DE2800076C2

DE2800076C2 - Strombegrenzungsschalter mit elektronischer Steuerschaltung

Info

Publication number: DE2800076C2
Application number: DE19782800076
Authority: DE
Inventors: Andre Grenoble Ducluzaux; Jean-Marc Veurey-Voroize Quinodoz
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1977-01-07
Filing date: 1978-01-02
Publication date: 1986-08-28
Also published as: FR2377086A1; FR2377086B1; DE2800076A1; IT1117333B

Description

28 OO 076

und die Steuerschaltung können gemeinsam für alle Pole des Schalters sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt eines Schalterpoles;

F i g. 2A und 2B das zugehörige Schaltschema.

F i g. 1 stimmt mit F i g. 1 der französischen Patentschrift 22 47 118 überein und man erkennt den beweglichen Teil 10 mit der Kontaktbrücke 12 und die gegenüber der Spule 16 stehende Scheibe 14. Die Verklinkung 18 mit den Klemmrollen 20 hält den beweglichen Teil 10 in der Öffnungsstellung, und die Spule 22 mit der gegenüberstehenden Scheibe 24 steuert die Befreiung der Verklinkung 18 und das Einschalten des Schalters durch die Feder 26.

Die Spule 22 ist in einem Stromkreis mit einem Thyristor 28 und einem Kondensator 30 oder eine Kondensatorbatterie geschaltet In ähnlicher Weise wird die Spule 16 durch eine Kondensatorbatterie 32, die aus Twei parallel geschalteten Teilen 34, 36 besteht, gespeist Jeder Teil 34, 36 kann durch einen Thyristor 42, 44 mit einer Steuerelektrode 38, 40 die Spule 16 speisen. Soll der gezeichnete offene Pol geschlossen werden, wird ein Impuls an die Steuerelektrode 29 des Thyristors 28 angelegt und der Kondensator 30 entlädt sich durch die Spule 22. Die zurückgestoßene Scheibe 24 schlägt gegen die Klemmrollen 20 und löst somit die Verklinkung 18. Der Schalter wird durch die Feder 26 geschlossen und in diesem Zustand steht die Scheibe 14 gegenüber der Spule 16. Soll nun ausgeschaltet werden, so erhalten die Steuerelektrode 38 und/oder 40 der Thyristoren 42 und/oder 44 einen Impuls. Zur näheren Erläuterung dieser Wirkungsweise kann auf die obengenannte französische Patentschrift zurückgewiesen werden und es wird nur bemerkt, daß jeder Pol eines Schalters seine eigene Antriebsanordnung haben kann oder daß ein gemeinsamer Antrieb mehrere Pole zugleich antreiben kann.

Bezugnehmend auf F i g. 2 sieht man die drei je einem Pol eines dreipoligen Schalters zugeordneten Spulen 22, 22', 22", die in Serienschaltung an dem Kondensator 30 geschaltet sind. Die Spulen 16,16', 16" sind gleichfalls in Serie an die Kondensatorbatterie 32 geschaltet Die Kondensatoren 30,32 werden durch den im Stromkreis 46 liegenden und durch das Netz 50 gespeisten Transformator 48 geladen, und ein Regler 52 steuert einen im Stromkreis 46 geschalteten Thyristor 54, um die Ladung der Kondensatoren auf einem konstanten Wert zu halten. Meßwert-Geber 56,58 zeigen eine über einer maximalen Spannung U_ma, oder unter einer minimalen Spannung U_m/_n liegende Ladespannung U. Der Transformator 48 speist auch HilfsStromkreise 60 mit einem Meßwert-Geber 62, der ein Abfallen der Spannung V unter einen Schwell wert V_m,„ anzeigt.

Die Ausgänge von den die Kontaktbrückenlage 12 anzeigenden Meßwert-Gebern 64 sind einerseits mit einem die unterschiedliche Lage der Kontakte anzeigenden Block 66 verbunden und andererseits mit einem Block 68 von Hilfskontakten. Ein an das Netz 50 angeschlossener Stromwandler 70 speist einen Überstromanzeigeblock 72, der mit einem Pendelsperrblock 74 mit einem Anzeiger 76 und einem Zurückstellknopf 78 verbunden ist.

