SI24088A - Naprava za zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam in z integriranim merilnikom porabe električne energije - Google Patents

Naprava za zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam in z integriranim merilnikom porabe električne energije Download PDF

Info

Publication number
SI24088A
SI24088A SI201200156A SI201200156A SI24088A SI 24088 A SI24088 A SI 24088A SI 201200156 A SI201200156 A SI 201200156A SI 201200156 A SI201200156 A SI 201200156A SI 24088 A SI24088 A SI 24088A
Authority
SI
Slovenia
Prior art keywords
circuit
coil
electrical
switch
meter
Prior art date
Application number
SI201200156A
Other languages
English (en)
Other versions
SI24088B (sl
Inventor
Domen Janc
Matija Strehar
Mitja Koprivšek
Original Assignee
Nela Razvojni Center Za Elektroindustrijo In Elektroniko D.O.O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nela Razvojni Center Za Elektroindustrijo In Elektroniko D.O.O. filed Critical Nela Razvojni Center Za Elektroindustrijo In Elektroniko D.O.O.
Priority to SI201200156A priority Critical patent/SI24088B/sl
Priority to EP13722153.7A priority patent/EP2852961B1/en
Priority to PCT/SI2013/000018 priority patent/WO2013176629A1/en
Publication of SI24088A publication Critical patent/SI24088A/sl
Publication of SI24088B publication Critical patent/SI24088B/sl

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/123—Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit
    • H01H71/125—Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit characterised by sensing elements, e.g. current transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/24—Electromagnetic mechanisms
    • H01H71/28—Electromagnetic mechanisms with windings acting in conjunction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/40—Combined electrothermal and electromagnetic mechanisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/20—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition
    • H01H83/22—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages
    • H01H83/226—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages with differential transformer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D4/00—Tariff metering apparatus
    • G01D4/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/12—Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/40—Combined electrothermal and electromagnetic mechanisms
    • H01H2071/407—Combined electrothermal and electromagnetic mechanisms the thermal element being heated by the coil of the electromagnetic mechanism

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

Naloga izuma je zasnovati stikalo, ki naj bi po vgradnji v vsakokraten električni tokokrog po eni strani zagotavljalo zaščito tokokroga proti električnim preobremenitvam, obenem pa naj bi kot tako omogočalo tudi merjenje porabe električne energije oz. moči s strani vsakokratnih porabnikov, vključenih v omenjeni tokokrog. V ta namen je pri napravi predvideno, da indukcijska enota (11) sprožilnega mehanizma (1) poleg prve tuljave (112), ki je integrirana v faznem vodniku (L) in prirejena za sodelovanje s termičnim odklopnikom (12) in udarno iglo (13) za upravljanje stikala (S) obsega tudi drugo tuljavo (115), ki se v funkciji senzorja tokovne obremenitve skozi fazni vodnik (L) nahaja v neposredni bližini omenjene prve tuljave (112) in ki je električno povezana z ničelnim vodnikom (N), in da naprava obenem obsega tudi merilnik (2) porabe električne energije oz. moči, ki je električno povezan z omenjeno drugo tuljavo (115) in skupaj s slednjo z omenjenim ničelnim vodnikom (N).

