HU226289B1 - Circuit arrangement for a residual-current circuit breaker - Google Patents
Circuit arrangement for a residual-current circuit breaker Download PDFInfo
- Publication number
- HU226289B1 HU226289B1 HU0400190A HUP0400190A HU226289B1 HU 226289 B1 HU226289 B1 HU 226289B1 HU 0400190 A HU0400190 A HU 0400190A HU P0400190 A HUP0400190 A HU P0400190A HU 226289 B1 HU226289 B1 HU 226289B1
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- voltage
- storage unit
- energy storage
- current
- trigger
- Prior art date
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 36
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 206010061592 cardiac fibrillation Diseases 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/06—Arrangements for supplying operative power
-
- 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
- H02H3/02—Details
- H02H3/05—Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
-
- 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
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Keying Circuit Devices (AREA)
Description
A találmány tárgya kapcsolási elrendezés hibaáramvédő-kapcsolóhoz, amely kapcsolási elrendezés előnyösen hibaáramot feldolgozó egység elébe iktatott és energiaellátó táphálózat hibaáramát érzékelő egységet, az érzékelt hibaáram függvényében feltöltődő energiatároló egységet, az energiatároló egység töltöttségi állapotát figyelő küszöbérték-kapcsolót, és az energiaellátó táphálózat által táplált fogyasztó számára kiképzett leválasztókapcsoló kioldóeleme számára kioldófeszültség-impulzusokat előállító kapcsolóelemet tartalmaz. A küszöbérték-kapcsoló az energiatároló egység előírt töltöttségi állapotának, töltöttségi alapértékének elérésekor a kapcsolóelemet a kioldóelem számára kioldófeszültség-impulzusok előállítására készteti.
Az ilyen fajtájú hibaáramvédő-kapcsolók vagy hibaáram-figyelő kapcsoló ismerhető meg például a GB 2244396A számú szabadalomból. Az ilyen kapcsolási elrendezéseknél az első küszöbérték-kapcsolót szokásosan egy Zeener-dióda, nagydióda és a kapcsolóelemet egy elektronikus kapcsoló, például tirisztor képezi.
Az elektromos energiaellátó táphálózatokat egyre növekvő mértékben terhelik különböző zavaró behatások, például lámpaelőtétek és kapcsolóüzemű hálózati terhelések, valamint motorhajtások frekvenciaváltóinak a levezetőárama vagy különböző időjárási behatások miatt. A hibaáramvédő-kapcsolók alkalmazása esetén emiatt gyakran lép fel olyan probléma, hogy elektromos és mágneses zavarok, behatások miatt Is nemkívánatos módon kioldhat a hibaáramvédő-kapcsoló.
Különösen tirisztorként kialakított kapcsolóelemek alkalmazása esetében lép fel ilyen okok miatt és gyakran a hibaáramvédő-kapcsolónak a kapcsolóelem vezérlőfeszültség nélküli bekapcsolása következtében jelentkező nemkívánatos kioldása. Az is lehetséges, hogy a kapcsolóelem nemkívánatos és túl korai begyújtása után az energiatároló egység a kioldóelemen át kisül anélkül, hogy ez az energiaellátó hálózatról történő leválasztást megvalósítaná. Ez ahhoz vezethet, hogy a hibaáramvédő-kapcsoló indokolt esetben sem old ki. A korábban hivatkozott dokumentumok nem adnak megoldást ezen problémára.
A találmány révén megoldandó feladat a bevezetőben megadott fajtájú hibaáramvédő-kapcsolóhoz olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely az ismertetett hiányosságokat kiküszöböli, és lehetővé teszi a hibaáramvédő-kapcsoló hibás kioldásának vagy a kioldás elmaradásának a lehető legnagyobb mértékben történő megszüntetését, vagyis általában a zavarokkal szembeni ellenálló képesség növelését.
A kitűzött feladatot a találmány értelmében azáltal értük el, hogy a kapcsolási elrendezésben egy alkalmazott második küszöbérték-kapcsoló úgy van kiképezve, hogy mindaddig lezárja a kapcsolóelemet, amíg az energiatároló egység el nem ér egy további előírt minimális töltöttségi állapotot.
A további előre meghatározott minimális töltöttségi állapot által meghatározottnál kisebb zavaró behatások emiatt már nem tudják kiváltani a kapcsolóelem kioldását. Ezáltal biztonságosan megakadályozható a hibaáramvédő-kapcsoló hibás bekapcsolása.
A hibaáramvédő-kapcsoló kioldásának elmaradása a találmány további kiviteli alakja értelmében azáltal akadályozható meg, hogy az energiatároló egység további előre meghatározott töltöttségi állapota, a minimális töltöttségi állapot a kioldóelem működtetéséhez szükséges töltöttségi állapotát meghaladja.
A találmány egy további változata értelmében a második küszöbérték-kapcsoló egy önmagától vezető, N-csatornás, kiürftéses típusú, határréteges, térvezérlésű tranzisztorként van kialakítva. Ezáltal egy különösen egyszerű és megbízhatóan működő kapcsolási elrendezés nyerhető.
