SE536410C2 - Anordning för begränsning av en elektrisk ström - Google Patents

Description

20 25 30 536 410 fasströmmarnas statistiska fördelning i ett typiskt småhus.

Som kan utläsas i figuren ligger strömmen i de tre fasledarna under 16 A 99 % av tiden, dock förekommer toppströmmar upp till 25 A. Huvudsâkringarna och matande kabel måste därmed ha en minsta märkström på 25 A.

Det blir således en kompromiss mellan att välja en huvudsäkring med låg märkström av kostnadsskäl, men samtidigt måste märkströmmen vara tillräckligt hög för att undvika att säkringen löser ut vid toppbelastningar.

En lösning på detta problem kan uppnås med effektvakter.

Effektvakter begränsar fasströmmarna genom att mäta fasströmmarna och koppla bort förvalda laster om fasströmmarna överskrider huvudsäkringarnas märkström. Detta beskrivs till exempel i SE 515 272 och CH 641 295.

Nackdelar med dessa förfaranden är att den bortkopplade lasten inte kan utnyttjas under tiden den är bortkopplad, dessutom måste lasten som skall kopplas bort vara en trefaslast eller last ansluten till samma fas som för tillfället överskrider huvudsäkringens märkström. I många hushåll/mindre industrier finns inte så många trefaslaster som kan kopplas bort utan problem. Vidare är många laster anslutna via eluttag och flyttbara. Traditionella effektvakter fungerar bara med fast installerade laster.

Vidare får moderna småhus/industrier allt fler enfaslaster eftersom tillverkare av elektrisk utrustning endast bygger in trefasanslutning på de allra mest effektkrävande apparaterna. 10 15 20 25 30 536 41Ü Många produkter finns tillgängliga pà marknaden för att begränsa fasströmmarna till huvudsäkringarnas märkström.

Samtliga fungerar genom att: a) Koppla bort förvalda laster vid belastningstoppar som beskrivs ovan. Lasten kopplas bort med hjälp av elektromekaniska reläer för att undvika att huvudsäkringens märkström överskrids. Figur 2 visar schematiskt ett sådant system. Reläer 22 används för att begränsa eller koppla bort laster 16, 17 när någon fasström överskrider huvudsäkringens märkström. eller b) Flytta en last fràn en fas till en annan Detta beskrivs till exempel i US 5 181 180 Munro, och i US 7 242 110 Matsumoto et al. Dessa referenser beskriver hur reläer används för att koppla bort eller flytta laster mellan fasledarna. Figur 3 visar schematiskt ett sådant system.

Reläer 22 används för att flytta laster 17 från enpfasledare till en annan när någon fasström överskrider huvudsäkringens märkström.

Báda dessa förfaranden löser problemet med överbelastning av fasledarna, men medför också några nackdelar. Till exempel, när en last flyttas mellan fasledarna uppkommer transienter pá grund av fasskillnaden mellan fasledarna. Sådana transienter kan orsaka problem i känslig elektronisk utrustning.

Vidare mäste systemet ha kännedom om vilka laster som kan flyttas eller kopplas bort. Detta kräver noggrann planering för att välja ut laster för bortkoppling och laster kan behöva manuellt anslutas till olika faser för att balansera belastningen. Trots denna (ofta arbetskrävande) planering av 10 15 20 25 30 535 470 elinstallationen kommer funktionen att vara bristfällig i system med många portabla laster, eftersom storleken och placeringen av sådana laster inte kan förutses och därmed inta tas hänsyn till. Liksom tidigare gäller också att en bortkopplad last naturligtvis inte kan användas medan den är bortkopplad.

Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning löser eller minskar problemen hos den kända tekniken. Uppfinningen är således en alternativ anordning för att begränsa strömmen i en elektrisk ledare.

Enligt uppfinningen åstadkoms detta med en anordning med särdragen i krav 1.

Genom att överge den traditionella tekniken hos anordningar för att begränsa fasströmmar från elektromekaniska reläer för bortkoppling av laster till överföring av elektrisk energi mellan elektriska ledare genom injicering av ström kan flera fördelar uppnås. För det första, om det finns utrymme i en elektrisk ledare, till exempel en av fasledarna i en trefasinstallatíon, så kan energi flyttas från denna fasledare till en annan fasledare där strömmen behöver begränsas. Detta undviker problemet att en last på den överbelastade fasledaren behöver kopplas bort. Vidare undviks problemet med att planera och välja ut laster för bortkoppling. Det finns inte längre något behov av arbetskrävande lastplanering/val vid installation av en elektrisk anläggning. Vidare, eftersom anordningen inte behöver vara aktiv (behöver inte anskaffa eller injicera elektrisk energi) när ingen ström ligger på eller överskrider ett tröskelvärde, så kan anordningen göras mycket energisnål i detta tillstånd eftersom den bara behöver övervaka fasströmmarna för att se om något tröskelvärde 10 15 20 25 30 536 410 överskrids. Dessutom, den tidigare nackdelen att det var svårt att förutse till vilken elektrisk ledare en portabel enfaslast kopplas in på och därmed var bortkoppling av en sådan last kan ske i en elektrisk installation undviks också eftersom en anordning enligt uppfinningen automatiskt tar hänsyn till sådana laster. Vidare, tidigare anordningar av strömbegrânsande utrustning som kan flytta laster med hjälp av reläer från en elektrisk ledare till en annan förbättras också i det avseendet att överflyttning enligt den kända tekniken bara kan utföras för hela laster och inte delar av en last.

