WO1998040944A1 - Leistungsschalter mit einer schaltungsanordnung zur bereitstellung einer hilfsenergie - Google Patents
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- H02H11/006—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of too high or too low voltage
Definitions
- Circuit breaker with a circuit arrangement for providing auxiliary energy
- the invention relates to a circuit breaker for use in a single or multi-phase AC network with an electronic release and with a circuit arrangement for providing an auxiliary energy required for the operation of the release.
- a circuit breaker of the type mentioned has become known, for example, from US Pat. No. 4,914,541.
- Current transformers are used both to provide signals that correspond to the current flowing in the conductors of the AC network and to supply the circuitry that supplies the auxiliary energy for the operation of the electronic release. Since the output current of the current transformers can be varied within wide limits in accordance with the currents occurring in the alternating current network, the circuit arrangement must also be adapted to the highest currents that occur. This means that at least some of the components of the circuit arrangement must have an appropriate dimensioning. Obviously, the higher the short-circuit currents to be controlled by the circuit breaker, the higher the demands placed on the load capacity of the components in question.
- the invention has for its object to provide a circuit arrangement for providing auxiliary energy for the operation of an electronic trigger of a power To create switch that is intended for very high nominal and short-circuit currents.
- the circuit arrangement has a transformer fed by the AC network and an electrical energy store to be charged by a secondary winding of the transformer and a charging circuit connected to it.
- the circuit arrangement according to the invention is not subject to any stress dependent on the current to be monitored. It can therefore be implemented using relatively small components.
- a monitoring circuit for detecting the energy stored in the energy store and a control circuit for releasing a switch-on of the circuit breaker can only be provided if there is sufficient energy for subsequent immediate tripping of the circuit breaker. In this way it is ensured with little effort that when the circuit breaker is switched on a fault is ready for immediate tripping.
- Capacitors are particularly suitable as energy stores for the purposes of the invention. Since a larger storage capacity of capacitors requires a larger construction volume, efforts are made to limit the energy consumption in the idle state of the circuit arrangement as much as possible. This can be done after a
- AC current flowing current can be connected to the energy store or can be separated from the energy store when there is very little or no current.
- a switch may be provided which is responsive by a linked with a conductor of the power system W echsel- magnetic field.
- the block diagram shown in the figure shows circuit ⁇ parts of a circuit breaker 1 that are related to the power supply of an electronic shutter. 2 Switch contacts 3 of the circuit breaker 1 are in the course of
- Phase conductors Ll, L2 and L3 arranged.
- a transformer 4 is connected to the phase conductors L2 and L3 and is part of a circuit arrangement which is provided to provide the auxiliary energy for operating the electronic release 2. Further components of the circuit arrangement 5 are one with a secondary winding 6 of the transformer 4 connected charging circuit 7 and an energy store 8 in the
- An evaluation unit 11 is connected to the charging circuit 7 and the energy store 8 via a current-controlled switch 10. In a known manner, the evaluation unit 11 is used to emit a trigger signal when incorrectly increased currents occur in the phase conductors L1, L2 and L3. To simplify the illustration, only one current transformer 12 assigned to phase conductor L3 is shown in the figure. A trigger magnet 13 is actuated by the evaluation unit 11.
- the evaluation unit 11 is supplied with an auxiliary energy required for its operation via a current-dependent switch 10. This can take place, for example, as a function of a secondary current provided by the current transformer 12 or directly through one of the phase conductors L1, L2 and L3 associated magnetic field sensor.
- the switch 10 ensures that the evaluation unit 11 is only applied to the circuit arrangement 5 when there is a current of such a magnitude that a trip is likely to be necessary.
- the circuit breaker 1 has a device which prevents the switch-on if not all the conditions considered necessary for this are fulfilled.
- a control device 14 provided for this purpose is controlled by a monitoring circuit 15 as a function of a first reference voltage source 16.
- the purpose of this circuit part is to allow the circuit breaker 1 to be switched on only when sufficient auxiliary energy is available, the circuit breaker 1 in Switch off the fault immediately. This is achieved in that the ON commands issued manually or remotely by means of a command device 17 are first the
- Control device 14 are supplied before they can come into effect in the schematically indicated switching mechanism 20.
- an interruption switch 21 is provided which is closed only when a switch-on command is issued by the command device 17.
- Another monitoring circuit 22 is used to inevitably trip the circuit breaker 1 when the stored auxiliary energy drops below a value that is required for the safe trip of the circuit breaker 1.
- a second reference voltage source 23 and an auxiliary trigger 24 are provided. This also acts on the switching mechanism 20.
- Normal opening of the circuit breaker l can be done manually or remotely at any time by means of an OFF, regardless of the monitoring circuits described.
Landscapes
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Abstract
Ein Leistungsschalter (1) zur Verwendung in einem ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetz (L1, L2, L3) besitzt einen elektronischen Auslöser (2), zu dessen Betrieb durch eine Schaltungsanordnung (5) eine Hilfsenergie bereitgestellt wird. Zu der Schaltungsanordnung (5) gehört ein aus dem Wechselstromnetz (L1, L2, L3) gespeister Transformator (4) sowie eine mit der Sekundärwicklung (6) des Transformators (4) verbundene Ladeschaltung (7). Die Schaltungsanordnung (5) eignet sich insbesondere für Niederspannungs-Leistungsschalter mit sehr hohem Schaltvermögen, weil die Bauelemente der Hilfsstromversorgung unabhängig von der Höhe eines in dem Wechselstromnetz auftretenden Fehlerstromes bemessen werden können.
Description
Beschreibung
Leistungsschalter mit einer Schaltungsanordnung zur Bereitstellung einer Hilfsenergie
Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter zur Verwendung in einem ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetz mit einem elektronischen Auslöser und mit einer Schaltungsanordnung zur Bereitstellung einer für den Betrieb des Auslösers benötigten Hilfsenergie.
Ein Leistungsschalter der genannten Art ist beispielsweise durch die US 4 914 541 A bekanntgeworden. Dabei dienen Stromwandler sowohl zur Bereitstellung von Signalen, die dem in den Leitern des Wechselstromnetzes fließenden Strom entsprechen als auch zur Speisung der Schaltungsanordnung, welche die Hilfsenergie für den Betrieb des elektronischen Auslösers liefert. Da der Ausgangsstrom der Stromwandler in weiten Grenzen entsprechend den in den WechselStromnetz vorkommenden Strömen veränderlich ist, muß die Schaltungsanordnung auch den höchsten auftretenden Strömen angepaßt sein. Dies bedeutet, daß zumindest einige der Bauelemente der Schaltungsanordnung eine entsprechende Bemessung aufweisen müssen. Offensichtlich werden daher an die Belastbarkeit der betreffenden Bauelemente um so höhere Anforderungen gestellt, je höher die von dem Leistungsschalter zu beherrschenden Kurzschlußströme sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs- anordnung zur Bereitstellung einer Hilfsenergie für den Betrieb eines elektronischen Auslösers eines Leistungs-
Schalters zu schaffen, der für sehr hohe Nenn- und Kurzschlußströme vorgesehen ist .
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung einen von dem Wechselstromnetz gespeisten Transformator sowie einen durch eine Sekundärwicklung des Transformators und eine mit dieser verbundene Ladeschaltung aufzuladenden elektrischen Energiespeicher aufweist.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung unterliegt keiner von dem zu überwachenden Strom abhängigen Beanspruchung. Sie ist damit unter Verwendung relativ kleiner Bauelemente zu verwirklichen.
Im Rahmen der Erfindung kann eine Überwachungsschaltung zur Erfassung der in dem Energiespeicher gespeicherten Energie sowie eine Steuerschaltung zur Freigabe einer Einschaltung des Leistungsschalters nur beim Vorhandensein einer zur anschließenden sofortigen Auslösung des Leistungsschalters ausreichenden Energie vorgesehen sein. Auf diese Weise wird mit geringem Aufwand dafür gesorgt, daß beim Einschalten des Leistungsschalters auf einen Fehler die Bereitschaft zur sofortigen Auslösung gegeben ist.
Ferner kann dafür gesorgt werden, daß eine zwangsläufige Auslösung des Leistungsschalters erfolgt, wenn die Hilfsenergie einen zur Auslösung minimal erforderlichen Wert abgesunken ist. Dies kann durch eine weitere Über- wachungssSchaltung in Verbindung mit einem Hilfsauslöser geschehen.
