SE444879B - Effektbrytarsystem - Google Patents

Description

7906664-3 10 KA till 20 KA. Sålunda är det industriella värdet av ett sådant system icke tillräckligt stort vid praktisk användning.

Ett system har åstadkommits vilket visas i fig. 4 för att selektivt bryta i ett stort strömområde. Dock är den totala bryttiden t för huvudbrytaren M förlängd att vara längre än den tillåtna gränsen Izf (ïzbrytström) vilket är hållbarheten hos huvudbrytaren M. För att hålla den tillåtna gränsen Izt, bör brytkapaciteten (d.v.s. t) hos huvudbrytaren M minskas för att reducera driftsvärdet i praktisk användning.

Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att över- vinna ovan nämnda nackdel. Föreliggande uppfinning är avsedd att erbjuda ett effektkretsbrytarsystem vilket innefattar en kretsbrytande fördröjningskrets för att fördröja den totala bryttiden under eiviss tid genom en utlösningsmekanism hos huvudbrytaren och en strömbegränsande krets för att begränsa en felström under ett förutbestämt värde varvid ett valbart brytbart område förstoras.

Fig. l visar ett konventionellt effektbrytarsystem, fig. 2 visar driftsegenskapskurvorna hos det konven- tionella systemet visat i fig. 1, fig. 3 och 4 visar respektive driftsegenskapskurvorna hos det-konventionella systemet under expansion av ett val- bart brytbart område, fig. 5 visar ett system för effektbrytare i enlighet med föreliggande uppfinning, fig. 6 är ett kretsschema över en huvudbrytare i syste- met i föreliggande uppfinning, fig. 7 visar strömbegränsningsvågformen erhållen genom systemet enligt föreliggande uppfinning, _fig. 8 visar driftsegenskapskurvorna hos effektbry- taren enligt föreliggande uppfinning, och fig. 9 är ett kretsschema över en utföringsform av huvudbrytaren enligt fig. 6.

Med hänvisning till ritningarna kommer nu en utförings- form av föreliggande uppfinning att belysas.

I fig. 5 betecknar hänvisningen M en huvudbrytare för ett nät, PF betecknar en permanent säkring, R betecknar ett motstånd, och en strömbegränsande krets bildas genom den per- 7906664-3 manenta säkringen PF och motståndet R parallellt med varandra, och Fl, F2 ..._ Fn betecknar matarkretsbrytare för nätet.

Huvudbrytaren M för nätet har uppbyggnaden visad genom funktionsblockschemat enligt fig. 6. I fig. 6 betecknar hän- visningen l en anslutning på matningskällesidan, 2 betecknar en anslutning på en belastningssida, 3 betecknar en omkopplings- mekanism, 4 betecknar en utlösningsspole, S betecknar en ström- transformator vilken har en mellanliggande strömtransformator 51, 6 betecknar en detektor för maximal ström, 7 betecknar en helvågslikriktare, 8 betecknar en spänningsavkännare, 9 beteck- nar en lång-tid-krets och 10 betecknar en kort-tid-krets och ll betecknar en trigg-krets.

Funktionen hos systemet kommer nu att belysas. I fig. 6 vilken visar den funktionella uppbyggnaden hos huvudbrytaren M, detekteras strömmen för vardera fasen vilken går genom hu- vudkretsen (mellan anslutningarna l och 2) i primärsidan hos strömtransformatorn 5. Ungefär 5 A av strömmen passerar t.ex. i sekundärsidan och strömmen reduceras till 50 mA genom den mellanliggande strömtransformatorn 51. Den reducerade strömmen (i storleksordningen av mA) matas in i kretsen för detekterande av maximal ström 6 vari det maximala strömvärdet i vardera fasen detekteras och likriktas genom helvågslikriktning av liktaren 7 och matas in i spänningsavkännaren 8 vari insigna- len omvandlas till spänning och spänningen matas ut som drift- signal till långtidkretsen 9 och korttidkretsen 10. När spän- ningssignalen är anmärkningsvärt hög (en stor överström föres genom huvudkretsen), aktiveras korttidkretsen 10 för att mata ut triggsignalen till triggkretsen ll. När överströmmen ej är så stor. aktiveras lângtidkretsen 9 till att utmata triggsigna- len till triggkretsen ll.

När triggkretsen ll aktiveras, matas utlösningsspolen 4 för att öppna omkopplingsmekanismen 3 varvid felströmmen bryts.