A találmány egy további változata esetében a térvezérlésű tranzisztor a további félvezető alkatrészekkel együtt egy félvezető lapkán (chip) integrálható. Ezáltal igen kicsi és helytakarékos integrált kapcsolás alakítható ki.
A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon bemutatott példakénti kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon:
az 1. ábra ismert hibaáramvédő-kapcsoló tömbvázlata, a 2. ábra második 40’ küszöbérték-kapcsolóval ellátott, találmány szerinti hibaáramvédőkapcsoló egyszerűsített tömbvázlata, a 3. ábra a találmány szerinti hibaáramvédő-kapcsoló egyik kiviteli alakjának kapcsolási elrendezése, és a 4. ábra a találmány szerinti hibaáramvédö-kapcsoló egyik kiviteli alakjának egyszerűsített további kapcsolási elrendezése.
A hibaáramvédő-kapcsolók - rövid elnevezéssel Fl-relék - közé tartoznak a védőkapcsolók, a felügyelőés távjelző kapcsolók. A Fl-relék általánosságban figyelik a különböző elektromos szerelvényeket, és lekapcsolják azokat az energiaellátó hálózatról, mielőtt még az energiaellátó hálózatból kilépő és a föld felé folyó hibaáram az ember számára veszélyes lehetne. Ehhez a Fl-reléket úgy alakítják ki, hogy egy bizonyos nagyságot meghaladó hibaáramok az energiaellátó hálózatot lekapcsolják, vagyis bontják. A névleges hibaáram, ln jelenti az elviselhető legnagyobb hibaáramot, amely szokásosan kb. 30 mA, és a Fl-relé kb. 10 ms elviselhetőségi idő letelte után kapcsol le. Ezek az értékek az emberre veszélyes áramerősségeket és frekvenciát jelentik, amelyek például szívfibrillációt okozhatnak.
Az 1. ábra ismert Fl-relé moduláris felépítését mutatja tömbvázlat formájában.
Ha a 12 energiaellátó táphálózat és a berendezések hibátlanok, vagyis a föld felé nem folyik hibaáram, akkor az üzemi áram a 12 energiaellátó táphálózatról a fogyasztóhoz folyik, majd innen visszafolyik a 12 energiaellátó táphálózatra. Amennyiben valamilyen hiba következtében a föld felé hibaáram folyik, akkor a 12 energiaellátó táphálózatból a fogyasztóhoz folyó áram ennek mértékével nagyobb lesz, mint a visszafolyó áram. Ez az áram veszélyes lehet, ha emberen ke2
HU 226 289 Β1 resztül átfolyik a föld felé, és súlyos sérülést okozhat. Az odafolyó és visszafolyó áram közötti és a levezetett hibaárammal azonos áramkülönbséget 10 érzékelőegység érzékeli.
Ez a 10 érzékelőegység Tx1 összegző áramváltót tartalmaz, amelynek mágnesmagja, például gyűrűs mágnesmagja van. A Tx1 összegző áramváltó primer tekercsét képező egyes vezetők egy vagy több menetet képezve helyezhetők rá a Tx1 összegző áramváltó gyűrűs vasmagjára, vagy pedig az átfolyó áram várható értéke erre lehetőséget ad, akkor egyszerűen átvezethetek a gyűrűs vasmagon. A primer tekercset képező vezetők áramának áramkülönbsége az ugyancsak a gyűrűs magra tekercselt szekunder tekercsben mágneses mezőt kelt, és ez pedig a szekunder tekercsben feszültséget indukál. A 10 érzékelőegység, vagyis a Tx1 összegző áramváltó tehát a kialakuló áramkülönbséget, vagyis hibaáramot érzékeli, és azt egy tovább feldolgozandó feszültséggé alakítja át.
A 10 érzékelőegység kimenetén jelentkező feszültséget általában egy 20 feldolgozóegységre csatlakoztatják. Ez azért előnyös, mert ezáltal a különféle fajtájú hibaáramok például pulzáló egyenáramú hibaáramok és váltóáramú hibaáramok, valamint egyenáramú összetevőt tartalmazó hibaáramok biztonságosan felismerhetők a Fl-relé segítségével. A 20 feldolgozóegység egyes esetekben más és másféleképpen van kialakítva annak érdekében, hogy a Fl-relé mindenkori alkalmazásához igazodjon.
A 20 feldolgozóegység előnyösen egyszerű egyenirányító kapcsolás, amely a váltóáramú hibaáramot egyenirányítja.
A 10 érzékelőegység vagy a 20 feldolgozóegység által a feszültségkülönbség hatására előállított áram a továbbiakban 30 energiatároló egységre kapcsolódik. Hibaáram kialakulásakor a 30 energiatároló egység feltöltődik. A töltöttségi állapot függ a hibaáram erősségétől és időtartamától. Különösen késleltetett Fl-relék esetében alkalmaznak ilyen 3C energiatároló egységeket.
Az elviselhetőségi időnél rövidebb tartamú egyes hibaáramok előnyösen nem okoznak halmozott és lassú feltöltődést a 30 energiatároló egységben. Ezáltal érhető el, hogy csupán a névleges hibaáramnál nagyobb és az elviselhetőségi időnél hosszabb időtartamú hibaáram okoz feltöltődést a 30 energiatároló egységben, aminek következtében az Fl-relé kiold.
