DE2123514A1 - Schaltungsanordnung zur Erfassung von Erdschlüssen - Google Patents

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Schaltungsanordnung zur Erfassung von Erdschlüssen

Pur diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden USA-Anmeldung Serial No. 35 516 vom 7.5.1970 beansprucht.

Bekannte Sehaltungsanordnungen zur Überwachung von Wechselstromnetzen auf Erdschlüsse leiten von dem Erdstrom ein Signal ab. Dieses Signal wird aufbereitet und beispielsweise zur Auslösung eines Leistungsschalters herangezogen. Es hat sich nun gezeigt, daß Schwierigkeiten auftreten, wenn die Ströme in den ITetzleitern auf bestimmte Werte ansteigen, sei es wegen Veränderungen'in den zur Erfassung des Erdstromes, benutzten Stromwandlern oder sei es wegen gegenseitiger Beeinflussung der in den einzelnen Phasen des Netzes liegenden Stromwandler. Diese Probleme können zu einer unerwünschten Signalgabe bzw. zur unerwünschten Auslösung eines Leistungsschalters führen. Durch die Erfindung sollen derartige unerwünschte Auslösevorgänge verhindert werden.

Die Erfindung geht hierzu aus von einer Schalfungsanordnung zur Erfassung von Erdschlüssen in einem Viechseistromsystem mit mindestens zwei lletzleitern, insbesondere für^d±e. Auslösung von Leistungsschaltern, wobei ein erster Schaltungsteil zur Bildung eines von dem Erdstrom des Wechselstromsystems abhängigen Ausgangswechselstromes vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung wird der Ausgangswechselstrom des ersten Schaltungsteiles mittels eines Gleichrichters in ein gleichgerichtetes, vom Erdstrom abhängiges erstes Ausgangssignal umgewandelt; weiterhin ist ein zweiter Schaltungsteil vorgesehen, der ein von dem Strom in wenigstens einem der Netzleiter abhängiges zweites gleichgerichtetes Au&gangssignal erzeugt, wobei der erste und der zweite Schaltungsteil an einen

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Pegelstromkreis angeschlossen sind, der eine Ausgangsgröße erzeugt, wenn, das erste Ausgangssignal einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet und das zweite Ausgangssignal kleiner als ein vorbest inerter zweiter 7fert ist; ferner ist ein dritter, auf das zweite Aus gangs signal ansprechender und zwischen den zweiten Schaltungsteil und den Pegelstroakreis geschalteter Schaltungsteil vorgesehen, der den Pegelstromkreis zur Abgabe der Ausgangsgröße anregt, wenn das zweite Ausgangssignal den zweiten vorbestimmten Wert und das erste Ausgangssignal einen von dem zweiten Ausgangssignal abhängigen Wert überschreitet.

In Weiterbildung der Erfindung kann zwischen den zweiten Sehaltrangsteil und den Pegelstromkreis ein zusätzlicher Schaltungsteil vorgesehen sein, der ein nur von dem höchsten der Leitungsströme abhängiges gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugt, wobei der Pegelstromkreis auf dieses Ausgangssignal und das zweite Ausgangs'signal anspricht.

In "Verbindung mit einem Leistungsschalter, der trennbare Kontakte und ein Betätigungsiaittel zum Öffnen und Schließen der Kontakte sowie ein Erdschluß-Schutzgerät aufweist, kann die Erfindung in folgender Weise ausgestaltet sein: Ein Stromwandler stellt einen Ausgangs strom bereit, der sich mit dem Erdstrom in dem zugeordneten Wechselstromsystem, verändert. Der Ausgangswechselstrom stellt sowohl die Energie zum Betrieb des Schutzgerätes als auch ein Erdstromsignal· zur Verfügung, auf das das Schutzrelais gerät anspricht. Die Wechselstrom-Ausgangsgröße des Stromwandlers wird einer Gleichrichterschaltung zugeführt, die ein erstes gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugt, das von dem Erdstrom in dem geschützten System abhängt« Das Erdschluß-Schutzgerät umfaßt ferner ein erstes Mittel zur Ableitung eines zweiten gleichgerichteten ' Äusgangssignals, das uich mit dem Leitungsstrom oder dem ^! höchsten Leitungsstrom in dem zugeordneten Wechselstromsystem verändert,

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Ein Pegelstromkreis ist an die Gleichriehterschaltung und an das erste Mittel angeschlossen und spricht sowohl auf das erste als auch, auf das zweite gleichgerichtete Stroniausgangssignal an. Solange das zweite gleichgerichtete Stronausgangssignal unterhalb eines ersten vorbestimmten Wertes bleibt, erzeugt der Pegelstroakreis eine Ausgangsgröße, wenn das erste gleichgerichtete Stromausgangssignal einen zweiten vorbestimmten Wert überschreitet. Ein zusätzlicher Stromkreis ist zwischen das oben erwähnte erste Mittel und den Pegelstromkreis geschaltet, um den Wert des ersten Ausgangssignals zu modifizieren, um die zuvor erwähnte Ausgangsgröße zu erzeugen und hierdurch den Wert des ersten Ausgangssignals zu verändern in Abhängigkeit von dem zweiten Ausgangssignal, wenn das zweite Ausgangssignal den zuvor erwähnten ersten vorbestimmten Wert übersehreitet, der einem vorbestimmten Pegel des Leitungsstroiaes in dem zugeordneten Wechselstromsystem oder einem vorbestimmten Pegel des höchsten Leitungsstromes in dem Wechselstromsystem entspricht. Palis gewünscht, kann ein Zeitverzögerungsstromkreis vorgesehen und an den Pegelstromkreis angeschlossen sein, um eine zeitverzögerte Ausgangsgröße zu erzeugen, deren Zeitverzögerung in Gang gesetzt wird, wenn der Pegelstromkreis die zuvor erwähnte Ausgangsgröße entweder erzeugt, wenn das erste gleichgerichtete Ausgangssignal den zweiten vorbestimmten Wert überschreitet und das zweite gleichgerichtete Ausgangssignal unterhalb des zuvor erwähnten ersten vorbestimmten. Wertes liegt, oder wenn das erste gleichgerichtete Ausgangssignal einen Wert überschreitet, der sich in Abhängigkeit von dem zweiten gleichgerichteten Ausgangsstrom verändert, nachdem der zweite gleichgerichtete Ausgangsstrom den zuvor erwähnten ersten vorbestimmten Wert überschritten hat.

In einer spezielleren Ausführungsform der Erfindung können ein Widerstand und weuigstens ein Energie speichernder Kondensator in Reihe miteinander parallel an den Ausgang der Gleichrichterschaltung angeschlossen sein, um das oben erwähnte erste gleichgerichtete Ausgangssignal an dem Wider-

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stand zu entwickeln, das sich in Abhängigkeit von dem Erdstrom des geschützten Systems verändert, und derselbe Strom, der durch den Widerstand fließt, kann auch den Energie speichernden Kondensator aufladen, um die zum Betrieb des gesamten Schutzgerätes erforderliche Energie bereitzustellen. Eine Zenerdiode oder ein Tlebenschluß-Spannungsregler können ebenfalls parallel zu dem Energie speichernden Kondensator geschaltet sein, um die höchste Spannung an dem Kondensator zu begrenzen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung kann auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung Bezug genommen v/erden, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Leistungsschalters mit einem Schutzrelaisgerät nach der Erfindung, das an ein elektrisches Wechselstromsystem angeschlossen ist.

Ferner zeigen die Figuren 2A und 23 zusammen ein ausführliches schematisches Diagramm der Teile des Schutzgerätes, die in Fig. 1 als Blöcke dargestellt sind.

In Fig. 1 ist ein Leistungsschalter CS mit einem Schutzrelaisgerät in Verbindung mit den Leitern L1 , L2 und L3 und dem neutralen Leiter Ii eines zu schützenden dreiphasigen elektrischen Systems für 60 Hz dargestellt.

Der Leistungsschalter CB dient zum Abtrennen von Abschnitten des ITetzes, wenn Fehler, wie z.B. Überströme oder Erdschlüsse, auftreten. Der Leistungsschalter CB besitzt eine Anzahl beweglicher Kontakte 3C1, BC2 und BC3 sowie eine Auslösespule 36, durch deren Erregung der Leistungsschalter CB ausgeschaltet werden kann» Hierzu wird, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, von der Au'jslÖsespule 36 ein Betätigungsglied 32 angetrieben und dadurch ein Riegelglied 38 freigegeben, wodurch die Kontakte BC1, BC2 und BC3 unter dem Einfluß einer Öffnungsfeder 34 geöffnet werden.

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Das in Pig. 1 gezeigte Schutzgerät ist so ausgebildet, daß es nur auf die höchsten Leitungsströme, die in den Leitern L1, L2 und L 3 fließen, anspricht und die Auslösespule 36 erregt, damit der Leistungsschalter CB nach einer Zeitverzögerung abgeschaltet wird, deren Lauf beginnt, wenn der höchste der Leitungsströme in den Leitern L1, L2 und L3 einen vorbestimmten Wert überschreitet und die in einem vorbestimmten Bereich von Überströmen umgekehrt von dem Quadrat des höchsten Leitungsstromes in den erwähnten Leitern abhängig ist. Palis gewünscht, kann das in Pig. 1 gezeigte Schutzgerät auch die Auslösung des Leistungsschalters CB im wesentlichen augenblick- j lieh veranlassen ohne irgendeine beabsichtigte Zeitverzögerung, wenn der höchste der Leitungsströme in den erwähnten Leitern einen vorbestimmten Wert überschreitet, oder der Leistungsschalter CB kann nach einer im wesentlichen vorbestimmten Zeitverzögerung ausgelöst werden, wenn der Leitungsstrom in den erwähnten Leitern einen vorbestimmten Wert überschreitet. Zusätzlich spricht das in Pig. 1 gezeigte Schutzgerät in Übereinstimmung mit der Erfindung auf den Erdstrom in dem elektrischen Netz an, wenn der Erdstrom einen vorbestimmten Wert wesentlich überschreitet, worauf eine vorbestimmte Zeitverzögerung in Lauf gesetzt wird, solange der höchste Leitungsstrom in den Leitern L1, L2 und L3 wesentlich unterhalb eines vorbestimmten Wertes bleibt, oder wenn der Erdstrom % einen Wert überschreitet, der sich in Abhängigkeit von dem höchsten Strom in den Leitern L1, L2 und L3 verändert, nachdem der höchste Leitungsstrom in den genannten Leitern den zuletzt erwähnten vorbestimmten Viert überschreitet.

Um eine Anzahl von Ausgangsströmen zu erhalten, die den Leitungsströmen in den Leitern L1, L2 und L3 direkt proportional sind, ist eine Anzahl von Stromwandlerη CT1, CT2 und CT3 vorgesehen, wie in Pig« 1 gezeigt, deren Wicklungen von den Leitungsströmen in den Lpxtern L1, L2 und L3 erregt werden. Zusätzlich ist ein Stromwandler CT4, wie in Pig. 1 gezeigt, vorgesehen, der einen dem Strom in dein neutralen Leiter N direkt proportionalen Ausgangsstrom liefert. Die Ausgangs-

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wicklungen der Stromwandler CT1, CT2 und CT3 sind zwischen dem neutralen Leiter TTT1 (5¹Xg. 1 ) und den entsprechenden Ausgangsanschlüssen 52, 62 und 72 angeschlossen, um einen Ausgangsstroin "bereitzustellen für den Erdstromwandler T4, wobei dieser Strom sich in Abhängigkeit von der Ungleichheit der Ströme in den leitern L1, L2 und 13 veränderte Es ist zu beachten, daß bei einem Vier-Leiter-Wechselstromsystem, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, in dem neutralen Leiter II auch ohne Erdschluß ein Strom bei ungleichmäßiger Belastung der drei Phasen fließt. Während eines solchen Betriebszustandes könnte der Strom in dem neutralen Leiter IT durch die Stromwandler CT1, CT2 und CT3 nicht erfaßt v/erden, und ein ITetzstrom würde von dem Leiter 1ϊΤ1 zur Primärwicklung des Erdstromwandlers 14 fließen, der dann unzutreffend einen Erdschlußstrom anzeigen würde. Die Ausgangswicklung des zusätzlichen Stromwandlers CT4 ist deshalb an die Primärwicklung des Erdstromwandlers 24 angeschlossen, wie in Fig. 1 gezeigt, um den Eingangsstrom des Wandlers 14 mit Rücksicht auf den in dem neutralen Leiter TT fließenden Strom su kompensieren. Wenn ein richtiger Erdschluß auftritt in dem in Fig. 1 gezeigten Wechselstromsystem, erscheint der Fehlerstrom nur in dem neutralen Leiter IT in der Primärwicklung des Erdstronwandlers T4, und der Ausgangswechselstrom in der Sekundärwicklung des Stromwandlers 24 ist ±m wesentlichen nur dem Erdstrom in dem in Fig. 1 gezeigten Wechselstromsystem proportional.