En anordning enligt uppfinningen överför godtycklig (inom märkeffekten för anordningen) mängd energi mellan elektriska ledare. Dvs. anordningen möjliggör en i det närmaste steglös överföring av energi mellan olika ledare vilket motsvarar att en anordning enligt den kända tekniken skulle kunna överföra en del av en last mellan olika ledare (det kan de inte). Dvs. enligt uppfinningen kan all tillgänglig elektrisk effekt i de elektriska ledarna alltid användas vid behov. Enligt den kända tekniken kan situationer uppkomma där en last som är önskvärd att flytta till en annan ledare inte kan flyttas eftersom ledaren som lasten skall flyttas till inte kan rymma hela lasten inom det tillgängliga utrymmet.

Uppfinningen avser också ett elektriskt system och ett förfarande för att begränsa en elektrisk ström i en elektrisk ledare med de fördelar som kan åstadkommas med anordningen.

Ytterligare realiseringar tillkännages i de beroende kraven.

Figurförteckning Realiseringar som exemplifierar uppfinningen beskrivs i figurerna, där: Figur l visar schematiskt en elektrisk installation, 10 15 20 25 30 535 410 Figur 2 visar schematiskt en elektrisk installation med en strömbegränsare baserad på bortkoppling av last enligt känd teknik, Figur 3 visar en elektrisk installation med strömbegränsare baserad på förflyttning av laster enligt känd teknik, Figur 4 visar en elektrisk installation med en strömbegränsare enligt uppfinningen, Figur 5 visar schematiskt en realisering av en strömbegränsare, Figur 6 visar ett exempel pà fasströmmarnas fördelning över tiden i en elektrisk installation, Figur 7 visar ett exempel pà fasströmmarna som funktion av tiden i en elektrisk installation, Figur 8 visar anskaffning och injicering av elektriska strömmar från olika elektriska ledare i en elektrisk installation, Figur 9 visar en realisering av en strömbegränsare som inkluderar en ej nätansluten energikälla, Figur 10 visar en realisering av en strömbegränsare som består av en separat anskaffnings- och begränsningsenhet.

Detaljbeskrivning av uppfinningen En grundläggande variant av en anordning 50 enligt uppfinningen för begränsning av en (första) elektrisk ström i en (första) elektrisk ledare hos en elektrisk installation kommer nu att beskrivas. Ett exempel på en sådan anordning 50 ansluten till en elektrisk installation visas i figur 4.

Anordningen 50 innefattar en mottagarenhet 59 anordnad att mottaga en mätning av den (första) elektriska strömmen i den (första) elektriska ledaren. Mottagarenheten 59 kan antingen kommunicera med en extern mätsensor eller kan inbegripa en integrerad mätsensor som kommunicerar mätningar till mottagarenheten 59. I figur 4 är mätsensorn integrerad i 10 15 20 25 30 536 4'l0 anordningen 50 och är kopplad till strömsensorer 21 för att mäta en ström i en elektrisk ledare. I detta sammanhang förstås att mätning av ström kan inbegripa direkt eller indirekt mätning. Dvs. antingen kan strömmen i fråga mätas direkt alternativt kan den mätas indirekt genom att mäta alla andra strömmar in till en kopplingspunkt varefter strömmen kan beräknas med Kirchoffs strömlag och därmed sägas var mätt indirekt. Vidare innefattar anordningen en begränsningsenhet 60 anordnad att begränsa nämnda elektriska ström när den uppmätta (första) elektriska strömmen när ett (första) tröskelvärde. Hur detta àstadkoms beskrivs nedan.

För att kunna begränsa en elektrisk ström enligt uppfinningen, innefattar anordningen 50 också en anskaffningsenhet 61 anordnad att anskaffa elektrisk energi från en andra elektrisk ledare, dvs fràn en elektrisk ledare annan än den i vilken det går en ström som skall begränsas. Som exempel hänvisas till figur 4 där anordningen 50 är ansluten till tre olika ledare 101, 102, 103 via tre anslutningsledare 111, 112, 113. Om till exempel ledare 101 är uppmätt, med strömsensorn 21, att föra en ström som har uppnått ett tröskelvärde vid vilket strömmen skall begränsas, så kan anskaffningsenheten i anordningen 50 använda någon av det andra, i detta fall, två ledarna 102, 103 för att anskaffa energi ifrån. Specifika exempel på hur elektrisk energi anskaffas följer nedan.