Ein Selbstüberwachungsblock 80 des Schalters und der elektronischen Steuerung erhält das Signal von einem Oder-Gatter 82. Auf die Eingänge des Oder-Gatters 82 wirken: die Signale der Meßwert-Geber 56, 58 von Überladung und Unterladung der Kondensatoren 30, 32; das Signal des unterschiedlichen Kontaktlageblockes 66 und andere Sicherheitssignale sowie ein Oberheizungssignal oder ein Verschleißsignal. Der Selbstüberwachungsblock 80 speichert das Informationssignal über den Betriebszustand des Schalters und besitzt einen Anzeiger 84 und einen Zurückstellknopf 86. Das Jurch den Selbstüberwachungsblock 80 gelieferte Signal bei gutem Betriebszustand wirkt auf einen Eingang eines Und-Gatters 88, dessen Ausgang mit der Steuerelektrode 29 des Einschaltthyristors 28 verbunden ist Die anderen Eingänge des Und-Gaiters 88 erhalten: das Schließbefehlsignal, das Nichtöffnungsbefehlssignal, das Nichtpendelsperrsignal des Blockes 74, das Kontaktöffnungsanzeigesignal 12 und die Spannungssignale der Meßwert-Geber 58 und 62. Das Und-Gatter 88 liefert einen Zündimpuls des Thyristors 28, und das Einschalten des Schalters ist also nur bei Vorhandensein aller dieser Signale an den Eingängen des Gatters 88 möglich.
Die Steuerelektrode 38 des Thyristors 42 ist am Ausgang eines Und-Gatters 90 und die Steuerelektrode 40 des Thyristors 44 am Ausgang eines Und-Gatters 92 verbunden. Diese Und-Gatter 90,92 haben je zwei Eingänge. An einem Eingang des Und-Gatters 90 wirkt das Signal des Blockes 68, das das Schließen aller Kontakte 12 anzeigt Der andere Eingang ist mit dem Ausgang eines Oder-Gatters 94 mit drei Eingängen verbunden und diese Eingänge erhalten ein Öffnungsbefehlssignal, ein durch den Meßwert-Geber 62 geliefertes Spannungsabwesenheitssignal und ein Ausgangssignal eines Oder-Gatters 96. Dieses letztere Signal wirkt auch auf einen Eingang des Und-Gatters 92, deren anderer Eingang das Signal des Blockes 68, das das Schließen der Kontakte 12 anzeigt, empfängt. Auf die beiden Eingänge des Oder-Gatters 96 wirken das Ausgangssignal des

Oder-Gatters 82 und das Überstromsignal des Blockes 72.

Der Teil 34 der Kondensatorbatterie 32 besitzt drei Kondensatoren 98, 98', 98" in paralleler Schaltung mit Zwischenschaltung von Dioden 100, die ein Entladen eines gesunden Kondensators in einem fehlerhaften Kondensator verhindert.
Die Wirkungsweise des Schalters ist folgende:
Normalerweise sind die Kondensatoren 30, 32 geladen und ihre gute Ladung wird durch die Meßwert-Geber 56,58 geprüft. Wenn der Schalter offen ist, kann das »Und«-Gatter 88 einen Zündimpuls des Thyristors 28 aussenden, wenn alle ihre Eingänge ein Signal empfangen, d. h., daß die folgenden Bedingungen erfüllt sein müssen: Vorhandensein eines Schließbefehls und Abwesenheit eines Öffnungsbefehls; Kontakte offen, Vorhandensein von Spannung an den Kondensatoren 30,32 und an den Hilfsschaltungen; Abwesenheit eines Pendelsperrsignals und eines Selbstüberwachungssignals. Das Schließen des Schalters ist also nur möglich, wenn die Selbstüberwachungsvorrichtung keinen Fehler anzeigt und wenn der Schalter im Stande ist, sich wieder zu öffnen, das bedeutet, daß die Kondensatoren geladen sind und die Hilfsschaltungen unter Spannung stehen.

Die öffnung des Schalters kann auf zweierlei Weise gesteuert werden:

Eine normale öffnung wird durch Zünden des Thyristors 42 und Entladen des Teiles 34 der Kondensatorbatterie 32 in die Spulen 16, 16', 16" bewirkt. Das Zünden des Thyristors wird in diesem Falle durch das Und-Gatter 90 bewirkt, wenn ein Signal an den beiden Eingängen vorhanden ist, d. h. wenn einerseits der Schalter geschlossen ist und andererseits bei Vorhandensein eines Öffnungsbefehles oder bei Spannungsabwesenheit

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der Hilfsschaltungen, die auf das Oder-Gatter 94 wirken.

