DE2321927C3

DE2321927C3 - Electronic high-speed circuit breakers with a variable power range

Info

Publication number: DE2321927C3
Application number: DE19732321927
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 2000 Hamburg; Angermaier Peter 2000 Wedel Kranert
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Filing date: 1973-04-30
Publication date: 1976-01-29

Description

stung, bestehend aus Leistungseinheiten und Elek- versorgers (Generator oder speisendes Netz) bewirkt,power, consisting of power units and electricity supplier (generator or feeding network),

tronikeinheiten, ein Schalter mit der benötigten Schalt- Vorteilhaft ist bei einem Leistungsschalter nachtronic units, a switch with the required switching is advantageous for a circuit breaker according to

leistung erstellt wird. der Erfindung, daß aus jeder Schalteinheit kleinerenperformance is created. the invention that from each switching unit smaller

Zwangskommutierte elektronische Gleichstrom- 45 Leistungsbereichs durch Parallelschalten entsprechen-Forcibly commutated electronic direct current 45 power range by parallel switching corresponds to

schalter mit einer Löscheinrichtung, bestehend aus der Anzahl von Einheiten ein Leistungsschalter mitswitch with a quenching device, consisting of the number of units a circuit breaker with

Löschthyristor, Löschkondensator und Löschdrossel. der benötigten Schaltleistung erstellt werden kann, beiQuenching thyristor, quenching capacitor and quenching choke. the required switching capacity can be created

die parallel zu einem oder mehreren Hauptthyristoren dem selbst bei großen Löschströmen ein für diethe parallel to one or more main thyristors for the even with large extinguishing currents

geschaltet ist, und mit einem niederohmigen Parallel- Elektroniken gefährlicher Spannungsabfall, der zuis switched, and with a low-resistance parallel electronics dangerous voltage drop that leads to

widerstand als Nebenweg zum Hauptthyristor, sind 50 Fehlzündungen führen könnte, mit Sicherheit vermie-resistance as a bypass to the main thyristor, 50 misfires are possible, with safety avoided

bekannt. Dabei wird im Falle des Kurzschlusses oder den und gewährleistet ist, daß bei Spannungswieder-known. In the event of a short circuit or the and it is ensured that when the voltage is restored

Überstroms die Löscheinrichtung durch Zünden des kehr an den Hauptthyristoren alle parallelgeschaltetenOvercurrent the extinguishing device by igniting the return on the main thyristors all connected in parallel

Löschthyristors wirksam und der betriebsmäßige Zellen wieder zündfähig sind.Extinguishing thyristor effective and the operational cells are ignitable again.

Dauerzündstrom zur Elektrode des Hauptthyristors In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nachContinuous ignition current to the electrode of the main thyristor. In the drawing, exemplary embodiments are shown

wiid kurzzeitig unterbrochen. Der Kurzschlußstrom 55 der Erfindung dargestellt. Es zeigtwiid briefly interrupted. The short circuit current 55 of the invention is shown. It shows

wird dabei über den niederohmigen Parallelwider- F i ?,. 1 einen bekannten elektronischen Schalter,is thereby over the low-resistance parallel resistor F i ?,. 1 a well-known electronic switch,

stand auf einen ungefährlichen Wert begrenzt. F i g. 2 einen Leistungsschalter nach der Erfindung,was limited to a safe value. F i g. 2 a circuit breaker according to the invention,

Bei diesem Schalter ist die Begrenzung der Schalt- F i g. 3 die Schaltungsanordnung zur Ableitung desWith this switch, the limitation of the switching F i g. 3 the circuit arrangement for deriving the

leistung durch die Auslegung sowohl der Haupt- Stroms als Spannungswert über dem Parallelwider-performance by designing both the main current and the voltage value across the parallel resistor

schaltelemente als auch der Zünd- und Löschelektro- 60 stand,switching elements as well as the ignition and extinguishing 60,

nik auf einen bestimmten Leistungsbereich nach- F i g. 4 die in Reihe geschalteten Kontakte dernik to a certain performance range after- F i g. 4 the series-connected contacts of the

teilig. Überwachungsrelais zur Wiedereinschaltbereitschaft,part. Monitoring relay for readiness for restart,