När sedan elektrisk energi har anskaffats från en ledare kan energin injiceras i den överbelastade (första) ledaren. För detta ändamål är begränsningsenheten 60 anordnad at injicera nämnda anskaffade elektriska energi som en elektrisk ström in i den första elektriska ledaren. Varvid den injicerade elektriska strömmen utgör en ersättning för åtminstone en del av den första elektriska strömmen, vilken först elektriska 10 15 20 25 30 533 440 ström därigenom begränsas. Som exempel enligt figur 4 kan elektrisk energi anskaffas från ledare 102 via anslutningsledaren 112 och sedan injiceras i ledare 101 via anslutningsledaren 111. Om strömmen/energin som flyter till en last via gruppcentralen 12 är densamma före och efter injicering, dvs belastningen och nätspänningen är oförändrade, innebär detta att strömmen från källan L1 måste vara lägre efter injiceringen, eftersom en tillkommande ström har injicerats närmare lasten och summan av dessa strömmar måst vara lika med strömmen till lasten enligt Kirchoffs strömlag.

För att ytterligare belysa ämnet, se figur 8. I exemplet i figur 8 är strömmen från fas L2 på 16 A begränsad genom injicering av en ström fràn anordningen 50. Tillsammans resulterar de i en ström pà 24 A till lasten 3. Dvs om strömmen från L2 inte hade kompletterats med den injicerade strömmen hade lasten 3 dragit 24 A från L2. I detta fall har alltså strömmen begränsats till 16 A genom injicering.

Vidare, med hänvisning till figur 10, förstås det att anskaffningsenheten 61 och begränsningsenheten 60 kan utgöras av tvà fysiska enheter, men denna funktion kan också realiseras med en kombinerad anskaffnings- och begränsningsenhet, vilket kommer att beskrivas senare med hänvisning till figur 5.

För att realisera både anskaffning och injicering av elektrisk energi kan flera olika principer användas. Till exempel kan switchade spänningsomvandlare fungera båda som anskaffnings och begränsningsenhet för att anskaffa och injicera elektrisk energi genom att snabbt hacka upp spänning/ström i de olika ledarna. Principen för sådana switchade omvandlare är välkända för en fackkunnig person. 10 15 20 25 30 536 410 Dock kan andra principer också tänkas, såsom roterande omvandlare bestående av motor/generator och styrbara momentkopplingar. Vidare kan fasomvandlare med transformatorer också användas för att realisera uppfinningen.

Det skall nämnas att eftersom elnät försörjs av spänningskällor så är elektrisk ström och effekt proportionella och kopplade till varandra. Dvs det är inte möjligt att injicera/anskaffa elektrisk ström utan att injicera/anskaffa elektrisk effekt och vice versa. Dvs att begränsa en elektrisk ström i en ledare är analogt med att begränsa effekten i nämnda ledare och att mäta en ström är analogt med att mäta en effekt.

För en inblick i ett möjligt scenario för den tillgängliga elektriska energin i en elektrisk installation, se figur 7.

Den ger ett exempel på en mätning av fasströmmarna som funktion av tiden, här förekommer strömtoppar på upp till 30 A i L1, samtidigt är strömmarna i L2 och L3 betydligt lägre.

Figur 7 visar också det teoretiska värdet med strömtoppar upp till 19 A, till vilket strömmarna skulle kunna begränsas genom att flytta energi mellan fasledarna enligt uppfinningen.

I en utföringsform av en anordning enligt uppfinningen kan anskaffningsenheten anordnas att anskaffa elektrisk energi också från ytterligare minst en elektrisk ledare. Som från både ledare 102 och 103 i figur 4. Detta är fördelaktigt eftersom energi kan anskaffas från någon av dessa ledare 102, 103 eller från båda samtidigt. Om någon av ledarna redan är överbelastad kan den andra användas istället för att tillhandahålla energi för injicering, eller så kan båda användas för att tillhandahålla en del av den erforderliga 10 15 20 25 30 536 410 10 energin. I ett generellt fall med N ledare, kan samtliga N ledare anordnas för anskaffning av elektrisk energi, och vid någon given tidpunkt kan N minus antalet ledare vari energi injiceras samtidigt användas för anskaffning av elektrisk energi.

