FI68934B - Felsstroemsskyddskopplare som reagerar aeven foer likstroemsfelstroemmar - Google Patents

Description

*j£*r*\ KUULUTUSJULKAISU . Q

B 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT 68 9 34 C (45) : ' · - * J j (51) Kv.lk.4/lnt.CI,4 H 02 H 3/33 (21) Patenttihakemus — Patentansoknlng 800939 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 26,03 · 80 (FI) (23) Alkupäivä — Glltighetsdag 26.03.80 (41) Tullut julkiseksi — Blivlt offentllg 27.09.80

Patentti· ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon |a kuul.julkalsun pvm.— 31 .07.85

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publlcerad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begird prioritet 26.03.79 Japani-Japan(JP) 54-35270 (71) Fuj i Electric Co., Ltd., 1-1 Tanabeshinden, Kawasaki-ku, Kawasaki 210,

Japan i-Japan(JP) (72) Shouichi Yamakl, Tochigi, Japani-Japan(JP) (7M Oy Kolster Ab (5*0 Vikavi rtasuojakytkin, joka reagoi myös tasavi rtavikavi rtoihin - Felsströms-skyddskopplare, som reagerar även för 1ikströmsfelströmmar

Keksintö liittyy vikavirtasuojakytkimeen käyttäjien kytkemiseksi irti myös tasavirtavikavirtojen esiintyessä, joka kytkin toimii laukaisijan, säpin ja summavirtamuuntajan avulla, jossa on ensimmäinen sekundäärikäämi, joka on liitetty oskillaattoriin, sekä toinen sekundäärikäämi, joka on yhdistetty magneettilaukaisijän herätinkäämiin.

Sähkötekniikassa viime aikoina tapahtunut kehitys, jossa yhä useammissa kojeissa on tasavirtakomponentteja sekä suuntaus korkeampiin jännitteisiin, on aiheuttanut kasvavan tarpeen sopivista vikavirtasuo jakytkimistä, jotka voivat reagoida tasavirtavikavirtoihin.

Valtaosa markkinoilla olevista vikavirtasuojakytkimistä toimii sillä periaatteella, että vikavirta aiheuttaa summavirtamuuntajassa nollasta poikkeavan jäänteen niin että sekundäärikäämi in indusoituu jännite, joka laukaisimen avulla avaa säpin ja katkaisee virran. Koska tasavirtakomponentit eivät voi indusoida sekundäärikäämiin jännitettä, eivät sellaiset vikavirtasuojakytkimet reagoi tasavirtavikavirtoihin.

2 68934

Kirjallisuudessa aikaisemmin esitetyt vikavirtasuojakytkimet, jotka reagoivat myös tasavirtavikavirtoihin, ovat tavallisesti monimutkaisia ja niissä tarvitaan laajalti elektroniikkaa.

Keksinnön tehtävänä on kehittää vikavirtasuojakytkin, joka periaatteessa toimii luotettavan magneettilaukaisijän avulla ja voi reagoida tasavirtavikavirtaan olennaisesti oskillaattorilla,joka on kaupallisesti saatavana.

Kuvattu tehtävä voidaan ratkaista vikavirtasuojakytkimellä, jolle on tunnusomaista - että magneettilaukaisijän ikeen haaroissa on kaksi herätin-käämiä, ensimmäinen ja toinen, - että ensimmäinen herätinkäämi on yhdistetty oskillaattoriin, jolloin toinen herätinkäämi on yhdistetty toiseen sekundääri-käämiin, ja - että molemmat herätinkäämit on viritetty toisiinsa nähden niin, että oskillaattorin toimiessa niiden magneettilaukaisijän magneettipiirissä vikavirrattomassa tilassa synnyttämät magneettivuot ovat yksisuuntaiset ja vastakkaiset toisiinsa nähden.

Silloin, kun vikavirtaa ei esiinny, vaikuttaa oskillaattori ensin magneettilaukaisijän ensimmäiseen herätinkäämiin suoraan ja toiseksi toiseen herätyskäämiin molempien, sunmavirtamuuntajän sydämeen sijoitettujen sekundäärikäämien kautta, jotka toimivat muuntajan primääri- ja sekundäärikäämeinä. Magneettivuot, jotka indusoituvat magneettilaukaisimen magnetointipiiriin, tasoittuvat silloin määrältään ja suunnaltaan, niin että tavanomaisessa pitomagneetissa ikeen ja ankkurin kautta kulkeva magneettivuo voi pitää ankkuria liipaisinjousen voimaa vasten.

Tasavirtavikavirta indusoi summavirtamuuntajan sydämessä magneettivuon, joka siirtää toimintapistettä, niin että signaali siirtyy heikontuneena kummankin sekundäärikäämin kautta. Tällöin häiriintyy magneettilaukaisijän magneettinen tasapaino ja toinen herätinkäämi voi johtaa magneettipiirin kautta virran, joka tasoittaa kestomagneettipiirin vaikutuksen, niin että ankkuri voi pudota ikees-tä. Putoava ankkuri voi tavanomaisella tavalla avata säpin, jolloin kontakti valvottaviin johtoihin, jotka kulkevat summavirtamuuntajan kautta, katkeaa.