A 30 energiatároló egység kialakítható például kondenzátorként, illetve R-C tagként, amely önműködően kisül.
A 30 energiatároló egység töltöttségi állapotát 40 küszöbérték-kapcsoló figyeli. Ez a 40 küszöbértékkapcsoló egy előre meghatározott és a továbbiakban töltöttségi alapértéknek nevezett töltöttségi állapot esetében vezérlőimpulzust szolgáltat az ezután elrendezett 50 kapcsolóelem számára, aminek következtében a Fl-relé lekapcsol.
A Fl-relé ezen úgynevezett normális kioldásához a 30 energiatároló egységre kapcsolódó feszültséghez egy töltöttségi alapérték van előírva, amely hozzá van igazítva az ln névleges hibaáramhoz és az elviselhetőségi időtartamhoz.
A 40 küszöbérték-kapcsolót előnyösen Zeener-dióda képezi, amelynek nagyon pontosan meghatározott letörési feszültsége van.
A 40 küszöbérték-kapcsoló által kiadott vezérlőimpulzus szolgál az 50 kapcsolóelem vezérlésére.
Az 50 kapcsolóelem teljesítménykapcsolót képez, és kioldófeszültség-impulzust szolgáltat a 60 kioldóelem számára. A 12 energiaellátó táphálózat feszültségétől független Fl-relé esetében az 50 kapcsolóelem például a 30 energiatároló egységben tárolt energiát használja fel a kioldófeszültség-impulzus előállításához. Az 50 kapcsolóelemet általában elektronikus kapcsoló képezi. Ez az elektronikus kapcsoló előnyösen egy önmagában erősítő kapcsolóelem, például tirisztor. A tirisztorok mellett azonban másféle alkatrészek is, például kapcsolótranzisztorok vagy elektronikus relék is használhatók.
A tirisztorok egy jellegzetes gyújtófeszültség esetén önmaguk bekapcsolnak, begyújtanak. A Fl-relé normálkioldásához azonban nem a tirisztor saját gyújtását használjuk fel, hanem az első 40 küszöbérték-kapcsolóból kiinduló vezérlőjelet, amely az 50 kapcsolóelem bekapcsolását okozza.
Az 50 kapcsolóelem által előállított kioldófeszültség-impulzust 60 kioldóelemre vezetjük, amely a fogyasztót a 12 energiaellátó táphálózatról leválasztja.
A 60 kioldóelem kialakítható állandó mágneses kioldóként (PMA). Ez egy olyan tekercset tartalmaz, amely egy horgonyt mozgat, és ez egy kapcsolószerkezet és érintkezőelrendezés segítségével hajtja végre a fogyasztónak a 12 táphálózatról való leválasztását.
Egy normális kioldás esetében a következők játszódnak le. A névleges hibaáramot legalább elérő erősségű és az elviselhetőségi időnél hosszabb időtartamú hibaáram hatására a 30 energiatároló egység feltöltődik a töltöttségi alapértékig. A feltöltöttségi alapérték elérésekor a 40 küszöbérték-kapcsoló vezérlőimpulzust bocsát az 50 kapcsolóelemre és azt begyújtja, illetve bekapcsolja. Az ezáltal keletkező kioldófeszültség-impulzus rákapcsolódik a 60 kioldóelemre, amely ezután a fogyasztót leválasztja a 12 energiaellátó táphálózatról.
A találmány szerinti kapcsolási elrendezés felhasználható mind a 12 energiaellátó táphálózat feszültségétől független, mind a 12 energiaellátó táphálózat feszültségétől függő Fl-relékhez. A 12 energiaellátó táphálózat feszültségétől független Fl-relék esetében a 30 energiatároló egység által tárolt energiának azonban elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy a 60 kioldóelem biztonságosan végrehajtsa a 12 energiaellátó táphálózatról történő leválasztást. így tehát mind a 30 energiatároló egységet, mind a 40 küszöbérték-kapcsolót hozzá kell igazítani mind a névleges hibaáramhoz, mind a 60 kioldóelemhez.
Az 1. ábrán vázolt elrendezésnek az a hiányossága, hogy a 12 energiaellátó táphálózatból elkerülhetetlenül érkeznek olyan bizonyos feszültségcsúcsok, amelyek kisebbek, mint a gyújtási feszültség, amelyek
HU 226 289 Β1 ugyan nem töltik fel a 30 energiatároló egységet a töltöttségi alapértékre, de mégis begyújtják az 50 kapcsolóelemet, illetve tirisztort (gyors feszültségváltozás hatására bekövetkező bekapcsolás). Ilyen zavarok érkezhetnek a 12 energiaellátó táphálózatból a saját, vagyis a rendes kioldás által indukált hibaáram hatására, vagy másrészről, a 60 kioldóelemtől, illetve az állandó mágneses kioldótól.
Az 50 kapcsolóelem nem kívánt begyújtása általában a fogyasztónak a 12 energiaellátó táphálózatról történő és a 60 kioldóelem által megvalósított leválasztásához vezet. Az Fl-relé ezen hibás kioldása nemkívánatos.