Ytterligare en utföringsform av någon tidigare utföringsform av anordningen 50 enligt uppfinningen innefattar att mottagningsenheten är anordnad att mottaga en ytterligare mätning av en ytterligare elektrisk ström som skall begränsas i ytterligare minst en elektrisk ledare. Återigen med hänvisning till exemplet i figur 4, innebär detta att anordningen 50 skulle vara anordnad att mäta en ström också i ytterligare minst en elektrisk ledare, till exempel ledarna 101 och 102. Vidare i denna utföringsform skulle begränsningsenheten vara anordnad att injicera nämnda anskaffade elektrisk energi som en elektrisk ström också i den ytterligare minst en elektriska ledare när den ytterligare uppmätta strömmen i denna ledare når ett andra tröskelvärde.

Funktionaliteten hos de tidigare utföringsformerna av anordningen, att begränsa strömmen i en ledare genom injicering av en annan ström i denna ledare är nu visad för ytterligare ledare. Dvs i figur 4 kan två eller till och med samtliga ledare 101, 102, 103 övervakas och injiceras elektrisk energi i vid behov. Observera att det inte finns någon inneboende motsättning i att ledarna potentiellt sett kan injiceras energi i, att sammanfalla med eller vara desamma som att ledarna potentiellt kan användas för anskaffning. Dvs i exemplet i figur 4 skulle alla ledare 101, 102, 103 samtidigt fungera som potentiella källor av elektrisk energi (elektrisk energi anskaffas från dessa) och som potentiella mottagare av energi (energi injiceras i dessa). Det viktiga är att energi endast injiceras i en ledare om strömmen i denna 10 15 20 25 30 535 4l0 ll ledare har uppnått ett tröskelvärde. Så snart strömmen i denna ledare faller under tröskelvärdet blir denna ledare en kandidat att vara energikälla till någon annan ledare i den elektriska installationen.

Ytterligare en utföringsform av någon tidigare utföringsform av anordningen enligt uppfinningen innefattar att anskaffningsenheten är anordnad så att åtminstone en ledare att anskaffa elektrisk energi ifrån är anslutbar till en ej nätansluten energikälla. Med ej nätansluten energikälla avses här en elektrisk energikälla vars energi inte distribueras till anordningen via det publika elnätet. Detta kan vara något av ett batteri, ett vindkraftverk, en solpanel. Dvs anskaffningsenheten kan ha anslutningar avsedda för sådana energikällor och kan därför också vara anordnad att ta hand om olika spänning och strömkarakteristik hos sådana ej nätanslutna energikällor jämfört med den hos det publika elnätet. En fördel med denna utföringsform är att vid ett samlat underskott av elektrisk energi i ledarna som är anslutna till elnätet, med tanke på behovet, kan den ej nätanslutna källan hjälpa till att komplettera detta behov och därmed undvika att lösa ut en säkring. Ett exempel på en sådan ej nätansluten energikälla visas i figur 9, som avbildar ett batteri 2.

Ytterligare en fördel är att en strömbegränsande anordning realiserad med en switchad spänningsomvandlare bara behöver få extra komponenter för att möjliggöra överföring av elektrisk energi från en ej nätansluten källa till elnätet.

Enligt ytterligare en utföringsform av någon tidigare utföringsform av anordningen enligt uppfinningen kan mottagningsenheten anordnas att mottaga en mätning av en 10 15 20 25 30 535 4¶Ü 12 elektrisk ström i någon elektrisk ledare att anskaffa elektrisk energi ifrån och vari anskaffningsenheten är anordnad att anskaffa elektrisk energi från någon sådan elektrisk ledare när den uppmätta elektriska strömmen i en specifik sådan ledare är under ett tredje tröskelvärde. Dvs detta tröskelvärde för när elektrisk energi kan anskaffas behöver inte nödvändigtvis vara det samma som tröskelvärdet för när elektrisk energi kan injiceras, därmed ges lite extra frihet för implementeringen. Naturligtvis kan tröskelvärdena vara desamma om så önskas.

Anordningen kan också innefatta ett lagringselement för elektrisk energi i vilket anordningen är anordnad att lagra nämnda elektriska energi efter anskaffning och före injicering. På så sätt kan energi finnas tillgängligt för injicering även vid ett ögonblick när ingen energi finns tillgänglig för anskaffning. Till exempel i ett växelströmssystem, kan lagringselementet användas för att överbrygga skillnaderna i fasläge mellan olika ledare, och minska störningar som annars potentiellt sett kan uppstå vid injicering av elektrisk energi. Sådana lagringselement visas som kondensatorer 52 i realiseringen i figur 5.

