SK287930B6 - Circuit arrangement for a residual-current circuit breaker - Google Patents

Circuit arrangement for a residual-current circuit breaker Download PDF

Info

Publication number
SK287930B6
SK287930B6 SK1516-2003A SK15162003A SK287930B6 SK 287930 B6 SK287930 B6 SK 287930B6 SK 15162003 A SK15162003 A SK 15162003A SK 287930 B6 SK287930 B6 SK 287930B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
circuit
energy storage
storage circuit
switch
trigger
Prior art date
Application number
SK1516-2003A
Other languages
English (en)
Other versions
SK15162003A3 (sk
Inventor
Michael Koch
Georg Ritzinger
Original Assignee
Moeller Gebaudeautomation Kg
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 Moeller Gebaudeautomation Kg filed Critical Moeller Gebaudeautomation Kg
Publication of SK15162003A3 publication Critical patent/SK15162003A3/sk
Publication of SK287930B6 publication Critical patent/SK287930B6/sk

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/06—Arrangements for supplying operative power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/05—Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for a residual-current circuit breaker comprising a detection device (10) for a residual current in a supply network (12). A conditioning circuit (20) for the residual current is preferably connected downstream of the detection device. The arrangement also comprises an energy storage circuit (30), which is charged in accordance with the detected residual current, a trigger (40), which monitors the charged state of the energy storage circuit (30) and a contact unit (50) for generating a tripping voltage pulse for a tripping element (60) for an isolator of at least one consumer that is fed by the supply network (12).; According to the invention, the trigger (40) causes the contact unit (50) to generate a tripping voltage pulse for the tripping element (60), once the energy storage circuit (30) has attained a predetermined charged state, (set charged state) and the circuit arrangement is provided with a second trigger (40'), which blocks the contact unit (50) until the energy storage circuit (30) has attained an additional predetermined charged state.