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu F i g. 5 die Überwachungsschaltung zur SperrungThe object of the invention is to remedy these disadvantages. 5 the monitoring circuit for blocking

beseitigen und einen Schalter zu schaffen, der für des Wiedereinschaltbefehls bei lange anstehendemEliminate and create a switch for the reclosing command for a long pending

weite Leistungsbereiche verwendbar ist. Zur Lösung 65 Kurzschluß.wide performance ranges can be used. To the solution 65 short circuit.

der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, Der in F i g. 1 dargestellte Gleichstromschalter Sthe object is proposed according to the invention, the in F i g. 1 shown DC switch S

daß die Kathodenseiten der Haupt- und Löschthyri- mit seinen Hauptthyristoren und Hauptdrosseln 11that the cathode sides of the main and quenching thyristors with its main thyristors and main chokes 11

stören niederohmig zu einem gemeinsamen Bezugs- und 12, den Nebenwiderständen Rp 1 und Rp 2,interferes with low resistance to a common reference and 12, the shunt resistors Rp 1 and Rp 2,

seiner aus einer Reihenschaltung von Löschthyristor 3, strom für alJe parallelen Hauptzweige 1.1, 1.2, ILl, Löschdrossel 13 und Löschkondensatoren 31 und 32 II.2 des Schalters SI, SII freigegeben ist. Erreicht bestehenden Löscheinrichtung und einer nicht darge- wird diese Freigabe durch Relais, die jeweils den einstellten Ladeeinrichtung für die Löschkondensatoren, zelnen Elektroniken EL EII, EIII zugeordnet sind, ist bekannt. Die zugehörende Elektronik E steuert den 5 deren Spulen von den entsprechenden Hauptzünd-Lösch- und Wiedereinschaltvorgang. Ausgelegt ist der strömen angesteuert werden und deren Kontakte nach Schalter für einen bestimmten Leistungsbereich. F i g. 4 als UND-Verknüpfung in Reihe liegen. Alleits from a series connection of thyristor 3, current for alJe parallel main branches 1.1, 1.2, ILl, quenching throttle 13 and quenching capacitors 31 and 32 II.2 of the switch SI, SII is released. If an existing extinguishing device is achieved and one is not shown, this release is known by relays which are each assigned to the charging device set for the extinguishing capacitors, individual electronics EL EII, EIII. The associated electronics E controls the 5 whose coils of the corresponding main ignition, extinguishing and restarting process. The currents are designed to be controlled and their contacts according to switches for a certain power range. F i g. 4 are in series as an AND link. All

Ein solcher Schalter S wird als Schalt?inheit der Relais müssen also angezogen haben, ehe ein Frei-Such a switch S is used as a switching unit, so the relays must have picked up before a free

Erfindung zugrunde gelegt, um Leistungsschalter va- gabebefehl für den speisenden Teil erfolgen kann. DieInvention based on circuit breaker va- output command for the feeding part can be done. the

riable¹" Abschaltleistung zu erstellen, wobei die ge- io Anordnung gewährleistet, daß bei Spannungswieder- ^{riable 1} "breaking capacity, whereby the ge io arrangement ensures that when the voltage is restored

forderte Schaltleistung die Anzahl der parallelzuschal- kehr an den Hauptthyristoren alle parallelen Zellenrequired switching capacity the number of parallel connections to the main thyristors all parallel cells

tenden Schalteinheiten bedingt. In F i g. 2 sind zwei zündfähig sind.limited switching units. In Fig. 2 are two are ignitable.