Eine Schnellöffnung wird durch gleichzeitiges Zünden der Thyristoren 42,44 und Entladen der Teile 34,36 der Kondensatorbatterie 32 in die Spulen 16, 16', 16" bewirkL Diese Schnellöffnung entsteht, wenn der Block 72 an das Oder-Gatter 96 ein Kurzschlußsignal abgibt oder wenn das Oder-Gatter 82 ein Selbstüberwachungssignal an den anderen Eingang des »Oder«-Gatters 96 abgibt. Das Ausgangssignal des Oder-Gatters 96 wirkt direkt auf das »Und«-Gatter 92 des Thyristors 44 und über das Oder-Gatter 94 auf das Und-Gatter 90 des Thyristors 42. Beim Ausfallen eines Entladestromkreises kann der gesunde Entladestromkreis den Schalter jedoch öffnen, da die beiden Thyristoren 42,44 gleichzeitig gezündet werden, aber der Schalter öffnet sich lang- is samer, genau wie bei der oben beschriebenen normalen öffnung. Die »Und«-Gatter 90,92 leiten das Öffnungssignal nur weiter, wenn die Kontakte 12 geschlossen sind.

ManGhe der beschriebenen Sicherheitsstromkreise können gegebenenfalls weggelassen oder andere kön- 20 nen hinzugefügt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

28 OO 076 I 2 erste Sekundärauslöser als elektrodynamischer Auslö- Patentansprüche: ser ausgebildet und es ist die Eigenzeit des Systems aus elektrodynamischem Auslöser und Leistungsschalter

1. Strombegrenzungsschalter mit einer elektrody- kleiner als die Eigenzeit des zweiten Sekundärausiösers. namischen Antriebsanordnung zur Schnellöffnung 5 Hierbei sollen die beiden Energiespeicher zweimal kurz des Schalters, mit einer Spule und einer davor ste- hintereinander eine Auslösung des Schalters ermöglihenden leitenden Scheibe und einem elektrischen chen.

Energiespeicher zum Speisen der Spule, wobei der Elektrodynamische Schnellauslöser sind u. a. auch in

elektrische Energiespeicher aus zwei Teilen besteht, dem Buch von Franken »Niederspannungs-Leistungs-

dadurch gekennzeichnet, daß die elektro- 10 schalter«,Springer-Verlag 1970, Sn.202-206,beschrie-

dynamische Antriebsanordnung (16, 14) wahlweise ben, wobei die Möglichkeit eines Fremdkommandos zur

an einem Teil (34) des Energiespeichers zur öffnung Auslösung angedeutet ist Nach einer Auslegung kann

des Schalters im normalen Betrieb und an den bei- eine elektrodynamische Antriebsanordnung auch eine

den Teilen (34, 36) des Energiespeichers bei Kurz- Kontakttrennung durch elektrodynamische Kräfte

Schluß anschließbar ist 15 zweier paralleler Stromwege bedeuten. Eine derartige

2. Strombegrenzungsschalter nach Anspruch 1, Anordnung kann jedoch nicht durch einen elektrischen dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher Energiespeicher gespeist wtrden.

aus einer Kondensatorbatterie (32) besteht Die französische Patentschrift 22 47 118 beschreibt

3. Strombegrenzungsschalter nach Anspruch 2, einen Strombegrenzungsschalter dieser Art, wobei die gekennzeichnet durch eine Schließsteuerung durch 20 elektrodynamische Antriebsanordnung, insbesondere Thomson-Effekt mit einem zweiten Energiespeicher durch Thomson-Effekt, die Kontakte schnell öffnet Eine (Kondensator 30) und einer zweiten elektrodynami- Verklinkung hält die durch eine Feder in die Schließschen Antriebsanordnung mit einer Spule (22) und richtung getriebenen Kontakte in der offenen Lage, und einer Scheibe (24), die beim Entladen des zweiten die Klinke wird durch eine elektrodynamische Betäti-Energiespeichers durch die Spule (22) das Schließen 25 gungsanordnung gesteuert Die die elektrodynamischen des Schalters steuert Anordnungen steuernden Stromimpulse werden durch

4. Mehrpoliger Strombegrenzungsschalter nach den Entladestrom von Kondensatoren gebildet
Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Die elektrodynamisch angetriebenen Kontakte bejeder Pol mit seiner eigenen elektrodynamischen wegen sich beim Bekannten sehr schnell und bewirken Antriebsanordnung versehen ist, und daß der Ener- 30 eine beträchtliche Strombegrenzung beim öffnen des giespeicher gemeinsam ist für alle Pole. Schalters, aber diese schnellen Kontaktbewegungen ha-

5. Strombegrenzungsschalter nach einem der vor- ben einen großen Verschleiß und heftige Stöße zur FoI-hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ge.

