DK148028B - Elektronisk udloesesystem - Google Patents

Description

i 148028 o

Opfindelsen angår et elektronisk udløsesystem, specielt til fejlstrømsbeskyttelsesrelæer, således som nærmere angivet i krav l’s indledning.

Formålet med udløseindretninger i elektriske be-5 skyttelsesrelæer er i visse tilfælde at bevirke en strømkredsafbrydelse. Fejlstrømsrelæer reagerer som bekendt, når fejlstrømsbeskyttelsesrelæets sumtransformer i tilfælde af fejlstrøm bliver magnetiseret af en differensstrøm, der påvirker en udløser til en relælås, hvis kontakt så vil åbne 10 den pågældende strømkreds. I det enkleste tilfælde er sumtransformatoren over sin sekundærvikling forbundet direkte med udløseren. Ved små fejlstrømme er den af transformatoren leverede energi imidlertid i de fleste tilfælde ikke tilstrækkelig, så yderligere foranstaltninger er påkrævet, som 15 f.eks. forhøjelse af udløsernes følsomhed. I sidste ende er sådanne udløsere igen meget følsomme for forstyrrelser.

For at forhøje reaktionsfølsomheden for en udløseindretning, må man først forøge den nødvendige udløseenergi. Det kan ske ved at øge eller forbedre transformatorens magnetiske mate-20 riale, så at den ved små fejlstrømme til udløseren leverede energi forøges. Men her er allerede grænserne nået gennem kontakternes opbygning, såvel som gennem materialernes fysiske parametre. På den anden side er der også systemer, hvor den lille energi, der leveres af transformatoren, sty-25 rer en forstærker eller et forstærkende relæ, hvorved der -imidlertid afhængigt af en fremmed energikilde (netspændingen) - kan leveres den nødvendige energi til at udløseren kan aktiveres.

Mere hensigtsmæssigt er derfor den metode, at den 30 inden for et bestemt tidsrum af transformatoren leverede energi først oplagres på en kondensator. En udløserindretning til elektriske beskyttelsesrelæer, fortrinsvis til fejlstrøm-, fejlspændings-, eller stations-beskyttelsesrelæer, som gør nytte af dette energioplagringsprincip, er allerede 35 kendt fra DE-AS 10 57 683. Som spændingsafhængigt kobleorgan anvendes et koldkatoderelæ eller en glimlampe. Ganske vist behøver de hidtil kendte udløsere meget høje, men kun

O

148028 2 meget korte impulser. Spændingsafhængige kobleorganer af den tidligere beskrevne art har i dette anvendelsesøjemed imidlertid en meget ringe virkningsgrad. Således kræves der f.eks. ved en glimlampe en spænding på 61 volt for 5 at opretholde den nødvendige spænding på 1 volt.

En indretning til beskyttelse mod elektriske fejlstrømme, der som spændingsafhængigt kobleorgan anvender en tærskeldiode, er allerede kendt fra DE-OS 17 88 159. Da en sådan tærskeldiode imidlertid kræver en lignende høj styre-10 spænding som de omtalte glimlanper, er det blevet foreslået at holde den fornødne styrespænding tilstrækkelig stor ved hjælp af en yderligere vikling på sumstrømtransformatoren henholdsvis at benytte en ved en af transformatorens primærviklinger foreliggende netspænding. Ganske vist må sekundær-15 spændingen på transformatoren herved holdes stor.

Et elektronisk udløsesystem af det i krav l's indledning omhandlede art er kendt fra DE-OS nr. 22 16 001. I dette udløsesystem drejer det sig om en indretning til kortslutning med jord, hvilken indretning er af den energi-20 uafhængige type, som sættes i funktion af en kernetransformator eller toroid. Jordkortslutningsindretningen omfatter en ensretterkreds, der indbefatter en normal dobbeltensretter med to dioder og en enkeltensretter med en diode. Spændingsforøgelseskredsen er imidlertid et kreds-25 løb, som er begrænset til en enkel spændingsfordobling. Herved adderes spændingen på en kondensator helt enkelt til spændingen på en anden kondensator. Disse kondensatorer vekselvirker på en særlig måde og er i stort omfang afhængige af ladespændingen. Det er i denne forbindelse vigtigt 30 at forhindre, at den første kondensator oplades til en spænding, som er højere end den, til hvilken kredsen er beregnet. Når en sådan situation indtræffer, kan den af to transistorer opbyggede udløse- og relækreds sættes i funktion, før den anden kondensator har nået den ønskede spæn-35 ding. Herved må der tages hensyn til, at dioderne til opladning af de to kondensatorer er meget nøje dimensioneret.