Um die Ausgangs ströme der Stromwandler CT1, CT2 und CT3 weiter herabzusetzen, sind Zwischenwandler T1, T2 und T3, die als Sättigungswandler ausgeführt sein können, zvfisehen die Sekundärwicklungen der erwähnten Stromwandler und die Eingangsklemmen des VersorgungsStromkreises 100 des in Fig. 1 gezeigten Schutzgerätes geschaltet. Die Primärwicklungen der Wandler T1, T2 und T3 sind zwischen die Aus gangs anschlüsse 52, und 72 der Stromwandler CT1, CT2 und CT3 und den neutralen Leiter 1TT2 geschaltet, wobei der neutrale Anschluß 1JT2 ah den neutralen Anschluß ITT1 über die Primärwicklung des Erdstromwandlers T4 angeschlossen ist. Die Sekundärwicklungen der

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Zwischenhändler T1, Τ2 und Τ3 sind an die Eingangsklemmen 112, 114; 122, 124 und 132, 134 des Versorgungsstromkreises 100 angeschlossen, um drei Ausgangswechselströiae bereitzustellen, die wiederum direkt proportional den Le it ungs strömen in den Leitern L1, L2 und L3 des gezeigten elektrischen Systems sind. Die Sekundärwicklung des Erdstromwandlers T 4 ist an die Eingangsklemmen 142 und 144 des Versorgungsstromkreises 100 angeschlossen, um einen Ausgangswechselstrom bereitzustellen, der dem Erdstrom in dem Wechselstromsystem mit den Leitern L1, L2 und L3 und dem neutralen Leiter II direkt proportional ist.

Der Versorgungsstromkreis 100 wird im folgenden näher beschrieben. Die Ausgangsvrechselströme der Wandler 11 , T2, T3 und T4 werden durch Brückengleichrichter 50, 60, 70 und 80, wie in Fig. 2A dargestellt, gleichgerichtet. Die Eingangsklemmen des Brückengleichrichters 50 sind an die Klemmen 112 und 114 angeschlossen, die ihrerseits an die Sekundärwicklung des Wandlers T1 angeschlossen sind. Ähnlich sind die Eingangsklemmen der Sieichrichter 60, 70 und 80 und die K-lemmen 122, 124» 132 und 134 sowie 142 und 144 an die Sekundärwicklungen der Wandler T2, T3 und T4 angeschlossen.

Um einen gleichgerichteten Strom zu erhalten, der im wesentlichen nur dem höchsten Leitungsstrom in den Leitern L1, L2 und L3 proportional ist, sind die Brückengleichrichter 50, 60 und 70 des Versorgungsstromkreises 100 an einen Höchstwert-Stromkreis 110 angeschlossen. Hierzu sind die Ausgangsanschlüsse der Brückengleichrichter 50, 60 und 70 in Reihe mit den Leitern 82 und 84 geschaltet, wobei die Ausgangsklemmen der entsprechenden Brückengleichrichter so gepolt sind, daß die Ausgangsgleichströme der Brückengleichrichter 50, 60 und 70 in gleicher Richtung in dem Reihenstromkreis fließen wollen, der die Brückengleichrichter enthält. Der Ausgangsstrom des Höchstwert Stromkreises 110 kann zwischen der positiven Ausgangsklemme des Brückengleichrichters 50 und der negativen Ausgangsklemiae des Brückengleichrichters 70 abgenommen werden· Um eine gleichgerichtete Spannung zu erhalten, die im wesent-

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liehen nur dem höchsten augenblicklichen Leitungsstrom in den Leitern L1, L2 und L3 proportional ist, umfaßt der Höchstwertstromkreis 110 einen Widerstand R1, der zwischen den positiven Ausgangsanschluß des Brückengleichrichters 50 und den Leiter P1 geschaltet ist. Ein oder mehrere Filterkondensatoren, wie sie als C1 in Pig. 2A gezeigt sind, sind zwischen den Leiter P1 und die negative Ausgangsklemme des Brückengleichrichters 70 geschaltet, der seinerseits an den gemeinsamen Leiter FI des insgesamt statisch ausgebildeten Schutzgerätes in Pig. 1 angeschlossen ist. Um eine Vielzahl von geregelten, gefilterten, gleichgerichteten Spannungen "bzw. Potentialen bereitzustellen, ist ein Hebenschiuß-Spannungsregler I40 parallel mit dem Kondensator C1 zwischen den Leiter P1 und den gemeinsamen Leiter Fl geschaltet, wie noch beschrieben wird.

Die Brückengleichrichter-Stromkreise 50, 60 und 70 bilden in Verbindung mit den zugehörigen Wandlern T1, T2 und T3 und den Stromwandlern CT1, CT2 und CT3 eine Vielzahl von im wesentlichen konstanten GIeichstromqueIlen, die - wie zuvor erwähntin Reihe geschaltet sind. Es fließt nur der höchste augenblickliche gleichgerichtete Strom von den Brückengleichrichtern 5O, 60 und 70 durch den Widerstand R1 und entwickelt eine gleichgerichtete Spannung, die im wesentlichen nur dem höchsten der augenblicklichen Le it ungs ströme in den Leitern L1, L2 und L3 proportional ist, wenn der Ausgangsstrom eines der Brückengleichrichter 50, 60 und 70 relativ größer als die der anderen Brückengleichrichter ist. Abhängig von der relativen Größe der Ausgangsströme der Brückengleichrichter 5O, 60 und 70 bilden bestimmte Dioden in Durchlaßrichtung gepolte Hebenschluß- bzw. Parallelstromkreise zwischen den Ausgangsklemmen der Brückengleichrichter, um die Differenz zwischen dem höchsten Strom, der an den Ausgangsklemmen des Höchstwertstromkreises 110 erhältlich ist, und dem Ausgangsstrom des betreffenden Brückengleichrichters zu übernehmen, durch den der höchste Strom fließen muß, um die Ausgangsklemmen des Höchstwertstromkreises 110 zu erreichen. Das obere Ende des Widerstandes R1 an der positiven Ausgangsklemme des Brückengleich-

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riehters 50 ist an den Ausgangsleiter V1 mit veränderlicher Spannung angeschlosseil über die in Durchlaßrichtung geschaltete Diode D19 und die Klemme 113. Die Ausgangs.spannung des Höchstwertstroinkreises 110 an dem Ausgangsleiter "71, die an dem Widerstand R1 erscheint, ist gleich groß der Spannung zwischen dem Leiter Y1 und dem Leiter P1 abzüglich dem Spannungsabfall der Diode D19. Es ist zu "beachten, daß die gleichgerichtete Ausgangsspannung zwischen den Leitern V1 und P1 ungefiltert ist. Das obere Ende des Widerstandes R1 ist außerdem an den Leiter mit variabler Aus gangs spannung V2 angeschlossen über die in Durchlaßrichtung geschaltete Diode D20. Die momentane gleichgerichtete Ausgangsspannung des Höchstwertstromkreises 110 ist ferner zwischen den Leitern 73 und P1 erhältlich, wobei diese zuletzt genannte Spannung gleich der Spannung an dem Widerstand R1 abzüglich dem Spannungsabfall der Diode D20 ist. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung zwischen den Leitern V2 und P1 wird durch den Kondensator C6 gefiltert, der zwischen die Leiter V2 und P1 geschaltet ist. Dieser Kondensator dient dazu, sicherzustellen, daß der Langzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreis 200 nur auf die höchsten in den Leitern L1, L2 und L3 fließenden Ströme anspricht.

Der Spannungsreglerstromkreis 140 enthält einen Reihenstromkreis, der parallel zu dem Kondensator C1 zwischen dem Leiter P1 und dem gemeinsamen Leiter FI geschaltet ist und der in Durchlaßrichtung geschaltete Dioden D17 und D18 umfaßt, ferner die entgegengesetzt gepolten Zenerdioden Z1 und Z2, den Basis-Emitter-Stromkreis eines Transistors Q2 und den Emitter-Belastungswiderstand R3. Der Kollektor des Transistors Q2 ist zwischen den Verbindungspunkt zwischen der Diode D18 und die Zenerdiode Z1 geschaltet. Der Nebenschluß-Spannungsregler 14-0 umfaßt ferner einen Transistor Q1, dessen Basis an den Emitter des Transistors Q2 angeschlossen ist an dem oberen Ende des Widerstandes R3, vährend der Emitter des Transistors Q1 an den gemeinsamen Leiter IU , wie in Pig. 2A gezeigt, angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors Q1 ist ferner an den Kollektor des Transistors Q2 an dem Verbindungspunkt

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- 10 zwischen der Diode D18 und der Zenerdiode Z1 angeschlosseh.

Im Betrieb des Spajinungsregler-Stromkreises I40 flieSt der Ausgangsstrom des Höchstwertstronicreises 110 durch den Widerstand El and lädt den Kondensator C1 auf. Die Spannung an dein kondensator C1 steigt an, bis die Zenerdioden Z1 und Z2 leitend werden und die an dem Kondensator G1 liegende Spannung auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird, der gleich der Gesamtheit der Durchlaßspannungsabfälle an den Dioden DI7 und D18, den Schwel !spannungen der Zenerdioden Z1 und Z2 und den Spanmtugsabfallen an den Basis-Emitter-Stromkreisen der Transistoren Q1 und Q2 ist. Die Spannung an dem Kondensator 01 kann z.3. in der Größenordnung von 33 Volt liegen, während die zwischen den Leiter P2, der zwischen den Verbindungspunkt der Mode B18 mit der Zenerdiode Z1 und den gemeinsamen Leiter Fl geschaltet ist, abnehmbare Spannung kleiner als die Spannung zwischen den Leitern P1 und Fl ist infolge des Spannungsabfalls an den" Dioden DI7 und D1ö„ Sie kann z.B. in der GröSenordnung von 31,5 Volt liegen. In ähnlicher Weise ist die zwischen dem Leiter P3, der an den Verbindungspunkt zwischen den Zenerdioden Z1 und Z2 angeschlossen ist, und dem gemeinsamen Leiter Fl abnehmbare Spannung kleiner als die Spannung zwischen den Leitern P1 und 1T1 infolge der Spannungsabfälle in Durchlaßrichtung an den Dioden DI7 und D18 und der rückwärtigen Durchbruchspannung an der Zenerdiode Z1 und kann z.B. in der Größenordnung von 16 Volt liegen.

liach dem Burchbruch der Zenerdioden Z1 und Z2 verstärken die Transistoren Q1 und Q2 während der anfänglichen Ladung des Kondensators 01 jegliche Änderungen des durch die Zenerdioden Z1 und Z2 fließenden Stromes. Dadurch wird die Spannung an dem Enifcter-Lastwiderstand R3 verändert. Die Änderung im StroEfluJS über die Zenerdioden Z1 und Z2 wird dann weiter verstärkt, da die Änderung in der Spannung an dem Widerstand K3 zu einer Änderung in dem Bas is -Emitter- St rom des Transistors Ql führt, der durch die Änderung in dem Kollektor-Emitter-Strom des Transistors Q1 weiter verstärkt wird. Der

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ITebenschluß-Spannungsregler 140 setzt die thermischen Anfor-derungen an die Zenerdioden Z1 und Z2 herab, da jede Änderung des in den erwähnten Zenerdioden fließenden Stromes durch die Transistoren Q1 und Q2 verstärkt wird.