Kretsen för detekterande av maximal ström 6, spännings- sensorn 8, lângtidkretsen 9 och korttidkretsen 10 kommer vidare att belysas.

I fig. tre diodbryggor svarande mot vardera fasen hos mataren, och 9, har kretsen 6 för detektering av maximal ström 7906664-3 diodbryggorna är anslutna i serie varvid maximal ström föres till spänningsavkännaren 8.

I spänningsavkännaren, omvandlas den maximala strömmen vilken ges genom kretsen 6 för detektering av maximal ström till motsvarande spänning genom motstánden Rl, R2, R3. Has- tigheten för omvandling av den maximala strömmen till mot- svarande spänning kan varieras genom att använda ett varia- belt motstånd (varistor) som motståndet R2 varvid den beräknade strömmen hos kretsbrytaren enligt föreliggande uppfinning kan justeras.

Långtidkretsen 9 innefattar en zenerdiod Z4 och tran- sistorer QS, Q6. När spänningssignalen given genom spännings- avkännaren 8 är låg (normalt tillstånd), är transistorn Q5 i TILL-tillstånd och transistorn Q6 är i FRÅN-tillstånd och spänningssignalen matas icke till triggkretsen ll. När spän- ningssignalen är högre än baspotentialen hos transistorn QS (onormalt tillstånd), är transistorn Q5 i FRAN~tillståndet och transistorn Q6 i TILL-tillståndet och laddningen av kon- densatorn C2 startas. När den uppladdade spänningen hos kon- densatorn C2 har nått till en förutbestämd spänning, triggas triggkretsen ll. öppladdningshastigheten hos kondensatorn C2 ändras genom spänningen hos spänningsavkännaren 8 för att ge den omvända tidsstyrningskaraktäristiken d.v.s. strömmen som pas- serar genom transistorn Q6 ökas och tiden för utmatning av signalen till triggkretsen ll avkortas beroende på en ökning av spänningssignalen.

När spänningssignalen hos spänningsavkännaren 8 ökas över en förutbestämd nivå i kort-tidkretsen 10 är zenerdioden 25 i TILL-tillståndet och translatorn QIO är i TILL-tillstån- det och strömmen föres genom motståndet Rl7 och dioden D23 för att ladda upp kondensatorn C8. Uppladdningsströmmen laddas genom en konstant spänningskälla vilken ges genom zenerdioden Zlo varvid uppladdningstiden är konstant. När uppladdningen av kondensatorn 8 är fullbordad, matas signalen till trigg- kretsen ll.

Triggkretsen ll omfattar PUT (programerbar Unijunction Transister) Q7 och thyristorn Q9. När den uppladdade spänningen 7906664-3 hos kondensatorn CZ eller C8 i tidsstyrningskretsen har nått en förutbestämd spänning, slås PUT Q7 till och thyristorn ak- tiveras för att leda strömmen genom utlösningsspolen 4, varvid utlösningsmekanismen drivs för att öppna huvudbrytaren M. Å andra sidan matas strömmen i det normala tillståndet från huvudbrytaren M genom den permanenta säkringen PF och matarkretsbrytarna Fl, F2 .... Fn till belastningarna (resis- tansen inställes så att den ej överskrider resistansen R vä- sentligt). När ett kortslutningsfel orsakas i kretsen av shunt- kretsbrytaren Fl, ändras fasen av natriummetall utgörande in- nerelementet i den permanenta säkringen PF bildande den ström- begränsande kretsen vid felströmmen (Ipros) eftersom fast- tillstånd -vätske -gas och den permanenta säkringen PF har anmärkningsvärt lågt motstånd för att starta strömbegräns- ningen. I detta fall begränsas felströmmen som visas i fig. 7 till det strömbegränsade toppvärdet (ïpfc) genom den permanen- ta säkringen PF varvid motståndet hos den permanenta säkringen PF är högre än resistansen hos motståndet R parallellkopplade och felströmmen (ïpros) föres genom motståndet R och den per- manenta säkringen PF och strömmen(IPfr) matas genom som en dynamisk ström.

