summation current transformer is not so large that one triggers the residual current circuit breaker Sufficient voltage is induced in the secondary coil of the summation current transformer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und den Einsatz von Fehlerstromschulzschaltern der obengenannten Art auch in Stromkreisen mit Gleichstromfehlerströmen, wie sieThe invention is based on the object of providing a remedy here and the use of fault current Schulz switches of the above type also in circuits with DC residual currents, such as them
ίο beispielsweise bei thyristorgesteuerten Gleichstrommotoren,
in denen wegen der Thyristorsteuerung neben Wechselstromfehlerströmen auch Gleichstromfehlerströme
auftreten können, zu ermöglichen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird dadurchίο, for example, with thyristor-controlled DC motors, in which, due to the thyristor control, not only AC residual currents but also DC residual currents can occur.
The solution to the task at hand is thereby
erzielt, in dem man den bekannten Schalter so verbessert, daß er auch bei Gleichstromfehlerströmen, wie sie in thyristorgesteuerten Stromkreisen auftreten, anspricht. Die Lösung besteht darin, daß der Schwingkreis auf die Frequenz der Spannung aheertimmt ist.achieved by improving the known switch so that it responds even to DC fault currents, such as those that occur in thyristor-controlled circuits. The solution is that the resonant circuit is tuned to the frequency of the voltage ahee r.
die in der Sekundärwicklung von einem in den Primärwicklungen des Summenstromwandlers fließenden Gleichstromfehlerstrom induziert wird.those flowing in the secondary winding of one in the primary windings of the summation current transformer DC residual current is induced.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daü durch die Serien- oder Parallelschaltung eines Kondcnsators zur Sekundärwicklung des Summenstromwandlers eines Fehlerstromschutzschalters die durch einen aus einem pulsierenden Gleichstrom bestehenden Fehlerstrom im Sekundärstromkreis erzeugten Spannungsschwingungen eine zur Betätigung desThe invention is based on the knowledge that by connecting a capacitor in series or in parallel to the secondary winding of the summation current transformer of a residual current circuit breaker through a fault current consisting of a pulsating direct current generated in the secondary circuit Voltage oscillations one to actuate the
Auslösemagneten und damit zur Auslösung des Schalters ausreichende Amplitudenhöhe haben können. Dies bedeutet also, daß der Schwingkreis wenigstens annähernd für die Frequenz auf Resonanz abgestimmt ist, die die Spannung aufweist, die in der Sekundärwicklung von einem in der Primärwicklung des Summenstromwandlers fließenden Gleichstromfehlerstrom induziert wird.Trigger magnets and thus can have sufficient amplitude to trigger the switch. This means that the resonant circuit is tuned to resonance at least approximately for the frequency which has the voltage that is in the secondary winding of one in the primary winding residual current flowing through the summation current transformer is induced.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausfuhrun^beispiel näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing using an exemplary embodiment.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 schematisch einen Fehlerstromschutzschalter. Fig. 1 schematically shows a residual current circuit breaker.
Fig. 2 die Magnctkennlinie des Summenstrom-Fig. 2 the magnetic characteristic of the total current
wandlcrs im Schalter nach Fig. 1,
Hg. 3 und 4 Oszillogramme.
Fig. 1 zeigt einen Fehlerstromschutzschalter 2 zum
Überwachen der Leitungen R U und Mp einer elektrischen
Anlage.converter in the switch according to Fig. 1,
Ed. 3 and 4 oscillograms.
Fig. 1 shows a residual current circuit breaker 2 for monitoring the lines RU and M p of an electrical system.
Dieser Fehlerstromschutzschalter 2 weist einen Summenstromwandler 3 mit Primärwicklungen 4 und einer Sekundärwicklung 5 auf. Die Primärwicklungen 4 liegen in den zu überwachenden Leitungen R U und Mp. Die Sekundärwicklung 5 des Summcnstrom-This residual current circuit breaker 2 has a summation current transformer 3 with primary windings 4 and a secondary winding 5. The primary windings 4 are in the lines to be monitored RU and M p . The secondary winding 5 of the summation current
wandlers 3 ist an eine Erregerwicklung 9 eines Auslösemagneten 8 angeschlossen. Dieser Auslösemagnet 8, der ein Haltemagnet oder ein Arbeitsmagnet sein kann, wirkt durch ein mechanisches Verbindungsteil 8a auf ein Schaltschloß 10 ein, welches überconverter 3 is connected to an excitation winding 9 of a tripping magnet 8. This release magnet 8, which can be a holding magnet or a working magnet, acts through a mechanical connecting part 8a on a switch lock 10, which over
eine Schaltstange 10a einen in den zu überwachenden Leitungen Ri t/und Mp liegenden Ausschalter 11 betätigt. a switching rod 10a actuates a circuit-breaker 11 located in the lines Ri t / and M p to be monitored.