Kondensatorbatterie (32), die aus zwei Teilen (34,36) Die Erfindungsaufgabe ist es, diese Nachteile zu verbesteht, einen mit dem ersten Teil (34) verbundenen 35 meiden und einen dauerhaften und betriebssicheren Thyristor (42) zur Steuerung einer normalen Öff- Strombegrenzungs-Schnellschalter zu schaffen,
nung des Schalters und einen zweiten mit dem zwei- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennten Teil (36) verbundenen Thyristor (44) zur Steue- zeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
rung einer Öffnung bei Kurzschluß, wobei eine elek- Durch Unterteilung des Energiespeichers bzw. der tronische Schaltung bei Kurzschluß die beiden Thy- 40 Kondensatoren in zwei Teile können der Stromimpuls ristoren (42, 44) zugleich zündet, und einen dritten und die Ausschaltkraft der Kontakte geändert werden mit einem Kondensator (30) verbundenen Thyristor und die volle, von allen Kondensatoren gelieferte Ener-(28) zur Steuerung einer Schließung des Schalters. gie wird nur zum Ausschalten eines Kurzschlusses be-

6. Strombegrenzungsschalter nach Anspruch 5, nützt Diese Unterteilung hat den weiteren Vorteil, beim gekennzeichnet durch eine elektronische Schaltung 45 Ausfallen eines Speicherteiles den Schalter noch mit mit Meßwertgebern (56,58) zur Ladungsprüfung der dem anderen gesunden Teil öffnen zu können.
Kondensatoren (30,32) einer Schaltung zur Verrie- Die Antriebsanordnung der Kontakte besitzt eine gelung des dritten Thyristors (28) bei ungenügender Spule und eine gegenüber der Spule stehende Scheibe, Ladung und einer Schaltung zur Zündung des ersten die beim Erregen der Spule abgestoßen wird. Eine ähnli- und zweiten Thyristors (42, 44) bei ungenügender 50 ehe Anordnung steuert die das Einschalten steuernde oder zu hoher Ladung der Kondensatoren (32). Klinke.

7. Strombegrenzungsschalter nach Anspruch 5 Das Entladen der Kondensatoren wird durch eine oder 6, gekennzeichnet durch einen Lageanzeiger elektronische Schaltung mit Thyristoren gesteuert. Bei der Kontakte aller Pole und eine Schaltung, die bei einem Kurzschluß werden die beiden je einem Energieverschiedener Lage ein Zünden des ersten und zwei- 55 speicher- oder Kondensatorbatterieteil zugeordneten ten Thyristors (42,44) und ein Öffnen des Schalters Thyristoren gezündet. Beim Ausschalten im normalen bewirkt. Betrieb, also nur des Nennstromes des Schalters, wird

ein Thyristor gezündet und der durch einen Batterieteil

gelieferte Impuls ist schwächer.

60 Die Thyristoren können selbstverständlich durch äquivalente Elemente, wie Transistoren, Röhren usw.

Die Erfindung betrifft einen Strombegrenzungsschal- ersetzt werden.

ter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Es ist wichtig, jegliche Fehlschaltung zu vermeiden.

Ein Schalter der gattungsbildenden Art ist bekannt und die elektronische Steuerschaltung gemäß der Erfin-

aus der DE-OS 24 20 465; dieser Schalter weist außer 65 dung ermöglicht eine einfache Selbstkontrolle des

einem ersten Sekundärauslöser noch einen zweiten Se- Schalters bzw. der Ladung der Kondensatoren, der La-

kundärauslöser auf, der bei Ausfall des ersten Sekundär- ge der Kontakte, der Speisung der Hilfsschaltungen, des

auslösers den Leistungsschalter schaltet. Hierbei ist der Verschleißes der Kontakte usw. Die Kondensatoren