Description

NELA Razvojni center za elektroindustrijo in elektroniko, d.o.o.
MPK8: H 01 H 71/40
H 01 H 71/16
H 01 H 71/24
GOI R 22/00
Naprava za zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam in z integriranim merilnikom porabe električne energije
Izum spada na področje elektrotehnike, in sicer k osnovnim električnim komponentam, namreč k stikalom in podrobnostim zaščitnih električnih stikal, ki se prožijo na osnovi kombinacije elektrotermalnega in magnetnega mehanizma ter so upravljiva s pomočjo ustreznega vzvoda. Po drugi strani je izum te vrste lahko uvrščen na področje fizike, in sicer k napravam za merjenje električnih spremenljivk, konkretno električne moči oz. energije.
Naloga izuma je zasnovati stikalo, ki naj bi po vgradnji v vsakokraten električni tokokrog po eni strani zagotavljalo zaščito tokokroga proti električnim preobremenitvam, obenem pa naj bi kot tako omogočalo tudi merjenje porabe električne energije oz. moči s strani vsakokratnih porabnikov, vključenih v omenjeni tokokrog, razen tega pa naj bi bilo stikalo tako kot podobna doslej znana stikala še vedno vgradljivo v standardizirano ohišje, ki je prirejeno za namestitev na standardno letev v običajnih električnih omaricah.
• ·
Cilj pričujočega izuma je torej bodisi še nadalje izpopolniti obstoječe stikalo za zaščito tokokroga proti preobremenitvam do te mere, da bi omogočalo tudi merjenje porabe električne energije, oziroma obratno, zagotoviti napravo za merjenje porabe električne energije, ki bi obenem zagotavljala tudi zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam.
Zaščita proti električnim preobremenitvam v kontekstu zgoraj navedenega problema pomeni zaščito električnega tokokroga in v njem vgrajenih električnih komponent vsaj proti kratkostičnemu toku, proti dolgotrajnemu toku višje jakosti oz. nadtoku in/ali proti povišani napetosti, kot tudi proti t.i. diferenčnemu toku, ko se npr. zaradi okvare pojavi razlika med tokom v faznem in tokom v ničelnem vodniku.
Ohišje, v kakršno je vgradljivo stikalo uvodoma opisane vrste, je izvedeno npr. po standardu IEC 60898 in prirejeno za pritrditev na pripadajočo, prav tako standardizirano letev, ki je na voljo v vsakokrat razpoložljivi električni omarici, pri čemer širina ohišja običajno znaša 18 mm, po izbiri pa dva- ali trikratnik omenjene vrednosti.
Zaščitno stikalo proti tokovnim preobremenitvam oz. obremenitvam v primeru nadtoka je kot tako opisano v DE 36 37 275 Al. Tovrstno stikalo obsega v cevastem okrovu vstavljeno elektromagnetno jedro z osrednjim prehodom, skozi katerega je vstavljena prožilna igla, ki je v aksialni smeri premakljiva vzdolž omenjenega jedra in štrli iz slednjega v smeri proti prekinjevalnemu elementu, t.j. proti elementu, ki tokokrog bodisi vzdržuje v sklenjenem stanju ali pa ga v primeru, ko vanj s prožilnim koncem zadene udarna igla, karseda hitro in zanesljivo prekine. Omenjeni okrov je ovit z električno prevodno žico, ki tvori električno navitje oz. tuljavo. Na zunanji površini omenjenega okrova je poleg omenjene tuljave predviden tudi elektromagnetni jarem, ki obdaja omenjeno tuljavo. Udarna igla je na odmiku od omenjenega jedra opremljena z odebelitvijo, tako da se na igli na eni strani omenjene odebelitve nahaja omenjeno jedro, na preostali strani pa elektromagnetna kotva. Med slednjo in jedrom je vstavljena tlačna vzmet, s katero je obdana udarna igla. Podobno kot skozi omenjeno jedro je udarna igla vstavljena tudi skozi omenjeno kotvo, ki pa je na igli v aksialni smeri nepremakljiva. Pri tem udarna igla poteka skozi omenjeno kotvo in štrli v območje bimetalne membrane, ki je pri normalni temperaturi usločena v smeri vstran od kotve in jedra in je od pripadajočega konca udarne igle odmaknjena, pri povišani temperaturi pa se usloči v nasprotno smer t.j. proti kotvi in jedru in se pri tem nasloni na proti njej štrleč konec udarne igle.