Um den 3etrieb des gesamten in den Figuren 1 und 2 gezeigten Schutzgerätes zu verhindern, wenn der Kondensator C1 nicht oder noch nicht vollständig geladen ist, oder in dem Pail, daß der Kondensator C1 während des Betriebes des in Pig. 1 gezeigten Schutzgerätes nicht vollständig geladen ist, umfaSt der Energie-Versorgungs-Singangsstromkreis 100 den Stromkreis 150, der npn-Transistoren Q3 und Q4 umfaßt, wie in Pig. 2A gezeigt. Der Stromkreis I5O des Versorgungsstromkreises 100 dient dazu, eine ausreichende Ladung des Kondensators Ci sicherzustellen, wenn der Leistungsschalter CB ausgelöst werden soll. Der Stromkreis I50 des Versorgungsstromkreises 100 enthält ein Spannungsteilernetzwerk mit in Reihe geschalteten Widerständen R4 und R5, die parallel zu dem Reihenstromkreis geschaltet sind, der den Basis-Emitter-Stromkreis des Transistors Q2 und den Emitter-Belastungswiderstand R3 zwischen der Basis des Transistors Q2 und dem gemeinsamen bzw. negativen Leiter Fl einschließt. Wenn der Kondensator C1 voll geladen ist und die Zeneraioden Z1 und Z2 ansprechen, begrenzen die Basis-Smitter-Stromkreise der Transistoren Q1 und Q2 die Spannung an dem Reihenstronkreis, der die Widerstände R4 und R5 einschließt, auf die Summe der Spannungsabfälle der genannten Basis-Emitter-Stromkreise. Um der Basis des Transistors Q3 einen Treiberstroia zuzuführen, wenn der Kondensator 01 voll bzw. ausreichend geladen ist, ist die Basis des Transistors Q3 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R4 und R5 verbunden, während der Emitter des Transistors Q3 an den gemeinsamen Leiter 111 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors Q3 ist an den Leiter P1 und einen Kollektor-Lastwiderstand R2 angeschlossen und ist außerdem an die Basis des Transistors Q4 direkt angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q4 ist ferner direkt mit dem gemeinsamen Leiter ΙΠ verbunden, während der Kollektor des Transistors Q4 an den

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Kollektor des Transistors Q27 angeschlossen ist, der einen Teil des Ausgangs stromirr eis es 500 "bildet, wie in Pig. 2B gezeigt, und zugleich der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R57 und R58 an der Oberseite des Kondensators C24 ist mittels eines Leiters 534.

Im Betrieb des Stromkreises 150 ist der in dem Basis-Emitter-Stronkreis des Transistors Q3 fließende Strom unzureichend, um den Transistor Q3 durchzusteuern, und dieser Transistor ist infolgedessen gesperrt vor dem Zeitpunkt, zu dem die Ladung des Kondensators C1 und die daran liegende entsprechende Spannung ausreichend ist, die Zenerdioden Z1 und Z2 zum Durchbruch zu bringen, oder wenn, die Ladung des Kondensators C1 und die daran liegende entsprechende Spannung ungenügend ist, die genannten Zenerdioden während dos Betriebes des gesamten in Fig. 1 gezeigten' Schutzgerätes zum Durchbruch zu bringen. Jedesmal, wenn der Transistor Q3 im wesentliehen nichtleitend bzw. gesperrt ist und an dem Leiter P1 eine gleichgerichtete Ausgangsspannung vorhanden ist, fließt von dem Leiter P1 zu dem Leiter 1T1 durch den Widerstand R2 und den Basis-Emitter-Stromkreis des Transistors Q4 ein Strom, um den Transistor Q4 durchzusteuern, wobei dann der Spannungsabfall an dem Kollektor-Emitter-Stromkreis des Transistors Q4 vernachlässigbar ist, und die Spannung bzw. das Potential an dem Leiter 534 liegt sehr nahe bei dem Potential des gemeinsamen Leiters 1T1. Jedesmal, wenn dies der Fall ist, wird die Spannung an dem Kollektor des Transistors Q27 in dem Ausgangsstromkreis 500 ebenfalls auf dem gleichen Potential gehalten, um dadurch den Betrieb des Ausgangsstromkreises 500 des in Fig. 1 gezeigten Schutzgerätes zu verhindern, wie später im einzelnen erklärt wird.

Im Betrieb des Stromkreises 150 fließt ein Strom durch den Reihenstromkreis mit den Dioden D17 und D18, den Zenerdioden Z1 und Z2 und dem Widerstand R4 und durch den Basis-Emitter-Stromkreis des Transistors Q3, der ausreichend ist, diesen Transistor in den Sättigungszustand durchzusteuern, in wel-

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chea der in seinen Kollektor-Emitter-Stromkreis fließende Strom.nur durch, den Wert des Widerstandes R2 begrenzt ist, der in Reihe mit dem Kollektor des Transistors Q3 die Spannung zwischen den Leitern P1 und 111 "begrenzt, bevor der Kondensator C1 voll bzw. ausreichend geladen ist, um die Zenerdioden Z1 und Z2 zum Durchbruch zu bringen, oder wenn die Ladung des Kondensators 01 und die entsprechende Spannung daran ausreichend sind, die Zenerdioden in der Gegenrichtung zum Durchbruch zu bringen. Wenn der Transistor Q3 in den Sättigungszustand durchgesteuert wird, wie zuvor beschrieben, ändert sich das Potential des Transistors Q3 in Richtung des Potentials des gemeinsamen Leiters 171, und der in dem Basis- . j Emitter-Stromkreis des Transistors Q4 fließende Strom wird auf einen Wert herabgesetzt, der kleiner als der zur Aufrechterhaltung des Transistors Q4 im Sattigungszustand erforderliche Strom ist. Der Transistor Q4 wird infolgedessen in den gesperrten Zustand gesteuert. Dadurch wird das Potential des Leiters 534 hinsichtlich des Potentials an dem Leiter 111 ausreichend angehoben auf einen Wert, der dem Ausgangsstromkrexs 500 des in Fig. 1 gezeigten Schutzgerätes den normalen Betrieb erlaubt, da dann der Kondensator C1 eine ausreichende Ladung und eine entsprechende Spannung erhält, um die Auslösespule des Leistungsschalters CB zu speisen, wenn dies im Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Schutzgerätes gewünscht wird. Es ist zu beachten, daß der Wert des Widerstandes R5, der einen Teil i des Stromkreises I50 bildet, so ausgewählt werden kann, daß er den Kinimalstrom an dem Basis-Emitter-Stromkreis des Transistors Q3 bestimmt, der erforderlich, ist, um den Transistor Q3 von einem gesperrten Zustand in einen Sättigungszustand zu steuern, um die Empfindlichkeit des Stromkreises I5O zu vermindern, wie dies in einem bestimmten Anwendungsfall gewünscht ist.

Der in den Figuren 1 und 2 gezeigte Langzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreis 200 sowie der Kurzzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreis 300 und der Sofort-Auslösestromkreis 400 werden im folgenden nicht näher erläutert, da diese Stromkreise

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der reinen ÜberStromauslösung dienen. Es sei jedoch erwähnt, daß der Langzeit-Terzögerungs-Auslösestrorakreis 200 eine Auslösung des Leistungsschalters CB vermittelt, wem der höchste der in den Leitern L1, L2 und L3 fließenden Ströme nach einer Verzögerungszeit, die sich umgekehrt im. wesentlichen mit dein Quadrat des Überstromes innerhalb eines gegebenen Bereiches von tiberströmen verändert, einen vorbestimmten ΐ/ert übersteigt, und angeregt wird, wenn der höchste der Leitungsströme in den genannten leitern einen vorbestimmten Pegel überschreitet.

Der Kurzzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreis 300 dient zur Auslösung des Leistungsschalters CB, wenn der höchste augenblickliche lietzstrom einen vorbestimmten Viert überschreitet, wobei der Auslö* sever gang nach einer festgelegten Zeitverzögerung eintritt, die unabhängig von der absoluten Größe des Überstromes ist·

Für sehr iiohe Überströme ist der Sofort-Auolösestromkreis vorgesehen. Dieser veranlaßt die Speisung der Auslösespule des Leistungsschalters CBohne jegliche Zeitverzögerung, wenn der höchste augenblickliche Strom in den Leitern L1, L2 und L3 einen vorbestimmten Wert überschreitet.

In jedezn !"all wird durch das Ansprechen eines der genannten Auslösestromkreise sowie des noch später zu beschreibenden Erdstron-AuslÖsestromkreises 600 der AusgangsstromTcreis 500 in 3etrie"b gesetzt, der im folgenden näher beschrieben wird.

Der Ausgaagsstromkreis 500 des in Pig. 1 gezeigten Schutzgerätes ist an den Langzeit-Yerzögerungs-Auslösestromkreis 200 angeschlossen und spricht auf eine ißt wes entliehe η vorbestiomte Ladung des Kondensators C8 an, die einem vorbestimmten Spannungswert an dem genannten Kondensator entspricht, und speist dadurch die Auslösespule 36 des Leisttmgssehalt ers CB anschließend an eine vorbestimmte Zeitverzögerung, die in Gang gesetzt wird, wenn der Pegelstromkreis 260 die Ansammlung der erforderlichen Ladung des Kondensators C8 gestalt-..«

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und die sich umgekehrt mit dein Quadrat des höchsten in den Leitern 11, L2 und L3 fließenden Stromes verändert. Insbesondere umfaßt der Ausgangsstromkreis 500, wie in Pig. 23 gezeigt, die Stromverstärkungs-Transistoren Q25 und Q26, den Ausgangs-Pegelstrorakreis 510 und das Halbleiter-Schaltgerät Q29, dessen Betrieb durch den Ausgangs-Pegelstromkreis 510 in Gang gesetzt wird.

Der npn-Transistor Q25 ist an den Zeitkondensator C8 des Langzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreises 200 angeschlossen und spricht auf einen vorbestimmten Spannungswert an der oberen Seite des genannten Zeitkondensators an, v/odurch der Transistor Q25 durchgesteuert wird. Die Basis des Transistors Q25 ist an die obere Seite des Zeitkondensators C8 über einen Reihenstromkreis angeschlossen, der die Trenndiode D31 und die noraalervrelse in Sperrichtung vorgespannte Diode D46 enthält. Es ist zu beachten, daß - falls gewünscht - ein Widerstand R63 zwischen die Anode der Diode D46 und den gemeinsamen Leiter 1T1 geschaltet werden kann, um den zur Betätigung des Transistors Q25 erforderlichen Minimalstrom einzustellen. Die Diode D31 ist an die Diode D46 über den in den Figuren 2A und 23 bezeichneten Anschlußpunkt 420 angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q25 ist an den gemeinsamen Leiter IfI über die Yiiderstände R53 und R54 angeschlossen, die in Reihe miteinander geschaltet sind. TJm den Transistor Q25 im nichtleitenden Zustand zu halten, ist der Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des Transistors Q25 und dem Widerstand R53 an den positiven Leiter P3 über die in Durchlaßrichtung geschaltete Diode D45 und den Anschlußpunkt 418 angeschlossen. Palis das geregelte Potential an dem Leiter P3 z.B. 16 Volt beträgt, beträgt die Spannung an dem Emitter des Transistors Q25 16 Volt abzüglich dem Spannungsabfall in Durchlaßrichtung an der Diode D45, d.h. annähernd 15,5 Volt. Der Kondensator C23, ist elektrisch parallel mit dem Reihenstromkrf.is geschaltet» der die Widerstände R53 und R5'4 enthält, um das gewünschte Potential an dem Emitter des Transistors Q25 in Zusammenarbeit mit der Diode D45 in dem Pail aufrechtzuerhalten, daß

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die geregelten Potentiale der Leiter P1, P2 und P3- zusammenbrechen bzw. während des Betriebes des in Pig. 1 gezeigten Schutzgerätes unterbrochen werden sollten, während der Zeitkondensator C8 teilweise geladen ist, was ein unerwünschtes Arbeiten des Ausgangsstromkreises 500 veranlassen könnte. Der Kondensator 022 ist zwischen die Basis und den Emitter des Transistors Q25 geschaltet, um zu verhindern, daß Störspannungen unabwendbar den Transistor Q25 durchsteuern, ohne daß er auf den Betrieb des Langzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreises 200, den Eurzzeit-Verzögerungs-Auslösestroinkreis 300 und den Sofort-Auslösestromkreis 400 oder den Erdschluß-Auslösestromkreis 600 anspricht. Der Widerstand B.55 ist zwischen die Basis des Transistors Q25 und den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R53 und R54 geschaltet, um dazu beizutragen, daß der Transistor Q25 an der Überführung in den gesättigten Zustand infolge eines Leckstromes gehindert wird, der andernfalls in den Basis-Snitter-Strorakreis des Transistors Q25 fließen könnte.