Parallel zur Sekundärwicklung 5 des Summenstromwandler 3 und der Erregerwicklung 9 des Auslöscmagneten 8 ist ein Kondensator 6 eingeschaltet. Statt des Kondensators 6 kann auch ein in Fig. 1 gestrichelt angedeuteter Kondensator 7 in Serie mit der Sekundärwicklung 5 und der Erregerwicklung 9 ge-In parallel with the secondary winding 5 of the summation current transformer 3 and the excitation winding 9 of the tripping magnet 8, a capacitor 6 is switched on. Instead of the capacitor 6, a capacitor 7, indicated by dashed lines in FIG. 1, can be connected in series with the Secondary winding 5 and the excitation winding 9
schultet sein. Der aus dem Kondensator 6 bzw. 7, der Sekundärwicklung 5 und der Erregerwicklung 9 bestehende Schwingkreis ist auf Resonanz oder wenigstens annähernd auf Resonanz abgestimmt.be trained. The one from the capacitor 6 or 7, the Secondary winding 5 and the excitation winding 9 existing oscillating circuit is at resonance or at least approximately matched to the response.
Die Wirkungsweise des Kondensators 6 bzw. 7 sei an Hand der Fig. 2 bis 4 erklärt:The mode of operation of the capacitor 6 or 7 is explained with reference to Figs. 2 to 4:
In der Ordinate des Diagramms nach Fin 2 sind der Fluß / bzw. die Zeit / und in der Abs, se der Fehlerstrom I1 aufgetragen. Fließt ein Wechselstrom-Fehlerstrom entsprechend der gestrichelten Kurve 12 in Fig. 2 durch den Summenstromwandler 3, so wird dieser entsprechend seiner gestrichelt gezeichneten Magnetkennlinie 13 magnetisiert. Bei entsprechender Höhe dieses Wechselstromes wird die gesamte aus der Hysteresisschleife bestehende Magnetkennlinie 13 durchlaufen und die auftretende Flußänderung A$x ist sehr groß, so daß auch die in der Sekundärwicklung 5 des Summenstromwandlers induzierte Spannung nach dem Induktionsgesetz so groß ist, daß sie die Ansprechspannung des Auslösemagneten 8 übersteigt und der Fehlerstromschutzschalter ohne Schwierigkeiten auslöst. Diese Auslösung des Schalters würde auch dann erfolgen, wenn die Kondensatoren 6 bzw. 7 in dem oben angeführten Stromkreis nicht vorhanden wären. Hat der Fehlerstrom hingegen den Charakter eines pulsierenden Gleichstromes entsprechend der ausgezogenen KurveIn the ordinate of the diagram according to Fin 2, the flux / or the time / and in Abs, se the fault current I 1 are plotted. If an alternating current fault current flows through the summation current transformer 3 in accordance with the dashed curve 12 in FIG. 2, this is magnetized in accordance with its magnetic characteristic curve 13 shown in dashed lines. At a corresponding level of this alternating current, the entire magnetic characteristic curve 13 consisting of the hysteresis loop is passed through and the flux change A $ x that occurs is very large, so that the voltage induced in the secondary winding 5 of the summation current transformer is so large according to the induction law that it corresponds to the response voltage of the Trip magnet 8 exceeds and the residual current circuit breaker trips without difficulty. This triggering of the switch would also take place if the capacitors 6 or 7 were not present in the above-mentioned circuit. If, on the other hand, the fault current has the character of a pulsating direct current according to the solid curve
14 in Fig. 2 (Einweggleichstrom), so würde bei der Magnetisierung des Summenstromwandlers 3 die Hysteresisschleife in Fig. 2 nur bis zum Resonanzpunkt14 in Fig. 2 (one-way direct current), the magnetization of the summation current transformer 3 would result in the hysteresis loop in Fig. 2 only up to the resonance point
15 durchlaufen. Die Flußänderung A<ß2 bliebe klein, und die in der Sekundärwicklung 5 des Summenstromwandlers 3 induzierte Spannung erreichte nicht den Ansprechwert des Auslösemagneten 8. so daß der Schalter nicht auslöste. Im Oszillogramm nach Fig. 3 ist dieser Fall graphisch dargestellt. Die Kurve 16 gibt den zeitlichen Verlauf des Fehlerstromes I1 wieder, die zwischen den Auslöselinien 18 und 19 befindliche Kurve 17 stellt den zeitlichen Verlauf der Spannung15 run through. The change in flux A <ß 2 would remain small, and the voltage induced in the secondary winding 5 of the summation current transformer 3 did not reach the response value of the tripping magnet 8, so that the switch would not trip. This case is shown graphically in the oscillogram according to FIG. The curve 16 shows the time profile of the fault current I 1 , the curve 17 located between the trigger lines 18 and 19 represents the time profile of the voltage
U1, an der Erregerwicklung 9 des Auslösemagneten 8 dar. Wie man erkennt, würde die Kurve 17 nirgends die Auslöselinie 18 und 19 überragen. U 1 , on the excitation winding 9 of the tripping magnet 8. As can be seen, the curve 17 would nowhere protrude beyond the tripping line 18 and 19.