Description

Oblasť techniky
Vynález sa týka usporiadania obvodov ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu, ktoré obsahuje zisťovacie zariadenie pre unikajúci prúd v napájacej sieti, za ktorým je zvlášť zapojené upravovacie zapojenie pre unikajúci prúd, pričom zisťovacie zariadenie prípadne upravovacie zapojenie je činne spojené s energetickým akumulačným obvodom, pričom energetický akumulačný obvod je činne spojený so spínačom prahovej hodnoty, ktorý monitoruje stav nabitia energetického akumulačného obvodu, pričom spínač prahovej hodnoty je činne spojený so spínacím prvkom na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu pre spúšťací prvok pre odpojovač aspoň jedného spotrebiča napájaného z napájacej sieti, pričom spínač prahovej hodnoty pri dosiahnutí vopred daného stavu nabitia energetického akumulačného obvodu dá podnet na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu pre spúšťací prvok, a pričom je upravený druhý spínač prahovej hodnoty, ktorý je činne spojený s energetickým akumulačným obvodom a so spínacím prvkom.
Doterajší stav techniky
Ochranný vypínač proti unikajúcemu prúdu, prípadne monitorovací vypínač proti unikajúcemu prúdu uvedeného druhu je známy napríklad z DE 41 12 169 Al a DE 44 29 007. Pri týchto usporiadaniach obvodov je zvyčajne prvý spínač prahovej hodnoty vytvorený Zenerovou diódou a spínací prvok elektronickým spínačom, napríklad tyristorom.
S narastajúcim zaťažením elektrických napájacích sietí rôznymi rušivými vplyvmi, napríklad s vodovými prúdmi predradených prístrojov svietidiel, spínaných sieťových častí, taktiež frekvenčných meničov motorových pohonov alebo pôsobením búrok, vzniká pri použití ochranných vypínačov proti unikajúcemu prúdu problém, že často už malé poruchové vplyvy môžu viesť k nechceným spusteniam ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu.
Predovšetkým pri spínacích prvkoch vytvorených tyristormi dochádza v tejto súvislosti často k nechcenému spusteniu ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu zapnutím spínacieho prvku prostredníctvom hlavy. Je taktiež možné, že energetický akumulačný obvod sa po nechcenom predčasnom zapnutí spínacieho prvku prostredníctvom spúšťacieho prvku vybije bez toho, aby sa s ním vykonalo odpojenie od siete. To môže viesť k nespusteniu ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu. O tejto problematike sa v uvedených dokumentoch nehovorí.
Podstata vynálezu
Úlohou predloženého vynálezu je predstaviť usporiadanie obvodov ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu na začiatku menovaného druhu, ktoré odstraňuje opísané nevýhody a umožňuje čo možno najlepšie potlačiť chybné spustenie, prípadne nespustenie ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu, prípadne vo všeobecnosti zvýšiť odolnosť proti rušeniu.
Uvedenú úlohu spĺňa usporiadanie obvodov ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu, ktoré obsahuje zisťovacie zariadenie pre unikajúci prúd v napájacej sieti, za ktorým je zvlášť zapojené upravovacie zapojenie pre unikajúci prúd, pričom zisťovacie zariadenie prípadne upravovacie zapojenie je činne spojené s energetickým akumulačným obvodom, pričom energetický akumulačný obvod je činne spojený so spínačom prahovej hodnoty, ktorý monitoruje stav nabitia energetického akumulačného obvodu, pričom spínač prahovej hodnoty je Činne spojený so spínacím prvkom na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu pre spúšťací prvok pre odpojovač aspoň jedného spotrebiča napájaného z napájacej sieti, pričom spínač prahovej hodnoty pri dosiahnutí vopred daného stavu nabitia energetického akumulačného obvodu dá podnet na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu pre spúšťací prvok, pričom je upravený druhý spínač prahovej hodnoty, ktorý je činne spojený s energetickým akumulačným obvodom a so spínacím prvkom, podľa vynálezu, ktorého podstata je, že spínací prvok obsahuje prvý riadiaci vstup a druhý riadiaci vstup, pričom spínač prahovej hodnoty je činne spojený s prvým riadiacim vstupom, druhý spínač prahovej hodnoty je činne spojený s výstupom energetického akumulačného obvodu a s druhým riadiacim vstupom, pričom druhý spínač prahovej hodnoty je upravený na spoluprácu s druhým riadiacim vstupom na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu spínacím prvkom pri ďalšom vopred danom stavu nabitia na výstupe energetického akumulačného obvodu.
Rušivé vplyvy pod prahom daným ďalším vopred daným stavom nabitia týmto už nemôžu viesť k spusteniu spínacieho prvku. Týmto spôsobom sa môže bezpečne zabrániť chybnému spusteniu ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu.
Aby sa zabránilo nespusteniu ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu, môže sa v ďalšom uskutočnení vynálezu tým, že druhý spínač prahovej hodnoty je tvorený tranzistorom, a že ďalším vopred daným stavom nabitia energetického akumulačného obvodu je riadiace napätie tranzistora, zabezpečiť, že ďalší vopred daný stav nabitia, to znamená minimálny stav nabitia, energetického akumulačného obvodu leží nad stavom nabitia potrebným na fungovanie spúšťacieho prvku.