Kadar je tovrstno stikalo vgrajeno v električni tokokrog, se en konec udarne igle nahaja na odmiku od omenjene bimetalne membrane, preostali konec pa na odmiku od prekinjevalnega elementa, tako da je električni tokokrog sklenjen. Ob pojavu kratkostičnega toka se v tuljavi zaradi povišanja toka generira magnetno polje, ki premakne kotvo v smeri proti jedru in prekinjevalnemu elementu, pri čemer zadene ob odebelitev na igli in slednjo potisne proti prekinjevalnemu elementu, ki prekine električni tokokrog.
Ob pojavu dlje časa trajajočega nadtoka ali napetosti v električnih vodnikih pride do segrevanja t.j. do generiranja in sproščanja toplote, ki učinkuje na bimetalno membrano, ki se odzove z usločenjem v smeri proti udarni igli in slednjo premakne v aksialni smeri proti prekinjevalnemu elementu, ki tudi v takem primeru potem prekine tokokrog. Pri tem se vzmet med kotvo in jedrom stisne. Po prenehanju tokovne preobremenitve, ko se temperatura v območju bimetalne membrane zniža, • · • · ·
se membrana povrne v svoj izhodiščni položaj, vzmet pa potisne kotvo in udarno iglo nazaj v izhodiščni položaj na odmiku od membrane, tako da prekinjevalni element lahko spet sklene tokokrog, ki odtlej lahko nemoteno deluje naprej.
Po drugi strani je v stanju tehnike znana cela vrsta naprav, ki omogočajo merjenje porabe električne energije oz. električne moči.
Tako je npr. iz EP 2 154 539 znana naprava za merjenje porabe električne energije z detektorjem magnetnega polja. Naprava obsega merilni tokokrog in tokokrog za izračunavanje, ki sta oba napajana preko napajalne enote, s katero sodeluje detekcijska tuljava, ki zaznava magnetno polje, ki se generira zaradi omenjene napajalne enote. Omenjena detekcijska tuljava je namreč nameščena v bližini induktivnega elementa, še zlasti transformatorja omenjene napajalne enote. Detektor magnetnega polja zaznava spremembe električnega signala z omenjene tuljave, ki se ga preko kontrolnega vezja vodi do omenjenega merilnega tokokroga in tokokroga za izračunavanje. Tovrstna naprava vsekakor omogoča merjenje porabe električne energije, obenem pa sama kot taka ne omogoča zaščite električnega tokokroga, v katerega je integrirana, proti električnim preobremenitvam.
Nadalje je iz WO/2011/025345 Al oz. PCT/LT2011/000001 znana naprava za merjenje porabe električne energije v enofaznem ali trifaznem električnem tokokrogu, ki je zasnovana tudi z namenom zaznavanja zlorab v smislu nelegalne porabe električne energije. Naprava je razmeroma kompleksna in sestoji iz številnih med seboj električno povezanih komponent, namreč voltmetra, transformatorjev s po dvema primarnima navitjema, avtomatskega stikala, mostička, elektrolitskega kondenzatorja, in elektromehanskega aktivatorja, za • · katerega je v omenjenem viru omenjeno, da je prirejen za sodelovanje s komponentami za zaščito proti vsaj nekaterim preobremenitvam, namreč proti tokovnim in prenapetostnim preobremenitvam in proti kratkostičnemu toku. Vendar pa komponente, ki tovrstno zaščito omogočajo, kot take v omenjenem viru niso niti posebej opisane niti prikazane na skici, zato je možno zgolj domnevati, da so v ta namen uporabljene znane in komercialno dostopne naprave oz. komponente za zaščito tokokroga proti posameznim vrstam preobremenitev oz. napak. Prav tako je navedeno, da je znana naprava vgradljiva v lastno ohišje, za katero je s pozicije povprečnega strokovnjaka možno predvidevati, da bi lahko bilo tudi standardno ohišje.
V kolikor bi torej želeli uporabniku zagotoviti možnost učinkovite zaščite električnega tokokroga proti preobremenitvam na osnovi DE 36 37 275 Al in sočasnega merjenja porabe električne energije oz. moči po WO/2011/025345 Al, bi bilo potrebno po eni strani obe napravi električno povezati v ustrezen električni tokokrog in ju po drugi strani vsako v svojem ohišju vgraditi v vsakokrat razpoložljivo električno omarico. Za vgradnjo v eno samo ohišje sta namreč očitno preobsežni. Tovrsten pristop je neugoden tako v pogledu stroškov kot tudi v pogledu porabe vsakokrat razpoložljivega prostora v električni omarici.
