WO2009118119A1 - Balancing system for even-numbered current paths - Google Patents

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WO2009118119A1
WO2009118119A1 PCT/EP2009/001934 EP2009001934W WO2009118119A1 WO 2009118119 A1 WO2009118119 A1 WO 2009118119A1 EP 2009001934 W EP2009001934 W EP 2009001934W WO 2009118119 A1 WO2009118119 A1 WO 2009118119A1
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current
parallel
current paths
paths
current transformer
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PCT/EP2009/001934
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Inventor
Gerd Schmitz
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Moeller Gmbh
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0072—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00 particular to three-phase switches
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/40—Multiple main contacts for the purpose of dividing the current through, or potential drop along, the arc

Definitions

  • the invention relates to the balancing of parallel-connected current paths, which belong in particular to at least one electrical switching device, for example an electromagnetic contactor or a circuit breaker.
  • both contactors and circuit breakers are used to switch devices or current paths of a device to increase current carrying capacity in parallel.
  • the three main current paths of contactors are often connected in parallel.
  • the document EP 1 503 395 A2 shows an arrangement of two parallel operated three-phase contactors, which are arranged side by side. The left outer and the middle current path of the left contactor, the right current path of the left contactor and the adjacent left current path of the right contactor and the middle and the right outside current path of the right contactor are connected in parallel to each current phase.
  • the rated current of the individual contacts or current paths can not be multiplied by the number of current paths connected in parallel. Due to different contact resistances as well as due to current displacement effects, there is an asymmetry in the current distribution, so that with a symmetry factor of less than one, the total current carrying capacity of the parallel-connected current paths or contacts must be reduced.
  • the regenerative energy sources in particular wind turbines
  • the demand for switching devices with a very high nominal current has increased. Due to the high rated currents and the low installation space available for such energy systems for switching devices and the required copper masses, the problem of asymmetry increases. Due to the low resistance of the massive copper bars, the influence of the current displacement and the connection resistance increases strongly.
  • the document EP 1 107 269 A1 describes a three-phase switching device with compensated magnetic circuit for two current paths per phase, being counteracted by means of the asymmetrical arrangement of an inductance in the form of a current transformer for self-supply of the trip electronics of a circuit breaker of the unbalanced current distribution in the parallel-connected outer conductors of a six-pole switching device.
  • the longitudinal inductance of the current transformer must be approximately chosen so that the nominal change in adjusting impedance change is approximately compensated by the increased current displacement in the outermost current path.
  • the balancing takes place via the individual adaptation of the current transformer to the conditions of the respective switching device, which represents a considerable expense.
  • the document DE 1 015 156 C describes an arrangement for balancing the currents in feed lines to the electrodes in electric furnace for alternating current. Adjacent feeders are guided in pairs with opposite current direction through an iron core. The magnetic linking leads to a balancing of the currents, however only in the direct ones adjacent leads This solution is further subject to the disadvantages described above to DE 1 950 319 A1
  • the generic document DD 101 775 describes a current dividing choke for parallel current paths for contacts of a switch sitting on the parallel path of current paths ring cores, which are provided in pairs with conductive tubes or conductive layers formed secondary windings, which in turn in the electromagnetic sense opposite oriented closed
  • Another disadvantage is that with more than two current paths connected in parallel, only the currents in the immediately adjacent current paths can be electromagnetically concatenated to compensate for the current
  • the invention is therefore based on the object with relatively little effort to achieve optimal balancing of the current distribution of parallel current paths for the best possible power utilization in a small footprint
  • the current symmetry between parallel-connected current paths is considerably improved.
  • inexpensive standard current transformers can be used.
  • the arrangement for symmetrization can be used with standard switching devices without modification or individual adaptation, does not lead to a considerable increase in the installation dimensions and is not limited in terms of the number of parallel-connected current paths.
  • the two current transformers assigned to one current path are in each case
  • the quality of the symmetry can be influenced by the impedance of the current transformer.
  • the lower the impedance of the current transformer the greater the coupling of the currents and the better the balancing factor.
  • the current transformer are advantageous to measure so that they can still lead to the higher to the original reciprocal of the symmetry factor partial flow in the long term, the construction output of the current transformer is to be measured by the apparent power to be compensated.
  • Figure 1 an inventive arrangement for balancing each of two parallel current paths in conjunction with two switching devices
  • Figure 2 the schematic representation of the arrangement of FIG. 1;
  • Figure 3 the schematic representation of an inventive arrangement for balancing three parallel current paths
  • Figure 4 the schematic representation of another arrangement according to the invention for the balancing of three parallel current paths.
  • Fig. 1 and Fig. 2 show an arrangement of two parallel operated three-phase, designed as contactors switching devices 1 and 2, which are arranged side by side.
  • Each switching device 1, 2 has a magnetic drive K for actuating three main current contacts C1, C2, C3.
  • the left outer current path L11 and the middle current path L12 of the left side arranged switching device 1, the right outside current path L21 of the left-side switching device 1 and the adjacent left outside current path L22 of the right side arranged switching device 2 and the middle current path L31 and the right external current path L32 of the right-side switching device 2 are connected in parallel to each of a current phase L1, L2 and L3.
  • Each current path L11, L12, L21, L22, L31 and L32 is associated with an electromagnetic current transformer U11, U12, U21, U22, U31 and U32.
  • Each of the identical current transformers 1111 to U32 has a primary side, which is formed by the associated current path L11 to L32, and a secondary winding S11, S12, S21, S22, S31 and S32, which has a plurality of turns.
  • FIG. 3 shows an electromagnetic switching device with parallel interconnection of three current paths L11, L12 and L13 to a current phase L1 and thus the parallel connection of the three main contacts C1, C2 and C3.
  • the secondary winding of a current transformer which is associated with one of the current paths, antiserially connected to the secondary winding of another current transformer, which is assigned to one of the other current paths, so that each of the three current paths with each other of the current paths to increase the symmetry of Partial currents in the current paths L11, L12 and L13 coupled in pairs according to the invention.
  • a first current transformer LM 1 is assigned to the primary side of the first current path L11 and antiserially connected to its secondary winding S11 with the secondary winding S22 of a second current transformer U22, which is assigned to the primary side of the second current path L12.
  • a further first current transmitter U21 is also assigned to the second current path L12 on the primary side and connected antiserially with its secondary winding S21 to the secondary winding S32 of a further second current transformer U32, which is assigned to the third current path L13 on the primary side.
  • a renewed first current transformer U31 is also assigned to the third current path L13 on the primary side and antiserially connected to its secondary winding S31 to the secondary winding S12 of a second second current transformer LM2, which is also assigned to the first current path L13 on the primary side.
  • the current transformer LM 1 to U32 are identical.
  • Fig. 4 shows a further development of the embodiment described above.
  • the first and second secondary windings S11, S12 or S21, S22 or S31, S31 which belong to one of the current paths L11, L12 or L13 in each case form the respectively two identically formed secondary part windings of a common current transformer 111 or U2 or U3.
  • the secondary part windings S11 to S32 are antiserially connected in pairs in the manner described above with reference to FIG. 3, the symmetrical center taps M1, M2 and M3 being connected on the secondary side of the common current transformers U1, U2 and U3.
  • This embodiment requires over the embodiment of FIG. 3 a smaller space for the power transformer and less secondary-side wiring.