Podľa ďalšieho variantu vynálezu sa môže zabezpečiť, že druhý spínač prahovej hodnoty sa vytvorí samostatne vedúcim hradlovým tranzistorom riadeným poľom ochudobneného typu s kanálom N. Tým sa dostane obzvlášť jednoduché a funkčne spoľahlivé usporiadanie obvodov.
Podľa ďalšieho variantu vynálezu sa môže zabezpečiť, že tranzistor riadený poľom je integrovaný spolu s ďalšími polovodičovými prvkami na jednom čipe. Toto umožňuje integráciu na obzvlášť malé a miesto šetriace zapojenie.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Vynález bude bližšie opísaný s prihliadnutím na pripojené výkresy, v ktorých sú znázornené obzvlášť uprednostňované príklady uskutočnenia. Pritom uvádza:
obrázok 1 blokovú schému známeho ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu;
obrázok 2 zjednodušenú blokovú schému ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu podľa vynálezu s druhým spínačom 401 prahovej hodnoty;
obrázok 3 usporiadanie obvodov uskutočnenia ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu podľa vynálezu;
obrázok 4 ďalšie zjednodušené usporiadanie obvodov formy uskutočnenia ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu podľa vynálezu.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Ochranné vypínače proti unikajúcemu prúdu, krátko nazvané vypínače FI, obsahujú ochranný monitorovací a hlásiaci vypínač. Vypínače FI vo všeobecnosti monitorujú elektrické inštalácie a odpájajú pripojenie ku sieti skôr, ako sa unikajúci prúd vychádzajúci zo siete a tečúci do zeme stane nebezpečným pre ľudí. Na to sú vypínače Fl inštalované tak, že unikajúce prúdy nad určitou hodnotou vedú k odopnutiu, prípadne oddeleniu napájacej siete. Menovitý unikajúci prúd ΙΛη, t. j. maximálny tolerovateľný unikajúci prúd, je zvyčajne asi 30 mA, pričom vypínač FI odpojí až po určitom tolerančnom čase, asi 10 ms. Tieto hodnoty vyplývajú z veľkosti prúdov a frekvencií nebezpečných ľuďom, ktoré môžu viesť k srdcovej fibrilácii.
Obrázok 1 uvádza modulámu štruktúru známeho vypínača FI vo forme blokovej schémy.
Pri inštalácii bez unikajúceho prúdu, t. j. bez unikajúceho prúdu odvádzaného do zeme, preteká prevádzkový prúd od siete k spotrebiču a odtiaľ zase späť do siete. Keď je pri chybe do zeme odvádzaný unikajúci prúd, je prúd odtekajúci k spotrebiču o túto časť väčší ako prúd tečúci späť. Tento unikajúci prúd môže pri prietoku cez človeka do zeme byť pre neho nebezpečný, prípadne môže viesť k ťažkému úrazu. Rozdielový prúd medzi odtekajúcim a späť pritekajúcim prúdom, ktorý zodpovedá unikajúcemu prúdu, sa zistí zisťovacím zariadením T.
Toto zariadenie sa skladá zo súčtového meracieho transformátora prúdu, ktorý obsahuje magnetické jadro, napríklad prstencové jadro. Jednotlivé vodiče, ktoré tvoria primáme vinutie súčtového meracieho transformátora prúdu, môžu byť vedené v jednom alebo viacerých závitoch okolo prstenca súčtového meracieho transformátora prúdu alebo pri zodpovedajúcej veľkosti očakávaných prúdových tokov jednoducho prechádzajú prstencom súčtového meracieho transformátora prúdu. Rozdiel prúdov vo vodičoch tvoriacich primárne vinutie vytvorí v sekundárnom vinutí navinutom rovnako okolo prstencového jadra súčtového meracieho transformátora prúdu magnetické pole, ktoré indukuje v sekundárnom vinutí napätie.
Zisťovacie zariadenie 10. prípadne súčtový merací transformátor prúdu takto zistí vznikajúci rozdielový prúd, prípadne unikajúci prúd a premení tento prúd na napätie na ďalšie spracovanie.
Výstupné napätie zisťovacieho zariadenia 10 sa vo všeobecnosti privedie do upravovacieho zapojenia 20. Toto je výhodné, aby vypínače FI mohli bezpečne zistiť rôzne druhy unikajúceho prúdu, napríklad pulzujúce jednosmerné unikajúce prúdy a striedavé unikajúce prúdy a unikajúce prúdy s jednosmernými zložkami. Upravovacie zapojenie 20 je preto v jednotlivých prípadoch vyhotovené rôzne aje prispôsobené na špeciálne použitie vypínača FI.
Pri upravovacom zapojení 20 prednostne ide o jednoduché usmerňovacie zapojenie, ktoré usmerňuje unikajúci striedavý prúd.
Prúd vyrobený napäťovým rozdielom ležiacim na zisťovacom zariadení 10 prípadne upravovacom zapojení 20 sa vedie ďalej do energetického akumulačného obvodu 30. Pri vzniku unikajúceho prúdu sa energetický akumulačný obvod 30 nabije. Stav nabitia pritom závisí od veľkosti a trvania unikajúceho prúdu. Takéto energetické akumulačné obvody 30 sa použijú predovšetkým pri oneskorovacích vypínačoch FI.
Jednotlivé unikajúce prúdy, ktorých trvanie je však pod tolerančným časom, prednostne nevedú ku akumulácii pomalého nabitia energetického akumulačného obvodu 30. Tým je zabezpečené, že len unikajúci prúd väčší ako menovitý unikajúci prúd a trvajúci dlhšie, ako je tolerančný čas, vedie k nabitiu energetického akumulačného obvodu 30 a v ďalšom dôsledku ku spusteniu vypínača Fl.
Energetický akumulačný obvod 30 môže byť vytvorený napríklad kondenzátorom, prípadne R-C členom, ktorý sa samostatne vybíja.
Stav nabitia energetického akumulačného obvodu 30 je monitorovaný spínačom 40 prahovej hodnoty. Pri dosiahnutí určitého, ďalej označený ako žiadaný stav nabitia elektrického akumulačného obvodu 30, predá tento spínač 40 prahovej hodnoty riadiaci impulz na ďalej zaradený spínací prvok 50. čo ďalej vedie k odpojeniu vypínača FL