Grundeinheiten SI und SII mit ihren Elektroni- Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß beim ken E1 und EII zu einem Schalter parallelgeschaltet. Wiedereinschalten des speisenden Teils auf das zu so daß die Schalterleistung verdoppelt ist. Die Ka- 15 versorgende Netz die Kurzschlußursache nicht bethodenseiten der Haupt- und Löschthyristoren 1.1, seitigt ist, also der Kurzschluß noch ansteht. Das 1.2, 1.3, ILl, II.2, II.3 sind zu einem gemeinsamen würde ein sofortiges erneutes Auslösen des elektroni-Bezugspunkt P verbunden, der als Bezugspotential für sehen Leistungsschalters bedeuten und der beschriedie Triggereingänge der Elektronikeinheiten E I, EII bene Ein- und Ausschaltvorgang würde sich wiederdient. Im Störungsfall müssen alle Schalteinheiten SI, 20 holen. Deshalb ist die Zählschaltung nach Fig. 5 S II auslösen, w&s durch die Verbindung V vorgesehen, die nach zwei Abschaltungen innerhalb der Triggereingänge der Elektroniken unterein- einer einstellbaren Zeit die Spannungswiederkehr am ander und das gemeinsame Bezugspotential für Leistungsschalter sperrt und die Anlage bis zur Bedie Elektroniken EI, EII gewährleistet ist. seitigung der Kurzschlußursache abgeschaltet hält.
Wenn die nicht dargestellte Grenzwertauslösung, 25 Die Zählschaltung nach F i g. 5 besteht aus einer sei es im Falle eines Überstroms, im Falle zu geringer bistabilen Kippstufe K 1, einer monostabilen Kipp-Löschkondensatorladung oder bei einem fehlerhaften stufe K 2 mit Zeitverhalten und einem NAND-Gat-Hauptstromzweig, anspricht, werden alle Schaltein- ter N, welches auf ein Relais d speist. Über einen heiten abgeschaltet. Dabei ist die gemeinsame Verbin- Spannungsteiler All, R 12 gelangen die Zählimdung der Kathodenseiten der Leistungseinheiten so 30 pulse auf die Eingänge E 1 und E 2 der Zählschaltung, niederohmig gehalten, daß keine für die Elektroniken In der Ausgangsstellung der Zählschaltung steht E I, EII gefährlichen Spannungsabfälle auftreten, die an den Eingängen E 1 und E 2 kein Signal an, der Fehlzündungen auslösen könnten. Ist der stromerzeu- Ausgang Q 1 hat L-Signal, Q 2 liegt auf O-Signal. gende, netzversorgende Anlagenteil ein Generator, Demzufolge hat der Eingang A des NAND-Gatters wird mit Auslösen des Leistungsschalters S I, SII die ₃₅ den Wert L und der ß-Eingang den Wert O, der AusMaschine sofort entregt. Ist der netzversorgende Teil gang Q 3 gibt L-Signal auf das Relais d. Das Relais ein speisendes Netz, wird die Speisung unterbrochen. ist angezogen. Nach dem ersten Impuls an den Ein-Erst wenn die Störung beseitigt ist, darf die Anlage gangen E 1 und E 2 wird Q 1 auf Null gestellt, Q 2 wieder eingeschaltet werden. hat L-Signal, der Eingang A des NAND-Gatters liegtBasic units SI and SII with their electronics There is also the possibility that the ken E1 and E II are connected in parallel to a switch. Switching the feeding part back on so that the switch capacity is doubled. The network supplying the cable is not the cause of the short circuit on the method side of the main and quenching thyristors 1.1, so the short circuit is still pending. The 1.2, 1.3, ILl, II.2, II.3 are connected to a common triggering of the electronic reference point P , which means as a reference potential for the circuit breaker and the described trigger inputs of the electronic units EI, EII level inputs and Switching off would be useful again. In the event of a fault, all switching units must fetch SI, 20. Therefore the counting circuit according to Fig. 5 S II trigger, w & s is provided through the connection V , which after two disconnections within the trigger inputs of the electronics at an adjustable time, the voltage recovery at the other and the common reference potential for the circuit breaker blocks and the system until it is operated Electronics EI, EII is guaranteed. the cause of the short circuit is switched off.
If the limit value triggering, not shown, 25 The counting circuit according to FIG. 5 consists of one whether in the event of an overcurrent, in the case of a too low bistable multivibrator K 1, a monostable flip-flop extinguishing capacitor charge or in the case of a faulty stage K 2 with time response and a NAND gate main current branch, all switching inputs N , which feeds to a relay d. Shut down about a unit. The common connec- Voltage divider All, R 12 get the counting of the cathode sides of the power units so 30 pulses on the inputs E 1 and E 2 of the counting circuit, kept low, so that no EI, EII are dangerous for the electronics in the starting position of the counting circuit Voltage drops occur which do not have a signal at inputs E 1 and E 2 that could trigger misfires. Output Q 1 has an L signal, Q 2 has an O signal. As a result, the input A of the NAND gate is immediately de-energized when the circuit breaker SI, SII ₃₅ is triggered, the value L and the ß input the value O, the AusMaschine. If the mains supplying part is gear Q 3, there is an L signal on relay d. If the relay is a feeding network, the feed is interrupted. Is attracted. After the first pulse to the on-only when the fault has been eliminated, the system may go E 1 and E 2, Q 1 is set to zero, Q 2 is switched on again. has an L-signal, the input A of the NAND gate is present