Az is lehetséges, hogy az 50 kapcsolóelem olyan kioldófeszültség-impulzust állít elő, amely nem elegendő ahhoz, hogy a 60 kioldóelem végrehajtsa a 12 energiaellátó táphálózatról történő leválasztást. Ez különösen a 12 energiaellátó táphálózat feszültségétől független Fl-relék esetében fordulhat elő. Ilyen esetben tehát az Fl-relé nem old ki. Ezzel egyidejűleg azonban megakadályozza a 30 energiatároló egység további feltöltődését, mivel az 50 kapcsolóelem kinyitása miatt a 30 energiatároló egységből állandóan áram folyik át a 60 kioldóelemen. Emiatt az is lehetséges, hogy a továbbiakban az Fl-relé a névleges hibaáramot meghaladó hibaáram esetében sem old ki. A kioldás elmaradása viszont emberre veszélyes lehet.
A találmány értelmében a lényeg olyan intézkedések megvalósítása, amelyek megakadályozzák, hogy egy előre megadott küszöbnél kisebb zavaró behatások kioldhassák az 50 kapcsolóelemet. Ez egy második 40’ küszöbérték-kapcsoló alkalmazásával érhető el.
A 2. ábra ismert Fl-relé moduláris felépítését szemlélteti tömbvázlat alakjában, amely érthetővé teszi az ismert Fl-relékhez képesti különbséget. A találmány 2. ábrán bemutatott kiviteli alakja esetében az 50 kapcsolóelem elé egy második 40’ küszöbérték-kapcsoló van beiktatva. Ez a második 40’ küszöbérték-kapcsoló reteszeli vagy lezárja az 50 kapcsolóelemet, és működését csak a 30 energiatároló egység egy előre meghatározott és a későbbiekben minimális töltöttségi állapot elnevezéssel illetett töltöttségi állapota esetén engedélyezi.
Ehhez az 50 kapcsolóelemnek egy második vezérlőbemenetet is kell tartalmaznia, amelyen át az 50 kapcsolóelem úgy vezérelhető, hogy bekapcsolását meg lehessen akadályozni. Ez lehet például egy tirisztor-tetróda második vezérlőbemenete.
A találmány szerinti kapcsolási elrendezés révén lehetővé válik a küszöbérték, vagyis a minimális töltöttségi állapot oly módon történő meghatározása, hogy a többször előforduló hibás kioldást elnyomja. Ezáltal javul a zavarokkal szembeni ellenálló képesség. A legnagyobb zavarérzéketlenség elérése érdekében a minimális töltöttségi állapotot a Fl-relé alkalmazásától függően kell méretezni.
A minimális töltöttségi állapotnak természetesen nem szabad nagyobbnak lennie, mint a töltöttségi alapértéknek, különben a normális kioldást is megakadályozná.
Küszöbértékként, vagyis minimális töltöttségi állapotként, például a névleges hibaáramhoz tartozó töltöttségi alapállapothoz tartozó hibaáram fele választható.
Ilyen előírás esetében több mint a fele elnyomható azon tipikus hibáknak vagy zavaró hatásoknak, amelyek a energiaellátó táphálózatba kapcsolt Fl-relére jutnak.
A minimális töltöttségi állapot előnyösen úgy választandó meg, hogy ha a 30 energiatároló egység kimenetén éppen ez a minimális töltöttségi állapot mutatkozik, akkor a 30 energiatároló egységben tárolt energia elegendő legyen ahhoz, hogy a 60 kioldóelem végre tudja hajtani a 12 energiaellátó táphálózatról történő leválasztást. Ezáltal elkerülhetők a fent ismertetett olyan esetek, amikor elmarad a kívánatos kioldás.
A 3. ábra a találmány szerint kialakított Fl-relé egyik kiviteli alakjának kapcsolási elrendezését, annak alkatrészeit mutatja. A kapcsolási elrendezés 10,20, 30,40, 50 és 60 hivatkozási jellel ellátott egységei megegyeznek egy ismert késleltetett Fl-relé kialakításával.
A 12 energiaellátó táphálózatra Tx1 összegző áramváltó kapcsolódik. A Tx1 összegző áramváltó képezi a találmány értelmében a 10 érzékelőegységet. A Tx1 összegző áramváltó érzékeli a hibaáramot, azonban ezenkívül másféle zavaró behatások is rájutnak a kapcsolási elrendezésre.
A Tx1 összegző áramváltó szekunder tekercsére 20 feldolgozóegység kapcsolódik.
A 20 feldolgozóegység R1 ellenállást tartalmaz, amely túl nagy feszültségű gyűrűs vasmag csillapítására szolgál.
A C1 kondenzátor a szekunder induktivitáshoz történő illesztésre szolgál. Ezáltal lehetővé válik, hogy a 20 előkészítő egység rezonanciáját 50 Hz frekvenciára, illetve a 12 energiaellátó táphálózat frekvenciájára hangoljuk.
A 20 feldolgozóegység továbbá feszültségkétszerező egyenirányítót tartalmaz. Ez egy Delon-kapcsolású egyenirányító híd, amelyeket D1 és D2 diódák, valamint C2 és C3 kondenzátorok képeznek.