Pre toto tzv. normálne spustenie vypínača Fl je vopred daná žiadaná hodnota napätia priloženého na energetický akumulačný obvod 30, ktorá je určená menovitým unikajúcim prúdom I4„ a tolerančným časom.
Spínač 40 prahovej hodnoty je prednostne vytvorený Zenerovou diódou, ktorá má veľmi presne definované prierazné napätie.
Riadiaci impulz odovzdaný spínačom 40 prahovej hodnoty slúži na riadenie spínacieho prvku 50.
Tento prvok funguje ako výkonový spínač a vytvorí spúšťací napäťový impulz pre spúšťací prvok 60. V prípade sieťovo napäťovo závislého vypínača Fl použije spúšťací prvok 60 napríklad energiu nahromadenú v energetickom akumulačnom obvode 30 na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu.
Spínací prvok 50 je vo všeobecnosti vytvorený elektronickým spínačom. Tento elektronický spínač je prednostne samozosiľňovací spínací prvok napríklad tyristor. Okrem tyristorov sa môžu taktiež použiť iné prvky, ako sú tranzistory alebo elektronické relé.
Tyristory spínajú pri typických spínacích napätiach samostatne. Na normálne spúšťanie vypínača Fl sa nepoužíva samostatné zopnutie tyristora, ale riadiaci signál vychádzajúci z prvého spínača 40 prahovej hodnoty, ktorý vedie k prepojeniu spínacieho prvku 50.
Spúšťací napäťový impulz generovaný spínacím prvkom 50 sa privedie na spúšťací prvok 60, ktorý odpojí spotrebič od siete.
Spúšťací prvok 60 môže byť vytvorený ako spúšťač s permanentným magnetom (PMA - Permanentmagnetauslser). Pritom cievka pohybuje kotvou, ktorá vykoná odpojenie spotrebiča od napájacej siete 12 prostredníctvom spínacieho zámku a kontaktného prístroja.
V prípade normálneho spustenia teda z toho vyplýva nasledujúci obraz. Unikajúci prúd, ktorý má minimálne veľkosť menovitého unikajúceho prúdu a ktorý preteká dlhší čas, ako je tolerančný čas, spôsobí nabitie energetického akumulačného obvodu 30 až na žiadaný stav nabitia. Pri dosiahnutí žiadaného stavu nabitia zapôsobí spínač 40 prahovej hodnoty na spínací prvok 50 riadiacim impulzom, ktorý spôsobí zopnutie prípadne prepojenie tohto prvku. Tým sa generovaný spúšťací napäťový impulz vedie ďalej k spúšťaciemu prvku 60, ktorý odpojí spotrebič od siete.
Usporiadanie obvodov podľa vynálezu sa môže použiť pre vypínače Fl nezávislé od sieťového napätia, ako aj závislé od sieťového napätia. Pri vypínači Fl nezávislého od sieťového napätia však musí energia nahromadená v energetickom akumulačnom obvode 30 stačiť na to, aby sa umožnilo bezpečné odpojenie od siete spúšťacím prvkom 60. Energetický akumulačný obvod 30 a spínač 40 prahovej hodnoty sa tak majú uviesť do súladu s menovitým unikajúcim prúdom, ako aj so spúšťacím prvkom 60.
Usporiadanie načrtnuté na obrázku 1 má nevýhodu v tom, že určité nevyhnutné napäťové špičky z napájacej siete pod napätím zopnutia, nemôžu síce viesť k nabitiu energetického akumulačného obvodu 30 na žiadanú hodnotu nabitia, ale môžu viesť k zopnutiu spínacieho prvku 50, prípadne tyristora (tzv. zapnutie prostredníctvom hlavy). Rušenia môžu prichádzať sieťou, vlastným tzv. normálnym spustením indukovaným unikajúcim prúdom alebo z druhej strany od spúšťacieho prvku 60, prípadne spúšťača s permanentným magnetom (PMA).
Toto nechcené zopnutie spínacieho prvku 50 vedie vo všeobecnosti k odpojeniu spotrebiča od siete spúšťacím prvkom 60. Toto chybné spustenie vypínača Fl je nechcené.
Je taktiež možné, že spínací prvok 50 generuje spúšťací napäťový impulz, ktorý ale nestačí na to, aby vykonal spúšťacím prvkom 60 odpojenie od siete. Toto je obzvlášť možné pri sieťovo napäťovo nezávislých vypínačoch Fl. Vypínač Fl sa takto nespustí. Súčasne sa ale zabráni ďalšiemu nabitiu energetického akumulačného obvodu 30, pretože otvorením spínacieho prvku 50 nasleduje stály prietok prúdu z energetického akumulačného obvodu 30 cez spúšťací prvok 60. Tým je možné, že vypínač Fl sa v ďalšom postupe nespustí ani pri unikajúcom prúde nad menovitým unikajúcim prúdom. Toto nespustenie môže viesť k ohrozeniu ľudí.
Jadro vynálezu spočíva v poskytnutí opatrení, ktoré zabránia, aby rušivé vplyvy mohli viesť ku spusteniu spínacieho prvku 50 pod vopred daným prahom. Toto sa dosiahne vybavením druhým spínačom 40' prahovej hodnoty.
Obrázok 2 uvádza modulámu štruktúru známeho vypínača Fl vo forme blokovej schémy, ktorá ozrejmuje rozdiel oproti známym vypínačom FL
Podľa vynálezu je v ukázanej forme uskutočnenia spínacieho prvku 50 predradený druhý spínač 40' prahovej hodnoty. Druhý spínač 40' prahovej hodnoty blokuje, prípadne uzamkne spínací prvok 50 a uvoľní ho až po dosiahnutí určitého stavu nabitia energetického akumulačného obvodu 30 označeného ďalej ako minimálny stav nabitia.
Na to musí mať spínací prvok 50 druhý riadiaci vstup, ktorým môže byť spínací prvok 50 nastavený tak, že sa zabráni prepojeniu. Toto môže byť napríklad druhý riadiaci vstup tyristorovej tetródy.
S usporiadaním obvodov podľa vynálezu je možné položiť prah, prípadne minimálny stav nabitia tak, že sa potlačí množstvo prichádzajúcich chybných spustení. Tým sa dosiahne zlepšená odolnosť proti rušeniu. Na dosiahnutie maximálnej odolnosti proti rušeniu sa minimálny stav nabitia môže dimenzovať vždy podľa použitia vypínača Fl.