Durch Einschalten des Kondensators 6 parallel zu der Sekundärwicklung 5 und der Erregerwicklung 9By switching on the capacitor 6 in parallel with the secondary winding 5 and the excitation winding 9
ίο oder des Kondensators 7 in Serie zu der Sekundärwicklung 5 und der Erregerwicklung 9 entsteht ein Schwingkreis, und bei Abstimmung dieses Schwingkreises wenigstens annähernd auf Resonanz wird die Spannung U1, an der Erregerwicklung 9 des Auslöse-ίο or the capacitor 7 in series with the secondary winding 5 and the excitation winding 9 creates an oscillating circuit, and when this oscillating circuit is tuned at least approximately to resonance, the voltage U 1 on the excitation winding 9 of the triggering
»5 magneten 8 so weit angehoben, daß auch bei einem aus pulsierendem Gleichstrom bestehenden Fehlerstrom der Schalter ausgelöst wird. Diese Verhältnisse verdeutlicht das Ozsillogramm nach Fig. 4, in dem gleiche Kurven die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 haben. Wie man erkennt, überragt die Kurve 2(1. die dL· zeitliche Abhängigkeit der'Spannung L1. an der Erregerwicklung 9 des Ai..-;ösemagneten 8 angibt, die Auslöselinie 19, so daß <".er Fehlerstromschutzschalter auch bei einem pulsierenden Gleiches strom entsprechend der Kurve 16 in Fig. 4 auslöst. Die Form und Höhe der Kurve 20 hängt von der Größe des verwendeten Kondensators 6 bzw. 7 in Fig. 1 ab.»5 magnets 8 raised so far that the switch is triggered even with a fault current consisting of pulsating direct current. These relationships are illustrated by the ozsillogram according to FIG. 4, in which the same curves have the same reference symbols as in FIG. 3. As can be seen, curve 2 (1. Indicates the dL · time dependency of the 'voltage L 1. At the excitation winding 9 of the Ai ..-; release magnet 8 indicates the tripping line 19, so that <" pulsating DC current corresponding to the curve 16 in Fig. 4. The shape and height of the curve 20 depends on the size of the capacitor 6 or 7 in Fig. 1 used.
Ist der Auslosemagnet 8 ein Haltemagnet, bei dem die Auslosung von der Strornrichlung in der Erregerwickluni! abhängt, so ist es vorteilhaft, den Kondensator 6 bzw. 7 so zu dimensionieren, daß die Amplituden der Kurve 20in Fig. 4 beiderseits der Null-Linie etwa gleich hoch sind, wodurch der aperiodische Grenzfall im Sekundärkreis vermieden wird.Is the trigger magnet 8 a holding magnet, in which the trigger from the Strornrichlung in the exciter winding! depends, it is advantageous to dimension the capacitor 6 or 7 so that the amplitudes the curve 20 in Fig. 4 on both sides of the zero line approximately are equal, which avoids the aperiodic limit case in the secondary circuit.
Hierzu 1 Blatt ZeichnuncenFor this 1 sheet of drawings
Claims (1)
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702036497 DE2036497C3 (en) | 1970-07-23 | Residual current circuit breaker r | |
CH1033871A CH532855A (en) | 1970-07-23 | 1971-07-14 | Residual current circuit breaker |
AT629571A AT318052B (en) | 1970-07-23 | 1971-07-20 | Residual current circuit breaker |
DK360071A DK134374C (en) | 1970-07-23 | 1971-07-22 | FAULT CURRENT PROTECTION SWITCH |
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Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19702036497 DE2036497C3 (en) | 1970-07-23 | Residual current circuit breaker r |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2036497A1 DE2036497A1 (en) | 1972-02-03 |
DE2036497B2 true DE2036497B2 (en) | 1975-03-27 |
DE2036497C3 DE2036497C3 (en) | 1977-04-28 |
Family
ID=
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2943725A1 (en) * | 1979-10-30 | 1981-05-14 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Testing earth leakage circuit breaker - by inducing magnetic potential in transducer using pulsed, smooth or alternating current |
EP0044999A1 (en) * | 1980-07-28 | 1982-02-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Fault-current protective switch responding to fault currents with direct current components |
DE3113292A1 (en) * | 1981-03-19 | 1982-09-30 | Serd S.A., 67024 Strasbourg | Residual current device |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AT318052B (en) | 1974-09-25 |
FR2099548B1 (en) | 1976-04-30 |
BE770327A (en) | 1972-01-24 |
DK134374B (en) | 1976-10-25 |
JPS561012B1 (en) | 1981-01-10 |
FR2099548A1 (en) | 1972-03-17 |
DE2036497A1 (en) | 1972-02-03 |
GB1359714A (en) | 1974-07-10 |
DK134374C (en) | 1977-03-21 |
CH532855A (en) | 1973-01-15 |
JPS473574A (en) | 1972-02-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |