DE2515864A1 - Fehlerstrom-schutzschalter - Google Patents

Fehlerstrom-schutzschalter

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DE2515864A1
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DE
Germany
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transistor
circuit breaker
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breaker according
current circuit
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Withdrawn
Application number
DE19752515864
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English (en)
Inventor
Jiri Dyntera
Alois Dr Marek
Jiri Dr Ing Mastner
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BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BBC Brown Boveri France SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

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31/75 Tr.
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Co., 5400 Baden (Schweiz)
Fehlerstrom-Schutzschalter
Die Erfindung betrifft einen Fehlerstrom-Schutzschalter für Wechselstrom mit einem von einem Transistorschalter gesteuerten Schaltrelais, zum Abschalten mindestens einer Netzphase und mit einem von mindestens einer Netzphase beeinflussten Differenztransformator, sowie einer Gleichspannungsspeisung .
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Derartige Fehlerstrom-Schutzschalter sind bereits bekannt. Sie sind jedoch mit dem Nachteil einer mangelhaften Ansprech-Einpf indlichkeit behaftet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fehlerstrom-Schutz schalter anzugeben, der eine bessere Ansprech-Empfindlichkeit besitzt als bekannte Schutzschalter dieser Art.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Transistor in Emitterschaltung betrieben wird, und dass Mittel vorhanden sind, um den Transistor / Strom gegenzukoppeln sowie Mittel um eine Sekundärseite des Differenztransformators wechselsignalmässig in einen Basis-Emitterkreis des Transistors zu schalten.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Figur beispielsweise erläutert:
Diese zeigt ein Schaltbild eines Fehlerstrom-Schutzschalters. Zwischen einer Netzphase und einem Null-Leiter ist über einen Vorwiderstand R und eine Gleichrichterdiode CR^ eine Pufferbatterie B in Serie geschaltet. Parallel zur Pufferbatterie B liegt die Kollektor-Emitter-Strecke eines Schalttransistors
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Q1 kollektorseitig in Serie mit eineu VJiderstand R^ sowie einer Erregerspule eines Relais RL verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Schalttransistor Q2 um einen NPN-Transistor, wobei selbstverständlich bei Umkehr der Polaritäten auch ein PNP-Transistor verwendet werden kann. Es ist auch ohne weiteres möglich, die Pufferbatterie B und damit den geschalteten Pfad des Schutzschalters zwischen zwei beliebigen Phasenleiter zu schalten, und beispielsweise die verkettete Spannung eines Dreiphasensystems auszunützen.
Die Basis f des SchalttraiÄstors Q2 ist über einen Widerstand R4, eine Sekundärwicklung eines Differenztransformators L und zwei weitere Serie-Widerstände R3 und R2 niit dem positiven Pol der Pufferbatterie B verbunden. Somit v/eist die Sekundärwicklung des Differenztransformators L eine basisseitige Klemme d und eine batterieseitige Klemme C auf. Diese letztere ist über zwei parallele Kondensatoren C , C3 mit dem negativen Pol der Pufferbatterie, d. h. mit dem Null-Leiter verbunden. Die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors Q„ ist weiterhin durch eine Diode CR2 'überbrückt, deren Kathode mit der Basis des Schalttransistors Q_ verbunden ist. Ein Rückkopplungstransistor Q-, , dessen Basis-Kollektor-Strecke kurzgeschlossen ist, und der somit praktisch als Diode wirkt,
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ist mit seinem Emitter direkt am Kollektor b des Schalttransistors Q„ angeschlossen, wogegen der der Anode entsprechende gemeinsame Kollektor-Basispunkt zv/ischen die Widerstände R2 und R2 geschaltet ist. Handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel bei dem als Diode geschalteten Rückkopplungstransistors Q1 um. einen NPN-Transistor, so muss festgestellt werden, dass sich auch hier bei Polaritäts-Umkehr ohne weiteres ein PNP-Transistor, oder aber allenfalls in beiden Fällen auch eine Diode verwenden liesse.
Die Kollektor-Basis-Strecke des Schalttransistors Q2 ist. zusätzlich direkt durch einen Kondensator C·^ überbrückt.
Durch die Pufferbatterie B und die Gleichrichterdiode ^ erfolgt eine Einweg-Gleichrichtung der Wechselspannung zwischen Phase und Null-Leiter und mittels der Pufferbatterie eine entsprechende Glättung. Da der Transistor Q2 als Schalter verwendet wird, können zwei stabile Betriebszustände unterschieden werden, ein -erster, in dem der Transistor leitet, und ein zweiter, in dem der Transistor sperrt. Der Betriebspunkt in dem der Transistor Q2 leitet, wird.durch die Widerstände R2, R3 und R., die zwischen seiner Basis f und der positiven Batterieklemme liegen bestimmt, indem be-
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sagte Widerstände den Basisstrom bestimmen. Bekannterweise wird die Schaltgeschwindigkeit von Transistoren dadurch wesentlich verbessert, dass sie nicht in der Sättigung betrieben werden. Da die Sättigungsbedingungen sehr stark mit dem Stromverstärkungsfaktor schwanken, und besagter Faktor grossen Exemplarstreuungen und Temperaturveränderungen unterworfen ist, müssen Massnahmen ergriffen werden, um den Basisstrom in jedem Fall unterhalb der Sättigungsgrenze zu halten.
Zu diesem Zweck wird mittels des Rückkopplungstransistors Q1 ein von der Ausgangsspannung des Schalttransistors Q2 abhängiger Strom an die Basis rückgeführt. Da nämlich der Schalttransistor Q2 in Emitterschaltung betrieben wird, entspricht die Spannung über dem Kollektorwiderstand Rr und der Erregerspule des Schaltrelais RL der Ausgangsspannung, welche somit direkt proportional zum Kollektorstrom ist. Durch den Rückkopplungstransistor Q-, wird somit verhindert, dass der Transistor Q2 in die Sättigung getrieben v/ird. Da die batterieseitige Klemme C der Sekundärwicklung des Differenztransformators L signalmässig über die Kondensatoren C2, C3 auf Emitterpotential geschaltet wird, entspricht die Spannung über der Sekundärwicklung des Differenztransformators L
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praktisch der Schaltspannung des Schalttransistors Q.,. Der Widerstand R , der zwischen der basisseitigen Klemme d der Sekundärwicklung und der Basis des Schalttransistors Q2 liegt, wirkt primär als Basisstrombegrenzung für Signalströme.
Somit wird ersichtlich, dass falls kein Fehlerstrom vorhanden ist und somit über der Sekundärwicklung des Differenztransformators L keine Spannung liegt, der Schalttransistor Q leitet und das Relais RL durchden Kollektorstrom aktiviert, dass heisst, angezogen ist, Tritt ein Fehlerstrom auf, so wird eine Wechselspannung in die Sekundärwicklung des.Differenztransformators L induziert, und da für dieses Wechselsignal besagte Sekundärwicklung praktisch über der Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors Q2 liegt, wird die Basis in den einen Halbwelten dieser Steuerspannung auf ein negatives Potential gerissen, entsprechend der Leitungsrichtung der Diode CR2, wodurch der Schalttransistor Q2 gesperrt wird, und das Relais abfällt. Es soll nochmals betont werden, dass durch den Rückführungs trans is tor Q^ eine Sättigung des Schalttransistors Q2 verhindert v/ird, wodurch ein wesentlich schnelleres Ansprechen auf Fehlerströrae erreicht wird als bei Schaltungen, die im gesättigten Betrieb'arbeiten. .,
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Claims (1)