Minimálny stav nabitia sa pritom prirodzene nesmie voliť väčší ako žiadaný stav nabitia, pretože inak by sa zabránilo normálnemu spusteniu.
Ako prah, prípadne minimálny stav nabitia, sa môže voliť napríklad polovica žiadanej hodnoty stavu nabitia zodpovedajúca unikajúcemu prúdu s veľkosťou menovitého unikajúceho prúdu. Touto štandardnou hodnotou sa môže potlačiť viac ako polovica typických chýb alebo rušivých vplyvov na vypínač Fl v napájacích sieťach.
Prednostne sa má minimálny stav nabitia voliť tak, že pri priložení práve takého minimálneho stavu nabitia na výstup energetického akumulačného obvodu 30, energia nahromadená v energetickom akumulačnom obvode 30 stačí na to, aby sa spúšťaciemu prvku 60 umožnilo odpojenie od siete. Tým sa môže bezpečne zabrániť opísanému prípadu nespustenia.
Obrázok 3 uvádza prvky usporiadania obvodov vypínača Fl podľa vynálezu. Moduly K), 20, 30, 40, 50 a 60 usporiadania obvodov zodpovedajú známemu oneskorovaciemu vypínaču FL
Značkou T x 1 je označený súčtový merací transformátor prúdu na napájacej sieti 12. Súčtový merací transformátor prúdu T x 1 tvorí zisťovacie zariadenie 10 v súlade s vynálezom. Súčtovým meracím transformátorom prúdu T x 1 sa zistí unikajúci prúd, do usporiadania zapojenia dochádzajú, ale taktiež zvláštne rušivé vplyvy.
Za sekundárnym vinutím súčtového meracieho transformátora prúdu je zaradené upravovacie zapojenie
20.
Upravovacie zapojenie 20 obsahuje najskôr odpor Rl, ktorý slúži na tlmenie prstencových vinutých jadier s príliš vysokým sekundárnym napätím.
Kondenzátor Cl slúži na prispôsobenie na sekundárnu indukčnosť. Tým je možné naladiť rezonanciu upravovacieho zapojenia 20 na 50 Hz, prípadne na sieťovú frekvenciu.
Upravovacie zapojenie 20 ďalej obsahuje usmernenie so zdvojnásobením napätia. Usmerňovacie mostíkové zapojenie s Delonovým zapojením je vytvorené diódami Dl a D2 a kondenzátormi C2 a C3.
Za usmerňovacím mostíkovým zapojením je zaradená Zenerova dióda D3 ako napäťový referenčný prvok. Touto Zenerovou diódou D3 sa obmedzí napätie upravovacieho zapojenia 20. Toto zabraňuje príliš rýchlemu nabitiu ďalej zapojeného akumulačného kondenzátora C4 pri väčších unikajúcich prúdoch (od 5χΙΔη).
Za upravovacím zapojením 20 je ďalej zaradený energetický akumulačný obvod 30. Tento obvod v znázornenom uskutočnení obsahuje zdroj konštantného prúdu, ktorý je vytvorený hradlovým tranzistorom H riadeným poľom (FET) a odporom R2. Odpor R2 slúži na nastavenie žiadaného konštantného prúdu. Tranzistor riadený poľom (FET) je prevádzkovaný v závemej oblasti. Zdroj konštantného prúdu nechá pretekať prúd, ktorý závisí len v malej miere od priloženého napätia. Tým sa akumulačný kondenzátor nabije len pozvoľne a pri spúšťacom správaní sa dostane časové oneskorenie. Vybavenie zdrojom konštantného prúdu však nie je potrebné.
Jadro energetického akumulačného obvodu 30 sa skladá z akumulačného kondenzátora C4, ktorý sa pri vzniku unikajúceho prúdu nabije.
Akumulačný kondenzátor C4 sa cielene vybíja prostredníctvom odporu R3. Tým sa krátke unikajúce prúdy, ktorých trvanie je pod tolerančným časom vypínača Fl, nevedú ku spojitému nabíjaniu energetického akumulačného obvodu 30.
Prvý spínač 40 prahovej hodnoty, ktorý známym spôsobom monitoruje napätie na výstupe energetického akumulačného obvodu 30, je vytvorený Zenerovou diódou D4 zapojenou v závemom smere. Ak dosiahne napätie priložené na Zenerovej dióde D4 svoje prierazné napätie, bude Zenerovou diódou D4 prvý riadiaci vstup GK spínacieho prvku 50 spojený s výstupom energetického akumulačného obvodu 30.
Odpor R8 zapojený v sérii so Zenerovou diódou D4 slúži na nastavenie napätia pripojeného na Zenerovu diódu D4, a tým na nastavenie žiadaného stavu nabitia.
Od žiadaného stavu nabitia energetického akumulačného obvodu 30 nastaviteľného prierazného napätia Zenerovej diódy D4 a odporom R8 sú body P3 a R4 spojené prostredníctvom odporu R5. Tým spínač 40 prahovej hodnoty vyrobí riadiaci impulz na prvý riadiaci vstup GK spínacieho prvku 50.
Spínací prvok 50, prípadne elektronický spínač je v znázornenej forme uskutočnenia vytvorený tyristorovým náhradným zapojením s prívodom anódy A a prívodom katódy K, a taktiež prívodom hradia ako druhého riadiaceho vstupu GA na strane anódy a prívodom hradia ako prvého riadiaceho vstupu GK na strane katódy. Tyristorové náhradné zapojenie ďalej obsahuje pnp tranzistor Ql a npn tranzistor Q2. ktorých kolektory a bázy sú spolu striedavo spojené, a rovnako odpor R6.
Prívod anódy A, prípadne emitor pnp tranzistora Ql pritom leží na potenciále výstupu energetického akumulačného obvodu 30. Prívod katódy K je spojený so spúšťacím prvkom 60.
Tyristorové náhradné zapojenie slúži ako elektronický spínač. Pri normálnej prevádzke siete, t. j. pri nevyskytnutí sa unikajúceho prúdu, je tyristor blokovaný, tzv. že nemôže pretekať žiadny prúd medzi prívodom anódy A a prívodom katódy K a ďalej cez spúšťací prvok 60.
Pri dosiahnutí žiadaného stavu nabitia zapôsobí na prívod hradia ako prvého riadiaceho vstupu GK na strane katódy prostredníctvom zopnutej Zenerovej diódy D4 riadiaci impulz, ktorý vedie ku zopnutiu tyristorového náhradného zapojenia.
