DE2036497C3

DE2036497C3 - Fehlerstromschutzschalte r

Info

Publication number: DE2036497C3
Application number: DE19702036497
Authority: DE
Inventors: Helmut 8400 Regensburg Rösch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1970-07-23
Publication date: 1977-04-28

Description

schallet sein. Der aus dein Kondensator 6 bzw. 7, de ι Sekundärwicklung 5 und der Erregerwicklung 9 bestehende Schwingkreis ist auf Resonanz oder wenigstens annähernd auf Resonanz abgestimmt.

Die Wirkungsweise des Kondensators 6 bzw. 7 sei an Hand der Fig. 2 bis 4 erklärt:

In der Ordinate des Diagramms nach I-'ig. 2 sind der Fluß β bzw. die Zeit / und in der Abszisse der l-'chlersiroin I₁ aufgetragen. Fließt ein Wcchsclstrom-Fehlerstrom entsprechend der gestiicheilen Kurve 12 in Fig. 2 durch den Suninien-.linm\vand kr 3. so wird dieser entsprechend seiner gestiichelt gezeichneten Magnetkennlinie 13 magnetisiert. Hei entsprechender Höhe dieses Wechselstromes wird die gesamte aus der Hysteresisschleife hestehende Magnetkennlinie 13 durchlaufen und die auftretende I lußänderung &φ_χ ist sehr groß, so daß auch die in der Sekundärwicklung 5 des Suinmciistruimvaiullers induzierte Spannung nach dem Induktionsgesetz so groß ist, datt 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 I ehlerstrom hingegen den Charakter eines pulsierenden Gleichstromes entsprechend der ausgezogenen Kurve

14 in Fig. 2 (Einweggleichstrom), so wtirde bei der Magnetisierung des Summenstromwandler 3 die Hysteresisschleife in Fig. 2 nur bis zum Resonan/punkt

15 durchlaufen. Die Flußänderung /A<p, bliebe klein, und die in der Sekundärwicklung 5 des Summenstromwandler 3 induzierte Spannung erreichte nicht den Ansprechwert des Auslöseinagnelcn 8. so daß der Schalter nicht auslöste. Im Os/.illogramm nach Fig. 3 ist dieser Fall graphisch dargestellt. Die Kurve 16 gibt den zeitlichen Verlauf des Fehierstromes /, wieder, tue zwischen den Auslöselinien 18 und 19 befindliche Kur\e 17 stellt den zeillichen Verlauf der Spannung U₁, an der Erregerwicklung 9 des Auslösemagneten 8 dar. Wie man erkennt, würde die Kurve 17 nirgends die Auslöselinien 18 und 19 überragen.

Durch Einschulten des Kondensators 6 parallel zu der Sekundärwicklung 5 und der Erregerwicklung 9

ίο odei ilcs Kondensators 7 in Serie zu der Sekundärwicklung 5 und der Erregerwicklung¹) cni-.lchi ein Schwingkreis, und bei Abstimmung dieses Schwingkreises wenigstens annähernd auf Resonanz wird die Spannung H₁. an der Erregerwicklung 9 des Auslose

"5 magneten 8 so weil angehoben, daß auch bei einem aus pulsierendem (ileichstrom bestehenden rehlerstioin ilei Schalter ausgelost wird. Diese Verhältnisse verdeutlicht das Ozsillograinm nach Fig. 4. in dem gleiche Kurven die gleichen Hezugszeichen wie in

*° 1 ig. λ haben. Wie man erkennt, überragt tue Kurve 20. die die zeilliche Abhängigkeit der Spannung l·',, an der Erregerwicklung 9 des Auslösemagneten 8angibl. die Ausloselinie 19. so daß der Fehlerstromschutzschalter auch bei einem pulsierenden Cileich-

*5 strom enlsptechend der Kurve 16 in F'ig. 4 auslost. Die Form und Hohe tier Kurve 20 hangt von tier (iröße des verwendeten Kondensators 6 bzw. 7 in I- . g. 1 ab.