  1. - 7 - 31/75
    Patentansprüche
    /l) Fehlerstrom-Schutzschalter für Wechselstrom mit einem von einem Transistorschalter gesteuerten Schaltrelais, zum Abschalten midfiestens einer Netzphase und mit einem von mindestens einer Netzphase beeinflussten Differenztransformator, sowie einer Gleichspannungspeisung, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (Q?) in Emitterschaltung betrieben wird, und dass Mittel vorhanden sind, um den Transistor (Qp) Strom gegenzukoppeln sowie Mittel, um eine Sekundärseite des Differenztransformators (L) wechselsignalmässig in. einen Basis-Emitterkreis des Transistors (Q?) zu schalten.
    2. Fehlerstrom-Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Stromgegenkopplung ein Element (Qp) mit Diodencharakteristik umfassen.
    3. Fehlerstrom-Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Widerstandsmittel (Rp, R,, R1.) vorgesehen sind, die zwischen der Basis des Transistors (Qp) und einem Anschluss der Speisung (B) geschaltet werden, um den Basisgleichstrom zu bestimmen.
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    H. Fehlerstrom-Schutzschalter nach Anspruch 3,- dadurch .gekennzeichnet , dass die Mittel zur Basisgleichstromfestlegung einen ohmscher Spannungsteiler (FL·, R_/R^) umfassen.
    5. Fehlerstrom-Schutzschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Stromgegenkopplung (Q ) einseitig mit dem Teiler-Abgriff des Spannungsteilers verbunden sind, und dass sie anderseitig mit dem Kollektor des Transistors (Qp) verbunden sind.
    6. Fehlerstrom-Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur wechselsignalmässigen Schaltung der Differenz-Transformator-Sekundärseite in den Basis-Emitterkreis mindestens eine Kapazität (C„, C) umfassen., um die Differenz-Transformator-Sekundärseite einseitig auf Emitterpotential des Transistors (Q?) zu schalten.
    7. Fehlerstrom-Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über der Kollektor- Basisstrecke des Transistors (Qp) mindestens eine Kapazität (C.) liegt.
    8. Fehlerstrom-Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basis des Transistors (Q?) mindestens ein Widerstand (R^) direkt vorgeschaltet ist, um den Basissignalstrom zu begrenzen.
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    9. Fehlerstrom-Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basis-Emitter-Strecke des Transistors
    (Qp) eine Diode (CR„) antiparallel geschaltet ist.
    10. Fehlerstrom-Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzschalter von zwei Netzphasen über eine Gleichrichterschaltung gespiesen wird.
    11. Fehlerstrom-Schutzschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterschaltung eine Pufferbatterie umfasst (B).
    BBC Aktiengesellschaft
    Brown, Boveri & Cie.
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    ι 40 ·♦
    Leerseite
DE19752515864 1975-03-19 1975-04-11 Fehlerstrom-schutzschalter Withdrawn DE2515864A1 (de)

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CH348775A CH583466A5 (de) 1975-03-19 1975-03-19

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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752515864 Withdrawn DE2515864A1 (de) 1975-03-19 1975-04-11 Fehlerstrom-schutzschalter

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CH (1) CH583466A5 (de)
DE (1) DE2515864A1 (de)
ES (1) ES445967A1 (de)
GB (1) GB1532084A (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4343560A1 (de) * 1993-12-20 1995-06-22 Kopp Heinrich Ag Fehlerstromschutzschalter

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GB2279189A (en) * 1993-06-15 1994-12-21 Sheir Chun Lam Earth fault circuit breaker

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1190554B (de) * 1962-12-14 1965-04-08 Siemens Ag Fehlerstromschutzschalter zum Abschalten elektrischer Anlagen beim Auftreten eines Fehlerstromes

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A.P. Speiser, Impulsschaltungen, Berlin, Göttingen, Heidelberg, 1963, Springer, S. 134-138 *

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ES445967A1 (es) 1977-05-16
CH583466A5 (de) 1976-12-31
GB1532084A (en) 1978-11-15

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