DE4335421A1

DE4335421A1 - Electrical circuit

Info

Publication number: DE4335421A1
Application number: DE19934335421
Authority: DE
Inventors: Andrew Ceri Davies
Original assignee: Smiths Group PLC
Current assignee: Smiths Group PLC
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 1994-04-28
Also published as: FR2697383A1; GB9222308D0; FR2697383B1; GB2271895A; GB9320900D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electrical circuit according to the preamble of Claim 1.

Zum Schutze elektrischer Anlagen und Installationen vor zu hoher Energie beim Auf treten eines Fehlers werden vielfach mechanische Unterbrecher verwendet. Manche dieser Vorrichtungen weisen eine sogenannte "I²t"-Charakteristik auf, was bedeutet, daß die Vorrichtung erst nach einer Zeit t abschaltet, nach welcher eine bestimmte Menge überschüssiger Energie durchgeflossen ist. Dies kann eine nützliche Eigen schaft sein, weil hierdurch sichergestellt wird, daß die Auslösezeit bei schwereren Fehlern kürzer ist, wodurch die Beschädigungsgefahr verringert wird. Darüberhin aus finden weniger oft Fehlunterbrechnungen statt.Mechanical interrupters are often used to protect electrical systems and installations against excessive energy when an error occurs. Some of these devices have a so-called "I ² t" characteristic, which means that the device only switches off after a time t, after which a certain amount of excess energy has flowed through. This can be a useful property because it ensures that the trip time is shorter for more serious errors, thereby reducing the risk of damage. In addition, false interruptions occur less often.

In einigen Anwendungen, welche größere Genauigkeit und eine Fernbedienbarkeit erfordern, wird anstelle eines mechanischen Unterbrechers ein elektronisches System mit einem Relais und einer elektronischen Schaltung verwendet. Derartige Systeme sprechen zwar auf zu hohe Stromstärken an, ändern jedoch ihre Schaltzeit nicht in Abhängigkeit der sie durchlaufenden Energie wie die mechanischen Unterbrecher.In some applications, what greater accuracy and remote control will require an electronic system instead of a mechanical breaker used with a relay and an electronic circuit. Such systems respond to excessive currents, but do not change their switching time Dependency of the energy going through them like the mechanical breakers.

Es besteht daher die Aufgabe, eine elektrische Schaltung so weiterzubilden, daß sie einen möglichst guten Schutz für die angeschlossenen elektrischen Anlagen bietet.There is therefore the task of developing an electrical circuit so that it offers the best possible protection for the connected electrical systems.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved with the characterizing features of claim 1. Advantageous refinements can be found in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:An embodiment of an electrical circuit according to the invention is in following described with reference to the accompanying drawings. These show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung; und Fig. 1 is a schematic representation of the electrical circuit; and

Fig. 2 ein den Betrieb der Schaltung darstellendes Diagramm. Fig. 2 is a diagram illustrating the operation of the circuit.

Die Schaltung umfaßt ein Relais 1, welches in eine elektrische Versorgungsleitung 2 eingeschaltet ist sowie einen Stromsensor 3, welcher auf den Stromfluß durch die elektrische Versorgungsleitung anspricht und ein Signal an eine Steuerschaltung 4 ausgibt, welche wiederum das Relais 1 betätigt.The circuit comprises a relay 1 , which is switched into an electrical supply line 2 , and a current sensor 3 , which responds to the current flow through the electrical supply line and outputs a signal to a control circuit 4 , which in turn actuates the relay 1 .