Pričujoči izum se nanaša na napravo za zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam in z integriranim merilnikom porabe električne energije. Pri tem vsakokraten izmenični električni tokokrog, v katerega je vgradljiva tovrstna naprava, poleg vsaj enega bremena oz. porabnika v osnovi sestoji iz aktivnega pola s faznim električnim vodnikom in ničelnega pola z ničelnim električnim vodnikom kot tudi iz stikala, ki omogoča prekinitev omenjenega tokokroga, in sicer bodisi po izbiri uporabnika ali samodejno pod vnaprej določenimi pogoji. Naprava poleg omenjenega stikala obsega vsaj še sprožilni mehanizem, ki sestoji iz indukcijske enote za zaščito tokokroga proti kratkostičnemu toku, termičnega odklopnika za zaščito tokokroga proti nadtoku, udarne igle, ki je prirejena za sodelovanje z omenjenim stikalom zaradi prekinitve električnega tokokroga, po izbiri pa je naprava opremljena tudi z diferenčnim transformatorjem za zaznavanje pojava diferenčnega toka t.j. razlike med vrednostima električnega toka v faznem vodniku (L) in ničelnem vodniku. Omenjena indukcijska enota sestoji vsaj iz okrova, nadalje iz tuljave, ki je električno povezana v omenjen električni tokokrog in v bistvu predstavlja del faznega vodnika, kot tudi iz kotve, ki je mehansko povezana z omenjeno udarno iglo. Omenjen termični odklopnik je razporejen v neposredni bližini omenjene indukcijske enote, s katero je v toplotno-prevodnem stiku, in obsega bimetalno membrano, ki je mehansko povezana z omenjeno udarno iglo, tako da ob pojavu nadtoka v električnem tokokrogu segrevanje v območju tuljave privede do spremembe oblike omenjene bimetalne membrane, kar potem privede do premika udarne igle v smeri proti stikalu in prekinitve električnega tokokroga. Naprava po izbiri obsega tudi diferenčni transformator in kadar je ta na voljo, v primeru diferenčnega toka preko elektronskega vezja z elektronsko krmiljenim stikalom in prožilnikom na osnovi vnaprej določene mejne vrednosti prekine električni tokokrog. Temu ustrezno se pri omenjeni napravi sprožilni mehanizem v splošnem lahko odziva na različne električne preobremenitve s premikom udarne igle proti omenjenemu stikalu, zaradi česar se potem električni tokokrog prekine.
Za napravo po izumu je značilno, da omenjena indukcijska enota sprožilnega mehanizma poleg prve tuljave, ki je integrirana v faznem vodniku, obsega tudi od prve tuljave električno izolirano drugo tuljavo, ki se v funkciji senzorja tokovne obremenitve skozi fazni vodnik nahaja v neposredni bližini omenjene prve tuljave • · • · in ki je električno povezana z ničelnim vodnikom, obenem pa naprava obsega tudi merilnik porabe električne energije oz. moči, ki je električno povezan z omenjeno drugo tuljavo in skupaj s slednjo z omenjenim ničelnim vodnikom.
Pri prednostni izvedbi izuma je omenjena druga tuljava ovita okoli oz. preko plastičnega tuljavnika, ki je nameščen preko prve tuljave, pri čemer je pri eni od izvedb merilnik z drugo tuljavo električno povezan preko elektronskega prekinjevalnega vezja, medtem ko je pri nadaljnji izvedbi od nje tudi galvansko ločen.
Pri prvi od omenjenih izvedb izuma elektronsko prekinjevalno vezje obsega prožilnik na osnovi vnaprej določene mejne vrednosti na izhodu iz diferenčnega transformatorja, elektronsko krmiljeno izhodno stikalo za prekinitev tokokroga skozi fazni vodnik in elektronsko krmiljeno stikalo za prekinitev tokokroga skozi merilnik, pri čemer sta omenjeni izhodni stikali sinhronizirani in delujeta v odvisnosti od izhodnih vrednosti na diferenčnem transformatorju in alternativno, tako daje pri sklenitvi prvega stikala drugo stikalo samodejno razklene ali obratno.
Pri nadaljnji izvedbi izuma, pri kateri je merilnik porabe moči oz. energije galvansko ločen od druge tuljave, je z drugo tuljavo preko elektronskega prekinjevalnega vezja električno povezan galvanski ločevalni element merilnika, od katerega je merilnik galvansko ločen, omenjeno elektronsko prekinjevalno vezje pa obsega prožilnik na osnovi vnaprej določene vrednosti in elektronsko krmiljeno izhodno stikalo, ki je med regularnim delovanjem električnega tokokroga, torej pred pojavom katere izmed električnih preobremenitev, razklenjeno.