148028 3

O

Hvad iiupulsgiveren i denne jordkortslutningsindretning angår, består den af en totrins omskifter, hvortil anvendes to transistorer i en vippeopstilling. Endvidere samvirker kredsløbet i jordkortslutningsindretningen med en trans-5 formator, hvis sekundærvikling har et midterudtag, som er direkte forbundet med kondensatoren og udløsespolen. Det væsentlige ved kredsløbet i jordkortslutningsindretningen består i frembringelsen af to forskellige spændinger, som tjener til opladning af de to kondensatorer, samt afhæn-10 gigheden af dioder, som er ansvarlige for opladningen af kondensatorerne, idet der må tages hensyn til de begrænsninger, som der allerede er henvist til. Omskifteren er igen en spændingsafhængig omskifterindretning, som består af to komponenter.

15 Opfindelsen har til formål at videreudvikle et ud løsesystem af den i indledningen angivne art, hvor en kondensator anvendes til energioplagring for at frembringe en kort men stærk udløseimpuls, der på momentan måde bliver overført til udløserens spolevikling, idet udløserens meka-20 niske opbygning er afpasset til denne udløseimpuls. Herved skal den til formålet anvendte kontakt være i stand til at koble fra allerede ved ganske små sekundærspændinger på transformatoren.

Det angivne formål opnås ifølge opfindelsen ved 25 hjælp af et elektronisk udløsesystem af den indledningsvis angivne art, som er ejendommeligt ved den i den kendetegnende del af krav 1 angivne udformning.

De gennem opfindelsen opnåede fordele består i, at det elektroniske udløsesystem kun består af få komponenter 30 og kredsløbselementer, som kan anbringes på en særlig pladsbesparende og sammentrængt måde. Afbryderens reaktion ved ganske små sekundærspændinger på transformatoren medfører en særdeles god virkningsgrad og gør den mulig at trigge, så at en pålidelig reaktionstærskel opnås.

35 På grund af dette udløsesystems gode virkningsgrad kan den af transformatoren afleverede energi være meget mindre ved ovennævnte system, hvad der betyder, at afbry-

O

148028 4 dervolumenet bliver formindsket eller, at den til afbrydelsen nødvendige fejlstrøm kan gøres mindre, begge dele noget, der tilgodeser en forbedret anvendelsesform og højere beskyttelsesvirkning imod elektriske ulykker. Desuden 5 er en hjælpeenergikilde ikke nødvendig til driften.

Den til lagring af den af transformatoren afleverede vekselstrømsenergi anvendte ensretterkreds er således udformet, at afladning af kondensatoren sker ved hver strøm-halvbølge. Det betyder, at et efter et sådant princip op-10 bygget elektronisk udløsesystem, når det er indbygget i et fejlstrømsbeskyttelsesrelæ, gør afbryderen i stand til at reagere, ikke kun på ren vekselstrøm, men også på halvbøl-gestrøm, vekselstrømoverlejret jævnstrøm eller stærke jævnstrømsimpulser af vilkårlig strømretning.

15 Det er også formålstjenligt at indskyde en diode til temperaturkompensation i serie med spændingsdeleren, j fr. krav 2.

På tegningen er der vist et udførelseseksempel af opfindelsen, som skal beskrives nærmere i det følgende, idet 20 fig. 1 viser kredsløbet for et elektronisk udløse system, fig. 2 en udløser med integreret kredsløbsenhed, set forfra, og fig. 3 viser det samme som fig. 2, men set fra 25 oven.