Prívod hradia ako prvého riadiaceho vstupu GK na strane katódy určuje napätie bázy-emitora npn tranzistora 02 prostredníctvom odporu R5. Kladné napätie na prívode hradia ako prvého riadiaceho vstupu GK na strane katódy tak vedie k nastaveniu npn tranzistora 02. Toto spôsobí, že sa tranzistory Ql a Q2 vzájomne nastavia, a že vplyvom vzájomného pôsobenia sa vnútri krátkeho časového intervalu vyregulujú.
Tyristorové náhradné zapojenie zostane po riadiacom impulze taktiež ešte vodivé.
Spínací prvok 50 sa prirodzene môže skladať namiesto z dvoch bipolárnych tranzistorov, taktiež z jednej tyristorovej tetródy, s hradlom na strane anódy a hradlom na strane katódy, ktorá je vyhotovená ako zvláštna súčasť. Táto tetróda môže byť riadiacimi prívodmi pripojená alebo odpojená.
Kondenzátor C7 nie je pre spínací prvok 50 bezpodmienečne nevyhnutnou súčasťou. Tvorí však dodatočnú ochrannú kapacitu proti chybnému spusteniu, pretože sa tlmí rušenie vychádzajúce zo spúšťacieho prvku 60, prípadne zo spúšťača s permanentným magnetom (PMA). Zvlášť pri minimálnom stave nabitia podstatne pod žiadanou hodnotou je vybavenie kondenzátorom C7 výhodné. Druhý spínač 40' prahovej hodnoty blokuje síce spínací prvok 50 až do dosiahnutia minimálneho stavu nabitia energetického akumulačného obvodu 30, v dôsledku čoho netrvá nebezpečenstvo nespustenia vypínača Fl chybným zopnutím spínacieho prvku 50, môže však vždy ešte dôjsť k chybnému spusteniu vypínača Fl pri hodnotách nad minimálnym stavom nabitia a pod žiadaným stavom nabitia. Tieto chybné spustenia sú kondenzátorom C7 ďalekosiahlo potlačené.
Podľa vynálezu je druhý riadiaci vstup GA spínacieho prvku 50 spojený s druhým spínačom 40' prahovej hodnoty.
Druhý spínač 40’ prahovej hodnoty je na zapojení načrtnutom na obrázku 3 vytvorený tranzistorom J4 riadeným poľom s prívodom hradia G, prívodom kolektora D a prívodom emitora S.
Ako tranzistor J4 riadený poľom sa použije samostatne vedúci hradlový tranzistor riadený poľom s kanálom N (N-JFET). Tento tranzistor je bez pripojenia riadiacehQ napätia UOs vodivý. Spojenie medzi prívodom kolektora D a prívodom emitora S bude vysoko odporové až po pripojení záporného riadiaceho napätia UGs, ktoré je väčšie ako prahové napätie (UTH) závislé od výrobcu. Typická hodnota prahového napätia leží pri 5 V.
V predloženom zapojení je prívod kolektora D tranzistora J4 riadeného poľom pripojený na báze pnp tranzistora Ql.
Prívod hradia G tranzistora J4 riadeného poľom je spojený s nulovým potenciálom 0 a prívod emitora S s výstupom energetického akumulačného obvodu 30. Napätie na výstupe energetického akumulačného obvodu 30 tým slúži ako riadiace napätie UGS.
V tomto usporiadaní je tranzistor J4 riadený poľom vodivý až do dosiahnutia prahového napätia UTH na výstupe energetického akumulačného obvodu 30. Tým je spojený nakrátko emitor S a kolektor D tranzistora J4 riadeného poľom, a tým taktiež báza a emitor pnp tranzistora QL Tým je pnp tranzistor Ol blokovaný, a tým taktiež celé tyristorové náhradné zapojenie. Takto sa spoľahlivo zabráni chybnému zopnutiu spínacieho prvku 50.
Keď stav nabitia energetického akumulačného obvodu 30, a tým potenciál na prívode emitora stúpne - čo je prípad vzniku unikajúceho prúdu, ktorý sa má odpojiť - dostane sa záporným napätím hradia proti emitoru nastavenie tranzistora 14 riadeného poľom. Pri dosiahnutí prahového napätia je tranzistor J4 riadený poľom vysokoodporový.
Tým už nie sú bázy a emitor pnp tranzistora Ql spojené nakrátko a tranzistory Ql a Q2 sú uvoľnené na prepojenie spúšťacieho napäťového impulzu do spúšťacieho prvku 60.
S danými hodnotami usporiadania obvodov nevedú teda napájacie napäťové impulzy, ktoré zostávajú na prívode hradia G tranzistora J4 riadeného poľom pod prahovým napätím UTH, na zapnutie tyristora prípadne spínacieho prvku 50. Zmenou polovodičových fyzikálnych veličín tranzistora J4 riadeného poľom sa môže táto hodnota v určitých medziach meniť, takže usporiadaním obvodov sa dá nastaviť prah rušivého napätia vo vzťahu k menovitému unikajúcemu prúdu ľubovoľne blízko.
Namiesto samostatne vedúceho hradlového tranzistora J4 riadeného poľom s kanálom N (N-JFET), sú taktiež možné iné tranzistory ako napríklad hradlový tranzistor riadený poľom s kanálom P (P-JFET) alebo samostatne vedúce tranzistory MOSFET N alebo P. Tieto tranzistory musia však byť riadené inou polaritou. Výhodou týchto súčastí je, že MOSFET a hradlové tranzistory riadené poľom sú v podstate symetrické, t. j. kolektor a emitor sa môže zameniť.
Na výrobu čo možno najmenšieho usporiadania obvodov sa tranzistor riadený poľom spolu s inými polovodičovými súčiastkami výhodne integruje na jednom čipe.
Ako je znázornené na obrázku 4 blokom 42' môže sa ale ako alternatíva k tranzistoru J4 riadenému poľom použiť bipolámy tranzistor, tyristor, napäťovo riadený odpor alebo relé, ktoré môžu byť riadené napäťovým deličom, rozdeľovým zosilňovačom alebo komparátorom, ktoré sú symbolizované blokom 41'.
Pritom je podstatné, že napätie pripojené na energetický akumulačný obvod 30 je monitorované druhým spínačom 40' prahovej hodnoty a pri dosiahnutí minimálneho stavu nabitia je spínací prvok 50 uvoľnený.