• ·
Izum bo v nadaljevanju podrobneje obrazložen s primeroma izvedbe naprave za zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam in z integriranim merilnikom porabe električne energije, pri čemer
Sl. 1 ponazarja prvi primer izvedbe naprave po izumu med regularnim delovanjem tokokroga in merjenjem porabe električne energije;
Sl. 2 ponazarja napravo po Sl. 1 v primeru zaščite tokokroga in tudi merilnika porabe električne energije pred električno preobremenitvijo, namreč ob pojavu diferenčnega toka;
Sl. 3 ponazarja nadaljnji primer izvedbe naprave po izumu med regularnim delovanjem tokokroga in merjenjem porabe električne energije;
Sl. 4 pa ponazarja napravo po Sl. 3 v primeru zaščite tokokroga in tudi merilnika porabe električne energije pred električno preobremenitvijo, namreč ob pojavu diferenčnega toka;
Na Sl. 1-4 je shematično ponazorjen električni tokokrog z vsaj enim električnim porabnikom, pri čemer slednji na skici ni posebej prikazan. Električni tokokrog v osnovi sestoji iz aktivnega pola s faznim električnim vodnikom L in ničelnega pola z ničelnim električnim vodnikom N kot tudi iz stikala S, ki omogoča prekinitev omenjenega tokokroga, in sicer bodisi po izbiri uporabnika ali samodejno pod vnaprej določenimi pogoji.
Poleg omenjenega stikala S je v omenjenem tokokrogu zaradi zagotavljanja zaščite proti električnim preobremenitvam integriran tudi sprožilni mehanizem 1, ki sestoji iz indukcijske enote 11, termičnega odklopnika 12 ter iz udarne igle 13, ki je prirejena za sodelovanje z omenjenim stikalom S. Sprožilni mehanizem 1 se odzove na električne preobremenitve s premikom udarne igle 13 proti omenjenemu stikalu S, zaradi česar se potem električni tokokrog prekine.
• ·
Indukcijska enota 11 sestoji vsaj iz okrova 111, nadalje iz tuljave 112, ki je električno povezana v omenjen električni tokokrog in v prikazanem primeru lahko predstavlja del faznega vodnika L, kot tudi iz kotve 113, ki je mehansko povezana z omenjeno udarno iglo 13. Ob pojavu kratkostičnega toka v tokokrogu se v tuljavi 112 inducira magnetno polje, ki privede do premika kotve 113 relativno glede na okrov 111 in s tem do premika udarne igle 13 v smeri proti stikalu S, s čimer se tokokrog potem prekine.
Termični odklopnik 12 je razporejen v neposredni bližini omenjene indukcijske enote 11, s katero je v toplotno-prevodnem stiku, in obsega bimetalno membrano 121, ki je mehansko povezana z omenjeno udarno iglo 13. Ob pojavu nadtoka v omenjenem tokokrogu pride do segrevanja v območju tuljave 112 in posledično do spremembe oblike omenjene bimetalne membrane 121, kar privede do premika udarne igle 13 v smeri proti stikalu S in prekinitve električnega tokokroga.
Kadar je potrebno tokokrog zaščititi tudi proti pojavu diferenčnega toka, torej tkzv. toka napake oz. razlike med vrednostima električnega toka v faznem vodniku L in ničelnem vodniku N, je možno poleg indukcijske enote 11 in termičnega odklopnika 12 v tokokrog vgraditi tudi diferenčni transformator 14, ki potem preko elektronskega vezja 140 na osnovi vnaprej določene mejne vrednosti prekine električni tokokrog.
Po izumu je predvideno, da omenjena indukcijska enota 11 poleg prej omenjene prve tuljave 112 obsega še drugo tuljavo 115, ki je električno izolirana od prve tuljave 112 in preko katere je v električni tokokrog vključen merilnik 2 porabe električne energije (na Sl. 1-4 označen tudi kot EM), po izbiri merilnik električne moči (na Sl. 1-4 označen tudi kot W-m), ki obsega izhodno enoto 21, ki • · • · predstavlja prikazovalnik in/ali oddajnik ali poljubno električno komponento ali vezje za prikaz in/ali posredovanje in/ali beleženje in/ali shranjevanje podatkov o porabi električne energije in/ali moči.