Az egyenirányító hídra D3 Zeener-dióda kapcsolódik, amely feszültségreferenciaként működik. Ez a D3 Zeener-dióda korlátozza a 20 feldolgozóegység feszültségét. Ezáltal akadályozza nagyobb hibaáramok (az ln névleges hibaáram ötszörösénél nagyobb) esetében az utánakapcsolódó C4 tárolókondenzátor túl gyors feltöltődését.
A 20 feldolgozógységre 30 energiatároló egység kapcsolódik. Ez a bemutatott kiviteli alak esetében állandó áramot szolgáltató áramgenerátort tartalmaz, amelyet záróréteges J1 térvezérlésű tranzisztor és R2 ellenállás képez. Az R2 ellenállás az állandó áram kívánt értékének beállítására szolgál. A J1 térvezérlésű tranzisztor elzáródó üzemmódban működik. Az állandó áramot szolgáltató áramforrás olyan áramot bocsát ki, amely csak kismértékben függ a rákapcsolódó feszültségtől. Ezáltal a C4 tárolókondenzátor csak fokozatosan tud feltöltődni, és ezáltal késleltetett kioldás érhető el. Az állandó áramot szolgáltató áramforrás alkalmazása azonban nem szükségszerű.
A 30 energiatároló egység lényeges elemét képezi a C4 tárolókondenzátor, amely hibaáram keletkezésekor feltöltődik.
HU 226 289 Β1
A C4 tárolókondenzátort szándékoltan a R3 ellenállás süti ki. Ezáltal a Fl-relé tűrési idejénél rövidebb időtartamú rövid hibaáramok nem töltik folyamatosan a 30 energiatároló egységet.
A 30 energiatároló egység kimenetének feszültségét hagyományos módon figyelő első 40 küszöbérték-kapcsolót záróirányban kapcsolt D4 Zeener-dióda képezi. Amikor a D4 Zeener-diódára kapcsolódó feszültség eléri a letörés! feszültséget, akkor a D4 Zeener-dióda az 50 kapcsolóelem első GK katódoldali kapuelektród-bemenetét összekapcsolja a 30 energiatároló egység kimenetével. A D4 Zeener-diódára sorba kapcsolt R8 ellenállás a D4 Zeener-diódára kapcsolódó feszültség és ezáltal a töltöttségi alapérték beállítására szolgál.
A 30 energiatároló egységnek a D4 Zeener-dióda letörési feszültsége és az R8 ellenállás által beállítható töltöttségi alapértéktől kezdve a P3 és P4 pontokat a R5 ellenállás összeköti egymással. Ezáltal a 40 küszöbérték-kapcsoló vezérlőimpulzust állít elő az 50 kapcsolóelem első GK katódoldali kapuelektród-vezérlő bemenetén.
Az 50 kapcsolóelem, illetve elektronikus kapcsoló a bemutatott kiviteli alak esetében tirisztorhelyettesítő kapcsolásként van kialakítva, amelynek A anódja, K katódja, valamint GA anódoldali kapuelektródja és GK katódoldali kapuelektródja van. A tirisztorhelyettesítő kapcsolás pnp típusú Q1 tranzisztort és npn típusú Q2 tranzisztort tartalmaz, amelynek kollektorai és bázisai egymással keresztbe vannak kapcsolva, továbbá R6 ellenállást tartalmaz.
Az A anód, illetve a Q1 tranzisztor emittere a 30 energiatároló egység kimeneti feszültségére kapcsolódik. A K katód össze van kapcsolva a 60 kioldóelemmel.
A tirisztorhelyettesítő kapcsolás elektronikus kapcsolóként működik. Rendes hálózati üzemelés esetén, vagyis amikor nincs hibaáram, akkor a tirisztor zárt állapotban van, vagyis anódja és katódja között, majd a 60 kioldóelemen nem ereszt át áramot.
A töltöttségi alapérték elérésekor a GK katódoldali kapuelektródra az átvezető D4 Zeener-dióda vezérlőimpulzust bocsát, amely begyújtja, vagyis bekapcsolja a tirisztorhelyettesítő kapcsolást.
A GK katódoldali kapuelektród a R5 ellenálláson át meghatározza az npn típusú Q2 tranzisztor emitter-bázis feszültségét, fgy a GK katódoldali kapuelektródon levő pozitív feszültség vezérlést ad az npn típusú Q2 tranzisztornak. Ennek hatására a Q1 és Q2 tranzisztorok egymásnak kölcsönösen vezérlést adnak, és a kölcsönös befolyás következtében egymást igen rövid idő alatt teljesen bekapcsolják.
A tirisztorhelyettesítő kapcsolás a vezérlőimpulzus után is vezető állapotban marad.
Az 50 kapcsolóelem két bipoláris tranzisztor helyett természetesen 6A anódoldali és 6K katódoldali kapuelektróddal kiképzett tirisztor-tetródaként is kialakítható, amely saját alkatrészként alakítható ki. Ez a vezérlőelektródokon át be- és kikapcsolható.