68934 3

On edullista, jos summavirtamuuntaja kyllästetään odotetulla tasavirtavikavirralla. Tällä tavoin heikkenee tasavirtaa käsittävän vikavirran ollessa kyseessä oskillaattorisignaalin siirtyminen molempien sekundäärikäämien kautta summavirtamuuntajaan erityisen voimakkaasti.

On edullista kytkeä oskillaattorin ensimmäinen sekundäärikää-mi ja ensimmäinen herätinkäämi sarjaan.

Keksintöä selitetään lähemmin kaavamaisesti esitetyn suoritus-esimerkin avulla.

Kuviossa 1 esitetään vikavirtasuojakytkimen kytkinkaavio.

Kuviossa 2 esitetään diagrammi, joka havainnollistaa siirtymisen ensimmäisestä sekundäärikäämistä toiseen silloin kun vikavirtaa ei esiinny. Ordinaatassa kuvataan magneettivuota ja abskissassa magneettista kenttävoimakkuutta.

Kuviossa 3 esitetään kuvion 2 avulla vikavirtasuojakytkintä vikavirralle, jossa on tasavirtakomponentti.

Kuvion 1 mukaisessa vikavirtasuojakytkimessä on summavirtamuunta ja 1, jossa on rengassydän 2. Rengassydämelle on sijoitettu ensimmäinen sekundäärikäämi 3 ja toinen sekundäärikäämi 4. Rengas-sydämen 2 läpi on johdettu valvottavat johdot 5, tarkemmin sanoen: liittimiin 6 kytketään syöttöverkko ja liittimiin 7 suojattava käyttäjä. Valvottavissa johtimissa 5 on kytkimet 8. Valvottaviin syöttö-johtoihin 5 on liitetty oskillaattori 9 kuormituksen puolelle kytkimien 8 jälkeen. Tämä tavanomainen oskillaattori saa aikaan vaihtojännitteen, jonka taajuus on suurempi kuin verkon taajuus. Kytkimiin 8 vaikuttaa tunnetulla tavalla magneettilaukaisija 10. Kun ankkuri 14 aukeaa, voi normaalilla tavalla avautua säppi, joka avaa kytkimet 8. Magneettilaukaisin 10 voi olla polaroitu rele tai pitomagneetti. Tavallisesti siinä on kestomagneetti 11 ja magneettinen rinnakkais-kytkentä 13. Olennaista kuitenkin on, että magneettilaukaisijän ikeel-le 12 on sijoitettu kaksi herätinkäämiä 16 ja 17, jotka on selitetyllä erityisellä tavalla liitetty summavirtamuuntajän kahteen sekundää-rikäämiin 3 ja 4 sekä oskillaattoriin 9. Suoritusesimerkissä on ensimmäinen sekundäärikäämi 3 liitetty sarjaan oskillaattorin 9 ulos-menon ja ensimmäisen herätinkäämin 16 kanssa. Toinen sekundäärikäämi 4 on yhdistetty toiseen herätinkäämiin 17.

, 68934 4

Magneettisen rinnakkaiskytkennän 13 avulla voidaan ankkurin 14 magneettivuo säätää siten, että ankkuri pysyy varmasti paikoillaan liipaisinjousen 15 jousivoimaa vastaan silloin, kun vikavirtaa ei esiinny.

Herätinkäämit 16 ja 17 on sovitettu toisiinsa siten, että oskillaattorin 9 toimiessa, niiden magneettilaukaisijän 10 magneettipiirissä vikavirrattomassa tilassa aikaansaamat magneettivuot ovat yksisuuntaiset ja keskenään vastakkaiset. Tällöin jää kestomagneetin 11 ikeessä 12 ja ankkurissa 14 aikaansaama magneettinen tila ennalleen. Virheettömässä tilassa siirtyy oskillaattorin 9 ulosmenojännite kerran summavirtamuuntajan 1 sekundäärikäämin 3 ja 4 kautta jännitteenä V2 toiseen herätinkäämiin 17 ja toiseksi suoraan ensimmäiseen herätinkäämiin 16. Virta IH indusoi jännitteen V2 ensimmäiseen sekundäärikäämiin.

Kuvion 2 diagrammissa esitetään, miten sekundäärikäämit 3 ja 4 summavirtamuuntajan 1 sydämellä 2 toimivat tavallisen muuntajan primääri- ja sekundäärikäämeinä. Ordinaatalla kuvataan magneettista induktiota ja abskissalla magneettista kenttävoimakkuutta. Magneettiseen ominaiskäyrään vaikuttaa vaihtovirta IH, joka virtaa oskillaattorista 9 ensimmäiseen sekundäärikäämiin 3. Tällöin syntyy magneettinen induktio B ja sekundääripuolella, siis toisen sekundäärikäämin 4 ulosmenossa vastaava jännite V2. Kuviossa 2 on magneettinen ominaiskäyrä toiminta-alueella yksinkertaistettu suoraksi viivaksi. Vaihtovirran IH kehittämä magneettivuo B indusoi sekundääripuolella jännitteen V2.