Pri tem je prva tuljava 112 v funkciji primarnega navitja tako kot prej integrirana v faznem vodniku L, druga tuljava 115 pa je razporejena v neposredni bližini prve tuljave 112 in je prednostno ovita okoli plastičnega tuljavnika, ki je nameščen preko prve tuljave 112 ter je torej v funkciji sekundarnega navitja v prikazanem primeru integrirana v ničelni vodnik N, tako da zahvaljujoč tovrstnemu konceptu druga tuljava 115 predstavlja senzor za zaznavanje tokovne obremenitve skozi fazni vodnik L.
Pri tem je omenjena druga tuljava 115 preko elektronskega vezja 140 električno povezana z omenjenim merilnikom 2 porabe električne energije, ki je po drugi strani električno povezan z ničelnim vodnikom N. Omenjeno elektronsko vezje 140 obsega vsaj stikalo 142, 144 za izklop merilnika 2. Kadar je v tokokrog integriran tudi omenjen diferenčni transformator 14 (Sl. 1 in 2), elektronsko vezje 140 poleg omenjenega stikala 143 obsega tudi stikalo 143 za vklop napetosti UL pri pojavu diferenčnega toka, pri čemer je delovanje stikal 143 in 144 v tem primeru sinhronizirano.
Ko skozi omenjen električni tokokrog (Sl. 1) in torej tudi skozi prvo tuljavo 112 indukcijske enote 11 teče izmenični tok II, se zaradi spreminjajočega se izmeničnega polja v omenjeni tuljavi 112 v drugi tuljavi 115 inducira izmenična napetost Uj, katere vrednost je linearno odvisna od izmeničnega toka IL skozi fazni vodnik L in prvo tuljavo 112 in se jo torej lahko uporabi za merjenje tokovne obremenitve oz. porabe električne moči kot produkta električnega toka in napetosti. V takem primeru zaradi napetosti UL med faznim vodnikom L z integrirano prvo tuljavo 112 in ničelnim vodnikom N ter skozi neprikazan porabnik teče tok IL. V drugi tuljavi 115 se inducira omenjena inducirana napetost U,, z omenjeno tuljavo 115 pa je preko sklenjenega stikala 144 električno povezan merilnik 2, ki je po drugi strani električno povezan z ničelnim vodnikom N. Ker je delovanje stikal 143, 144 sinhronizirano, tako da stikali 143, 144 delujeta alternativno, je preostalo stikalo 143 prekinjevalnega vezja 140 proti diferencialnemu transformatorju 14 je v takem primeru razklenjeno.
Za zaščito merilnika 2, ki je v primeru po Sl. 1 in 2 na voljo kot merilnik porabe električne moči, je poskrbljeno s pomočjo elektronski krmiljenih in sinhronizirano delujočih izhodnih stikal 143 in 144. Kadar se v tokokrogu pojavi diferenčni tok (Sl. 2), namreč razlika med električnim tokom IL v faznem vodniku L in tokom IN v ničelnem vodniku N, omenjeno razliko zazna diferenčni transformator 14, kar preko prožilnika 141 na osnovi vnaprej določene vrednosti privede do sklenitve elektronsko krmiljenega stikala 143 in dopustitve prehoda napetosti UL na drugo tuljavo 115, obenem pa razklenitev elektronsko krmiljenega stikala 144 prekine električno povezavo med merilnikom 2 in indukcijsko enoto 11 sprožilnega mehanizma 1.
Na Sl. 3 je ponazorjen nadaljnji primer izvedbe stikala z integriranim merilnikom 2 po izumu, pri katerem je merilnik 2 od vodnikov N, L in indukcijske enote 11 ločen s pomočjo galvanskega ločilnega elementa 22. S tem je možno vnaprej preprečiti, da bi bil merilnik 2 izpostavljen neposredno nazivni napetosti UL tokokroga. V takem primeru je tudi elektronski krmilno vezje 140 lahko preprostejše in obsega zgolj prožilnik 141 na osnovi vnaprej določene vrednosti in elektronsko krmiljeno izhodno stikalo 142, ki je med regularnim delovanjem ·
• · ·
električnega tokokroga prekinjeno, ob pojavu kratkostičnega toka (Sl. 4) pa sklenjeno..
Ob pojavu diferencialnega toka (Sl. 4) namreč razlike med električnim tokom IL v faznem vodniku L in tokom IN v ničelnem vodniku N, omenjen pojav zazna diferenčni transformator 14, s čimer se preko prožilnika 141 na osnovi vnaprej določene vrednosti s sklenitvijo elektronsko krmiljenega stikala 142 dopusti prehod napetosti UL na drugo tuljavo 115, pri čemer je napetosti UL izpostavljen galvanski ločilni element 22, ne pa tudi od slednjega galvansko ločen merilnik 22.