Beim Betrieb des Transistors Q25 v/erden die Dioden D31 und D46 beide in Durchlaßrichtung vorgespannt, und ein Basisstrom für den Transistor Q25 fließt von der oberen Seite des Zeitkondensators 08 über die Dioden D31 und D46 und durch den Basis-Smitter-Stronkreis des Transistors Q25, um den Transistor Q25 durchzusteuern, wenn die Spannung an der Oberseite des Zeitkondensators 08 auf einen vorbestimmten Schwellwert zunimmt, der z.B. annähernd 16,5 Volt betragen kann, wenn das geregelte Potential an dem Leiter P3 z.B. 16 Volt beträgt. Wenn der Transistor Q25 durchgesteuert ist, fließt ein Sättigungsstrom von dem positiven Leiter P1 durch den Kollektor-Belastungswiderstand R52, der zwischen den positiven Leiter P1 und den Kollektor des Transistors Q25 geschaltet ist, über den Kollektor-Ülnitter-Stromkreis des Transistors Q25 und zu dem gemeinsamen Leiter Fl durch die Widerstände R53 und R54.

Der zweite Stromverstärkungs-Transistor Q26 des Ausgangsstromkreises 500 ist mit dem ersten Stromverstärkungs-Transistor

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Q25 in schaltungsnäßigem Zusammenhang derart verbunden, daß er von den Transistor Q25 durchgesteuert wird, wenn der Transistor Q25 als Reaktion auf die Spannung an der Oberseite des Zeitkondensators C8 in den Sättigungszustand übergeführt wird. Hierzu ist die Basis des npn-Transistors Q26 an den Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors Q25 und dem Kollektor-Belastungswiderstand R52 geschaltet. Der Emitter des Transistors Q26 ist an den positiven Leiter P1 über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode D5O angeschlossen, die vorgesehen ist, um den Kleinstwert des Basisstromes einzustellen, der benötigt wird, den Transistor Q26 durchzusteuern. Der Kondensator C21 kann zwischen den positiven Leiter P1 und die Basis des Transistors Q26 geschaltet sein, um ein unerwünschtes Ansprechen des Transistors Q26 auf Spannungsspitzen zu verhindern, die an dem Leiter P1 auftreten können. Der Kollektor des Transistors Q26 ist an den gemeinsamen Leiter 111 über ein Spannungsteilernetzwerk angeschlossen, das die Kollektor-3elastungswiderstände R57 und R58 umfaßt. Es. ist zu beachten, daß der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R57 und R58 an den zuvor beschriebenen Stromkreis I50 angeschlossen ist durch den Leiter 534 über den Anschlußpunkt 424.

Im Betrieb des Stromverstärkungs-Transistors Q26 ist der durch den Kollektor-Smitter-Stromkreis des Transistors Q25 über den V/iderstand R52 fließende Strom vernachlässigbar, und die Basis des Transistors Q26 wird auf einem Potential gehalten, das sehr nahe bei dem Potential des positiven Leiters P1 liegt, wodurch der Transistor Q26 im gesperrten Zustand gehalten wird, solange der Transistor Q25 gesperrt ist. Solange der Transistor Q26 gesperrt ist, führt der Emitter-Kollektor-Stronkreis des Transistors Q26 keinen Strom, und der Spannungsabfall an dem Widerstand R58 ist verhältnismäßig niedrig, wodurch das obere Snde des 'Widerstandes R58 eine Spannung annimmt, die verhältnismäßig nahe bei der Spannung des gemeinsamen Leiters 111 liegt.

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In dem Betrieb des Stromverstärkungs-Transistors Q26 nimmt der Strom in dem Kollektor-Emitter-Stromkreis des Transistors Q5 bis zum Sattigungsstrom zu, wenn der Transistor Q25 in den gesättigten Zustand übergeführt wird als Folge der auf den Schwellwert zunehmenden Spannung an dem oberen Ende des Zeitkondensators C8. Der durch den Kollektor-Belastungswiderstand R52 fließende Strom und der vergrößerte Spannungsabfall an dem Widerstand R52 führen zur Anlegung eines Basisstromes an den Emitter-Basis-Stromkreis des Transistors Q26, der von dem Leiter P1 durch die in Durchlaßrichtung geschaltete Diode D50 und den Siaitter-Basis-Stromkreis des Transistors Q26 fließt, um diesen durchzusteuern. Ist dies geschehen, so wird der in dem Emitter-Kollektor-Stromkreis des Transistors Q26 fließende Strom nur durch die Werte der Widerstände R57 und S58 und die Spannung zwischen den leitern P1 und 1T1 begrenzt. Der in dem Emitter-Kollektor-Stromkreis des Transistors Q26 fließende vergrößerte Strom führt zu einem vergrößerten Spannungsabfall an dem Widerstand S.58, und die Spaltung an dem Verbindungspunkt der Widerstände R57 und R5S nimmt auf einen Pegel zu, der s.B. annähernd 8 "Volt bezüglich des gemeinsamen Leiters Hl "betragen kann, nachdem der Kondensator C24, der parallel zu dem Widerstand R58 geschaltet ist, auf eine solche Spannung aufgeladen ist.

Der Ausgangs-Pegelstromkreis 510 ist an den Transistor Q26 angeschlossen, damit er auf die vorbestimmte Spannung an dem Zeitkondensator C8 anspricht, wie sie durch den Betriebszustand des Transistors Q26 wiedergegeben wird. Der Ausgangs-Pegelstrorakreis 510 bleibt durch Selbsterhaltung in Betrieb, bis der Betrieb dieses Stromkreises vollendet ist. Der Ausgangs-Pegelstromkreis 510 umfaßt den pnp-Transistor Q27 und den npn-Transistor Q28. Diese Transistoren sind in einem Stromkreis geschaltet, der äem eines gesteuerten Silizium-G-leichrichters entspricht, mit Ausnahme des Ur.standes, daß der Transistor Q27 in umgekehrter Anordnung geschaltet ist, wobei der Emitter und der Kollektor, verglichen mit den üblichen entsprechenden Stromkreisen, vertauscht sind. Insbe-

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sondere ist der Kollektor des Transistors Q27 an den Verbindungspunkt der Widerstände R57 und R53 angeschlossen, während die Basis des Transistors Q27 unmittelbar an den Kollektor des Transistors Q28 angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors Q27 ist unmitterbar an die Basis des Transistors Q28 angeschlossen, während die Basis des Transistors Q28 mit dem gemeinsamen Leiter ITI über den Widerstand R59 verbunden ist, der kleinere Leckströme daran hindert, den Transistor Q28 in den Sättigungszustand überzuführen. Der Emitter des Transistors Q28 ist an die Gitterelektrode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters Q29 angeschlossen. Um einen gewissen Grad von Unterdrückung von Störgrößen beim Betrieb des Ausgangs-Pegelstromkreises 510 sicherzustellen, ist der Emitter des Transistors Q28 an den gemeinsamen Leiter 111 über einen Parallelstromkreis angeschlossen, der den Widerstand R60 und den Kondensator C25 einschließt _β

Um die Auslösespule 36 "des Leistungsschalters CB in Abhängigkeit von dem Betrieb des Ausgangs-Pegelstromkreises 510 zu speisen, ist die Anode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters Q29 an den positiven Leiter P1 über den Widerstand R56 angeschlossen, währr ^d die Kathode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters Q29 an den gemeinsamen bzw. negativen Leiter L^T1 angeschlossen ist. Die Auslösespule 36 ist parallel mit dem Widerstand R56 an den Anschlüssen 512 und 514 zwischen dem positiven Leiter P1, der seinerseits an eine Seite des Versorgungs-Kondensators C1 des Stromversorgungskreises 100 angeschlossen ist, und dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R56 und der Anode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters Q29 angeschlossen. Insbesondere ist die Auslösespule 36 an die Klemme 512, wie in Fig. 2B gezeigt, angeschlossen, die ihrerseits an den positiven Leiter P1 und die Klemme 514 angeschlossen ist, die ihrerseits an den Verbindungspurikt zwischen dem Widerstand R56 und der Anode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters Q29 angeschlossen ist. Um einen, unerwünschten Betrieb des gesteuerten Silizium-Gleichrichters Q29 als Folge vorübergehender Spannungsanstiege zu verhindern,

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die während des Gesanitbetriebes des in Pig, 1 gezeigten Schutzgerätes auftreten können, ist ein Störspannungs-Sperrkreis, der den V/iderstand R61 und in Reihenschaltung damit den Kondensator C26 einschließt, zwischen die Anode und die Kathode des gesteuerten Siliziuni-G-leichrichters Q29 geschaltet, um den vorübergehenden Spannungsanstiegen einen ITebenweg zu dem Gleichrichter Q29 zu verschaffen. Zusätzlich kann der Kondensator C27 zwischen die Anode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters Q29 und den gemeinsamen Leiter ill geschaltet sein, um eine zusätzliche Störspannungs-TJnterdrückung beim Betrieb des gesteuerten Silizium-Gleichrichters Q29 herbeizuführen.

Im Gesamtbetrieb des Ausgangsstromkreises 500 nimmt die Spannung an dem Kondensator CS in diskreten Zeiträumen mit einer durchschnittlichen Hate zu, die sich im wesentlichen mit dem Quadrat des höchsten Leitungsstromes in den Leitern L1, L2 und L3 verändert, wie zuvor erläutert, bis die Spannung an dem Zeit kondensat or CS ausreichend groS ist, um die Dioden D31 und D46 in Durchlaßrichtung zu beanspruchen, wenn der Pegelstromkreis 260 des Langzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreises 200 gestattet, daß der Kondensator C8 Ladung aus dem Stromkreis 270 ansammelt. Wenn, die Dioden D31 und D46 durch die Spannung an dem oberen Ende des Kondensators CS in Durchlaßrichtung vorgespannt sind, die periodisch durch den Hilfs-Impulsstromkreis 280 vergrößert wird, sofern äeser, wie zuvor erläutert, vorgesehen ist, fließt ein Eingangsstrom für den Ausgangsstromkreis 500 von dem Kollektor des Transistors Q10 des Stromkreises 240 unter der Steuerung des Stromkreises 270 durch die Dioden D31 und D46 und durch den Basis-SmitterStromkreis des Transistors Q25, um den Transistor Q25 durchzusteuern und um dadurch den von dem Kollektor zum Emitter des Transistors Q25 fließt.nden Strom zu vergrößern. Der vergrößerte Strom führt zu einem vergrößerten Spannungsabfall an dem Widerstand R52, der zu einem Basisstrom führt, der dem Smitter-Basis-Stromkreis des Transistors Q26 zugeführt wird, um auch den Transistor Q26 durchzusteuern und un dadurch den Strom in

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den Smitter-Eollektor-Stro.mkreis des Transistors Q26 zu vergrößern. Der vergrößerte Stron in dein Emitter-Kollektor-Stromkreis des Transistors Q26 führt zu einem vergrößerten Spannungsabfall an dem Widerstand R52 in dem Haße, wie sich der Kondensator C24 durch den Betrieb des Stromverstärkungs-Transistors Q26 auflädt. Vor dein Auftreten des vergrößerten Spannungsabfalls an dem Widerstand R52 ist der Spannungsabfall an dem Kollektor des Transistors Q27 des Ausgangs-Pegelstromkreises 510 unzureichend zur Durchsteuerung der Transistoren Q27 und Q28, und die Transistoren Q27 und. Q28 verbleiben im nichtleitenden Zustand. Wenn die Spannung an dem KoI-lektor des Transistors Q27 auf einen vorbestimmten Wert zu- i nimmt, wie z.B„ 8 Volt, was im Verhältnis zum Potential des gemeinsamen Leiters ΪΤ1 positiv ist, spricht der Transistor Q27 mit einem Lawinendurchbruch des Basis-Emitterstromes des Transistors Q27 an. Ein Basisstrom fließt dann von dem Kollektor des Transistors Q27 in den Basis-Einitter-Stromkreis des Transistors Q28 und verursacht auf diese Weise eine geringfügige Leitung des Kollektor-Emitter-Stromkreises des Transistors Q28.