Claims (4)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Usporiadanie obvodov ochranného vypínača proti unikajúcemu prúdu, ktoré obsahuje:
    - zisťovacie zariadenie (10) pre unikajúci prúd v napájacej sieti (12), za ktorým je zvlášť zapojené upravovacie zapojenie (20) pre unikajúci prúd, pričom zisťovacie zariadenie (10), prípadne upravovacie zapojenie (20) je činne spojené s energetickým akumulačným obvodom (30), pričom
    - energetický akumulačný obvod (30) je činne spojený so spínačom (40) prahovej hodnoty, ktorý monitoruje stav nabitia energetického akumulačného obvodu (30), pričom spínač (40) prahovej hodnoty je činne spojený so spínacím prvkom (50) na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu pre spúšťací prvok (60) pre odpojovač aspoň jedného spotrebiča napájaného z napájacej sieti (12), pričom spínač (40) prahovej hodnoty pri dosiahnutí napred daného stavu nabitia energetického akumulačného obvodu (30) dá podnet na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu pre spúšťací prvok (60), a pričom je upravený druhý spínač (40') prahovej hodnoty, ktorý je činne spojený s energetickým akumulačným obvodom (30) a so spínacím prvkom (50), vyznačujúce sa tým, že
    - spínací prvok (50) obsahuje prvý riadiaci vstup (GK) a druhý riadiaci vstup (GA), pričom spínač (40) prahovej hodnoty je činne spojený s prvým riadiacim vstupom (GK), druhý spínač (40') prahovej hodnoty je činne spojený s výstupom energetického akumulačného obvodu (30) a s druhým riadiacim vstupom (GA), pričom druhý spínač (40') prahovej hodnoty je upravený na spoluprácu s druhým riadiacim vstupom (GA) na generovanie spúšťacieho napäťového impulzu spínacím prvkom (50) pri ďalšom napred danom stave nabitia na výstupe energetického akumulačného obvodu (30).
  2. 2. Usporiadanie obvodov podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že druhý spínač (40') prahovej hodnoty je vytvorený tranzistorom a ďalším napred daným stavom nabitia energetického akumulačného obvodu (30) je riadiace napätie tranzistora.
  3. 3. Usporiadanie obvodov podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, prahovej hodnoty je vytvorený samostatne vedúcim hradlovým tranzistorom ochudobneného typu s kanálom N.
  4. 4. Usporiadanie obvodov podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že tranzistor (J4) riadený poľom je spolu s inými polovodičovými prvkami integrovaný na jednom čipe.
SK1516-2003A 2001-06-12 2002-06-11 Circuit arrangement for a residual-current circuit breaker SK287930B6 (sk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0090901A AT410735B (de) 2001-06-12 2001-06-12 Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter
PCT/AT2002/000173 WO2002101901A2 (de) 2001-06-12 2002-06-11 Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK15162003A3 SK15162003A3 (sk) 2004-08-03
SK287930B6 true SK287930B6 (sk) 2012-04-03