In der F i g. 3 ist die Anordnung dargestellt, die 40 auf Null, der Eingang B auf L, der Ausgang Q 3 nach einem Kurzschluß das Wiedereinschalten des bleibt also auf L-Signal. Der zweite Impuls innerhalb in F i g. 2 gezeigten Leistungsschalters überwacht. der eingestellten Zeit verändert den L-Wert des Aus-Erst wenn der Kurzschlußstrom unter den Grenzwert gangs Q 2 des Zeitglieds K 2 nicht, der Ausgang Q 1 abgesunken ist, darf eine Einschaltung erfolgen. Der der Kippstufe K 1 wird auf L gestellt, damit liegt der Strom wird am Parallelwiderstand Rp als Spannungs- 45 Eingang A des NAND-Gatters auch auf L. Q 3 wird wert erfaßt und dieser gilt als Meßwert für den auf Null gestellt und das Relais d fällt ab. Nach Ab· Wiederdnschaltaugenblick. Wenn der Strom unter lauf der eingestellten Verzögerungszeit fällt die Kippeinen Miniinalwert abgesunken ist, wird der Zünd- stufe K 2 in ihre Ausgangsstellung zurück, das heißt strom für die Hauptzweige freigegeben. Der Wider- an Q 3 liegt wieder L-Signal. Nach Beseitigen der stand R 2 dient zur Anpassung an Elektroniken mit 50 Störung kann über den Setztaster S das Relais d wieuntersdiiedlichen Ansprechwerten vnd die Zener- der eingeschaltet und die Anlage in Betrieb genomdiode Z zur Spannungsstabilisierung. men werden. Die Rückkopplung von Q 2 nach K 1 ge-In FIG. 3 shows the arrangement, the 40 to zero, the input B to L, the output Q 3 after a short circuit, the reactivation of the remains on the L signal. The second pulse within in FIG. 2 circuit breaker shown. the set time changes the L value of the off-only when the short-circuit current does not fall below the limit value input Q 2 of the timer K 2, the output Q 1 has dropped, a switch-on may take place. The of the flip-flop K 1 is set to L, so that the current is at the parallel resistor Rp as voltage 45 input A of the NAND gate also to L. Q 3 is value recorded and this is the measured value for the set to zero and the relay d falls off. After switching off again. If the current falls below the set delay time and the tilt has dropped by a minimum value, ignition stage K 2 is returned to its starting position, i.e. current is released for the main branches. The resistance at Q 3 is again an L signal. After eliminating the stand R 2 is used to adapt to electronics with 50 malfunctions, the relay d as different response values and the zenerers can be switched on via the set button S and the system is in operation genomdiode Z for voltage stabilization. men will be. The feedback from Q 2 to K 1