Das Relais 1 ist von herkömmlicher Konstruktion und kann beispielsweise ein elek tromagnetisches Relais sein, bei welchem ein Schaltelement durch die Wirkung eines Elektromagneten verschoben wird. Im einzelnen kann das Schaltelement durch das von dem Elektromagneten erzeugte magnetische Feld in einem geschlossenen Zu stand gehalten werden, in welchem zwei Kontakte überbrückt werden, wobei eine Feder vorhanden ist, deren Wirkung das Schaltelement von den Kontakten weg in Richtung einer Öffnungsstellung drückt. Wenn der Elektromagnet nicht mehr mit Strom versorgt wird, fällt das Magnetfeld unter den kritischen Wert, welcher benötigt wird, um das Schaltelement im geschlossenen Zustand zu halten, so daß es durch die Feder in den Öffnungszustand bewegt wird. Hierdurch wird der Strom fluß auf der Versorgungsleitung 2 unterbrochen. Das Relais kann in vielen verschie denen Bauarten ausgeführt sein. Beispielsweise kann auch der Ursprungszustand des Schaltelements geschlossen sein, wobei in diesem Fall das von dem Elektromagneten erzeugte Magnetfeld das Schaltelement in Richtung der Öffnungsstellung bewegt. In einer weiteren Ausführungsform kann das Relais vollständig elektronisch arbeiten, wobei in diesem Fall das Schalten beispielsweise durch einen Schalttransistor erfolgt.The relay 1 is of conventional construction and can for example be an elec tromagnetic relay in which a switching element is displaced by the action of an electromagnet. In particular, the switching element can be held by the magnetic field generated by the electromagnet in a closed state, in which two contacts are bridged, with a spring being present, the effect of which pushes the switching element away from the contacts in the direction of an open position. When the electromagnet is no longer supplied with current, the magnetic field falls below the critical value which is required to keep the switching element in the closed state, so that it is moved into the open state by the spring. As a result, the current flow on the supply line 2 is interrupted. The relay can be designed in many different designs. For example, the original state of the switching element can also be closed, in which case the magnetic field generated by the electromagnet moves the switching element in the direction of the open position. In a further embodiment, the relay can operate completely electronically, in which case the switching takes place, for example, by means of a switching transistor.

Der Stromsensor 3 kann in jedweder bekannten Bauart ausgeführt sein, welche ein Ausgangssignal bei einer Spannung liefert, welche proportional zum Stromfluß in der Leitung 2 anwächst.The current sensor 3 can be of any known type which provides an output signal at a voltage which increases in proportion to the current flow in the line 2 .

Die Schaltung 4 umfaßt ein RC-Netzwerk, welches aus drei Kondensatoren 40 bis 42 und drei Widerständen 43 bis 45 besteht sowie einen Komparator 46. Der Eingang des Netzwerks ist an den Stromsensor angeschlossen und sein Ausgang ist mit einem Eingang des Komparators 46 verbunden. Der Ausgang des Stromsensors 3 ist über einen ersten Widerstand 43 mit einer Serienschaltung aus dem Widerstand 44 und dem Kondensator 40 verbunden. Eine zweite Serienschaltung, bestehend aus dem Widerstand 45 und dem Kondensator 41 ist parallel zu der Serienschaltung aus dem Widerstand 44 und dem Kondensator 40 geschaltet. Der dritte Kondensator 42 ist wiederum parallel zu der zweiten Serienschaltung, bestehend aus dem Widerstand 45 und dem Kondensator 41 geschaltet. Die Komponenten des RC-Netzwerks wei sen üblicherweise folgende Werte: 470 kΩ für den Widerstand 43, 300 kΩ für den Widerstand 44, 47 kΩ für den Widerstand 45, 5 µF für den Kondensator 44, 1 µF für den Kondensator 41 und 100 nF für den Kondensator 42. Das RC-Netzwerk hat eine Zeitverzögerungsfunktion und verzögert die an der Schaltung 4 anliegende Eingangsspannung in ähnlicher Weise, wie es bei einem mechanischen Unterbrecher erfolgt. Die Ausgangsspannung auf der Leitung 47 ist dabei etwa proportional zu I²t, also dem Produkt aus dem Quadrat des fließenden Stroms und der Zeit.The circuit 4 comprises an RC network which consists of three capacitors 40 to 42 and three resistors 43 to 45 and a comparator 46 . The input of the network is connected to the current sensor and its output is connected to an input of the comparator 46 . The output of the current sensor 3 is connected via a first resistor 43 to a series circuit comprising the resistor 44 and the capacitor 40 . A second series circuit consisting of the resistor 45 and the capacitor 41 is connected in parallel to the series circuit comprising the resistor 44 and the capacitor 40 . The third capacitor 42 is in turn connected in parallel to the second series circuit, consisting of the resistor 45 and the capacitor 41 . The components of the RC network usually have the following values: 470 kΩ for the resistor 43 , 300 kΩ for the resistor 44 , 47 kΩ for the resistor 45 , 5 µF for the capacitor 44 , 1 µF for the capacitor 41 and 100 nF for the capacitor 42 . The RC network has a time delay function and delays the input voltage applied to the circuit 4 in a manner similar to that which occurs with a mechanical interrupter. The output voltage on line 47 is approximately proportional to I ² t, ie the product of the square of the flowing current and the time.