Hos en utföringsform av anordning enligt uppfinningen där det totala antalet ledare från vilka energi kan anskaffas eller injiceras i, som ej är anslutna till en ej nätansluten energikälla, är tre och utgör tre olika växelströmsledare i en elektrisk trefasinstallation. Detta är fallet hos utföringsformerna av anordningen 50 som visas i figurerna 4, 5, 8, 9 och 10. Anordningen 50 är alltså anordnad för anslutning till ett trefassystem, som är ett vanligt förekommande distributionssystem i många länder. 10 15 20 25 30 535 4¶Ü 13 Ytterligare en utföringsform av någon tidigare utföringsform av anordningen enligt uppfinningen innefattar att anskaffningsenheten och begränsningsenheten är anordnade att anskaffa och injicera elektrisk energi pà sådant sätt att åtminstone också reducera eventuella övertoner i den elektriska ledaren i vilken elektrisk energi injiceras. Detta kan åstadkommas genom att mäta strömövertonerna i ledaren med strömsensorerna 21 och injicera en ström med samma amplitud men med l80° fasskillnad och därmed kompensera bort strömövertonen i ledaren. Dessutom bör det nämnas att reduktion av övertoner generellt kräver både anskaffning och injicering av elektrisk energi eftersom övertonsströmmen flyter i båda riktningarna under en halvperiod av spänningen.

Därför måste anskaffningsenheten och begränsningsenheten användas tillsammans för att reducera övertoner.

Ytterligare en utföringsform av någon tidigare utföringsform av anordningen innefattar att anskaffningsenheten och begrànsningsenheten är anordnade att anskaffa och injicera elektrisk energi på sådant sätt att åtminstone också korrigera en effektfaktor mindre än 1 i den elektriska ledaren i vilken elektrisk energi injiceras. Principen för detta liknar principen för reduktion av övertoner som beskrivits ovan.

Detta är också sant i den meningen att även anskaffning av energi kan utföras för korrektion av effektfaktorn.

Vid händelse av strömavbrott i någon elektrisk ledare i vilken anordningen är anordnad att injicera elektrisk energi är begränsningsenheten anordnad att injicera nämnda elektriska energi i en sådan elektrisk ledare. Till exempel, om en fas av någon anledning fallerar i ett trefassystem kan anordningen hålla denna fas spänningssatt i den elektriska installationen även om ingen ström levereras från elnätet. 10 15 20 25 30 536 IVEÛ 14 En situation kan uppstå när allt elektriskt strömutrymme i ledarna tillgängliga för anskaffning av elektrisk energi används för injicering i någon annan ledare. I en sådan situation kan överlast, och risken att utlösa en säkring, undvikas genom att anordningen innefattar en frånkopplingsenhet anordnad att koppla bort åtminstone en belastning ansluten till någon elektrisk ledare i vilken anordningen är anordnad att injicera elektrisk energi. En sådan frånkopplingsenhet skulle alltså aktiveras om den tillgängliga elektriska energin för injicering inte är tillräcklig för att begränsa den elektriska strömmen i en sådan elektrisk ledare till eller under ett tröskelvärde för nämnda elektriska ström.

Det skall noteras att, även om det inte har nämnts uttryckligen, anskaffningsenheten och begränsningsenheten är anordnade att avstå från anskaffning respektive injicering av elektrisk energi när samtliga elektriska strömmar som skall begränsas av anordningen är under tröskelvärdena för varje sådan elektrisk ström. Eftersom begränsningsenheten hos anordningen endast kommer att begränsa en ström genom injicering när en sådan ström har uppnått ett tröskelvärde, är det underförstått att ingen sådan begränsning sker när ingen ström har uppnått tröskelvärdet för begränsning av denna ström. Således kommer anordningen i detta fall att endast passivt övervaka strömmarna. Detta har fördelen att förlusterna associerade med anskaffning och begränsning av strömmar undviks, vilken resulterar i låg egenförbrukning hos anordningen i detta driftläge.

Något av strömtröskelvärdena hos anordningen kan varieras.

Till exempel kan anordningen vara anordnad att variera 10 15 20 25 30 535 4¶Ü 15 tröskelvärdena med någon av: tid och ström i de elektriska ledarna. En fördel med detta är att anslutningskablarna eller huvudsäkringarna kan tillåta en kortare överbelastning. Om tröskelvärden är satta högre för kortvariga strömtoppar överförs ingen energi mellan ledarna och följaktligen uppkommer ingen effektförlust i anordningen.

Anordningen enligt uppfinningen kan ingå i många olika elektriska system. Sådana elektriska system innefattande en anordning 50 enligt uppfinningen kan inkludera elektriska system i bostadshus, elektriska system som försörjer industriella processer och elektriska system i elektrisk utrustning.

Exempel på utföringsform hos en anordning enligt uppfinningen Med hänvisning till figur 5 kommer nu en möjlig realisering av anordning enligt uppfinningen att beskrivas. Detta är endast ett exempel och en fackkunnig person skulle kunna utforma många andra alternativ från de grundläggande principerna hos anordningen som beskrivits ovan.