Gleichzeitig muß eine Freigabeüberwachung des währleistet, daß die Kippstufe K 1 in ihre Ausgangsspeisenden Teils erfolgen. Im Falle eines speisenden stellung zurückgestellt wird, wenn nur ein Impuls auf Generators muß die Erregung der Maschine, im Falle 55 die Eingänge E 1 und E 2 gegeben wird, das heißt, eines speisendes Netzes der Speiseschalter freigegeben wenn die Störung in der Anlage innerhalb der Laufwerden . Zugeschaltet wird aber erst, wenn der Zünd- zeit von K 2 bereits beseitigt ist.At the same time, a release monitoring must ensure that the flip-flop K 1 takes place in its output-feeding part. In the case of a feeding position, if only one pulse on the generator must excite the machine, in the case of 55 the inputs E 1 and E 2 is given, that is, a feeding network, the feed switch is released when the fault in the system within the Running. However, it is only switched on when the ignition time of K 2 has already been eliminated.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

point are connected, which forms the reference potential for the claims: trigger inputs of all ignition and extinguishing electronics. This is a further development of the invention

1. Electronic Leisiungsschnsüschaitervaria- point the reference potential for the trigger inputs Less power range for wiring an electronic 5 of the ignition electronics.

Irish news, with parallel switching Furthermore, it is proposed that for the snake of switching units smaller power range, readiness for reconnection of the circuit breaker consisting of power units and electronics after a short circuit or overcurrent has subsided, a switch with the required switching below the limit value of the current above the parallel power is created, characterized by being tapped as a voltage value and shows that the cathode sides of the main, that the ignition current for the main thyristors is only released again and low-resistance to quenching thyristors when this voltage value is connected to a common reference point (p). has reached a minimum value.
which is the reference potential for the trigger inputs. Furthermore, it is provided according to the invention that forms in all ignition and extinguishing electronics (E) . «5 Mains supply by means of a generator that

2. Electronic switch according to claim 1. in the end with deletion of the Hauptthynstoren at the same time indicated that the trigger input is de-energized early, its excitation is released, of the electronic units (£) are connected to one another or that when they are supplied from a mains supply who are. the one in the event of a short circuit! switched off feeding circuit

3. Electronic switch according to claim 1, 20 only switchable back to the mains to be supplied, characterized in that it is switched on, if all the switching units connected in parallel would give the current via the parallel resistor (Rp) Zündstroni received. The release is recorded as a voltage value and the ignition current, which is only released through a series connection of relay contacts as main branches, when a mini-AND link.

malwert is not reached. 25 To avoid repeating or multiple

4. Electronic switch according to claim 3, because re-entry of the power generating generator characterized in that the release signal for or the feeding network to the still existing the excitation of the feeding generator or short circuit and one consequently repeating the Switch-on device of the feeding network, the connection and disconnection of the circuit breaker is depending on an AND link, a counting circuit is proposed according to the invention for the 30, Ignition currents of all main branches. which after two shutdowns within one

5. Electronic switch according to the claimable time with mains supply via generator 1 to 4, characterized in that one operated the excitation of the generator or with a counting circuit After switching off twice, a supply via a supply network of the feed switch Re-connection of the power supplier blocks. 35 blocks.

According to a further development of the invention, the counting circuit controls a capacitor discharge

The invention relates to an electronic line after an adjustable tent in its output speed switch variable power range to the position falling back monostable trigger and one

Wiring of an electrical network, with 40 bistable triggers, both via an AND gate

Parallel switching of switching units of smaller lines to work on a relay, which disables the current