NO770880L - Elektronisk overstr¦mrele - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et overstrømrelé med elektroniske måle-, forsinkelses- og koblingsorganer som styres av en strømtrans-formator.

Reléer av denne art har til oppgave å overvåke strøm-kretser resp. elektriske driftsmidler inneholdt i disse, og bevirker frakobling av strømkretsene resp. driftsmidlene når der opptrer en kortslutning eller bestemte strømstyrker blir overskredet. For en fullstendig overvåkning av elektriske anlegg strekker imidlertid reléer av denne art ikke til, fordi deres virkning består i ved overskridelse av bestemte grense-verdier å avgi et utgangssignal eller utløse en koblings-prosess. Derimot kan den strøm som går til enhver tid, ikke avleses. Av den grunn er det vanlig i tillegg å anvende visende måleinstrumenter hvor.strømmene kan avleses. Til å mate måle-instrumentene behøves i alminnelighet strømtransformatorer som avgir en sekundærstrøm egnet for driften av instrumentene. For fullstendig overvåkning av elektriske anlegg behøver man derfor i alminnelighet to sett strømtransformatorer, ett for matning av de visende måleinstrumenter og ett for et overstrømrelé.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å minske antallet av nødvendige strømtransformatorer i et anlegg hvor der både benyttes et overstrømrelé og visende måleinstrumenter. Med sikte på dette går oppfinnelsen ut på at det av strømtransformatoren avgitte signal tilføres en inngangskobling med innstillbar forsterkningsfaktor og forsterkes til en normalverdi som er den samme for hver innstilt nominell strøm-styrke, og som tilføres tolkningsorganene for kortslutnings-

og overstrømutløsning samt et visende måleinstrument. Måleinstrumentet blir således matet fra overstrømreléets inngangs-

kobling. Den særlige fordel består i den forbindelse i at der for alle strømområder og nominelle strømstyrker bare behøves en eneste type av et måleinstrument, da skalaen kan inndeles

i prosent av den nominelle strøm. Dette gjør det også lettere for driftspersonalet å gjøre seg kjent med driftstilstanden til enhver tid, siden det ikke lenger er nødvendig å sette en vist absolutt verdi av strømmen i relasjon til en tillatt strøm eller nominell strøm.

Svarende til det anvendte måleinstruments egenskaper kan det være å anbefaie.å innkoble en forsterker direkte foran instrumentet.. Dette gjør en spesialutførelse av overstrøm-reléets inngangskobling overflødig og gjør det mulig å anvende det i enkel utførelse såvel med som uten måleinstrument.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli belyst nærmere ved et utførelseseksempel som er vist på tegningen.

Tegningen er et prinsippkoblingsskjema for et overstrøm-relé for et trefaset vekselstrømnett bestemt for kortslutnings-og overstrøm-utløsning.- Der er tilordnet hver av faselederne R, S og T en jernfri måletransformator 1, 2 og 3, hvis utgangssignal over én og én koblingsmotstand 4, 5, 6 tilføres de respektive ikke-inverterende innganger 7, 8, 9 til operasjons-forsterkere 10, 11, 12. Utgangene .13, 14, 15 fra disse opera-sjonsforsterkere er forbundet med hverandre via dioder 16, 17, 18 og med de inverterende innganger 22, 23, 24 over en fler-trinnet velgerbryter 19. Velgerbryteren 19 gjør det mulig i forbindelse med motstanden 20 i stilling a, motstanden 21

i stilling b og den direkte (motstandsfrie) stilling c å foreta en avtrappet innstilling av den negative tilbakekobling og dermed av forsterkningsfaktoren. Diodene 16, 17, 18 avkobler operasjonsforsterkerne 10, 11 og 12 fra hverandre, så der kan anvendes et felles omstillingsledd (velgerbryter 19) for inn-stillingen av den negative.tilbakekobling, og bevirker samtidig likeretting av det felles utgangssignal, som tilsvarer den sterkeste strøm.