Som vist i fig. 1 er et enfaset net med sin faseleder R og nullederen N tilsluttet primærviklingerne 1 og 2 på en sumtransformer. En sekundærvikling 3 udgør forbindelse til en kredsløbskombination, der består af ensrette-30 re 4, 5, 6 og 7 såvel som kondensatorer 8, 9 og lo. I tilfælde af fejlstrøm opstår der i sekundærviklingen 3 en vekselspænding, som ensrettes og forstærkes i kredsløbskombinationen. Den opstående energi bliver oplagret i en kondensator 11 inden for en bestemt tid. En impulshalvleder 12, 35 der udgøres af en programmerbar unijunction-transistor, har til opgave, i forbindelse med en af modstande 13 og 14 0 5 140028 opbygget spændingsdeler, at frembringe den nødvendige trig-gerimpuls. Herved kan der være indskudt en diode 15 til temperaturkompensering i serie med spændingsdeleren. Katoden i impulshalvlederen er forbundet med en styreelektrode i en 5 styrbar halvleder 16. Som styrbar halvleder kan der f.eks. anvendes en thyristor. Så snart den styrbare halvleder er gennemkoblet, bliver energien, der er oplagret i kondensatoren 11, pludselig overført som en stærk udløseimpuls på udløseren 17's spolevikling, hvorved udløseren aktiveres. Akti-10 veringen af udløseren bevirker gennem en koblingslås og yderligere koblingsorganer, at det truede anlæg bliver koblet fra nettet.

Det komplette elektroniske udløsesystem består i som vist i fig. 2 og 3 i det væsentlige af en magnetkreds, 15 der består af et åg 18 med benene 19 og 20 og et anker 21, en om benet 19 anbragt spolevikling 22, en permanent magnet 23 på den viklingsfrie del af åget 18 og af en monteringsplade 24, hvorpå byggeelementerne til den elektroniske afbryder er anbragt. Hele det elektroniske system er ind-2o kapslet i et fælles hus 25.

Claims (2)

148028 O

1. Elektronisk udløsesystem, specielt til fejlstrømsbeskyttelsesafbrydere, med en strømtransformator, der opfanger en forstyrrelsesstørrelse, hvilken strømtrans-5 formators sekundærvikling føder en kombineret ensretter-og spændingsforøgelseskreds, som er forbundet med en ef-terkoblet energilagringsindretning med en ladekondensator (11) og med en over en spændingsdeler (13,14) styret impulsgiver (12), som efter en tilstrækkelig opladning af 10 ladekondensatoren (11) styrer et i serie med en spolevikling i en udløser (17) i udløsesystemet forbundet spændings-afhængigt kobleorgan (16) for at aflade ladekondensatoren (11) gennem spoleviklingen, kendetegnet ved, a) at ensretter- og spændingsforøgelseskredsen består af 15 en serieforbindelse af mindst tre dioder (4, 5, 6) der er indskudt i systemets plusledning med samme gennemgangsretning efter hinanden og en diode (7) der er indskudt i spærreretningen mellem anoden i den første diode (4) og systemets minusledning, at der parallelt med 20 de to første dioder (4, 5) er forbundet en kondensator (8), idet forbindelsespunktet mellem de to første dioder (4, 5) er forbundet med minusledningen over en anden kondensator (9), at en tredje kondensator (10) er tilsluttet i minusledningen mellem tilslutningerne på 25 den i spærreretningen indskudte diode (7) og den anden kondensator (9) , og at katoden i den tredje diode (6) hhv. forbindelsespunktet mellem anoden i den i spærreretningen indskudte diode (7) og den tredje kondensator (10) er forbundet med ladekondensatoren 11's ene hhv. 30 anden tilledning, b) at spændingsdeleren (13, 14) er forbundet parallelt med ladekondensatoren (11), hvilken spændingsdelers midtpunkt er forbundet med styreelektroden på en som impuls-giver anvendt unijunction-transistor (12), hvis anode 35 er forbundet med systemets plusledning, og hvis katode er forbundet med styreelektroden på et som styrbar halvleder (16) udformet spændingsafhængigt kobleorgan.