Der Kollektorstrom des Transistors Q28, der gleich dem Basisstrom des Transistors Q27 ist, macht den Kollektor-Emitter-Stromkreis des Transistors Q27 teilweise leitend. Dadurch wird der Basisstrom des Transistors Q28 vergrößert, um da- * durch eine selb st erhalt ende Aufschaltung der Transistoren Q27 undQ28 zu veranlassen. Dann entlädt sich die Spannung an dem Kondensator C24 über die Transistoren Q27 und Q28 in die Gitterelektrode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters Q29 und fließt zur Anode des gesteuerten Gleichrichters Q29, um dadurch den gesteuerten Silizium-Gleichrichter Q29 in einen leitenden Zustand überzuführen. Ist dies geschehen, so wird die Auslösespule 36 durch den von dem positiven Leiter P1 durch die Auslösespule 36 und den Anoden-Kathoden-Stromkreis des gesteuerten Gleichrichters Q29 zum gemeinsamen Leiter FI fließenden Strom gespeist, um dadurch cen Auslösevorgang des Leistungsschalters CS einzuleiten» Es sollte beachtet

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werden, daß der Strom, der die Auslösespule 36 speist, von der rechten Seite des Energiespeicher-Eondensators CI, wie in Pig. 2A gezeigt, über den positiven leiter PI, die Klemme 512, wie in Fig. 1 gezeigt, die Auslösespule 36, die Klemme 514, den Anoden-Kathoden-Stromkreis des gesteuerten Silizium-Gleichrichters Q29 nach Fig. 233 und den gemeinsamen Leiter K1 und dann zur linken Seite des Kondensators CI fließt, wie in Mg. 2A gezeigt.

In dem Fall, daß der Kondensator C1 für die Speisung der Auslösespule 36 nicht ausreichend geladen ist, verhindert der Stromkreis I5O, wie zuvor beschrieben, den Betrieb des Ausgangsstromkreises 5OO, indem er einen Strompfad mit verhältnismäßig niedrigem Yfiderstand von dem oberen Ende des Widerstandes S58 und dem oberen Ende des Kondensators C24 an dem Kollektor des Transistors Q27 über den Leiter 534 und den Kollektor-Emitter-Stromkreis des Transistors Q4, der einen Teil des Stromkreises I5O bildet, zu dem gemeinsamen bzw. negativen Leiter ΪΤ1 bereitstellt, was den selbsterhaltenden Betrieb des Ausgangs-Pegelstromkreises 510 des Ausgangs Stromkreises 5OO verhindert.

Es ist zu beachten, daß, nachdem die Auslösespule 36 durch die Aufladung des Kondensators C1 über die Auslösespule 36 und den gesteuerten Silizium-Gleichrichter Q29 gespeist wird, der Widerstand H56, der in Reihe mit dem Anoden-Kathoden-Stromkreis des gesteuerten Silizium-Gleichrichters Q29 geschaltet ist, einen Kreisstrompfad bereitstellt, um die in der Auslösespule 36, die normalerweise ein induktives Gerät ist, gespeicherte Energie zu vernichten, nachdem die Kontakte BC1, BC2 und BC3 geöffnet sind und das in den Figuren "2A und 2B gezeigte Schutzgerät spannungslos ist, und dadurch wird die an dem gesteuerten Gleichrichter Q29 auftretende umgekehrte Spannung auf einen Wert innerhalb der iiennspannung des gesteuerten Gleichrichters Q29 begrenzt.

Zusammengefaßt vollzieht sich der Gesamtbetrieb des in Fig.t gezeigten Schutzgerätes infolge des Langz ext -Verzöger ungs-

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Auslösestromkreises 200 derart, daß die Auslösezeit in Sekunden des zugeordneten Leistungsschalters CB sich umgekehrt mit im wesentlichen den Quadrat des höchsten Überstromes in. den lTetzleitern E1, L2 und L3 über einen vorbestimmten Bereich von Üb er strömen verändert, auf den der Langzeit-Verzögerungs-Aus lösest roiakreis 200 anspricht. Der vorbestimnte höchste Leitungsstroia, der den Lauf der Zeitverzögerung, die in dem Betrieb des Langzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreises 200 vorgesehen ist, in Gang setzt, kann zwischen vorbestimmten Grenzen durch die Einstellung des Stellwiderstandes E16 gesteuert werden, der einen Teil des Pegelstromkreises 260 des Langzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreises 200 bildet. Die Minimalzeit-Verzögerungscharakteristik, die durch den Langzeit-Stroakreis 200 bereitgestellt wird, kann durch Einstellung des Stellwiderstandes R62 erhalten werden, die einen Teil des Emitter-Folger-Stromkreises 220 bildet, oder die Maxiaalzeit-Verzögerungscharakt er ist ik, die von dem Langzeit-Stromkreis 200 bereitgestellt wird, kann in ähnlicher Weise durch die Einstellung des Stellwiderstandes R62 erhalten werden mit einer Schar von dazwischenliegenden Ze it verzögerungschar akt erist iken, die durch die Einstellung des Stellwiderstandes E62 zwirchen den Grenzlagen erhalten werden kann. Mit anderen Worten stellt der Langzeit-Verzögerungs-Auslösestronkreis 200 im wesentlichen eine Charakteristik der Form It = K "bereit (wobei K gleich einer Konstanten und t gleich der Auslösezeit ist), die in einer im vresentlichen kontinu- ^ ierlichen Weise zwischen einer Minimal verzögerung und einer Maximalverzögerung durch die Einstellung des Stellwiderstandes R62 variiert werden kann, wodurch die Konstante K verändert

ρ
wird, der das Produkt I t über einen vorbestimmten Bereich von überströmen im wesentlichen gleich ist.

Wie zuvor erläutert, wird dem Zeitkondensatcr C8 gestattet, _t sich aus dem Stromkreis 270 aufzuladen, wenn der höchste in den Leitern. L1, L2 und L3 fließende Strom einen vorbestimmten bzw. Schwellwert überschreitet, auf den der Pegelstromkreis 260 anspricht, wie dies durch die Einstellung des Stellwider-

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Standes R16 festgelegt wird. Wenn jedoch der höchste in den Leitern L1, L2 und L3 fließende Strom dann augenblicklich auf einen unter dem vorbestimmten Wert liegenden Wert abnimmt und geringer als der vorbestimmte Wert bleibt, wird der Zeitkondensator C8 durch den Pegelstromkreis 260 nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung zurückgestellt, die vom Betrieb des Zeitstromkreises abhängt, der einen Teil des Pegelstromkreises bildet, und die etwas länger als eine halbe Periode des in den Leitern L1, L2 und L3 fließenden Stromes gewählt werden kann unter der Annahme, daß der zuletzt genannte Zeitraum vor der Rückstellung des Kondensators C8 beendet ist, bevor die Spannung an dem Kondensator CS zur Einleitung des Betriebes des Ausgangs-Pegelstromkreises 510 des Ausgangskreises 500 ausreicht. Die Rückstellung des Zeitkondensators C8 wird erreicht durch die Wiederherstellung des den Transistor Q17 umfassenden Stromkreises 290 zu einem Betriebszustand der es gestattet, daß der Transistor Q17 in einen gesättigten Zustand überg'eführt wird, wodurch der Zeitkondensator C8 am Ende des erwähnten Zeitraumes rasch entladen wird.

Der Erdstrom-Auslösestromkreis 600, der in Pig. 1 als Block und in den Figuren 2A und 2B ausführlich dargestellt ist, ist zwischen Eingangsgrößen geschaltet, die von dem Erdstromwandler T4 und dem Höchstwert Stromkreis 110 und dem Ausgangsstromkreis 500 erhalten werden, und regt den AusgangsStromkreis 500 zur Speisung der Auslösespule 36 des Leistungsschalters CB an, wenn die Größe des Srdstromes, wie sie von dem Wandler T4 abgetastet wird, einen vorbestimmten Viert überschreitet während eines ersten 3etriebszustandes, wenn der höchste augenblickliche Leitungsstrom in den Leitern L1, L2 und L3 unter einem vorbestimmten Wert liegt, wobei eine vorbestimmte Zeitverzögerung zwischen der Zeit vorgesehen ist, während der der Erdstrom den vorbestimmten Wert übersteigt, und während der Zeit, in der die Auslösespule 36 des Leistungsschalters CB gespeist wird. Während eines zweiten Typs von Betriebszustand betätigt der Erdstrom-Auslösestrom-

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kreis 600 den AusgangsStromkreis 500 zur Speisung der xluslösespule.36 des Leistungsschalters CB, wenn der höchste augenblickliche Leitungsstrom in den Leitern L1, L2 und L3, wie er von dem HöchstwertStromkreis 110 abgetastet wird, einen vorbestimmten Wert bzw. Schwellwert überschreitet und die Größe des Erdstromes in dem geschützten System einen Wert übersteigt, der von dem höchsten augenblicklichen Leitungsstrom in den genannten Leitern abhängt, wobei eine im wesentliehen vorbestimmte Zeitverzögerung zwischen der Zeit vorgesehen ist, während der der Erdstrom den besonderen bzw. passenden Viert übersteigt und während der die Auslösespule 36 des Leistungsschalters C3 gespeist wird.

Wie am besten in Pig. 1 gezeigt ist, wird der Ausgangserdstrom des Erdstromwandlers T4, der an den Klemmen 142 und 144 an den gegenüberliegenden Enden der Sekundärwicklung des Wandlers T 4 abnehmbar ist, den Eingangsklemmen eines Brückengleichrichter-Stromkreises 80 zugeführt, der eine Anzahl von Dioden, wie am besten in Figo 2A gezeigt, enthält, um einen gleichgerichteten Ausgangsstrom zu erhalten, der direkt dem vorhandenen Erdstrom in dem geschützten System entspricht, das die Leiter L1 , L2 und L3 und den neutralen Leiter IT enthält. Die positive Ausgangsklemme des Brückengleichrichters 80 ist an den positiven Leiter P1 über den Leiter G-10, die Klemme 414 und den Widerstand R76 angeschlossen, wie am besten in Pig. 23 gezeigt, um ein gleichgerichtetes Signal an dem Widerstand R76 zu entwickeln, das im wesentlichen proportional dem Erdstrom in dem geschützten elektrischen Gerät ist. Die negative Ausgangsklemme des Brückengleichrichters 80 ist an den gemeinsamen Leiter Fl über den Leiter 512 angeschlossen. Es ist zu beachten, daß der Widerstand R76 elektrisch in Reihe mit dem Energiespeicher-Kondensator C1 des Energie-Versorgungs-E.ingan^;srtromkreises 100 geschaltet ist, da das untere Ende des Widerstandes R76 an den Leiter P1 und an die rechte Seite des Energiespeicher-Kondensators C1 angeschlossen ist, der auch an den Leiter P1 angeschlossen ist, wie in Pig. 2A gezeigt. Der Reihenstromtreis, der den Widerstand R76

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und den Energiespeicher-Kondensator C1 enthält, ist mit den gleichgerielrteten Ausgangsklemmen des Brückengleichrichters 80 verbunden, da die andere Seite des Kondensators Cl an den gemeinsamen Leiter bzw. negativen Leiter 1Ϊ1 angeschlossen ist, wie in Fig. 2A gezeigt. Somit ist der Erdstromwandler T4 als Konstantstromquelle geschaltet und stellt einen Ausgangswechselstrom bereit, der durch den Brückengleiehriehter 80 gleichgerichtet und dann dem Widerstand R?6 zugeführt wird, um eine gleichgerichtete Spannung bzw. ein gleichgerichtetes Signal zu entwickeln, auf das der Srdstrom-Auslösestromkreis 600 anspricht, und um den Snergiespeieher-Kcaidensator C1 zu laden, der in Reihe mit dem Widerstand E?6 geschaltet ist. Ferner ist von Bedeutung, daß die maximale gleichgerichtete Spannung, auf die der Energiespeicher-Kondensator Cl aufgeladen werden kann, durch den Wandler Ϊ4 über den Brückenglei ehr icht er SO durch den Betrieb des lie"¹" -nschluS-Spannungsreglers 140 begrenzt ist, der elektrisch parallel xait dem Kondensator C1 zwischen den Leiter PI und ü.en gemeinsamen Leiter 1T1 geschaltet ist, wie zuvor beschrieben.