Als Energiespeicher für die Zwecke der Erfindung eignen sich insbesondere Kondensatoren. Da eine größere Speicherkapazität von Kondensatoren ein größeres Bauvolumen erfordert, ist man bestrebt, die Energieentnahme im Ruhezustand der Schaltungs- anordnung möglichst zu beschränken. Dies kann nach einer
Weiterbildung der Erfindung im vorliegenden Zusammenhang dadurch geschehen, daß eine Auswertungseinheit des elektronischen Auslösers in Abhängigkeit von einem in dem
Wechselstromnetz fließenden Strom mit dem Energiespeicher verbindbar bzw. bei sehr geringem oder fehlendem Strom von dem Energiespeicher trennbar ist.
Für diese Verbindung bzw. Trennung des elektronischen Auslösers mit bzw. von dem Energiespeicher kann ein Schalter vorgesehen sein, der durch ein mit einem Leiter des Wechsel- Stromnetzes verknüpftes Magnetfeld anspricht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Figur gezeigten Schaltbildes eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Das in der Figur gezeigte Blockschaltbild zeigt Schaltungs¬ teile eines Leistungsschalters 1, die mit der Stromversorgung eines elektronischen Auslösers 2 zusammenhängen. Schalt- kontakte 3 des Leistungsschalters l sind im Zuge von
Phasenleitern Ll, L2 und L3 angeordnet. An die Phasenleiter L2 und L3 ist ein Transformator 4 angeschlossen, der zu einer Schaltungsanordnung gehört, die zur Bereitstellung der Hilfsenergie zum Betrieb des elektronischen Auslösers 2 vorgesehen ist. Weitere Bestandteile der Schaltungsanordnung 5 sind eine mit einer Sekundärwicklung 6 des Transformators 4
verbundene Ladeschaltung 7 und ein Energiespeicher 8 in der
Gestalt eines Kondensators. Mit der Ladeschaltung 7 und dem Energiespeicher 8 ist über einen stromgesteuerten Schalter 10 eine Auswertungseinheit 11 verbunden. In bekannter Weise dient die Auswertungseinheit 11 zur Abgabe eines Auslösesignals beim Auftreten fehlerhaft erhöhter Ströme in den Phasenleitern Ll, L2 und L3. In der Figur ist zur Vereinfachung der Darstellung nur ein dem Phasenleiter L3 zugeordneter Stromwandler 12 gezeigt. Durch die Auswertungseinheit 11 wird ein Auslösemagnet 13 betätigt.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Versorgung der Auswertungs- einheit 11 mit einer zu ihrem Betrieb benötigten Hilfsenergie über einen stromabhängigen Schalter 10. Dies kann bei- spielsweise in Abhängigkeit von einem von dem Stromwandler 12 bereitgestellten Sekundärstrom geschehen oder direkt durch einen den Phasenleitern Ll, L2 und L3 zugeordneten Magnetfeldsensor. Durch den Schalter 10 wird erreicht, daß die Auswertungseinheit 11 nur beim Vorliegen eines Stromes solcher Höhe an die Schaltungsanordnung 5 angelegt wird, daß eine Auslösung voraussichtlich erforderlich ist.
Der Leistungsschalter 1 weist eine Einrichtung auf, die das Einschalten verhindert, wenn nicht alle hierfür als erforderlich angesehenen Bedingungen erfüllt sind. Eine hierfür vorgesehene Steuereinrichtung 14 wird durch eine Oberwachungsschaltung 15 in Abhängigkeit von einer ersten Referenzspannungsquelle 16 gesteuert. Zweck dieses Schaltungsteiles ist es, eine Einschaltung des Leistungs- Schalters 1 nur dann zuzulassen, wenn ausreichend Hilfsenergie zur Verfügung steht, den Leistungsschalter 1 im
Fehlerfall sofort wieder auszuschalten. Dies wird dadurch erreicht, daß mittels einer Befehlseinrichtung 17 von Hand oder fernsgesteuert erteilte EIN-Befehle zunächst der
Steuereinrichtung 14 zugeführt werden, bevor sie in dem schematisch angedeuteten Schaltmechanismus 20 zur Wirkung gelangen können.