Kun summavirtamuuntajan 1 magneettisydän 2 vikavirran vuoksi magnetoituu, siirtyy toimintapiste molempien sekundäärikäämien 3 ja 4 suhteen, koska magneettisen ominaiskäyrän muu osa ei ole suora. Mieluimmin voidaan kuitenkin käyttää myös magneettista kyllästymistä.

Summavirtamuuntajan sydämmessä 2, jonka vikavirta on kyllästänyt, vallitsee kuvion 3 mukainen tilanne. Vikavirta, suoritusesi-merkissä vikatasavirta 1G, vaikuttaa toimintapisteen esitettyyn siirtymiseen magneettisen ominaiskäyrän kyllästymisosalle. Toisessa sekundäärikäämissä 4, joka on kuvion 1 mukaisen suoritusesimerkin asennossa, siirtyy silloin vaihtovirrasta IH ensimmäisen sekundääri- 68934 5 käämin 3 kautta toiseen sekundäärikäämiin 4 vain alhaisempi jännite V2 ' . On ymmärrettävää, että tämä jännitteenalennus tapahtuu kuvion 2 toimintatilan suhteen myös silloin, jos esimerkiksi esiintyy tasavirtavikavirta,joka on suurempi kuin kuviossa 3 esitetty, siis suurempi kuin kyllästysvikavirta.

Jos kuvion 1 mukaisessa vikavirtasuojakytkimessä kytkimet 8 ovat kiinni, alkaa oskillaattori 9 toimia. Se herättää vaihtovirralla IH summavirtamuuntajan 1 ensimmäisen sekundäärikäämin 3 ja magneettilaukaisijän 10 ensimmäisen herätinkäämin 16. Tällöin kehittyy myös toisessa sekundäärikäämissä 4, joka tässä tapauksessa on varsinainen sekundäärikäämi ja joka on magneettilaukaisijän 10 toisen herätinkäämin 17 vieressä, jännite V2.

Vikavirrattomassa tilassa kumoaa toisen herätinkäämin 17 kehittämä magneettivuo herätinkäämin 16 magneettivuota. Tällöin jää kestomagneettien 11 ikeessä 12 ja ankkurissa 14 synnyttämä magneettivuo muuttumattomaksi.

Kun valvottavassa johdossa esiintyy vuotovirta, laskee summa virtamuuntajän 1 toiseen sekundäärikäämiin 4 indusoitunut jännite V2 alhaisempaan arvoon V2', niin että magneettivuo, jonka toinen herätinkäämi 17 synnyttää, vastaavasti alenee. Herätinkäämin 16 synnyttämä magneettivuo pysyy kuitenkin muuttumattomana, niin että nyt lakkaa magneettinen tasapaino. Polarisoidun releen muodostamaan magneettilaukaisijaan 10 aiheuttaa nyt esiintyvä magneettinen vaihtovuo uuden puoliaallon aikana tunnetulla tavalla heikentymisen tai tukahdutuksen kestomagneettivuossa. Tällöin putoaa ankkuri 13 tässä puoliaallossa, jolloin kytkimet 8 aukeavat.

Keksinnön mukaisessa vikavirtasuojakytkimen summavirtamuuntajan sydän mieluimmin kyllästyy vikavirrasta, jonka tulisi aiheuttaa laukeaminen.

Claims (3)

6 68934

1. Vikavirtasuojakytkin käyttäjien kytkemiseksi irti myös tasavirtavikavirtojen esiintyessä, joka kytkin toimii laukaisijan, säpin ja summavirtamuuntajän (1) avulla, jossa on ensimmäinen se-kundäärikäämi (3), joka on liitetty oskillaattoriin (9), sekä toinen sekundäärikäämi (4), joka on yhdistetty magneettilaukaisi-jan herätinkäämiin, tunnettu siitä, - että magneettilaukaisijän (10) ikeen (12) haaroissa on kaksi herätinkäämiä (16,17), ensimmäinen (16) ja toinen (17), - että ensimmäinen herätinkäämi (16) on yhdistetty oskillaattoriin (9), jolloin toinen herätinkäämi (17) on yhdistetty toiseen sekundäärikäämiin (4), ja - että molemmat herätinkäämit (16,17) on viritetty toisiinsa nähden niin, että oskillaattorin (9) toimiessa niiden magneetti-laukaisijan (10) magneettipiirissä vikavirrattomassa tilassa synnyttämät magneettivuot ovat yksisuuntaiset ja vastakkaiset toisiinsa nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vikavirtasuojakytkin, tunnettu siitä, että summavirtamuuntajän (1) sydän (2) kyllästyy tutkittavien tasavirtavikavirtojen vaikutuksesta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vikavirtasuojakytkin, tunnettu siitä, että ensimmäinen sekundäärikäämi (3), oskillaattori (9) ja ensimmäinen herätinkäämi (16) on kytketty sarjaan.