Az 50 kapcsolóelem egy nem feltétlenül szükséges alkatrészt képező C7 kondenzátort tartalmaz. Ez azonban egy járulékos védőkondenzátort képez, amely véd a hibás kioldásokkal szemben, mivel csillapítja a 60 kioldóelemből, illetve állandó mágneses megszakítóból érkező zavarokat. Különösen akkor előnyös a C7 kondenzátor alkalmazása, ha a minimális töltöttségi állapot lényegesen kisebb, mint a töltöttségi alapérték. Ha a második 40' küszöbérték-kapcsoló ugyan lezárja az 50 kapcsolóelemet egészen a 30 energiatároló egység minimális töltöttségi állapotának eléréséig, és emiatt nem áll fenn annak a veszélye, hogy a Fl-relé nem old ki az 50 kapcsolóelem hibás bekapcsolása miatt, azonban a Fl-relé mégiscsak hibásan kioldhat a minimális töltöttségi állapot fölötti és a töltöttségi alapérték alatti értékek esetén. Az ilyen hibás kioldásokat nagymértékben kiküszöböli a C7 kondenzátor alkalmazása.
A találmány értelmében tehát az 50 kapcsolóelem második GA anódoladli kapuelektródjára második 40’ küszöbérték-kapcsoló csatlakozik.
A 3. ábrán vázolt kapcsolási elrendezés esetében a második 40' küszöbérték-kapcsolót J4 térvezérlésű tranzisztor képezi, amelynek G kapuelektródja, D nyelőelektródja és S forráselektródja van.
A J4 térvezérlésű tranzisztorként n-csatomás záróréteges, alapállapotban vezető (n-JFET) típus. A J4 térvezérlésű tranzisztor UGS vezérlőfeszültség rákapcsolása nélkül is vezet. A D nyelő- és a S forráselektród közötti összeköttetés ellenállása csak akkor növekszik meg, ha a rákapcsolt UGS vezérlőfeszültség negatív és nagyobb, mint a gyártástól függő küszöbfeszültség (Uth küszöbfeszültség). Ennek értéke tipikusan kb. 5 V.
A bemutatott kiviteli alak esetében a J4 térvezérlésű tranzisztor D nyelőelektródja a Q1 tranzisztor bázisára kapcsolódik.
A J4 térvezérlésű tranzisztor G kapuelektródja 0 feszültségre és a S forráselektród a 30 energiatároló egység kimenetére kapcsolódik. Ezáltal a 30 energiatároló egység kimenetén levő feszültség szolgál UGS vezérlőfeszültségként.
Ilyen elrendezésben a J4 térvezérlésű tranzisztor mindaddig vezet, amíg a 30 energiatároló egység kimenetének feszültsége el nem éri az Uth küszöbfeszültséget. Ezáltal a J4 térvezérlésű tranzisztor S forráselektródja és D nyelőelektródja, és ezáltal a Q1 tranzisztor bázisa és emittere rövidre van zárva. A Q1 tranzisztor tehát ezáltal lezár, és ezáltal a teljes tirisztorhelyettesítő kapcsolás le van zárva. Ennek következtében az 50 kapcsolóelem hibás bekapcsolása megbízhatóan elkerülhető.
Ha a 30 energiatároló egység töltöttsége és ezáltal a S forráselektród feszültsége növekszik - ami abban az esetben történik, ha kikapcsolandó hibaáram tapasztalható -, akkor a J4 térvezérlésű tranzisztor G kapuelektródja negatív vezérlőfeszültséget kap. A küszöbfeszültség elérésekor a J4 térvezérlésű tranzisztor ellenállása nagy lesz.
Ennek következtében a Q1 tranzisztor bázisa és emittere már nem lesz rövidzárban, és a Q1, Q2 tranzisztorok szabadon rá tudják kapcsolni kioldófeszültség-impulzusokat a 60 kioldóelemre.
HU 226 289 Β1
A megadott értékekkel a kapcsolási elrendezésre adott olyan feszültségimpulzusok, amelyek a J4 térvezérlésű tranzisztor G kapuelektródjára nyitnak és kisebbek maradnak, mint az Uth küszöbfeszültség, nem kapcsolják be a tirisztort, illetve az 50 kapcsolóelemet. A J4 térvezérlésű tranzisztor félvezető fizikai paramétereinek változtatásával ez az érték bizonyos határok között változtatható, és ezáltal a kapcsolási elrendezésnek a névleges hibaáramhoz viszonyított zavaró feszültség küszöbértéke majdnem tetszőlegesen beállítható.
Az alapállapotban vezető (kiürítéses üzemmódú) n-csatomás záróréteges (n-JFET) típusú J4 térvezérlésű tranzisztor helyett p-csatomás (p-JFET) térvezérlésű tranzisztor és kiürítéses üzemmódú n- vagy p-csatornás MOSFET is alkalmazható. Ezeket azonban ellentétes polaritással kell vezérelni. Ezen alkatrészeknek az az előnye, hogy a MOSFET és a záróréteges FET elemek elvileg szimmetrikusak, vagyis forrás- és nyelőelektródjaik felcserélhetők.
Lehetőség szerint kisméretű kapcsolási elrendezések előállításához a FET térvezérlésű tranzisztorok a többi félvezető elemmel együtt egyetlen lapkára integrálhatók.