Begränsningsenheten och anskaffningsenheten är i denna realisering kombinerade till en enhet 62, som innefattar tre halvbryggor, vardera bestående av två IGBT-transistorer 51 med en snabb diod. (En alternativ implementering med separata halvbryggor för begränsningsenheten och separata halvbryggor för anskaffningsenheten är naturligtvis också tänkbart). Ett annat alternativ kan vara att realisera anskaffningsenheten med en "Vienna rectifier" som beskrivs i EPO660498) Styret på de sex IGBT-transistorerna styrs från en kontrollenhet 55 som genom att synkronisera drivpulserna till styrena med nätspänningen kan avgöra om ström absorberas eller injiceras i en fasledare. Kontrollenheten 55 använder sig vidare av 10 15 20 25 30 535 4'!0 16 pulsbreddsmodulation (PWM) pà drivpulserna för att styra strömmen som absorberas eller injiceras i en fasledare. Två olika reglerloopar för pulsbreddmoduleringen används; en första loop styr effektivvärdesströmmen (RMS) som absorberas eller injiceras i varje fasledare, en andra loop synkroniserar den momentana strömmen med den momentana nätspänningen i varje fas så att strömmen absorberas eller injiceras med effektfaktorn ett.

Kontrollenheten tar emot mätningar av fasströmmarna genom en mottagningsenhet 59 som antingen kan vara ett analogt gränssnitt till strömtransformatorer eller strömsensorer, men också ett digitalt gränssnitt till en extern sensor, till exempel sensorerna som används i elmätaren i den elektriska installationen. Mottagningsenheten 59 tar vidare emot signaler frán interna strömsensorer 58 som används som àterkopplingssignaler i PWM-loopen i kontrollenheten för hur mycket ström som faktiskt absorberas eller injiceras.

Kontrollenheten tar också emot mätningar av nätspänningen fràn mottagningsenheten 59 som mäter nätspänningen i noderna 63.

Mätningen kan antingen göras direkt av mottagningsenheten som visas i figur 5, men också genom spänningstransformatorer eller externa sensorer. Kontrollenheten behöver spänningsinformation från varje fasledare för att korrekt kunna styra IGBT-transistorerna för injicering eller anskaffning av elektrisk energi.

När en av halvbryggorna injicerar ström i en fasledare synkroniseras drivpulserna så att den övre transistorn leder när fasspänningen är positiv och den nedre transistorn leder när fasspänningen är negativ. Pulsbredden regleras proportionellt mot den momentana utströmmen. Därigenom tas energi från den interna energilagringskondensatorn 52. Den 10 15 20 25 30 535 410 17 ledande transistorn tillsammans med switchinduktansen 53 fungerar som en Buck-omvandlare. När ström skall absorberas reverseras styrningen så att den positiva transistorn leder när fasspänningen är negativ och vice versa. Den ledande transistorn tillsammans med switchinduktansen och dioden i den motsatta transistorn fungerar nu som en Boost-omvandlare.

Förfarande enligt uppfinningen Uppfinningen innefattar också ett förfarande för att begränsa en (första) elektrisk ström i en (första) elektrisk ledare hos en elektrisk installation. Olika utföringsformer hos förfarandet motsvarar olika utföringsformer hos anordningen och medför motsvarande fördelar. Förfarandet kommer kortfattat att preciseras nedan.

Förfarandet innefattar att: - mäta den (första) elektriska strömmen i den (första) elektriska ledaren, - begränsa nämnda elektriska ström när den uppmätta (första) elektriska strömmen når ett (första) tröskelvärde, - anskaffa elektrisk energi fràn en andra elektrisk ledare, och begränsa nämnda första elektriska ström genom att: - injicera nämnda anskaffade elektriska energi som en elektrisk ström in i den första elektriska ledaren, varvid den injicerade elektriska strömmen utgör en ersättning för åtminstone en del av den första elektriska strömmen, vilken första elektriska ström därigenom begränsas.

En utföringsform av förfarandet innefattar vidare anskaffning av elektrisk energi från ytterligare minst en elektrisk ledare.

Hos en utföringsform av någon tidigare utföringsform, innefattar förfarandet vidare mottagning av ytterligare en 10 15 20 25 30 535 410 18 mätning av ytterligare en ström som skall begränsas i ytterligare minst en elektrisk ledare, och injicering av nämnda elektriska energi som en elektrisk ström också i den ytterligare minst en elektriska ledare när den ytterligare uppmätta strömmen i denna ledare när ett andra tröskelvärde.

Hos en utföringsform av någon tidigare utföringsform, innefattar förfarandet vidare anskaffning av elektrisk energi fràn minst en ledare ansluten till en ej nätansluten energikälla såsom: ett batteri, ett vindkraftverk, en solpanel.