Der Erdstros-AuslÖsestromkreis 600 enthält einen Pegelstromkreis 610, der auf das an dem Widerstand R?6 anliegende Erdstrom-Singangssignal anspricht, um eine Ausgangsgröße bereitzustellen, wenn der Erdstrom in dem geschützten Wechseistromsystem einen vorbestimmten Wert bzw. einen Schwellwert überschreitet, solange der höchste augenblickliche Leitungsstrom in den Leitern L1, L2 und L3 unterhalb eines vorbestimmten Wertes bzw. Schwellwertes bleibt, wie er von dem Höchstwert Stromkreis 110 erfaßt wird; ferner ist eingeschlossen ein Stromkreis 630, der den Pegelstromkreis 610 betätigt bzw. seinen Betrieb verändert, damit dieser auf einen Wert des Srdstromes in dem geschützten System anspricht, der sich auf den höchsten augenblicklichen Leitungsstron in den genannten Leitern verändert, wenn der höchste augenblickliche Leitungsstrom den zuvor erwähnten vorbestimmten Wert bzw. Schweilwert überschreitet, damit die genannte Ausgangsgröße erzeugt wi~-* außerdem ist ein Zeitverzögerungsstromkreis 620 vorhanden,

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der eine vorbestiiote Zeitverzögerung zwischen der Zeit, während der der Pegels tr oinkreis 610 die Ausgangsgröße erzeugt aufgrund des^T.fertes des Srdstromes in dem geschützten System, und der Zeit, während der die Auslösespule 36 durch den Betrieb des Ausgangsstroiakreises 500 gespeist wird, wenn dieser von dem Erdstrom-Auslösestromkreis 600 angeregt wird, um den Leistungsschalter CB auszulösen.

Der PegelStromkreis 610 des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 umfaßt, wie in Pig. 2B gezeigt, eine Zeitverzögerungs-Rückstellanordnung ähnlich der des Pegelstromkreises 260 des Langzeit-Yerzögerungs-Auslösestromkreises 200 und dem Pegelstromlcreis 610 des Kurzzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreises 300. Im einzelnen umfaßt der Eingang des Pegelstromkreises 610 das Spannungsteilernetzwerk, das die V/iderstände B74 und R75 einschließt, die in Reihe miteinander zwischen den positiven Anschluß des Brückengleichrieliters 80 geschaltet sind über den Leiter G10 am oberen Ende des Widerstandes R76 und den positiven Leiter P3 über die Diode D45. Der Pegelstromkreis 610 schließt ferner die pnp-Transistoren Q30 und Q31 ein. Die Basis des Transistors Q30 ist an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 274 und S75 angeschlossen, während der Smiti^r des Transistors Q30 an den positiven Leiter P1 angeschlossen ist. Um den Snitter-Basis-Stromkreis des Transistors Q30 gegen übermäßige Gegenvorspannung zu schützen durch Begrenzung der Emitter-Basis-Gregenspannung, ist die Diode D63 zwischen die Basis und den Emitter des Transistors Q30 geschaltet. Der Kollektor des Transistors Q30 ist an den gemeinsamen Leiter 1T1 über den Kollektor—Belastungswiderstand R79 und außerdem an die Basis des Transistors Q31 angeschlossen· Der Emitter des Transistors Q31 ist an den positiven Leiter P1 angeschlossen, während der Kollektor des Transistors Q31 mit dem gemeinsamen Leiter i?1 über den Kollektor-Belastungswiderstand R80 verbunden ist. Pevner ist der Kollektor des Transistors Q31 an die obere Seite des Zeitkondensators C32 des Zeitverzögerungsstromkreises 620 über die normalerweise in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode D65 an-

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geschlossen. Um die Rückstellung des Pegelstromkreises 610 des Erdstroin-Auslösestronkreises 600 zu verzögern, nachdem der Erdstrom in dem geschützten System einen Wert überschreitet, der ausreichend ist, den Pegelstromkreis 610 zur Erzeugung einer Ausgangsgröße anzuregen, und dann unter solchen Viert abnimmt, wobei die durch den Betrieb des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 bereitgestellte Verzögerung vollständig abgelaufen ist, ist der Kondensator C31 zwischen den Emitter und den Kollektor des Transistors Q31 geschaltet.

Wie zuvor erwähnt, ist der zweite Pegelstromkreis 630 des Erdstron-Auslösestromkreises 600 zwischen den HöchstwertStromkreis W 110 des Versorgungsstromlcreises 100 und den Pegelstromkreis 610 des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 geschaltet, um den Pegel Stromkreis 610 dahingehend zu betätigen, daß er auf einen Wert bzw. Pegel des Erdstromes in dem geschützten System, der sich mit dem höchsten in den Leitern L1, L2 und L3 fließenden Strom verändert, anspricht, wenn der höchste in den Leitern L1, L2 und L3 fließende Strom einen vorbestimmten Wert bzw. Schwellwert überschreitet. Insbesondere umfaßt der Eingang des Stromkreises 630 die Zenerdiode Z7, das Spannungsteilernetzwerk mit den Widerständen R70 und E71 und die in Durchlaßrichtung geschalteten Dioden D61 und D62, die sämtlich in Reihe miteinander zwischen das obere Ende des Widerstandes R1 des Höchstwertstromkreises 110 (über die Diode D21 und den Leiter V3 mit variabler Ausgangsspannung) und den positiven Leiter P3 über die Diode D45 geschaltet sind. Der Stromkreis 630 enthält ferner die npn-Transistoren Q32 und Q33. Die Basis des Transistors Q32 ist zwischen den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R70 und R71 geschaltet, während der Emitter des Transistors Q32 an den positiven Leiter P3 über den Emitter-Belastungswiderstand R32 und die Diode D45 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors Q32 ist zwischen den Verbindungspunkt zwischer. den Widerständen R74 und R75 des Pegelstromkreises 610 geschaltet zusammen mit dem Kollektor des Transistors Q33. Die Basis des Transistors Q33 ist an den Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des Transistors Q32

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und dem Emitter-Belastungswiderstand R72 geschaltet, während der Emitter des Transistors Q32 an den Leiter P3 über den Emitter-Belastungswiderstand R73 und die Diode D45 geschaltet ist. 3s ist zu beachten, daß beira Betrieb des Stromkreises 630, wie anschließend erläutert wird, die Spannungsabfalle an den Dioden D61 und D62 dazu dienen, eine Spannung zu der Spannung an dem Widerstand R71 hinzuzufügen, die im wesentlichen gleich der Summe der Spannungsabfälle in Durchlaßrichtung der Basis-Emitter-Stromkreise der Stromverstärkungs-Transistoren Q32 und Q33 ist. Die Dioden D61 und D62 unterstützen ferner die Temperaturkompensation des Betriebes des Stromkreises 630 bei Änderungen der Spannungsabfälle an den Basis-3mitter-Stromkreisen der Transistoren Q32 und Q33«

Der Zeitverzögerungsstromkreis 620 des 3rdstrom-Auslösestromkreises 600 umfaßt den Stellwiderstand R78 und den Widerstand R77, die in Reihe miteinander zwischen den positiven Leiter P1 (über den elektrischen Leiter 515 und den Anschluß 512) an das obere Ende des Zeitkondensators C32 angeschlossen sind, der in Reihe mit dem Stellwiderstand R78 und dem Widerstand R77 zwischen den positiven Leiter PT und den gemeinsamen Leiter 1T1 geschaltet ist. Die obere Seite des Zeitkondensators C32 ist ferner mit der Basis des Transistors Q25 des Ausgangsstromkreises 500 verbunden über die normalerweise in Sperrrichtung vorgespannte Trenndiode D64 und die Diode D46 und an den Yerbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors Q31 und dem Kollektor-Belastungswiderstand R80 über die normalerweise in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode D65·

Um den Stromkreis 290, welcher den Transistor Q17 des Langzeit-Yerzögerungs-xiuslösestromkreises 200 umfaßt, an der Bildung eines niederohmigen Pfades zwischen der Kathode der Diode D64 und dem gemeinsamen Leiter 171 beim Betrieb des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 su hindern, was andernfalls den Erdstrom-Auslösestromkreis 600 an der Ingangsetzung des Ausgangsstromkreises 500 hindern würde_; ist der Kollektor dos Trann Lütors Q31 an die Bac.iü des Transistors Q17 ango-

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schlossen, der einen Teil des Pegelstronkreises 260 des Langzeit-Yerzögerungs-Auslösestromkreises 200 bildet, und zwar über den Leiter 621, den Anschluß 420 und die Diode D67, deren Kathode an den Verbindungspunkt zwischen den Kollektor des Transistors Q26 und der Basis des Transistors Q17 geschaltet xst, die einen Teil des in Pig, 2A gezeigten Pegelstromkreises 260 bildet. Die Diode D31, deren Kathode an den Anschluß 424 des Ausgangsstromkreises 500 angeschlossen ist, trägt dazu bei, zu verhindern, daß der Aus gangs stron des Erdstrom-Aus-1 öse Stromkreis es 600 von dem Transistor Q25 des Ausgangs Stromkreises 5OO abgeleitet werden kann»

Beim Betrieb des Erdstrom-Auslösestroiskreises 600 wird zunächst angenommen, daß der Erdstrom in dem geschützten elektrischen System beträchtlich unterhalb eines vorbestimmten Kinimalwertes liegt, der von dem Srdstromwandler T4 erfaßt wird, und daß der höchste in den Leitern L1, L2 und L3 flie-

ßende Leitungsstrom unterhalb eines vorbestimmten Wertes bzw. Schwellwertes liegt, der von dem Höchstwert Stromkreis 110 erfaßt wird und der durch den Betrieb des Stromkreises 630, wie noch erläutert wird, dargestellt wird. Während eines solchen angenommenen Betriebszustandes ist der Smitter-Basis-Stromkreis des Transistors Q30 in Durchlaßrichtung vorgespannt, da die Spannung an dem Emitter des Transistors Q30, die gleich dem geregelten Potential an dem positiven Leiter P1 ist, größer als die Spannung an der Basis des Transistors Q30 ist, die gleich der Spannung des positiven Leiters P3 abzüglich des Spannungsabfalls in Durchlaßrichtung an der Diode D45 zusüglieh des Spannungsabfalls an dem Widerstand R75 ist. Solange der Transistor Q30 durchgeschaltet ist infolge der Torspannung des Emitter-Basis-Stromkreises in Durchlaßrichtung, erzeugt der Eaitter-Kollektor-Strom des Transistors Q30 an dem Widerstand R79 einen Spannungsabfall, was su einer Eull—Vorspannung des Basis-Emitter-Stromkreises des Trijisistors Q31 führt, und der Transistor Q31 wird in nichtleitenden Zustand gehalten. Dann ist der Spannungsabfall an dem YJiderstand S80

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in wesentlichen vernachlässigbar,und die Diode D65 wird in Durchlaßrichtung vorgespannt infolge der Spannung an dem positiven Leiter P1, die der Anode der Diode D65 über den Stellwiderstand R78 und den Widerstand R77 zugeführt wird. Solange die Diode D65 durchlässig ist, kann der Zeitkondensator C32 von den positiven Leiter P1 über den Widerstand R77 keine Ladung ansammeln, da der Stromfluß von dem Leiter P1 über den Stellwiderstand R78 und den Widerstand R77 von dem Kondensator C32 zu dem gemeinsamen Leiter ΪΪ1 über die Diode D65 und den Widerstand R80 abgeleitet wird, Bs ist zu beachten, daß, solange der Transistor Q31 in einem im we se nt liehen nichtleitenden Zustand verbleibt, der Kondensator C31 sich auf eine Spannung auflädt, die gleich der Spannungsdifferenz zwischen f den Leitern P1 und 1ϊ1 abzüglich des relativ niedrigen Spannungsabfalls an den Widerstand R80 ist. Ferner ist zu beachten, daß, solange die Diode D65 in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, die Spannung an der oberen Seite des Kondensators C32 gleich der Summe der Spannungsabfalle in Durchlaßrichtung der Diode D65 und des Spannungsabfall an dem Widerstand R80 ist, der relativ niedrig ist, so daß die Diode D64 in Sperrrichtung vorgespannt wird infolge des Potentials, das an die Kathode der Diode D64 angelegt wird.