Der Ausgang auf der Leitung 47 wird einem Eingang des Komparators 46 zugeführt, dessen anderem Eingang eine Grenzwertspannung aus einer Referenzspannungs quelle 48 zugeführt wird. Wenn die Spannung auf der Leitung 47 die Spannung aus der Referenzspannungsquelle 48 übersteigt, erzeugt der Komparator 46 ein Schal tausgangssignal für das Relais 1, wodurch das Relais 1 öffnet und hierdurch den Stromfluß auf der Leitung 2 unterbricht. Mit dieser Anordnung ändert sich die Auslösezeit wie es in Fig. 2 dargestellt ist, wobei sich die Schaltzeit bei ansteigen dem Strom ersichtlich erheblich reduziert. In diesem Diagramm stellt eine Linie die ideale Abhängigkeit von Strom und Auslösezeit dar und die andere Linie zeigt die tatsächliche Wirkung der erfindungsgemäßen Schaltung.The output on line 47 is fed to an input of comparator 46 , the other input of which is supplied with a limit voltage source 48 from a reference voltage. If the voltage on line 47 exceeds the voltage from reference voltage source 48 , comparator 46 generates a switching output signal for relay 1 , whereby relay 1 opens and thereby interrupts the current flow on line 2 . With this arrangement, the tripping time changes as shown in FIG. 2, the switching time evidently being reduced considerably as the current increases. In this diagram, one line represents the ideal dependency on current and tripping time and the other line shows the actual effect of the circuit according to the invention.

Es sei angemerkt, daß eine Vielzahl von Änderungen im Bereich der Erfindung möglich sind. Anstelle der Verwendung eines RC-Netzwerks zur Erzeugung der gewünschten Schaltzeit-Charakteristik kann die Schaltung auch ein mit Spulen versehenes Netzwerk aufweisen. Der Stromsensor muß auch nicht unbedingt auf den Stromfluß in dem Leiter ansprechen, in welchem sich das Relais befindet, sondern kann anstatt dessen auch auf den Stromfluß in einer anderen Leitung ansprechen, welche mit der Versorgungsleitung in Verbindung steht.It should be noted that a variety of changes are within the scope of the invention possible are. Instead of using an RC network to generate the The desired switching time characteristic can also be used with coils provided network. The current sensor does not necessarily have to be on the Current flow in the conductor in which the relay is located, but can instead respond to current flow in another line, which is connected to the supply line.

Claims

1. An electrical circuit for interrupting the current flow along a conductor ( 2 ), comprising a relay ( 1 ) connected in series with the conductor ( 2 ), a current sensor ( 3 ) for detecting the current along the conductor ( 2 ) or along one with the conductor ( 2 ) connected conductor and for generating a corresponding output signal which is fed to a control circuit ( 4 ) which controls the operation of the relay ( 1 ) in dependence on this output signal, characterized in that the control circuit ( 4 ) controls the tripping time of the relay ( 1 ) depending on the excess energy flowing on the conductor ( 2 ).

2. Electrical circuit according to claim 1, characterized in that the control circuit ( 4 ) has a time delay function, which is proportional to the product of time and square of the current flowing through the conductor ( 2 ).

3. Electrical circuit according to one of claims 1 or 2, characterized in that the control circuit ( 4 ) comprises a network of resistors ( 43 , 44 , 45 ) and capacitors ( 40 , 41 , 42 ) and a comparator ( 46 ), connected to this network with an input.

4. Electrical circuit according to claim 3, characterized in that the network comprises a first resistor ( 43 ) which is connected in series with the current sensor ( 3 ), and a series circuit of a resistor ( 44 , 45 ) and a capacitor ( 40 , 41 ), which is connected to the first resistor ( 43 ), and a second capacitor ( 42 ), which is connected in parallel to this series circuit.

5. Electrical circuit according to one of claims 3 or 4, characterized in that the comparator ( 46 ) has a second input connected to a reference voltage ( 48 ).

6. Electrical circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the relay ( 1 ) is an electromagnetic relay.