Ved den felles utgang fra operasjonsforsterkerne 10, 11 og 12 står der således til rådighet et likerettet spennings-signal som tilsvarer den sterkeste strøm som går i en av fasene R, S og T, og som via en innstillbar motstand 25 til-føres den inverterende inngang 26 til en ytterligere opera sjonsforsterker 27. Den trinnløst innstillbare motstand 25 danner sammen med en fast motstand 28 tilkoblet utgangen 29 fra operasjonsforsterkeren 27 et innstillbart negativt til-bakekoblingsnettverk.

Motstanden 25 gjør det mulig å stille inn overstrøm-reléet på en bestemt ønsket nominell strømstyrke som ligger innenfor de områder som innstilles med velgerbryteren 19. Det skal f.eks. antas at det med velgerbryteren 19 er mulig å innstille den enkle, den tredobbelte og den tidobbélte verdi av de strømstyrker som kan velges med motstanden 25. Dekker motstanden 25 således f.eks. verdiene 20 - 80 A, så fremkommer alt etter stilling av velgerbryteren 19 områdene 20 - 80 A, 60 - 240 A og 200 - 800 A. Skal overstrømreléet nå innstilles på en nominell strømstyrke av 180 A, blir velgerbryteren 19 å bringe i midt-stillingen b, som gir en tredobling av de strømstyrker som kan innstilles på motstanden 25. Motstanden 25 blir å innstille på 60 A på sin skala. Ved utgangen 29 fra operasjonsforsterkeren 27 står der da til rådighet et normert signal som er uavhengig av den absolutte verdi av den nominelle strømstyrke, og som til-føres koblingskomponenter som tjener, til kortslutnings- og over-belastningsutløsning, noe som vil bli forklart nærmere.

Først kommer det normerte utgangssignal via en koblings-komponent som tjener til undertrykkelse av innkoblingsstrøm-støt og omfatter en motstand 30, en kondensator 31 og en bryter 32 som tjener til frakobling av kondensatoren, til den inverterende inngang 33 til en operasjonsforsterker 34, med hvis ut-gangsstørrelse et utløsningsrelé 35 kan kobles. Den grenseverdi i multipla av innstilt nominell strømstyrke hvor releet 35 skal reagere og dermed forårsake utløsning, bestemmes ved hjelp av en sammenligningsspenning som påtrykkes den ikke inverterende inngang 36 til operasjonsforsterkeren 33, og som kan velges ved hjelp av potensiometeret 37.

Den normerte utgangsstørrelse som stilles parat av operasjonsforsterkeren 27, blir videre påtrykt et nettverk som er betegnet generelt med 40, og som på kjent måte består av en kombinasjon av lineære og ikke-lineære komponenter (motstander, dioder, Z-dioder), og som tjener til dannelse av den ønskede utløsningskarakteristikk for overstrømutløsningen. Der til- strebes en såkalt I 2.t-karakteristikk. Det ved hjelp av nett-verket formede signal kommer til den inverterende inngang 41 til en operasjonsforsterker 42, som inngår i en integrasjons-strømkrets. Som integrerende ledd tjener en kondensator 43, som imidlertid ikke lades opp direkte av utgangen 44 fra operasjonsforsterkeren 42, men via en transistor 45 hvis basis 46 holdes i ledende tilstand ved tilslutning til den positive pol for overstrømreléets driftsspenning + UD via en Z-diode 47 og en motstand 48. Er en valgt grenseverdi for overstrømutløs-ningen nådd, dvs. er kondensatoren.43 ladet opp til en bestemt verdi, så reagerer operasjonsforsterkeren 50, som er koblet som Schmitt-trigger og bringer releet 51 til å trekke til.

Hvis overstrømreléets driftsspenning + UD og - U 'skulle falle ut, så ville kondensatoren ved de hittil vanlige inte-gratorkoblinger straks lade seg ut over operasjonsforsterkeren 44, siden dennes indre motstand i fravær av en driftsspenning er forholdsvis liten. I det foreliggende eksempel forsvinner imidlertid tillike med driftsspenningen også styrespenningen ved basis 46 hos transistoren 45, hvorved denne blir sperret. Dette forhindrer den utilsiktede plutselige utladning av kondensatoren 43. Den til enhver tid foreliggende oppladning av kondensatoren forblir således opprettholdt, når man ser bort fra åt der over et lengere tidsrom skjer en gradvis lad-ningsminskning på grunn av den indre motstand av transistoren 4 5 og ved selvutladning.