Beim Betrieb des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 nimmt die Spannung an der Basis des Transistors Q30 in positiver Rich- a tung ausreichend zu, un den Emitter-Basis-Stromkreis des Transistors Q30 in Sperrichtung vorzuspannen, der dann von einem im wesentlichen gesättigten Betriebszustand in den im wesentlichen nichtleitenden Zustand übergeführt wird unter der Annahme, daß der höchste Leitungsstrom unter dem vorbestimmten Wert bzw. Schwellwert bleibt, auf den der Stromkreis 630 eingestellt ist, um das Ansprechen des PegelstromkreSees 610 zu verändern, wenn der Erdstrom in dem geschützten elektrischen System einen vorbestirjaten Kinimalwert beträchtlich übersteigt, auf den der Pegelstronkreis 610 eingestellt ist, und die entsprechende gleichgerichtete Spannung an dem Widerstand R76 einen entsprechenden vorbestimmten Viert übersteigt. Wenn .der

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Transistor Q30 in den nichtleitenden Zustand übergeführt wird, nimmt der Strom in den Emitter-Kollektor-Stromkreis des Transistors Q30 auf einen vernachlässigbaren Wert at, und der in dem Widerstand R79 fließende Strom wird von den Transistor Q30 abgeleitet und fließt von dem positiven Leiter P1 über den Emitter-Basis-Stromkreis des Transistors Q31. Der Transistor Q31 wird dann durchgesteuert. Dann nimmt der Enitter-Kollektor-Strom des Transistors Q31 zu, um dadurch den Spannungsabfall an dem Widerstand R80 zu vergrößern und die Diode D65 in Sperrichtung vorzuspannen, was dann dem Zeitkondensator C32 gestattet, mit der Ansammlung von Ladung aus dem positiven Leiter P1 über den Stellwiderstand R78 und den Widerstand R77 zu beginnen. V/enn dies durch anhaltenden Erdstrom gestattet wird, nimmt die Spannung an dem Zeitkondensator C32 allmählich zu nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung auf einen Wert, der zur Vorspannung der Diode D64 in Durchlaßrichtung ausreichend ist. Es ist zu beachten, daß, da der Zeitkondensator C32 aus dem geregelten Potential des Leiters P1 über den Stellwiderstand R78 und den Widerstand R77 aufgeladen wird, die von dem Zeitverzögerungsstromkreis 620 bereitgestellte Zeitverzögerung im wesentlichen einen vorbestimmten Wert aufweist, nachdem die Ladung des Kondensators 032 durch den Betrieb des Pegelstromkreises 610 in Gang gesetzt ist und unabhängig von dem Grad ist, in dem der Srdstron den vorbestimmten Ilinimalwert übersteigt, auf den der Erdstrom-Auslösestromkreis 600 während des angenommenen Betriebszustandes anspricht. Wenn die Diode D64 in Durchlaßrichtung durch die Spannung an dem Zeitkondensator 032 vorgespannt ist, fließt ein Strom von dem positiven Leiter P1 durch den Stellwiderstand R73, den Widerstand R77 und die Diode D64 zur Basis des Transistors Q25 des Aiisgangsstronkreises 500 über die Diode D46, die einen Teil des Ausgangs Stromkreise s 500 bildet, der dann angeregt wird, die Auslösespule 36 des Lei st ungs schalters CB zu speisen aus dem'Energie sp eicher-Kondensat or C1 und den genannten Leistungsschalter in den offenen Zustand überzuführen. Es ist zu beachten, daß während des angenommenen Betriebszustandes der Pegelstromkreis 610 eine erste Ausgangsgröße erzeugt, die

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als vergrößerter Spannungsabfall an den V,^riderstand R80 betrachtet werden kann, der gestattet, daß der Zeitkondensator C32 sich, aufzuladen beginnt und daß dann der Zeitverzögerungsstromkreis 620 eine zweite Ausgangsgröße des Srdstron-Auslösestromkreises 600 erzeugt, was der Ausgangs strom ist, der von der Diode D64 nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung fließt, wobei diese Zeitverzögerung beginnt, wenn der Pegelstromkreis 610 das erste Ausgangssignal erzeugt ist.

Während des angenommenen Betriebszustandes wird der zwischen den Emitter und den Kollektor des Transistors Q31 geschaltete Kondensator C31 über den Emitter-Kollektor-Pfad des Transistors Q31 rasch entladen, falls der Erdstrom in dem geschützten System einen vorbestimmten Wert überschreitet, der benötigt wird, um den Transistor Q31, wie zuvor beschrieben, in einen im wesentlichen gesättigten Betriebszustand zu überführen. Palis der Erdstrom während des angenommenen Betriebszu-Standes den vorbestimmten Wert, der zur Überführung des Transistors Q31 in einen im wesentlichen gesättigten Betriebszustand benötigt wird, überschreitet und dann, augenblicklich unter den vorbestimmten Wert absinkt, lädt sich der Kondensator C31 über den Widerstand R80 allmählich auf, bis die Spannung an der Kathode der Diode D65 aufgrund des abnehmenden Spannungsabfalls an dem Widerstand R80 beträchtlich abnimmt, um die Diode D65 in Durchlaßrichtung vorzuspannen, damit der Zeitkondensator C32 rasch entladen wird, falls die Spannung an dem Kondensator C32 noch nicht auf den erforderlichen Wert angestiegen ist, um die Diode D64 in Durchlaßrichtung vorzuspannen. Die Zeitverzögerung bei der Rückstellung des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 im Anschluß an das Ende eines Erdstromes, der den Wert übersteigt, auf den der Pegelstromkreis 610 während eines bestimmten Betriebszustandes anspricht, um dadurch den Betrieb des Pegelstromkreises 610 in G-ang zu setzen, besteht für einen Zeitraum, der etwas länger als eine halbe Periode des in den Leitern 11, L2 und 13 fließenden Stromes ist, und wird durch die Werte der Kondensatoren C31 und des Widerstandes R80 und die Spannung zwischen den Leitern P1 xmd Fl bestimmt.

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Mit anderen Worten, falls der Viert des Erdstromes in dem geschützten Stromkreis den Wert übersteigt, auf den der Pegelstromkreis 610 bei einem bestimmten Betriebszustand anspricht, and dann ohne Unterbrechung länger andauert als die Rüekstellzeitverzögerung des Pegelstroiakreises 610, dauert die Ladung des Kondensators C32 ununterbrochen an, bis die feste, durch den Verzögerungsstromkreis 620 bereitgestellte Zeitverzögerung des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 vervollständigt ist. Es ist zu beachten, daß die vorbestimmte, von dem Verzögerungsstromkreis 620 bereitgestellte Verzögerung des Srdstrom-Auslösestromkreises 600 zwischen einen Kinimal- und einem Maximalwert durch Einstellung des Stellwiderstandes R73 variiert werden kann, der einen Teil des Zeitverzögerungsstromkreises 620 bildet.

Bei den beschriebenen Vorgängen wurde angenommen, daß der höchste in den Leitern L1, L2 und L3 fließende Strom unterhalb eines vorbestimmten Wertes lag, auf den der Stromkreis 630 anspricht . Während des angenommenen Betriebszustandes ist die an der Basis des Transistors Q32 des Stromkreises 630 liegende Spannung mit Rücksicht auf die Spannung an dem Emitter des Transistors Q33 ungenügend, um an die Basis-Emitter-Strcinkreise der Transistoren Q32 und Q33 einen Betriebsstrom anzulegen, so daß die Transistoren Q32 und Q33 im wesentlichen im gesperrten Zustand aufrechterhalten werden. Solange dies der Pail ist, ist der Stromfluß von dem Leiter G-10 über den Widerstand R74 an dem Eingang des Pegelstromkreises 610 und in den Kollektor-Emitter-Stromkreisen der Transistoren Q32 und Q33 vernachlässigbar, und der Stromkreis 630 hat auf das Ansprechen des Pegelstromkreises 610 des Erdstrom-Auslcsestromkreises 600 keinen Einfluß. Mit anderen Worten, während des angenommenen Betriebs zustande s wird nichts von dem Ausgangsstron. des Erdstromwandlers T4j der dem Eingang des Pegelstromkreises 610 über den Brückengl eichrieht er 80 zugeführt wird, v^n dem Widerstand R75 des Pegel Stromkreises 610 durch den Stromkreis 530 abgeleitet, und die Wirkungsweise des Pegelstromkreises 610 "besteht, wie beschrieben, darin, auf einen im wesentlichen

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vorbestimmten Wert bzw. Schwellwert des Brdstromes in dem geschützten System, wie er von dem Erdstromwandler T4 erfaßt wird, anzusprechen.