Um zu vermeiden, daß der Energiebedarf der Steuereinrichtung 14 in Verbindung mit der OberwachungsSchaltung 15 den Energiespeicher 8 ständig belastet, ist ein Unterbrechungsschalter 21 vorgesehen, der nur bei der Abgabe eines Einschaltbefehls mittels der Befehlseinrichtung 17 geschlossen wird.
Eine weitere Überwachungsschaltung 22 dient zur zwangsläufigen Auslösung des Leistungsschalters 1, wenn des gespeicherte Hilfsenergie unter einen Wert absinkt, der zur sicheren Auslösung des Leistungschalters 1 benötigt wird. Hierzu sind eine zweite Referenzspannungsquelle 23 sowie ein Hilfsauslöser 24 vorgesehen. Dieser wirkt gleichfalls auf den Schaltmechanismus 20.
Normale Ausschaltungen des Leistungsschalters l sind von Hand oder ferngesteuert unabhängig von den beschriebenen Überwachungsschaltungen jederzeit mittels eines AUS-
Befehlsblockes 25 vorzunehmen. Dieser wirkt direkt auf den Schaltmechanismus 20.
Claims
1. Leistungsschalter (1) zur Verwendung in einem ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetz (Ll, L2, L3) mit einem elektronischen Auslöser (2) und mit einer Schaltungsanordnung (5) zur Bereitstellung einer für den Betrieb des Auslösers (2) benötigten Hilfsenenergie, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schaltungsanordnung (5) einen von dem Wechselstromnetz (Ll, L2, L3) gespeisten Transformator (4) sowie einen durch eine Sekundärwicklung (6) des Transformators (4) und eine mit dieser verbundene Ladeschaltung (7) aufzuladenden elektrischen Energiespeicher (8) aufweist.
2. Leistungschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine UberwachungsSchaltung (15) zur Erfassung der in dem Energiespeicher (8) gespeicherten Energie sowie eine Steuereinrichtung (14) zur Freigabe einer Einschaltung des Leistungsschalters (1) nur beim Vorhandensein einer zur anschließenden sofortigen Auslösung des Leistunsgschalters (1) ausreichenden Energie vorgesehen sind.
3. Leistungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine weitere UberwachungsSchaltung (22) für die in dem Energiespeicher (8) gespeicherte Energie und ein von der weiteren UberwachungsSchaltung (22) gesteuerter Hilfsauslöser (24) vorgesehen sind, wobei die weitere UberwachungsSchaltung (22) den Hilfsauslδser (24) betätigt, wenn die in dem
Energiespeicher (8) gespeicherte Energie auf einen zur
Auslösung des Leistungsschalters (l) minimal erforderlichen
Wert abgesunken ist .
4. Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Auswertungseinheit 11 des elektronischen Auslösers (2) in Abhängigkeit von einem in dem Wechselstromnetz (Ll, L2, L3) fließenden Strom mit dem Energiespeicher (8) verbindbar bzw. bei sehr geringem oder fehlendem Strom von dem Energiespeicher (8) trennbar ist.
5. Leistungschalter nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zur Verbindung bzw. Trennung des elektronischen Auslösers (2) mit bzw. von dem Energiespeicher (8) durch einen auf das mit einem Leiter des Wechselstromnetzes (Ll, L2, L3) verknüpfte Magnetfeld ansprechenden Schalter (21) erfolgt.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19711134.3 | 1997-03-07 | ||
| DE19711134 | 1997-03-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1998040944A1 true WO1998040944A1 (de) | 1998-09-17 |
Family
ID=7823703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/DE1998/000678 WO1998040944A1 (de) | 1997-03-07 | 1998-03-04 | Leistungsschalter mit einer schaltungsanordnung zur bereitstellung einer hilfsenergie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO1998040944A1 (de) |
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| WO2001043254A1 (de) * | 1999-12-07 | 2001-06-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltungsanordnung zur energieversorgung von elektronischen auslöseeinrichtungen |
| DE102010036079A1 (de) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Schalter, insbesondere Leistungsschalter für Niederspannungen, und Energieversorgung für eine elektronische Auslöseeinheit eines Schalters |
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