Ist der Auslösemagnet 8 ein Haltemagnet, bei dem die Auslösung von dei Stromnchtiing in der F'rregei wicklung abhängt, so ist es ν ort eilhat i. den Kondensator 6 bzw. 7 so zu dimensionieren, daß die Amplituden der Kurve 20in F i g. 4 beiderseits der NuIl-I mie etwa gleich hoch sind, wodurch der aperiodische (ircn/lall im Sekundärkreis vermieden wird.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Fehlerstromschutzschalter mit einem Summenstromwandler, der Primärwicklungen zur Ankopplung an einen zu überwachenden Netzwechselstromkreis und eine Sekundärwicklung aufweist, an die die Erregerwicklung eines auf ein Schaltschloß für eine Schalteinrichtung 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 ¹S auf eine von der Betriebsfrequ-mz im überwachten Stromkreis abhängige Frequenz abgestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis auf die Frequenz der Spannung abgestimmt ist, die in der Sekundärwicklung (5) von einem in den Primärwicklungen (4) des Summenstromwandlers (3) fließenden pulsierenden Gleichstromfehlerstrom induziert wird.

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Die Erfindung betriff¹, einen Fehlerstromschulzschalter mit einem Summenstromwandler, der Primärwicklungen /ur Ankopplung an einen zu überwachenden Netzwechselstronikreis und eine Sekundärwicklung aufweist, an die die Erregerwicklung eines auf ein Schaltschloß für eine Schalteinrichtung 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.

Die deutsche Patentschrift 716 585 betrifft grundsätzlich einen solchen Fehlerstromschutzschalter, bei dem Sekundärwicklung, Erregerwicklung and 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.

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 Gleichstromfehlerstrom 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 Einweggleichrichtung von Wechselstrom erzeugter zerhackter Gleichstrom im Wandler eines mit einer oder mehreren Primärwicklungen versehenen Summenstromwandlers hervorruft, ist nicht sogroß, daß eine /ur Auslosung des Fehlerstromschutzschalter genügende Spannung in d_cr Sekundärspule des Summenstromwandlers induziert wird.

Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und den Einsatz von Fehlcvstroinschutzschaltern der obengenannten Art auch j_n Stromkreisen mit Gleichstromfehlerströmen, wie sie beispielsweise bei thyristorgesteuerten Glcichstronimotoren, in denen wegen der Ί liyristorsteuerung neben Wechselstromfehlerströmen auch Gleichstromfehlerströme auftreten können, zu ermöglichen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird dadurch erzielt, in dem man den bekannten Schulter so verhessert, daß er auch bei Gleichstromfehlerströmen, wie sie in thyristorgesteuerten Stromkreisen auftreten, anspricht. Die Lösung besteht darin, daß der Schwingkreis auf die Frequenz der Spannung abgestimmt ist, die in der Sekundärwicklung von einem in den Primärwicklungen des Summenstromwandlers fließenden pulsierenden Gleichstromfehlerstrom induziert wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch die Serien- oder Parallelschaltung eines Kondensators zur Sekundärwicklung des Summenstromwandlers eines Fehlerstromschutzschalters die durch einen au.-, einem pulsierenden Gleichstrom bestehenden Fehlerstrom im Sekundärstromkreis erzeugten Spannungsschwingungen eine zur Betätigung des 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 aulweist, die in der Sekundärwicklung von einem in der Primärwicklung des Summenstromwandlers fließenden Gleichstromfehlerstrom induziert wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausfiihrungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Fehlerstromschutzschalter,

Fig. 2 die Magnetkennlinic des Summenstromwandlers im Schalter nach Fig. 1, Fig. 3 und 4 Oszillogramme. Fig. 1 zeigt einen Fehlerstromschutzschalter 2zum Überwachen der Leitungen R U und M_p einer elektrischen Anlage.

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 M_p. Die Sekundärwicklung 5 des Summenstromwandlers 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 Hu auf ein Schaltschloß 10 ein, welches über eine Schaltstange 10« einen in den zu überwachenden Leitungen R U und M_p liegenden Ausschalter 11 betätigt.

Parallel zur Sekundärwicklung 5 des Summenstromwandlers 3 und der Erregerwicklung 9 des Auslösemagneten 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-