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Abstract

The invention relates to a system for balancing current paths that are connected in parallel, especially current paths of electrical switchgear. In order to improve the balance between the partial currents in the current paths, each current path (L11; L12; L13) is linked in pairs to the secondary winding (S22; S32; S12) of a current supply line (U22; U32; U12), said supply line being associated with a different current path (L12; L13; L11), via the secondary winding (S11; S21; S32) of a current supply line (U11; U21; U31) in such a manner that the secondary windings (S11, S22; S21, S32; S31, S12) which are connected in pairs in an anti-series manner form a closed circuit.

Description

Symmetrierungsanordnung für Strombahnen gerader Anzahl Symmetrization arrangement for even number of current paths
Die Erfindung betrifft die Symmetrierung parallel geschalteter Strombahnen, die insbesondere zu mindestens einem elektrischen Schaltgerät, beispielweise einem elektromagnetischen Schütz oder einem Leistungsschalter, gehören.The invention relates to the balancing of parallel-connected current paths, which belong in particular to at least one electrical switching device, for example an electromagnetic contactor or a circuit breaker.
Werden Schaltgeräte mit sehr großem Nennstrom benötigt, rentiert sich aufgrund der anteilmäßig geringen Stückzahl die Entwicklung eines solchen Schaltgerätes nicht. Vielmehr geht man sowohl bei Schützen als auch bei Leistungsschaltern dazu über, Geräte oder auch Strombahnen eines Gerätes zur Steigerung der Stromtragfähigkeit parallel zu schalten. So werden z.B. bei einphasigen Lasten häufig die drei Hauptstrombahnen von Schützen parallel geschaltet. Die Druckschrift EP 1 503 395 A2 zeigt eine Anordnung von zwei parallel betriebenen dreiphasigen Schützen, die nebeneinander angeordnet sind. Die links außen befindliche und die mittlere Strombahn des linken Schützes, die rechte Strombahn des linken Schützes und die dazu benachbarte linke Strombahn des rechten Schützes sowie die mittlere und die rechts außen befindliche Strombahn des rechten Schützes sind zu jeweils einer Stromphase parallel verschaltet.If switching devices with a very large rated current are required, the development of such a switching device does not pay off due to the proportionately small number of units. Rather, both contactors and circuit breakers are used to switch devices or current paths of a device to increase current carrying capacity in parallel. Thus, e.g. In the case of single-phase loads, the three main current paths of contactors are often connected in parallel. The document EP 1 503 395 A2 shows an arrangement of two parallel operated three-phase contactors, which are arranged side by side. The left outer and the middle current path of the left contactor, the right current path of the left contactor and the adjacent left current path of the right contactor and the middle and the right outside current path of the right contactor are connected in parallel to each current phase.
Bei einer Parallelschaltung lässt sich der Nennstrom der einzelnen Kontakte bzw. Strombahnen jedoch nicht mit der Anzahl der parallel geschalteten Strombahnen multiplizieren. Durch unterschiedliche Übergangswiderstände sowie durch Stromverdrängungseffekte ergibt sich eine Unsymmetrie in der Stromverteilung, sodass mit einem Symmetriefaktor von kleiner Eins die Gesamtstromtragfähigkeit der parallel geschalteten Strombahnen bzw. Kontakte reduziert werden muss. Insbesondere durch die regenerativen Energiequellen, insbesondere Windenergieanlagen, ist der Bedarf an Schaltgeräten mit sehr hohem Nennstrom angestiegen. Durch die hohen Nennströme und die geringen, bei derartigen Energieanlagen zur Verfügung stehenden Einbauvolumen für Schaltgeräte sowie die erforderlichen Kupfermassen steigt die Problematik der Unsymmetrie. Durch den geringen Bahnwiderstand der massiven Kupferschienen steigt der Einfluss der Stromverdrängung und des Anschlussübergangswiderstandes stark an. Aufgrund des geringen Einbauvolumens ist keine nennenswerte Verbesserung der Symmetrierung über die mit den Schaltgeräten zu verbindenden Kupferschienen zu ereichen. Somit lässt