Sålunda är felströmmen begränsad genom strömbegränsnings- anordningen. När en felström av 200 KA är begränsad till 10 - 20 KA, kan huvudbrytaren M vilken har en strömbegränsnings- kapacitet av 10 - 20 KA som det valbara brytbara området och matarkretsbrytaren Fl vilken har liknande strömkapacitet an- vändas för den valbara brytningen i fallet av högre felström sådan som 200 KA, vilket är samma verkan som att expandera det valbara brytbara omrâdet. Dessutom kan den totala bryttiden som ges genom utlösningsmekanismen hos huvudbrytaren fördröjas varvid den valbara eller selektiva brytningen kan uppnås och det selektiva brytbara området kan förstoras. Shuntkretsbryta- ren kan vara av kommersiell typ.

I nämnda utföringsform, används brytaren för nätet som huvudbrytare. Sålunda kan en annan brytare sådan som en låg- spänningsluftkretsbrytare, en vacuumbrytare användas för att uppnå liknande verkan. ..__..__~..--_._-_,---~ -- -~~ ~ ~ 7906664-3 När den selektiva brytningen genomföres mellan huvud- brytaren och matningskretsbrytaren, användes vanligen en luft- kretsbrytare. Sålunda kan man även om en brytare för ett nät används vilken är ekonomisk och kompakt, förstora det selek- tiva brytbara området för att ge en betydande verkan 1 den- praktiska användningen.

I enlighet med föreliggande uppfinning, är anordnat en brytningsfördröjningskrets för att fördröja den totala bryt- ningstiden under en förutbestämd tid genom utlösningsmekanis- men hos huvudbrytaren och även en strömbegränsande krets för att begränsa felströmmen till lägre än en förutbestämd nivå, varvid det valbara brytbara området hos huvudkretsbrytaren och matningskretsbrytarna anslutna till lasterna kan förstoras i effektbrytarsystemet.

Claims (5)

7 i 7906664-3 PATENTKRAV

1. Effektbrytarsystem innefattande en huvudbrytare (M) ansluten till en effektkälla, ett flertal matarkretsbrytare (Fl, FZ". Fn) anslutna mellan huvudbrytaren och varsin av ett flertal belastningar för att selektivt bryta endast den matarkretsbrytare i vars krets det uppstår ett fel när en belastning kortsluts, k ä n n e t e c k n a t av en långtid- brytfördröjningskrets (9) och en korttid-brytfördröjningskrets (10) för att fördröja den totala kretsens brytningstid medelst en i huvudbrytaren ingående utlösningsmekanism (ll), samt en strömbegränsningsanordning (PF. R) för begränsning av felströmmen till att ligga under en förutbestämd nivå, vilken korttid-brytfördröjningskrets (10) innefattar dels en zenerdiod (ZS) och en transistor (Q10), vilka båda är i sitt ledande tillstånd när en felström, som går genom huvudbrytaren, överskrider en förutbestämd nivå, och dels en kondensator (C8) som laddas av transistorns (QIO) utgângssignal för att bilda en utlösningssignal till utlösningsmekanismen (ll), vilken långtid-brytfördröjnings- krets (9) innefattar dels en zenerdiod (Z4), första, (QS) och andra (06) brytarorgan samt en kondensator (C2), av vilka det första brytarorganet (QS) är ledande och det andra (06) är spärrat när en normal ström går genom huvudbrytaren (M), vilket första brytarorgan (Q5) är spärrat och vilket andra brytarorgan (06) är ledande när en felström, som går genom huvudbrytaren (M), överstiger en förutbestämd nivå, vilken kondensator (C2) i långtid-brytfördröjningskreteen (9) laddas av en utgångssignal från det andra brytarorganet (96) för att bilda en utlösningssignal till utlösningsmekanismen (ll).

2. Effektbrytarsystem enligt krav 1, k ä n n e t e c'k n a t av att korttid- och långtid-brytfördröjningskretsarna (10, 9) påverkas av en spärrningssignal från utgången av en omvand- 7906664-3 8 lingskrets (8) för omvandling av felströmmen till en motsvarande spänning.

3. Effektbrytarsystem enligt krav l k ä n n e t e c k n a t av att strömbegränsningsanordningen (PF; R) innefattar en permanent säkring (PF) och ett motstånd (R), vilka är parallellkopplade med varandra.

4. Effektbrytarsystem enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att ett invändigt element i den permanenta säkringen (PF) i den strömbegränsande anordningen är av natriummetall.

5. Effektbrytarsystem enligt krav'l, k ä n n e t e c k n a t av att de första och andra brytarorganen innefattar första resp. andra transistorer (Q5) resp. (Q6).