Wenn der höchste in den Leitern L1, L2 und L3 fließende Strom einen vorbestimmten Wert erheblich überschreitet, auf den der Stromkreis 630 anspricht, nimmt die Spannung an dem Leiter "73, der an den Ausgang des Höehstwertstromkreises 110 angeschlossen ist, auf einen für den Durchbruch der Zenerdiode Z7 ausreichenden Wert zu, und die"Spannung an dem Widerstand R17 steigt an. Während sich die Spannung an dem Widerstand R71 vergrößert, wird den Basis-Emitter-Stromkreisen der Transistoren Q32 und Q33 ein Basisstrom zugeführt, der in den entsprechenden Kollektor-Smitter-Stromkreisen der Transistoren Q32 und Q33 verstärkt wird, wodurch die Spannung an dem Widerstand R73 veranlaßt wird, der Spannung an dem Widerstand R71 zu folgen und zuzunehmen, bis die Spannung an dem Widerstand R73 im wesentlichen gleich der Spannung an dem Widerstand R71 ist. Die vergrößerten Ströme, die in den Kollektor-Emitter-Stromkreisen der Transistoren Q32 und Q33 fließen, gelangen von dem Leiter G10 durch den Widerstand R74 und leiten auf diese Weise einen Teil des Stromes, der andernfalls zu dem Widerstand R75 des Pegelstromkreises 610 fließen würde, von dem Widerstand R75 at), um dadurch das Erdstromsignal, auf welches der Pegelstromkreis 610 anspricht, erheblich herabzusetzen. In dem Maß, wie der höchste in den Leitern L1, L2 und L3 fließende Strom zunimmt, wird auch der von dem Widerstand R75 weggeleitete Strom größer. Mit anderen Worten, wenn der höchste in den Leitern L1, L2 und L3 fließende Strom den vorbestimmten Wert bzw· Schwellwert übersteigt, auf den der Stromkreis 630 anspricht, und über den vorbestimmten Wert bzw. Schwellwert hinaus zunimmt, nimmt der Wert des Erdstromes, der in dem geschützten System fließt und der zur Sperrung des Transistors Q30 erforderlich ist, zu bzw. verändert sich mit" den höchsten Strom in den Leitern L1, L2 und L3. Der zur Betätigung des Pegelstromkreises 610 erforderliche Wert des Erdstrones kann, nachdem der höchste Leitungsstrom den vorbestimmten bzw. Schwellwert, auf den der Stromkreis 630 an-

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spricht, überschritten hat., größer sein als der minimale vorbestimnite V/ert, der zur Betätigung des Pegelstromkreises benötigt wird, solange der höchste Leitungsstrom in den Leitern L1, L2 und L3 unterhalb des vorbestimmten V/ert es bleibt, der zur Betätigung des Stromkreises 630 erforderlich ist. Mit anderen Worten, der Viert des Erdstromes, der benötigt wird, den Pegelstromkreis 610 zur Erzeugung der Ausgangsgröße an dem V7iderstand R79 anzuregen, nachdem der höchste Leitungsstrom in den Leitern L1, L2 und L3 den vorbestimmten V/ert überschreitet, auf den der Stromkreis 630 anspricht, muß ausreichend sein, den Strom über den Widerstand R74 so zu vergrößern, um den Strom auszugleichen, der von dem Widerstand R75 durch den Betrieb des Stromkreises 630 abgeleitet wird.

Unter der Annahme, daß der V/ert des Erdstromes ausreichend ist, um den Pegelstroinkreis 610 zu betätigen, verläuft der Betrieb des Pegelstromkreises 610 und des Zeitverzögerungsstromkreises 620 ebenso wie zuvor beschrieben für den Betriebszustand, in dem der höchste Leitimgsstrom unterhalb des vorbestimmten Viertes lag, auf den der Stromkreis 630 anspricht, und der Erdstrom den minimalen vorbestimmten V/ert übersteigt, der den Transistor Q30 des Pegelstromkreises 610 in den Sperrzustand überführt, und der Transistor Q31 wird durchgesteuert, um dadurch die Diode D65 in Gegenrichtung vorzuspannen und den Beginn der Zeitverzögerung zu gestatten, die von dem Zeitverzögerungsstromkreis 620 bereitgestellt wrird.

Es ist zu beachten, daß während des Betriebes des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 für die beschriebenen unterschiedlichen Betriebszustände jedesmal, wenn der Transistor Q3"l durdigesteuert wird, der Spannungsabfall an dem Widerstand R80, der mit dem vergrößerten Strom in dem Emitter-Kollektor-Stromkreis des Transistors Q31 zunimmt, zu einer höheren positiven Spannung an der Kathode der Diode D65 i'ührt, die auf die Basis des Transistors Q17 über den Leiter 621 und die Diode D67 übertragen wird, wodurch der Emitter-Basis-Stromkreis des Transistors Q17 in Gegenrichtung vorgespannt wird

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und die Überführung des Transistors Q17 in den nichtleitenden Zustand sichergestellt wird. Dieser Vorgang hindert den Stromkreis 290, der den Transistor Q17 umfaßt, an der Bildung eines niederohmigen Strompfades zu dem gemeinsamen Leiter N1, der andernfalls den Ausgangsstrom von dem Erdstrom-Auslösestromkreis 600 zu dem Transistor Q25 des Ausgangsstromkreises 500 ableiten könnte, und hindert den Erdstrom-Auslösestromkreis 600, den Ausgangsstromkreis 5OO in Gang zu 3etzen. Diese Schaltung ist erwünscht, da der Pegelstromkreis 260 des Langzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreises 200 den Stromkreis 27O, welcher den Transistor Q17 umfaßt, nicht in den Sperrzustand überführen kann, obwohl der Erdstrom in dem elektrisehen System mit den Leitern L1, L2 und L3 einen vorbestimmten Erdstrom erreicht haben kann, der zur Anregung des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 ausreichend ist. Zusätzlich trägt die Diode D3I dazu bei, die Ableitung des Ausgangsstromes des Erdstrojn-Auslösestromkreises 600 von dem Transistor Q25 des AusgangsStromkreises 500 zu verhindern.

Der gerade beschriebene Erdstrom-Auslösestromkreis 600 kann unabhängig von dem Langzeit-Yerzögerungs-Auslösestromkreis 200, dem Sofort-Auslösestromkreis 4OO und dem Kurzzeit-Verzögerungs-Auslösestromkreis 300 verwendet werden. Diese Stromkreise können daher fortgelassen werden. Damit fallen auch die Wandler T1, T2 und T3 und die zugeordneten Gleichrichter-Stromkreise 50, 60 und 70 fort. Ferner wird die Diode D67, die einen Teil des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 bildet, überflüssig.

Eine nur dem Erdschlußschutz dienende Schaltungsanordnung umfaßt demnach Mittel zur Herleitung eines Ausgangsstromes, der sich mit dem Erdstrom in dem zugeordneten Mehrphasensystein verändert, %-rie z.B. die Stromwandler CT1, CT2 und CT3, deren neutraler Anschluß bei 1TT1 mit einer Seite der Primärwicklung des Transformators T4 und dessen Ausgangsanschlüsse 52, 62 und 72 sämtlich mit der anderen Seite der Primärwicklung des Transformators T4 verbunden sind. Zusätz-

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lieh, falls es sich um ein Dreiphasen-Vier-Leiter-System, wie in Pig. 1 gezeigt, handelt, wird ein Stromwandler, wie z.B. der Stromwandler CT4 nach Fig. 1, "benötigt, dessen Ausgangsgröße der Primärwicklung des Erdstromwandlers T4 zugeführt wird. Es könnte aber auch ein üblicher Fensterstromwandler anstatt der Stromwandler CT1, GT2 und CT3 verwendet werden, dessen Ausgangsgröße der Primärwicklung des Transformators T4 zugeführt wird. Die zusätzlichen Stromwandler, wie der Stromwandler CT4, werden bei einem Vier-Leiter-System auch mit einem solchen Fensterstromwandler benötigt. Zusätzlich werden der Stellwiderstand R78, alle Komponenten des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 mit Ausnahme der Diode D67, der Snergiespeicher-Kondensator C1, der Eebenschluß-Spannungsregler 140, der Steuerstrom 150 und der Ausgangsstromkreis 500 benötigt.

Bei einer solchen veränderten Anordnung stellt der Ausgangsstrom des Erdstromwandlers 14 den zur Entwicklung der Spannung an dem Widerstand R76 benötigten Strom bereit und lädt den Snergiespeicher-Kondensator G1, mn die erforderliche Er^ergie zum Betrieb des Erdstrom-Auslösestromkreises 600 zu. liefern, der seinerseits den Ausgangsstroakreis 500 zur Speisung der AuslöseSTJUle 36 des Leistungsschalter CS anregt. 3s ist su "beachten, daß in einem Dreipliasen-Vier-Leiter-Wechselstromsystem, wie in Fig. 1 gezeigt, der Ausgangsstrom des zusätzlichen Stromwandlers CT4 so geschaltet ist, daß er vektoriell von des Ausgangsstroia der Stromwandler oder Fenster stromwandler abgezogen wird. Die lettodlfferenz zwischen solchen Ausgangs strömen verändert sich mit dem tatsächlichen Erdstrom in. einem solchen System und wird der Primärwicklung des Srdstromwandlers T4» wie zuvor beschrieben, zugeführt« In einem Dreiphasen-Drei=-Leiter~System wird der zusätzliche Stromwandlerj wie S₀B₀ der Stromwandler GT4_S nicht benötigt und X'iäre in, dem beschriebenen Schutzgerät wegzulassen*

Bie Strompreise und Gerätschaften entsprechend den Lehren der "forllegenclen Erfindung haben mehr-ei^e Vorteile. Z.B. spricht

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ein Schutzgerät mit einem Erdstrom-Auslösestromkreis der beschriebenen Art auf einen vorbestimmten Pegel eines Erdstromes an, solange der höchste Leitungsstron in dem zugeordneten elektrischen System unterhalb eines vorbestimmten Wertes bzw. Schwellwertes bleibt, und spricht auf einen Wert des Erdstromes an, der sich mit dem höchsten Leitungsstrom verändert bzw. mit ihm zunimmt, wenn der höchste Leitungsstrom in dem geschützten System einen vorbestimmten Wert bzw. Schwellwert überschreitet, um damit die.Probleme zu überwinden, die mit der Herleitung eines maßgeblichen bzw. genauen Erdstromsignals für verhältnismäßig hohe Werte des Leitungsstroraes in einem Wechselstromsystem verbunden sind aufgrund des Problems geeigneter Stromwandler, die man benötigt und deren Betriebsweise durch zugeordnete, räumlich benachbarte Stromwandler in den verschiedenen Phasen eines solchen Wechselstromsysteme beeinträchtigt werden kann. Es hat sich gezeigt, daß ein Schutzgerät mit einem Erdstrom-Auslösestromkreis der beschriebenen Art gewisse unerwünschte Auslösevorgänge eines Leistungsschalters vermeidet, der zum Schutz eines Wechselstromsystems vorgesehen ist und der verhältnismäßig hohe Leitungsströme von etwa 1000 A und mehr führt.

3 Figuren
5 Ansprüche

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Claims (1)

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   Pat e nt an s prü ehe

   / 1 .JSehaltungsanordnung zur Erfassung von Erdschlüssen in einem Wechselstromsystem mit mindestens zwei Itfetzleitern, insbesondere für die Auslösung von Leistungsschaltern, mit einem ersten Schaltungsteil zur Bildung eines von dem Erdstrom des Wechselstromsystems abhängigen Ausgangswechselstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangswechselstrom mittels eines Gleichrichters in ein gleichgerichtetes, vom Erdstrom abhängiges erstes Ausgangssignal umgewandelt wird, daß ein zweiter Schaltungsteil vorgesehen ist, der ein von dem Strom in wenigstens einem der ITetzleiter abhängiges zweites gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugt, wobei der erste und der zweite Schaltungsteil an einen Pegelstromkreis (61O)* angeschlossen sind, der eine Ausgangsgröße erzeugt, wenn das erste Ausgangssignal einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet und das zveite Ausgangssignal kleiner als ein vorbestimmter zweiter Wert ist, and daß ein dritter, auf das zweite Ausgangssignal ansprechender und zwischen den zweiten Schaltungsteil und den Pegelstromkreis geschalteter Schaltungsteil vorgesehen ist, der den Pegelstromkreis zur Abgabe der Ausgangsgröße anregt, wenn das zweite Ausgangssignal den zweiten vorbestimmten Wert und das erste Ausgangssignal einen von dem zweiten Ausgangssignal abhängigen Wert überschreitete

   2„ Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zweiten Schaltungsteil und den Pegelstromkreis ein zusätzlicher Schaltungsteil geschaltet ist, der ein nur von dem höchsten der Leitungsströme abhängiges gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugt, und daß der Pegelstroiakreis auf dieses Ausgangs signal und das zweite Ausgangssignal anspricht»

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   3". Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen von den Pegelstromkreis "beeinflußten Schaltungsteil, der nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung eine zusätzliche Ausgangsgröße erzeugt, wobei die Zeitverzögerung beim Auftreten der Ausgangsgröße des Pegelstromkreises in Lauf gesetzt wird.

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand und ein Kondensator in Reihe miteinander an den Gleichrichter angeschlossen sind, und daß der Pegelstromkreis an den Widerstand angeschlossen ist.

   5. Schaltungsanordnung nach Anspruch T, gekennzeichnet durch die Anwendung bei einem Leistungsschalter mit einem Antriebsmittel für die Kontakte, das durch die Ausgangsgröße zur Öffnung der Kontakte angeregt wird.

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