Claims (6)

  1. PATENTNI ZAHTEVKI
    1. Naprava za zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam in z integriranim merilnikom (2) porabe električne energije, pri čemer vsakokraten izmenični električni tokokrog, v katerega je vgradljiva tovrstna naprava, poleg vsaj enega bremena oz. porabnika v osnovi sestoji iz aktivnega pola s faznim električnim vodnikom (L) in ničelnega pola z ničelnim električnim vodnikom (N) kot tudi iz stikala (S), ki omogoča prekinitev omenjenega tokokroga, in sicer bodisi po izbiri uporabnika ali samodejno pod vnaprej določenimi pogoji, razen tega pa naprava poleg omenjenega stikala (S) obsega vsaj še sprožilni mehanizem (1), ki sestoji iz indukcijske enote (11) za zaščito tokokroga proti kratkostičnemu toku, termičnega odklopnika (12) za zaščito tokokroga proti nadtoku, udarne igle (13), ki je prirejena za sodelovanje z omenjenim stikalom (S) zaradi prekinitve električnega tokokroga, po izbiri pa je naprava opremljena tudi z diferenčnim transformatorjem (14) za zaznavanje pojava diferenčnega toka t.j. razlike med vrednostima električnega toka v faznem vodniku (L) in ničelnem vodniku (N), pri čemer indukcijska enota (11) sestoji vsaj iz okrova (111), nadalje iz tuljave (112), ki je električno povezana v omenjen električni tokokrog in v bistvu predstavlja del faznega vodnika (L), kot tudi iz kotve (113), ki je mehansko povezana z omenjeno udarno iglo (13), in pri čemer je termični odklopnik (12) razporejen v neposredni bližini omenjene indukcijske enote (11), s katero je v toplotno-prevodnem stiku, in obsega bimetalno membrano (114), ki je mehansko povezana z omenjeno udarno iglo (13), tako da ob pojavu nadtoka v električnem tokokrogu segrevanje v območju tuljave (112) privede do spremembe oblike omenjene bimetalne membrane (121), kar privede do premika udarne igle (13) v smeri proti stikalu (S) in prekinitve električnega tokokroga, medtem ko diferenčni transformator (14), kadar je na voljo, v primeru diferenčnega toka preko elektronskega vezja (140) z elektronsko krmiljenim stikalom (142) in prožilnikom (141) na osnovi vnaprej določene mejne vrednosti prekine električni tokokrog, tako da se sprožilni mehanizem (1) v splošnem lahko odziva na različne električne preobremenitve s premikom udarne igle (13) proti omenjenemu stikalu (S), zaradi česar se potem električni tokokrog prekine, označena s tem, da omenjena indukcijska enota (11) sprožilnega mehanizma (1) poleg prve tuljave (112), ki je integrirana v faznem vodniku (L), obsega tudi od prve tuljave (112) električno izolirano drugo tuljavo (115), ki se v funkciji senzorja tokovne obremenitve skozi fazni vodnik (L) nahaja v neposredni bližini omenjene prve tuljave (112) in kije električno povezana z ničelnim vodnikom (N), in s tem, da naprava obsega tudi merilnik (2) porabe električne energije oz. moči, ki je električno povezan z omenjeno drugo tuljavo (115) in skupaj s slednjo z omenjenim ničelnim vodnikom (N).
  2. 2. Naprava po zahtevku 1, označena s tem, da je druga tuljava (115) ovita okoli oz. preko plastičnega tuljavnika, ki je nameščen preko prve tuljave (112).
  3. 3. Naprava po zahtevku 1 ali 2, označena s tem, da je merilnik (2) z drugo tuljavo (115) električno povezan preko elektronskega prekinjevalnega vezja (140).
    • · • ·
  4. 4. Naprava po zahtevku 1 ali 2, označena s tem, da je merilnik (2) z drugo tuljavo (115) električno povezan preko elektronskega prekinjevalnega vezja (140), obenem pa je od nje galvansko ločen.
  5. 5. Naprava po zahtevku 3, označena s tem, da elektronsko prekinjevalno vezje (140) obsega
    - prožilnik (141) na osnovi vnaprej določene mejne vrednosti na izhodu iz diferenčnega transformatorja (14),
    - elektronsko krmiljeno izhodno stikalo (143) za prekinitev tokokroga skozi fazni vodnik (L) in
    - elektronsko krmiljeno stikalo za prekinitev tokokroga skozi merilnik (2), pri čemer sta omenjeni izhodni stikali (143, 144) sinhronizirani in delujeta v odvisnosti od izhodnih vrednosti na diferenčnem transformatorju (14) in alternativno, tako da je pri sklenitvi prvega stikala (143) drugo stikalo (144) samodejno razklene ali obratno.
  6. 6. Naprava po zahtevku 4, označena s tem, da je z drugo tuljavo (115) preko elektronskega prekinjevalnega vezja (140) električno povezan galvanski ločevalni element (22) merilnika (2), od katerega je merilnik (2) galvansko ločen, omenjeno elektronsko prekinjevalno vezje (140) pa obsega prožilnik (141) na osnovi vnaprej določene vrednosti in elektronsko krmiljeno izhodno stikalo (142), ki je med regularnim delovanjem električnega tokokroga, torej pred pojavom katere izmed električnih preobremenitev, razklenjeno.
SI201200156A 2012-05-22 2012-05-22 Naprava za zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam in z integriranim merilnikom porabe električne energije SI24088B (sl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI201200156A SI24088B (sl) 2012-05-22 2012-05-22 Naprava za zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam in z integriranim merilnikom porabe električne energije
EP13722153.7A EP2852961B1 (en) 2012-05-22 2013-04-02 Electric circuit overload protecting device with integrated electricity consumption meter
PCT/SI2013/000018 WO2013176629A1 (en) 2012-05-22 2013-04-02 Electric circuit overload protecting device with integrated electricity consumption meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI201200156A SI24088B (sl) 2012-05-22 2012-05-22 Naprava za zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam in z integriranim merilnikom porabe električne energije