A J4 térvezérlésű tranzisztor helyett - mint ahogyan azt a 4. ábra 42’ blokkja szemlélteti - természetesen bipoláris tranzisztor, tirisztor, feszültségvezéreit ellenállás vagy relé is használható, amelyet 41' tömbbel szimbolikusan jelzett feszültségosztó, differenciálerősítő vagy komparátor vezérelhet.
Ennek kapcsán fontos, hogy a 30 energiatároló egység feszültségét figyelje a második 40’ küszöbérték-kapcsoló és a minimális töltöttségi állapot elérésekor engedélyezze az 50 kapcsolóelem működését.
Claims (4)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Kapcsolási elrendezés hibaáramvédő-kapcsolóhoz, amely kapcsolási elrendezés előnyösen hibaáramot feldolgozó egység elé iktatott és energiaellátó táphálózat hibaáramát érzékelő egységet, az érzékelt hibaáram függvényében feltöltődő energiatároló egységet, az energiatároló egység töltöttségi állapotát figyelő küszöbérték-kapcsolót, második küszöbérték-kapcsolót és az energiaellátó táphálózat által táplált fogyasztó számára kiképzett leválasztókapcsoló kioldóeleme számára kioldófeszültség-impulzusokat előállító kapcsolóelemet tartalmaz, ahol a küszöbérték-kapcsoló az energiatároló egység előírt töltöttségi alapértékének elérésekor a kapcsolóelemet a kioldóelem számára kioldófeszültség-impulzusok előállítására készteti, azzal jellemezve, hogy a második küszöbérték-kapcsoló (40’) az energiatároló egység (30) töltöttségi állapotának egy további előre megadott minimális töltöttségi állapot eléréséig a kapcsolóelem (50) lezárására van kiképezve.
- 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy az energiatároló egység (30) további előre megadott minimális töltöttségi állapota nagyobb, mint a kioldóelem (60) működéséhez szükséges töltöttségi állapot.
- 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a második küszöbértékkapcsolót (40') alapállapotban vezető n-csatomás, kiürítéses üzemmódú záróréteges térvezérlésű tranzisztor (J4) képezi.
- 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a térvezérlésű tranzisztor (J4) a többi félvezető alkatrésszel együtt félvezető lapkára van integrálva.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0090901A AT410735B (de) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter |
| PCT/AT2002/000173 WO2002101901A2 (de) | 2001-06-12 | 2002-06-11 | Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUP0400190A2 HUP0400190A2 (en) | 2004-08-30 |
| HU226289B1 true HU226289B1 (en) | 2008-07-28 |
Family
ID=3682972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU0400190A HU226289B1 (en) | 2001-06-12 | 2002-06-11 | Circuit arrangement for a residual-current circuit breaker |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1399998B1 (hu) |
| CN (1) | CN1320716C (hu) |
| AT (1) | AT410735B (hu) |
| AU (1) | AU2002348706B2 (hu) |
| CZ (1) | CZ20033308A3 (hu) |
| DE (1) | DE50204331D1 (hu) |
| EE (1) | EE04653B1 (hu) |
| ES (1) | ES2246411T3 (hu) |
| HK (1) | HK1067458A1 (hu) |
| HU (1) | HU226289B1 (hu) |
| IL (2) | IL157637A0 (hu) |
| NO (1) | NO333802B1 (hu) |
| PL (1) | PL199098B1 (hu) |
| SK (1) | SK287930B6 (hu) |
| WO (1) | WO2002101901A2 (hu) |
| ZA (1) | ZA200306960B (hu) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT410735B (de) * | 2001-06-12 | 2003-07-25 | Moeller Gebaeudeautomation Kg | Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter |
| HK1073581A1 (en) * | 2005-07-06 | 2005-10-07 | Lee Dick Kee | A tester and method for detecting fault of relay by current injection. |
| DE102009043415B3 (de) | 2009-09-29 | 2010-10-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Freilaufkreis |
| CN101820162B (zh) * | 2010-05-18 | 2012-12-12 | 北京星网锐捷网络技术有限公司 | 过电流保护装置 |
| DE102016205101A1 (de) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Differenzstromsensor |
| WO2020114593A1 (de) * | 2018-12-05 | 2020-06-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Messvorrichtung, elektrische anlage mit messvorrichtung und verfahren zum messen eines leckstromes |
| CN110435457B (zh) * | 2018-12-29 | 2024-06-04 | 安波福中央电气（上海）有限公司 | 带有小电流注入功能的便携式电动汽车充电器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3899717A (en) * | 1973-07-16 | 1975-08-12 | Electromagnetic Ind Inc | Ground fault detectors |
| FR2481851A1 (fr) * | 1980-04-30 | 1981-11-06 | Merlin Gerin | Dispositif de protection differentielle sensible a un courant unidirectionnel |
| DE3614552A1 (de) * | 1986-04-29 | 1987-11-05 | Siemens Ag | Schutzschaltgeraet der installationstechnik |
| EP0370139B1 (en) * | 1988-11-22 | 1993-09-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Circuit breaker with overcurrent protection |