Hos en utföringsform av någon tidigare utföringsform, innefattar förfarandet vidare - mätning av en elektrisk ström i en elektrisk ledare från vilken elektrisk energi skall anskaffas och vari momentet att anskaffa elektrisk energi från en sådan ledare verkställs när den uppmätta strömmen hos en specifik sädan ledare är under ett tredje tröskelvärde.

Hos en utföringsform av någon tidigare utföringsform, innefattar förfarandet vidare att efter att nämnda elektriska energi är anskaffad lagras den innan nämnda injicering av nämnda elektriska energi.

Hos en utföringsform av någon tidigare utföringsform, innefattar förfarandet vidare att det totala antalet ledare frán vilka elektrisk energi kan anskaffas eller injiceras i, och som ej är ansluten till en ej nätansluten energikälla, är tre och utgör tre olika växelströmsledare i en elektrisk trefasinstallation. 10 15 20 25 30 536 410 19 Hos en utföringsform av någon tidigare utföringsform, innefattar förfarandet vidare att nämnda anskaffning och injicering av elektrisk energi genomförs så att också åtminstone reducera eventuella övertoner i den elektriska ledaren i vilken elektrisk energi injiceras.

Hos en utföringsform av någon tidigare utföringsform, innefattar förfarandet vidare att nämnda anskaffning och injicering av elektrisk energi genomförs så att också en effektfaktor mindre än 1 korrigeras i den elektriska ledaren i vilken elektrisk energi injiceras.

Hos en utföringsform av någon tidigare utföringsform, innefattar förfarandet vidare att i händelse av strömavbrott i någon elektrisk ledare i vilken elektrisk energi kan injiceras, injicera nämnda elektriska energi i en sådan ledare.

Hos en utföringsform av någon tidigare utföringsform, innefattar förfarandet vidare bortkoppling av åtminstone en belastning ansluten till någon elektrisk ledare i vilken elektrisk energi kan injiceras om den tillgängliga elektriska energin för injicering inte är tillräcklig för att begränsa strömmen i en sådan elektrisk ledare till eller under ett tröskelvärde för denna elektriska ström.

Hos en utföringsform av någon tidigare utföringsform, innefattar förfarandet vidare att avstå från anskaffning eller injicering av elektrisk energi när samtliga elektriska strömmar som skall begränsas är under tröskelvärdena för varje sådan ström. 536 410 20 Hos en utföringsform av någon tidigare utföringsform, innefattar förfarandet vidare att variera förfarandets strömtröskelvärden som funktion av tid eller ström. 10 15 20 25 30 535 410 21 Teckenförklaring 1. Trefas energikälla 2. Ej nätansluten energikälla 3. Osymmetrisk trefaslast 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 20. 21. 22. 30. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 101, 111, Elektrisk installation Huvudsäkringar Gruppcentral Gruppsäkringar Uttag Uttagsansluten (portabel) last Fast installerad trefaslast Fast installerad enfaslast Effektvakt Strömtransformatorer/strömsensorer Reläer/kontaktorer Lastomkopplare Strömbegränsare IGBT-transistor Kondensator i likspänningsmellanled Switchinduktanser EMC filter Kontrollenhet Diod Boost-induktans Strömtransformatorer/strömsensorer Mottagningsenhet Begränsningsenhet Anskaffningsenhet Kombinerad begränsnings- och anskaffningsenhet Nod för spänningsmätning 102, 103. 112, 113.

Elektriska ledare Anslutningsledare

Claims (15)

30 536 4'iÜ ZZ Patentkrav

1. l. Anordning (50) för begränsning av en elektrisk ström, från en källa (l), i en första elektrisk fasledare hos en elektrisk installation, varvid anordningen (50) innefattar en mottagarenhet (59) anordnad att mottaga en mätning av den elektriska strömmen från källan (l) i den första elektriska fasledaren, och vidare innefattar en begränsningsenhet (60) anordnad att begränsa nämnda elektriska ström från källan (l) när den uppmätta elektriska strömmen från källan (l) når ett första gränsvärde, varvid anordningen vidare innefattar en anskañhingsenhet (61) anordnad att anskaffa elektrisk energi från en andra elektrisk fasledare, och varvid begränsningsenheten (60) är anordnad att injicera nämnda anskafïade elektriska energi som en elektrisk ström in i den första elektriska fasledaren, varvid den injicerade elektriska strömmen utgör en ersättning för åtminstone en del av den elektriska strömmen från källan (1), vilken elektriska ström från källan (1) därigenom begränsas.

2. Anordning (50) enligt krav 1, där anskafïningsenheten (61) är anordnad att anskaffa elektrisk energi också från ytterligare minst en elektrisk ledare.