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SI24088A true SI24088A (sl) 2013-11-29
SI24088B SI24088B (sl) 2017-07-31

Family

ID=48428607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SI201200156A SI24088B (sl) 2012-05-22 2012-05-22 Naprava za zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam in z integriranim merilnikom porabe električne energije

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2852961B1 (sl)
SI (1) SI24088B (sl)
WO (1) WO2013176629A1 (sl)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10158301B2 (en) 2017-02-14 2018-12-18 Black & Decker Inc. Sensorless thermal protection for power tools
CN109782090B (zh) * 2019-01-08 2021-05-25 国网安徽省电力有限公司合肥供电公司 一种判断用电户变关系的方法
CN117630482B (zh) * 2024-01-24 2024-04-05 北京京仪北方仪器仪表有限公司 一种安全电能表

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3637275C1 (en) 1986-11-03 1988-05-05 Flohr Peter Overcurrent trip device for protection switching apparatuses
FR2675318B1 (fr) * 1991-04-15 1993-07-02 Heinemann Electric Sa Systeme de protection de circuits electriques.
DE19721591A1 (de) * 1997-05-23 1998-11-26 Maier & Cie C Strombegrenzender Schalter
FR2812965B1 (fr) * 2000-08-10 2002-10-11 Schneider Electric Ind Sa Actionneur electromagnetique pour appareil interrupteur de protection
DE10058075A1 (de) * 2000-11-23 2002-06-06 Abb Patent Gmbh Elektrische Schalteinrichtung für Fehlerstrom-, Überstrom- und Kurzschlußstromschutz
DE10120189A1 (de) * 2001-04-24 2002-11-14 Prodex Technologie Gmbh Schutzeinrichtung mit elektromagnetischer Auslösung
DE10211902A1 (de) * 2002-03-18 2003-10-02 Eti Elektroelement Dd Leitungsschutzschalter mit Fehlerstromabschaltung
EP1614203B1 (en) * 2003-04-17 2010-06-09 Enel Distribuzione S.p.A. Electric circuit breaker
EP2154539B1 (en) 2008-08-14 2011-04-13 Kamstrup A/S Consumption meter with magnetic field detector
EP2249368B1 (en) * 2009-05-08 2018-06-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Circuit breaker system
LT5752B (lt) 2009-08-31 2011-08-25 Sigitas ŽVIRBLIS Sigitas ŽVIRBLIS Daugiafunkcinis elektros skaitiklisdaugiafunkcinis elektros skaitiklis

Also Published As

Publication number Publication date
EP2852961A1 (en) 2015-04-01
SI24088B (sl) 2017-07-31
WO2013176629A1 (en) 2013-11-28
EP2852961B1 (en) 2016-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7692903B2 (en) Apparatus and method for controlling a circuit breaker trip device
AU2007242074A1 (en) Switching device
CN104701101B (zh) 用于断路器的盖组件、具有盖组件的断路器、和绝缘方法
CA2859108C (en) Electrical switching apparatus with embedded arc fault protection and system employing same
CN106663571B (zh) 包括热脱扣组件和印刷电路板罗氏线圈的电路断续器
EP3084800B1 (en) Electrical switching apparatus including alternating current electronic trip circuit with arc fault detection circuit and power supply
AU766232B2 (en) Non-automatic power circuit breaker including trip mechanism which is disabled after closure of separable contacts
SI24088A (sl) Naprava za zaščito električnega tokokroga proti električnim preobremenitvam in z integriranim merilnikom porabe električne energije
KR0163421B1 (ko) 전기 스위치용 트립장치
CN104425189A (zh) 低剖面电子断路器、系统和方法
CN107238749B (zh) 差电流传感器
KR101836949B1 (ko) 과전류 감지와 누설 전류 감지가 가능한 전류센서 장치
JP5091800B2 (ja) 回路遮断器および分電盤
EP2509092B1 (en) Electric switching device
EP1050059B1 (en) Instantaneous trip power transformer
SI24060A (sl) Stikalo za zaščito električnega tokokroga proti preobremenitvam
AU2019447727B2 (en) Electric line (L) protection device for detecting a leakage fault, a short-circuit, fault, an overcurrent fault and an arc fault
KR101315935B1 (ko) 보호 디바이스 및 상기 보호 디바이스의 작동을 위한 방법
CN111542905B (zh) 模块化电力切换设备
US10043627B2 (en) Device for monitoring a current of a primary conductor with respect to a predetermined current threshold, and related trip assembly and switching device
US11830692B2 (en) Enhanced tripping solenoid for a miniature circuit breaker
EP3084799B1 (en) Electrical switching apparatus including alternating current electronic trip circuit with arc fault detection circuit
GB2564127A (en) Voltage transformer with overload protection
EP3080829B1 (en) Electrical switching apparatus including transductor circuit and alternating current electronic trip circuit
KR100922265B1 (ko) 대용량 차단기

Legal Events

Date Code Title Description
OO00 Grant of patent

Effective date: 20131217

OU02 Decision according to article 73(2) ipa 1992, publication of decision on partial fulfilment of the invention and change of patent claims

Effective date: 20170623

KO00 Lapse of patent

Effective date: 20240222