| GB2244396B (en) * | 1990-05-25 | 1994-02-23 | Mk Electric Ltd | Electrical protection devices |
| AT410735B (de) * | 2001-06-12 | 2003-07-25 | Moeller Gebaeudeautomation Kg | Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter |
-
2001
- 2001-06-12 AT AT0090901A patent/AT410735B/de not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-06-11 EE EEP200300479A patent/EE04653B1/xx not_active IP Right Cessation
- 2002-06-11 DE DE50204331T patent/DE50204331D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-11 EP EP02778864A patent/EP1399998B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-06-11 WO PCT/AT2002/000173 patent/WO2002101901A2/de not_active Application Discontinuation
- 2002-06-11 CZ CZ20033308A patent/CZ20033308A3/cs unknown
- 2002-06-11 CN CNB028117697A patent/CN1320716C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-06-11 HU HU0400190A patent/HU226289B1/hu not_active IP Right Cessation
- 2002-06-11 AU AU2002348706A patent/AU2002348706B2/en not_active Ceased
- 2002-06-11 SK SK1516-2003A patent/SK287930B6/sk not_active IP Right Cessation
- 2002-06-11 PL PL366764A patent/PL199098B1/pl unknown
- 2002-06-11 IL IL15763702A patent/IL157637A0/xx active IP Right Grant
- 2002-06-11 ES ES02778864T patent/ES2246411T3/es not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-08-28 IL IL157637A patent/IL157637A/en not_active IP Right Cessation
- 2003-09-05 ZA ZA200306960A patent/ZA200306960B/en unknown
- 2003-09-18 NO NO20034160A patent/NO333802B1/no not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-12-30 HK HK04110351A patent/HK1067458A1/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUP0400190A2 (en) | 2004-08-30 |
| NO20034160D0 (no) | 2003-09-18 |
| ES2246411T3 (es) | 2006-02-16 |
| EP1399998B1 (de) | 2005-09-21 |
| IL157637A0 (en) | 2004-03-28 |
| PL199098B1 (pl) | 2008-08-29 |
| IL157637A (en) | 2008-11-26 |
| CN1515058A (zh) | 2004-07-21 |
| DE50204331D1 (de) | 2005-10-27 |
| CN1320716C (zh) | 2007-06-06 |
| SK287930B6 (sk) | 2012-04-03 |
| EP1399998A2 (de) | 2004-03-24 |
| HK1067458A1 (en) | 2005-04-08 |
| NO333802B1 (no) | 2013-09-16 |
| EE04653B1 (et) | 2006-06-15 |
| WO2002101901A3 (de) | 2003-02-20 |
| WO2002101901A2 (de) | 2002-12-19 |
| ZA200306960B (en) | 2004-04-22 |
| CZ20033308A3 (cs) | 2004-05-12 |
| EE200300479A (et) | 2003-12-15 |
| AU2002348706B2 (en) | 2006-07-13 |
| SK15162003A3 (sk) | 2004-08-03 |
| NO20034160L (no) | 2003-09-18 |
| AT410735B (de) | 2003-07-25 |
| PL366764A1 (en) | 2005-02-07 |
| ATA9092001A (de) | 2002-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230082734A1 (en) | Photovoltaic System, Direct Current Hybrid Switching Device, Use and Method for Switching a Photovoltaic String On and Off | |
| US5615097A (en) | Transient over voltage protection circuit for electrical power converters | |
| US7636224B2 (en) | Method and safety device for ground fault circuit | |
| US6437954B1 (en) | Residual current device | |
| US7852051B2 (en) | Current-limiting circuit and method for operating the circuit | |
| US20060164776A1 (en) | Current-limiting circuit and method for operating the circuit | |
| US20190372459A1 (en) | Method and voltage multiplier for converting an input voltage, and disconnector | |
| JP2023504681A (ja) | 残留電流回路遮断器 | |
| CA3004038C (en) | Methods and apparatus to disable a trip circuit during self test in ground fault circuit interrupters | |
| CN114641925A (zh) | 用于交通工具中逆变器的安全有源放电电路 | |
| HU226289B1 (en) | Circuit arrangement for a residual-current circuit breaker | |
| KR960003201B1 (ko) | 이상전압 검출 제어장치 | |
| US6459554B1 (en) | Drive circuit for the trip actuator of a network protector and a network protector incorporating the same | |
| US4045822A (en) | Ground fault interrupter apparatus | |
| US12062908B2 (en) | Static DC current-limiting switching system | |
| KR102011740B1 (ko) | 절연 불량 차단 장치 | |
| RU2319269C1 (ru) | Устройство для защитного отключения в электрической сети с заземленной нейтралью (варианты) | |
| RU2158996C2 (ru) | Устройство защиты и контроля сопротивления изоляции электротехнической системы | |
| KR20040067473A (ko) | 한시 지연형 자동 트립 회로 | |
| JP2017126438A (ja) | 漏電遮断器 | |
| CN114336520A (zh) | 电保护单元 | |
| SU729716A1 (ru) | Устройство дл защиты электроустановки от тока короткого замыкани | |
| KR100483932B1 (ko) | 감도 조정 기능을 갖는 과부하 차단기 | |
| SU1576895A1 (ru) | Источник питани посто нного напр жени с защитой | |
| JPH08194550A (ja) | 電源装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees |