NO152394B - Feilstroem-beskyttelsesbryter som ogsaa reagerer paa feil-likestroem - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en feilstrøm-beskyttelsesbryter

som tjener til å frakoble forbrukere selv i tilfellet av feil-likestrømmer og arbeider med en utløser, en utkoblingsbryter og en sumstrømtransformator som har en første sekundærvikling tilkoblet en oscillator og en annen sekundærvikling forbundet med magnetiseringsviklingen hos en magnetutløser.

Ved en slik feilstrøm-beskyttelsesbryter som er kjent

fra fransk patentskrift 2 321 208, er sumstrømtransforma-

toren foruten med sekundærviklingen som er forbundet med utløseren, forsynt med en ytterligere sekundærvikling som er tilkoblet en testoscillator. Signalet fra testoscillatoren blir derved overført til den konvensjonelle sekundærvikling hos sumstrømtransformatoren. Utkoblingskriteriet blir bestemt ved sumstrømtransformatorens evne til å overføre det oscilla-torsignal som påtrykkes den, enten svekket eller usvekket. Svekkelsen av det overførte signal kan være betinget ved en metning av sumstrømtransformatoren på grunn av en feil-likestrøm som flyter i dens primærvikling. En slik feilstrøm-beskyttelsesbryter krever følsom elektronikk for å kunne utnytte et slikt svakt transformert signal.

Utviklingen på elektroteknikkens område med stadig

flere apparater med 1ikestrømkomponenter såvel som tendensen mot høyere arbeidsspenninger for apparatene har i nyere tid ført til et økende behov for egnede feilstrøm-beskyttelses-brytere som også kan reagere på feil-likestrømmer.

Også andre feilstrøm-beskyttelsesbrytere som har vært foreslått i litteraturen, og som reagerer på feil-likestrømmer, krever i regelen en stor teknisk påkostning med omfattende elektronikk.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å utvikle

en feilstrøm-beskyttelsesbryter som i prinsippet arbeider med en velprøvet magnetutløser og i det vesentlige klarer seg med en oscillator av et slag som forekommer i handelen,

for å kunne reagere på feil-likestrømmer.

Løsningen av den angitte oppgave ligger i en feilstrøm-beskyttelsesbryter med de trekk - at magnetutløseren ved bena på sitt åk har to magnetiseringsviklinger,

- at første magnetiseringsvikling er forbundet med oscilla-

toren, samtidig som annen magnetiseringsvikling er forbundet

med annen sekundærvikling, og

- at begge magnetiseringsviklingene er slik avstemt etter hverandre at de magnetflukser som i feilstrømfri tilstand blir indusert i magnetutløserens magnetkrets ved drift av oscillatoren, er like store og motsatt rettet.

En slik feilstrøm-beskyttelsesbryter behøver altså

i det vesentlige bare en ytterligere magnetiseringsvikling på magnetutløserens åk.

I feilstromfri tilstand pådrar oscillatoren for det forste magnetutloserens forste magnetiseringsvikling direkte, og for det annet den annen magnetiseringvikling via de to sekundærviklinger som er anbragt på sumstromtransformatorens kjerne og virker som henholdsvis primær- og sekundærvikling. De magnetiske flukser som induseres i magnetutloserens magnetkrets, opphever hverandre da med hensyn til storrelse og retning, så den magnetfluks som en pérmanentmagnet med en holdemagnet av konvensjonell utforelse driver gjennom åk og anker, kan fastholde ankeret mot kraften av en avtrekningsfjær.

En fe il-likestrom induserer i sumstromtransformatorens magnetkrets en magnetfluks som forskyver arbeidspunktet, så signalet via de to sekundsrviklinger blir overfort i svekket form. Derved blir den .magnetiske likevekt i magnetutloseren forstyrret, og den annen magnetiseringsvikling kan gjennom magnetkretsen drive en strom som opphever virkningen av permanent-magnetfluksen, så ankeret kan utloses fra åket. Det fallende anker kan på vanlig måte avaktivere en sperre med derav folgende åpning av koblingskontaktene i de ledninger som er fort gjennom sumstromtransformatoren, og som skal overvåkes.

Det er gunstig om fe il-likestrommer som kan ventes, kan drive sumstromtransformatorens kjerne til metning. Derved blir overforingen av oscillatorsignalet via de to sekundærviklinger på sumstromtransformatoren særlig sterkt svekket ved feilstrommer med likestromandeler.

Det er gunstig å koble den forste sekundærvikling, oscillatoren og den forste magnetiseringsvikling i serie.

Oppfinnelsen vil bli belyst nærmere ved et ut f©relseseksem-pel som er anskueliggjort skjematisk på tegningen. Fig. 1 viser den koblingsmessige oppbygning av fe ilstrøm-be-skyttelsesbryteren. Fig. 2 viser et diagram som anskueliggjør overforingen fra forste til annen sekundærvikling på sumstromtransformatoren i feilstromfri drift. Som ordinat er oppført den magnetiske fluks og som absisse den magnetiske feltstyrke. Fig. 3 anskueliggjør på tilsvarende måte som fig. 2 feilstrom-beskyttelsesbryterens virkemåte ved en feilstrom med like-s tromkomponent.

Feilstrøm-beskyttelsesbryteren på fig. 1 har en sumstrøm-transf ormator 1 med ringkjerne 2. På ringkjernen sitter en forste sekundærvikling 3 og en annen sekundærvikling 4. Gjennom ringkjernen 2 går ledningene 5 som skal overvåkes. Nærmere bestemt blir det matende nett å tilkoble ved klemmene 6 og forbrukeren som skal beskyttes, ved klemmene 7. I ledningene 5 som skal overvåkes, ligger koblingskontakter 8. En oscillator 9 er for sin strømfor-syning tilkoblet forsyningsledningene 5 på lastsiden av koblingskontaktene 8. Denne oscillator er av et slag som forekommer vanlig i handelen, og frembringer en vekselspenning med høyere frek-vens enn nettets. På koblingskontaktene 8 virker på vanlig måte en magnetutløser 10. Når ankeret 14 faller ned, kan der på vanlig måte avaktiveres en sperre, hvorved kontaktene 8 åpnes. Magnet-utløseren 10 kan være utfort som polarisert relé eller som holdemagnet. Den har på vanlig måte en permanentmagnet 11 og en magnetisk shunt 13. Vesentlig er imidlertid at der på magnetutloserens åk 12 er anordnet to magnetiseringsviklinger 16 og 17 som på den omtalte, spesielle måte er forbundet med sumstromtransformatorens to sekundærviklinger 3 og 4 og med oscillatoren 9. I utførelses-eksempelet er den første sekundærvikling 3 seriekoblet med utgangen fra oscillatoren 9 og med forste magnetiseringsvikling 16. Annen sekundærvikling 4 er forbundet med annen magnetiseringsvikling 17.

Ved hjelp av den magnetiske shunt 13 kan magnetfluksen gjennom ankeret 14 stilles inn slik at ankeret 14 i feilstromfri tilstand blir sikkert fastholdt mot virkningen av kraften av avtrekningsfjæren 15.

De to magnetiseringsviklinger 16, 17 er slik avstemt innbyrdes at de magnetflukser de under driften av oscillatoren 9 frembringer i magnetkretsen for magnetutloseren 10 i feilstrom-fri tilstand, er like store og motsatt rettet. Den av permanentmagneten 11 fremkalte magnetiske tilstand i åket 12 og i ankeret 14 forblir da upåvirket. I feilfri tilstand blir spenningen ved utgangen fra oscillatoren 9 for det forste via sekundærviklingene 3 og 4 på sumstromtransformatoren 1 overfort til annen magnetiseringsvikling 17, og for det annet direkte påtrykket forste magnetiseringsvikling 16. Spenningen V2 blir ved hjelp av strommen IH indusert i forste sekundærvikling 3. I tilfelle av feil over-veier den drivende spenning på annen magnetiseringsvikling 17.

I diagrammet på fig. 2 er det anskueliggjort hvorledes de

to sekundærviklinger 3 og 4 på kjernen 2 hos sumstromtransformatoren 1 arbeider som primærvikling og sekundærvikling hos en vanlig transformator. Som ordinat er oppfort den magnetiske induksjon og som absisse den magnetiske feltstyrke. Den magnetiske karakteristikk pådras med vekselstrommen IH som fra oscillatoren 9 flyter inn i forste sekundærvikling 3. Der oppstår da en magnetisk induksjon B på sekundærsiden, altså ved utgangen fra annen sekundærvikling 4, og en tilsvarende spenning V2. På fig. 2 er den magnetiske karakteristikk i arbeidsområdet vist forenklet med lineært forløp. En magnetisk fluks B frembragt av vekselstrommen IH induserer sekundærsidig spenningen V2.

Når magnetkjernen 2 hos sumstromtransformatoren 1 blir mag-nestisert som følge av en feilstrøm, forskyver arbeidspunktet med hensyn til de to sekundærviklinger 3 og 4 seg som folge av mag-netkarakteristikkens vanlige ikke-lineære forlop. Man kan imidlertid også fortrinnsvis utnytte den magnetiske metning.

Ved en sumstrømtransformator med en kjerne 2 som går i metning ved feil strømmer som kan ventes, fås forhold som vist på fig. 3. En feilstrøm, i utførelseseksempelet en feil-likstrøm IG, bevirker den viste forskyvning av arbeidspunktet i magnetkarak-teristikkens overgang til metning. I annen sekundærvikling 4 - orientert i samsvar med utførelseseksempelet på fig. 1 - blir der da av vekselstrommen IH ved hjelp av forste sekundærvikling 3 bare overfort en lavere spenning V2' til den annen sekundærvikling 4. Som det vil forstås, skjer denne spenningsminkning når det gjelder driftstilstanden på fig. 2, også hvis der f.eks. opptrer en feil-likestrom større enn den som er vist på fig. 3, altså storre enn metningsfeilstrommen.

Blir kontaktene 8 ved en feilstrom-beskyttelsesbryter i ut-førelsen på fig. 1 sluttet, begynner oscillatoren 9 å arbeide. Den mater forste sekundærvikling 3 hos sumstromtransformatoren 1 og forste magnetiseringsvikling 16 hos magnetutloseren 10 med en vekselstrøm IH. Derved frembringes i annen sekundærvikling - ved denne virkemåte er denne den egentlige sekundærvikling - også spenningen V2 som foreligger ved annen magnetiseringsvikling 17 hos magnetutloseren 10. I feilstromfri tilstand opphever den magnetiske fluks som fremkalles av annen magnetiseringsvikling 17, den magnetiske fluks fra magnetiseringsviklingen 16. Den magnetiske fluks som permanentmagneten 11 fremkaller i åk 12 og anker 14, forblir derved upåvirket.

Opptrer en feilstrøm i ledningene som skal overvåkes, synker den spenning V2 som induseres i annen sekundærvikling 4 hos sumtransformatoren 1, til en lavere verdi V2', så den magnetiske fluks som annen magnetiseringsvikling 17 frembringer, avtar tilsvarende. Den magnetfluks som magnetiseringsviklingen 16 frembringer, forblir imidlertid uforandret, så den magnetiske likevekt nå går tapt. Ved en magnetutløser 10 utført som polari~ sert relé, bevirker den nå opptredende magnetiske veksel fluks under en halvbølge på kjent måte en svekning, resp. undertryk-kelse, av den av permanentmagneten 1 fremkalte magnet-likefluks. Derved faller ankeret 13 i denne halvbølgen ned, noe som fører til åpning av kontaktene 8.

Fortrinnsvis arbeider feilstrøm-beskyttelsesbryteren ifølge oppfinnelsen med en sumstrøm-transformatorkjerne som går i metning ved feilstrømmer som skal føre til utløsning.

Claims (3)

1. Feilstrøm-beskyttelsesbryter som tjener til utkobling av brukere selv ved feil-likestrømmer og arbeider med en utløser, en utkoblingsbryter og en sumstrømtransformator (1) som har en første sekundærvikling (3) tilkoblet en oscillator (9) og en annen sekundærvikling (4) forbundet me;d magnetiseringsviklingen hos en magnetutløser, karakterisert ved- at magnetutløseren (10) ved bena på sitt åk (12) har to magnetiseringsviklinger (16, 17), - at første magnetiseringsvikling (16) er forbundet med oscillatoren (9), samtidig som annen magnetiseringsvikling (17) er forbundet med annen sekundærvikling (4), og - at de to magnetiseringsviklinger (16, 17) er slik avstemt etter hverandre at de magnetflukser som i feilstrømfri tilstand induseres i magnetutløserens (10) magnetkrets ved drift av oscillatoren (9), er like store og motsatt rettet.

2. Beskyttelsesbryter som angitt i krav 1, karakterisert ved at sumstromtransformatorens (1) kjerne (2) blir fort til metning av feil-likestrommer som skal kontrolleres.

3. Feilstrøm-beskyttelsesbryter som angitt i krav 1, karakterisert ved at første sekundærvikling (3), oscillatoren (9) og forste magnetiseringsvikling (16) er koblet i serie.