En bestemt oppladning av kondensatoren 43 tilsvarer en bestemt termisk påkjenning på et elektrisk driftsmiddel som skal beskyttes, f.eks. en motor. Videre motsvares en naturlig avkjøling av driftsmiddelet av en utladning av kondensatoren 4 3 gjennom en dermed parallellkoblet motstand,, som imidlertid bare blir virksom ved ledende transistor 45, altså ved for-håndenværende driftsspenning. Den øyeblikkelige utladning av kondensatoren 4 3 svarer derfor til. en plutselig avkjøling av driftsmiddelet som skal beskyttes, med risiko for beskadigelse eller ødeleggelse av dette hvis driften fortsettes med frem-deles opptredende overbelastning. For i så fall må oppladningen av kondensatoren begynne påny, hvorved utløsningen (reaksjon av reléet 51) sinkes. I det foreliggende eksempel forblir derimot ladningen på kondensatoren 43 opprettholdt i tilfelle av et avbrudd i overstrømreléets strømforsyning. Ven-der nå driftsspenningen tilbake, blir oppladningen av kondensatoren 43 ved stadig pågående overbelastning av den strømkrets resp. det driftsmiddel som skal overvåkes, fortsatt praktisk talt ut fra den verdi den ble avbrutt ved. Dette fører til den ønskede rettidige utløsning og frakobling.

Med Z-dioden 47, som befinner seg i styrestrømkretsen for transistoren 45, blir det sørget for at transistoren 45 ved synkende driftsspenning blir sperret før operasjonsforsterkeren mister sin funksjonsdyktighet og går over i lavohmig tilstand.

Med den normerte utgangsspenning som avgis av operasjonsforsterkeren 27, drives foruten koblingskomponentene for kortslutnings- og overbelastnings-utløsning også et visende måleinstrument 55, nemlig etter forsterkning ved hjelp av en operasjonsforsterker 56. Skalaen 57 på måleinstrumentet 55 er inndelt i prosent av nominell strømstyrke, så der for hele det område av strømstyrker som kan beherskes av overstrøm-reléet, bare behøves ett instrument og én skala. Måleinstrumentet er anvendelig såvel ved enfaset som ved den beskrevne trefasede utførelse av.inngangskoblingen. Ved flerfasete ut-førelse fås den fordel at der stadig blir vist den sterkeste strøm som går i en av fasene. Men fremfor alt oppnår man en besparelse ved at særskilte strømtransformatorer som man hittil behøvet for driften av strømmålere, faller bort.

I koblingsskjemaet erkomponentene til å levere driftsspenning + U_, og - U_ sløyfet. Disse elementer er alminnelig kjent og behøver derfor ikke å forklares særskilt. Imidlertid er betegnelsene henholdsvis + Un og - U,, innført i koblingsskjemaet på steder som behøver tilkobling til strømforsynings-innretningen.

Claims (2)

1. Overstrømrelé med elektroniske måle-, forsinkelses- ogk oblingsorganer som styres av en strømtransformator, karakterisert ved at det av strømtransformatoren (1, 2, 3) avgitte signal tilføres en inngangskobling (10, 11, 12; 27)

med innstillbar forsterknihgsfaktor og forsterkes til en normalverdi som er den samme for enhver innstilt nominell strømstyrke, og som tilføres tolkningsorganene for kortslut-ningsutløsning (34, 35, 37) og overstrømutløsning (40, 42, 43, 50, 51) og et visende måleinstrument (55).

2. Overstrømrelé som angitt i krav 1, karakterisert ved at der foran måleinstrumentet (55) er inn-skutt en ytterligere forsterker (56), og at skalaen (57) er inndelt i prosent av nominell strøm.