SE463490B - Effektbrytaranordning - Google Patents

Description

465 490 2 säkringen F. Följaktligen skyddas effektbrytaren genom säkringen F när energin för utlösning av säkringen är lägre än maximal energi för matningsbrytaren. I ett sádant kretssystem avbryts effektdistributionen. till alla kretsarna efter utlösning av säkringen F (punkten Fl i fig. 3), och den selektiva brytningen kan ej erhållas fastän stöd frán matningsbrytaren skulle kunna förväntas.

Föreliggande uppfinning avser att övervinna nämnda nackdelar och att erbjuda ett effektbrytarsystem som innefattar en strömbe- gränsningskrets som pàlägger en strömbegränsningsfunktion i ett onormalt tillstànd och är ansluten i serie med en huvudbrytare med en kort tidsfördröjningsfunktion.

De för uppfinningen kännetecknande särdragen framgår av de bifogade patentkraven.

I effektbrytarsystemet (1) innefattar strömbegränsningskretsen en parallellkrets av en linjär strömresistor och en icke linjär strömresistor vars resistans plötsligt ökar vid överföring av en stor ström, (2) utgöres det strömbegränsningsdrift detekterande organet i strömbegränsningskretsen av en anordning som avger en signal genom detektering av den ström som passerar genom den linjära strömresistorn och strömbegränsningskretsen, (3) utgöres det strömbegränsningsdrift detekterande organet i strömbegränsningskretsen av en strömtransformator ansluten till en krets på en sida av den linjära strömresistorn i parallell- kretsen i den linjära strömresistorn och den icke linjära strömresistorn, (4) utgöres reglerorganet av en pulsgenerator som periodiskt avger pulser, en räknare, som räknar antalet pulser och avger en signal för manövrering av huvudbrytaren när räknarställningen svarar mot en förutbestämd referensräknarställning, och en grind som är ansluten mellan pulsgeneratorn och räknaren och öppnas av en detekterad signal i det strömbegränsningsdrift detekterande organet, och 3 (5) öppnas grinden av den detekterade signalen i det strömbegränsningsdrift detekterande organet och slutes sedan grinden genom mottagande av en signal alstrad genom brytning av huvudbrytaren, en signal alstrad genom manövreringen av gren- brytaren eller en àterställningssignal alstrad genom manuellt ingripande, ' (6) återställes räknaren efter uppräkningen genom en signal alstrad av brytningen av huvudbrytaren, en signal alstrad genom manövrering av grenbrytaren eller en återställningssignal alstrad genom manuellt ingripande, (7) genererar pulsgeneratorn periodiskt pulser beroende av växelströmsvágformen hos en effektkälla, (8) är referensräknarställningarna i räknaren inställda för flera frekvenscykler hos en effektkälla, (9) innefattar reglerorganet en integrationskrets för integrering av den detekterade signalen från det strömbegräns- ningsdrift detekterande organet och en komparator som jämför det integrerade värdet frán integreringskretsen med ett förutbestämt referensvärde för avgivande av en signal för manövrering av huvudbrytaren när de båda signalerna överensstämmer, (10) innefattar huvudbrytaren en utlösningsspole för start av brytningen och matas signalen frán reglerorganet till utlösningsspolen, _ (11) utgöres den icke linjära strömresistorn av en perma- nentsäkring i vilken en alkalimetall är innesluten såsom strömbegränsande material för utförande av strömbegränsnings- funktionen, (12) utgöres «alkalimetallen av natrium, kalium eller natrium-kalium, (13) utgöres den icke linjära resistorn av en permanentsäk- ring i vilken kvicksilver är innesluten såsom strömbegränsnings- material, (14) regleras strömvärdet i strömbegrär ningsdriften till ett förutbestämt värde genom val av resistansen av den linjära strömresistorn i strömbegränsningskretsen, och (15) utgöres huvudbrytaren av ett korttidsfördröj ningsorgan. 463 490 4 Pà de bifogade ritningarna visar Fig. 1 ett principschema för ett konventionellt effekt- brytarsystem utnyttjande en huvudbrytare, Fig. 2 ett principschema för ett konventionellt effekt- brytarsystem utnyttjande en strömbegränsningssäkring i en huvudkrets, Fig. 3 säkringens karakteristiska kurva, Fig. 4 ett generellt principschema för effektbrytarsystemet enligt föreliggande uppfinning, Fig. 5 strömvågformen för ström som passerar genom en icke linjär strömresistor R och en linjär resistor N i effektbrytarsystemet enligt föreliggande uppfinning, Fig. 6 ett principschema för en utföringsform av effekt- brytarsystemet enligt föreliggande uppfinning, Fig. 7 ett principschema för en styrkrets för manövrering av effektbrytaren, och Fig. 8 ett principschema för en annan utföringsform av styrkretsen.

Utföringsformer av föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas i detalj under hänvisning till dessa bifogade rit- ningar.

I fig. 4 innefattar en huvudbrytare M en korttidsfördröjnings- mekanism, och en strömbegränsningskrets 3 är ansluten mellan huvudbrytaren M och grenbelastningskretsarna 21 till 2n. Strömbe- gränsningskretsen innefattar en icke linjär strömresistor N ansluten parallellt med en linjär strömresistor R. Den icke linjära strömresistorn N är sådan att dess egenresistivitet ökar 4-63 9" A 'T U 5 vid hög nivå genom självuppvärmning när en stark ström överföres eller är sådan att dess självresistivitet ökar vid hög nivå genom en reversibel fasändring alstrad genom självuppvärmning, exempelvis fasändringen i det inneslutna materialet från fast form till gasform, såsom för en permanentsäkring innehållande en alkalin+tall såsom natrium, kalium, natrium-kaliummetall eller kvicksilver såsom strömbegränsande material. Resistorn R är en linjär strömresistor.

I det normala tillståndet är resistiviteten för den icke linjära strömresistorn N avsevärt lägre än resistiviteten för resistorn R, varigenom strömmen i huvudsak överföres genom den icke linjära resistorn N.

Vid det onormala tillståndet, exempelvis vid kortslutning, ökar resistiviteten hos den icke linjära strömresistorn N till en nivå avsevärt högre än den för resistorn R varigenom strömmen överföres till resistorn R. Strömnivån vid omkastningen kan inställas genom val av resistorn R.

Ett effektbrytarsystem med den beskrivna konstruktionen kommer att illustreras nedan.

När ett fel uppstår vid punkten F2i.fig. 4 överföres felströmmen i fig. 5(a) om ingen effektbrytare föreligger.

I enlighet med föreliggande uppfinning överföres felströmmen via den icke linjära strömresistorn N och denna ändras icke linjärt av värmen som alstras av felströmmen för väsentlig begränsning av felströmmen, varvid strömmen vid punkten P1 och vågformen i fig. 5(b) erhålles.

Felströmmen omkastas från punkten P1 till den linjära ström- resistorn R ansluten parallellt med den icke linjära ström- resistorn N, varvid vågformen enligt fig. 5(c) erhålles. När följaktligen ett fel uppkommer vid punkten Fl startas strömbe- gränsningsdriften för felströmmen genom den icke linjära 4 6 3 4 9 0 s strömresistorn N och matas effekten genom resistorn R till de andra kretsarna i normalt tillstànd tills felkretsen Fl brytes av brytaren MCCB1. Huvudbrytaren M är ansluten mellan effektkällan och en parallellkrets av den icke linjära strömresistorn N och resistorn R och huvudbrytaren utför brytfunktionen i ett stort strömomráde och har en tidsfunktion till brytfunktionen för att erbjuda en selektiv brytfunktion.

Vid ett fel pá en gemensam bussledning vid punkten FZ avbryts strömmen av huvudbrytaren under strömbegränsning efter en förutbestämd tidsperiod.

Fig. 6 visar den elektriska korttidsfördröjningsfunktionen för effektbrytaren M.

Huvudbrytaren M innefattar en shuntutlösningsspole T för utförande av brytfunktionen genom excitation av shuntutlösnings- spolen T. Utlösningsspolen T manövreras av en utsignal frán en styrkrets CC, som visas i detalj i fig. 7 och 8. fig. 7 visar funktionen av styrkretsen CC, vilken skall beskrivas nedan.

När den icke linjära strömresistorns N resistivitet ökas av felströmmen detekteras strömmen som passerar genom resistorn R av en strömtransformator CT (fig. 6). Strömvàgformen omvandlas till rektangulär pulsvágform genom att strömmen passerar genom en. vàgformsomvandlingskrets P1. En vippa FF triggas av den rektangulära pulsen för att öppna en grindkrets GC med hjälp av vippans utsignal. Å andra sidan överföres spänningen från en transformator PT (fig. 6) genom váformsomvandlingskretsen P2 för erhållande av en rektangulär pulsvágform. Pulsen överföres genom grindkretsen GC genom en signal från strömtransformatorn CT under den tidsperiod grindkretsen GC är öppen. Pulsen som passerar genom grindkretsen GC räknas av en räknarkrets CR. När räknar- ställningen nått ett värde som inställts av en tidinställnings- krets TS matas en utsignal till en utgángskrets DC. Utgàngskret- Å 'Z AOfi 4ÜJ 'TJ u 7 sen DC som mottager utsignalen exciterar utlösningsspolen T i huvudbrytaren M för att utföra huvudbrytarens M brytfunktion.

I systemet inställes tiden med hjälp av en tid som är pro- portionell mot effektkällans frekvens (ungefär flera cykler i sådana system) för utförande av huvudbrytanens fördröjnings- funktion.

Vippan FF áterställes sålunda genom utsignalen från en ELLER- krets OR genom huvudbrytarens M brytfunktion, matarbrytarens MCCBn verkan eller en manuell àterställning av brytaren, och räknarkretsen CR àterställes genom signalen för àterställning av Vippan FF.

Fig. 8 visar den andra utföringsformen av styrkretsen CC.

Strömtransformatorns CT detekteringsström likriktas till likspänning genom en likriktarkrets REC och utgångsspänningen matas in 'till en. resistor-kondensator-integreringskrets INT.

Spänningsförändringen i integreringskretsen INT matas in till en spänningskomparatorkrets COM och jämföres med en inställd spänning i komparatorkretsen COM.

När ingångssignalen fràn integreringskretsen INT blir högre än det förutbestämda värdet matas en signal till en utgángskrets DC efter en tidsfördröjning inställd genom en tidinställningskrets TS. Sedan aktiverar utgàngskretsen DC utlösningsspolen T i huvudbrytaren M för start av driften av huvudkretsen M.

Styrkretsen CC kan även bildas av andra kretsar av annan konstruktion.

När effektbrytarsystemet enligt föreliggande uppfinning som beskrivits ovan är anslutet till effektreglaget i ett kopplings- bcrd eller ett centraliserat kontrollbord kan kapaciteten av matarbrytaren som används i varje grenkrets minskas på grund av strömbegränsningsfunktionen och kan matarbrytarna i grenkrets- arna i normalt tillstånd (alla utom felkretsen) skyddas. Den 4 6 ÉS 4 9 O 8 selektiva brytfunktionen kan erhållas på grund av att tillräcklig fördröj ningstid skapas för huvudbrytaren genom strömbegränsnings- funktionen.

Claims (3)

PATENTKRAV

1. Effektbrytaranordning, innefattande en huvudbrytare avsedd att kopplas till en effektkälla, ett strömbegränsningsorgan, vars ena sida är ansluten till huvudbrytaren och vars andra sida är ansluten till ett antal grenbrytare avsedda att kopplas till respektive belastningar, varvid strömbegränsningsorganet är försett med en parallellkrets av ett linjärt strömmotstånd och ett icke linjärt strömmotstånd, varvid det icke linjära strömmat- ståndets resistans plötsligt ökar vid ett onormalt tillstànd och det linjära strömmotstàndets resistans valts så att det icke linjära strömmotstàndets resistans vid normalt tillstànd är avsevärt lägre än resistansen av det linjära strömmotståndet och det icke linjära strömmotstàndets resistans vid onormalt tillstånd är avsevärt högre än det linjära strömmotstàndets resistans, ett strömdetekteringsorgan anslutet i serie med det linjära strömmotståndet i strömbegränsningsorganet och ett spänningsdetekteringsorgan anslutet till förbindelsepunkten mellan huvudbrytaren och strömbegränsningsorganet, vilka spänningsdetekteringsorgan och strömdetekteringsorgan är anslutna till en styrkrets för manövrering av huvudbrytaren, k ä n n e - t e c k n a d av att styrkretsen (CC) innefattar en våg- formsomvandlingskrets (P2) ansluten till spänningsdetekterings- organet, en grindkrets (GC) ansluten till vågformsomvandlings- kretsen och styrd av strömdetekteringsorganet (CT) för att öppna grindkretsen när en begränsad ström detekteras, i syfte att överföra pulserna som avgivits av vågformsomvandlingskretsen till grindkretsens utgång, och ett räknarorgan (CR, TS) för räkning av antalet grindpulser tills ett räknetal som inställts genom en tidsinställningskrets (TS) uppnåtts, varefter styrkretsen utmatar en signal för manövrering av huvudbrytaren.

2. Effektbrytaranordning enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att styrkretsen innefattar återställningsorgan (OR, FF) för att stänga grindkretsen och återställa räknarorganet efter mottagande av en signal förorsakad av brytningsmanövrering- 463 490 /o en av huvudbrytaren, en signal förorsakad av manövrering av en grenbrytare eller en àterställningssignal förorsakad av manuell manövrering.

3. Effektbrytaranordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att med tidsinställningskretsen kan ett räknetal för räknarorganet inställas, vilket räknetal svarar mot flera frekvenscykler av effektkällan.