3. Anordning (50) enligt krav l eller 2, där mottagningsenheten (59) är anordnad att mottaga en ytterligare mätning av en ytterligare elektrisk ström, från en källa (l), som skall begränsas i ytterligare minst en elektrisk fasledare, och där begränsningsenheten (60) är anordnad att injicera nämnda anskaffade elektriska energi som en elektrisk ström ocksåi den ytterligare minst en elektriska fasledaren när den ytterligare uppmätta strömmen från källan (l) i denna fasledare når ett andra gränsvärde.

4. Anordning (50) enligt något av kraven l-3, där anskaffningsenheten (61) är anordnad så att åtminstone en ledare från vilken energi anskaffas är anslutbar till en ej nätansluten energikälla (2), såsom ett batteri, ett vindkraftverk, en solpanel.

5. Anordning (S0) enligt något av kraven 1-4, där mottagningsenheten (59) är anordnad att mottaga en mätning av en elektrisk ström i någon elektrisk ledare från vilken energi kan anskaffas och vari ariskaffhingsenheten (61) är anordnad att anskaffa elektrisk energi från någon sådan elektrisk ledare när den uppmätta elektriska strömmen i en specifik sådan ledare är under ett tredje gränsvärde.

6. Anordning (50) enligt något av kraven l-5, innefattande ett lagringselement för elektrisk energi (52) i vilket anordningen (50) är anordnad att lagra nämnda elektriska energi efter anskaffning och före injicering.

7. Anordning (50) enligt något av kraven l-6, där det totala antalet ledare från vilka elektrisk energi kan anskañas eller injiceras i, som ej är anslutna till en ej nätansluten energikälla, är tre och utgör tre olika växelströmsledare i en elektrisk trefasinstallation.

8. Anordning (50) enligt något av kraven l-7, där anskaffriingsenheten (61) och begränsningsenheten (60) är anordnade att anskaffa och injicera elektrisk energi på sådant sätt att åtminstone också reducera eventuella övertoner i den elektriska fasledaren i vilken elektrisk energi injiceras.

9. Anordning (50) enligt något av kraven l-8, där anskaffningsenheten (61) och begränsningsenheten (61) år anordnade att anskaffa och injicera elektrisk energi på sådant sätt att åtminstone också korrigera en 10 20 536 4'lÜ 23 effektfaktor mindre än 1 i den elektriska fasledaren i vilken elektrisk energi injiceras.

10. Anordning (50) enligt något av kraven 1-9, däri händelse av strömavbrott i någon elektrisk fasledare i vilken anordningen (50) är anordnad att injicera elektrisk energi, begränsningsenheten (60) är anordnad att injicera nämnda elektriska energi i en sådan elektrisk fasledare.

11. ll. Anordning (50) enligt något av kraven 1-10, ytterligare innefattande en frånkopplingsenhet anordnad att koppla bort åtminstone en belastning ansluten till någon elektrisk fasledare i vilken anordningen (50) är anordnad att injicera elektrisk energi om den tillgängliga elektriska energin för injicering inte är tillräcklig för att begränsa den elektriska strömmen från en källa (1) i en sådan elektrisk ledare till eller under ett gränsvärde för nämnda elektriska ström från källan (1).

12. Anordning (50) enligt något av kraven 1-ll, där anskaffningsenheten (61) och begränsningsenheten (60) är anordnade att avstå från anskaffning respektive injicering av elektrisk energi när samtliga elektriska strömmar som skall begränsas av anordningen (50) är under gränsvärdena för varje sådan elektrisk ström.

13. Anordning (50) enligt något av kraven 1-12, där anordningen (50) är anordnad att variera något av strömgränsvärdena som funktion av tid eller ström. genom att sätta gränsvärdena högre för kortvariga strömtoppar och därmed tillåta kortvarig överlast.

14. Elektriskt system innefattande en anordning (50) enligt något av kraven 1-13.

15. Förfarande för att begränsa en elektrisk ström, från en källa (1 ), i en första elektrisk fasledare hos en elektrisk installation, varvid förfarandet innefattar att: - mäta den elektriska strömmen från källan (1) i den första elektriska fasledaren, - begränsa nämnda elektriska ström från källan (1) när den uppmätta elektriska strömmen från källan (1) når ett första gränsvärde, I varvid förfarandet vidare innefattar att: - anskaffa elektrisk energi från en andra elektrisk fasledare, och begränsa nämnda elektriska ström från källan (1) genom att: - injicera nämnda anskafïade elektriska energi som en elektrisk ström in i den första elektriska fasledaren, varvid den injicerade elektriska strömmen utgör en ersättning för åtminstone en del av den elektriska strömmen från källan (1), vilken elektriska ström från källan (1) därigenom begränsas.