Family

ID=3682972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1516-2003A SK287930B6 (sk) 2001-06-12 2002-06-11 Circuit arrangement for a residual-current circuit breaker

Country Status (16)

Country Link
EP (1) EP1399998B1 (sk)
CN (1) CN1320716C (sk)
AT (1) AT410735B (sk)
AU (1) AU2002348706B2 (sk)
CZ (1) CZ20033308A3 (sk)
DE (1) DE50204331D1 (sk)
EE (1) EE04653B1 (sk)
ES (1) ES2246411T3 (sk)
HK (1) HK1067458A1 (sk)
HU (1) HU226289B1 (sk)
IL (2) IL157637A0 (sk)
NO (1) NO333802B1 (sk)
PL (1) PL199098B1 (sk)
SK (1) SK287930B6 (sk)
WO (1) WO2002101901A2 (sk)
ZA (1) ZA200306960B (sk)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT410735B (de) * 2001-06-12 2003-07-25 Moeller Gebaeudeautomation Kg Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter
HK1073581A1 (en) * 2005-07-06 2005-10-07 Lee Dick Kee A tester and method for detecting fault of relay by current injection.
DE102009043415B3 (de) * 2009-09-29 2010-10-14 Siemens Aktiengesellschaft Freilaufkreis
CN101820162B (zh) * 2010-05-18 2012-12-12 北京星网锐捷网络技术有限公司 过电流保护装置
DE102016205101A1 (de) * 2016-03-29 2017-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Differenzstromsensor
EP3867651B1 (de) * 2018-12-05 2024-02-21 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Messvorrichtung, elektrische anlage mit messvorrichtung und verfahren zum messen eines leckstromes
CN110435457B (zh) * 2018-12-29 2024-06-04 安波福中央电气（上海）有限公司 带有小电流注入功能的便携式电动汽车充电器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3899717A (en) * 1973-07-16 1975-08-12 Electromagnetic Ind Inc Ground fault detectors
FR2481851A1 (fr) * 1980-04-30 1981-11-06 Merlin Gerin Dispositif de protection differentielle sensible a un courant unidirectionnel
DE3614552A1 (de) * 1986-04-29 1987-11-05 Siemens Ag Schutzschaltgeraet der installationstechnik
EP0370139B1 (en) * 1988-11-22 1993-09-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Circuit breaker with overcurrent protection
GB2244396B (en) * 1990-05-25 1994-02-23 Mk Electric Ltd Electrical protection devices
AT410735B (de) * 2001-06-12 2003-07-25 Moeller Gebaeudeautomation Kg Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter

Also Published As

Publication number Publication date
SK15162003A3 (sk) 2004-08-03
EP1399998B1 (de) 2005-09-21
EE200300479A (et) 2003-12-15
ZA200306960B (en) 2004-04-22
HU226289B1 (en) 2008-07-28
NO20034160L (no) 2003-09-18
IL157637A (en) 2008-11-26
EE04653B1 (et) 2006-06-15
CN1320716C (zh) 2007-06-06
HUP0400190A2 (en) 2004-08-30
IL157637A0 (en) 2004-03-28
NO20034160D0 (no) 2003-09-18
ES2246411T3 (es) 2006-02-16
EP1399998A2 (de) 2004-03-24
AU2002348706B2 (en) 2006-07-13
PL366764A1 (en) 2005-02-07
ATA9092001A (de) 2002-11-15
AT410735B (de) 2003-07-25
NO333802B1 (no) 2013-09-16
WO2002101901A2 (de) 2002-12-19
HK1067458A1 (en) 2005-04-08
WO2002101901A3 (de) 2003-02-20
CN1515058A (zh) 2004-07-21
CZ20033308A3 (cs) 2004-05-12
PL199098B1 (pl) 2008-08-29
DE50204331D1 (de) 2005-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4742422A (en) Self-monitoring fault current safety switch
US8482885B2 (en) Hybrid switch circuit
CN105531896A (zh) 在固态错误电流限制器中提供隔离电源给栅极驱动电路的系统和方法
US20190372459A1 (en) Method and voltage multiplier for converting an input voltage, and disconnector
AU2011241444B2 (en) Residual current device
EP0483164A4 (en) A ground fault circuit interrupter
SK287930B6 (sk) Circuit arrangement for a residual-current circuit breaker
US20050024798A1 (en) Enhanced method and apparatus for protecting against bolted short, open neutral, and reverse polarity conditions in an electronic circuit
KR102011740B1 (ko) 절연 불량 차단 장치
RU2319269C1 (ru) Устройство для защитного отключения в электрической сети с заземленной нейтралью (варианты)
WO2020132440A1 (en) Intrinsically safe circuitry
US20230275514A1 (en) Energy supply device with safety-related shut-down facility and method of switching off the device
RU2241294C2 (ru) Устройство кужекова-крыночкина защиты электроприемников от превышения напряжения
EP3945650A1 (en) Electronic circuit breaker control unit
RU2158996C2 (ru) Устройство защиты и контроля сопротивления изоляции электротехнической системы
KR20040067473A (ko) 한시 지연형 자동 트립 회로
Tenca et al. A decentralized protection scheme for converters utilizing a dc-link inductor
CA2018831A1 (en) A.c. power controller with short circuit and overload protection
Bukur Design, Simulation, and Hardware Construction of A 600 W Solid State Dc Circuit Breaker for the Dc House Project
RU2136096C1 (ru) Устройство для токовой защиты сети переменного тока
SU1705939A1 (ru) Устройство защитного отключени
RU2171001C1 (ru) Устройство для защитного отключения в сети с заземленной нейтралью
KR20010003354A (ko) 전원공급장치의 고전압 입력 차단장치
KR20190092142A (ko) 누전차단기
KR20030071588A (ko) 과부하 및 누전 차단기용 트립 신호 발생 회로

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees

Effective date: 20130611