sich in der Regel nur ein relativ schlechter Symmetriefaktor von kleiner als 0,8 erreichen, was zu einer ungünstigen Gesamtauslastung der Schaltgerä- te führt. Ideal wäre ein Symmetriefaktor von 1/1 = 1. Noch ungünstiger ist die Parallelschaltung von mehr als zwei Strombahnen bzw. Kontakten, da im Hochstrombereich durch die Stromverdrängungseffekte die Teilströme insbesondere auf die beiden äußeren Strombahnen verdrängt werden, was zu einer weiteren Verschlechterung des Symmetriefaktors führt.In a parallel connection, however, the rated current of the individual contacts or current paths can not be multiplied by the number of current paths connected in parallel. Due to different contact resistances as well as due to current displacement effects, there is an asymmetry in the current distribution, so that with a symmetry factor of less than one, the total current carrying capacity of the parallel-connected current paths or contacts must be reduced. In particular, by the regenerative energy sources, in particular wind turbines, the demand for switching devices with a very high nominal current has increased. Due to the high rated currents and the low installation space available for such energy systems for switching devices and the required copper masses, the problem of asymmetry increases. Due to the low resistance of the massive copper bars, the influence of the current displacement and the connection resistance increases strongly. Due to the small installation volume no appreciable improvement of the symmetrization over the to be connected to the switching devices copper rails to reach. Thus, as a rule, only a relatively poor symmetry factor of less than 0.8 can be achieved, which leads to an unfavorable overall utilization of the switching devices. te leads. Ideal would be a symmetry factor of 1/1 = 1. Even more unfavorable is the parallel connection of more than two current paths or contacts, since in the high current range by the Stromverdrängungseffekte the partial currents are displaced in particular to the two outer current paths, resulting in a further deterioration of the symmetry factor ,
Aus der Druckschrift DE 1 950 319 A1 ist eine gattungsgemäße Anordnung für ein Schaltgerät mit parallel geschalteten Strombahnen bekannt, bei dem eine Symmetrie- rung der Stromverteilung über zwei parallel geschaltete Strombahnen mittels einer direkten magnetischen Kopplung der Strombahnen über einen Eisenkreis stattfindet. Um diese Kopplung zu erreichen, ist eine entgegengesetzte Stromführung der Strombahnen im Magnetkreis erforderlich, die über eine sehr aufwendige Verkröpfung der zu- gangs- oder abgangsseitig aus dem Schaltgerät geführten Stromschienen bewirkt wird. Diese Verkröpfung ist über zwei Ebenen senkrecht zum Stromverlauf erforderlich und ist bei Schaltgeräten für sehr große Nennströme (beispielsweise größer als 2000 A), aufgrund der erforderlichen großen Kupferquerschnitte nur mit erheblichem Aufwand möglich bzw. für viele praktische Anwendungen nicht ausführbar. Als weitere Nachteile sind die erhebliche Zunahme der Einbaumaße zu sehen sowie die Tatsache, dass die beschriebene Lösung nur auf zwei parallel geschaltete Strombahnen angewendet werden kann.From the document DE 1 950 319 A1 a generic arrangement for a switching device with parallel current paths is known, in which a balancing tion of the current distribution via two parallel current paths takes place by means of a direct magnetic coupling of the current paths via an iron circle. To achieve this coupling, an opposite current conduction of the current paths in the magnetic circuit is required, which is effected via a very complicated cranking of the outgoing or outgoing side out of the switching device busbars. This cranking is required over two levels perpendicular to the current flow and is in switchgear for very large rated currents (for example, greater than 2000 A), due to the required large copper sections only with considerable effort possible or not feasible for many practical applications. Other disadvantages are the considerable increase in installation dimensions and the fact that the solution described can only be applied to two parallel current paths.
Die Druckschrift EP 1 107 269 A1 beschreibt ein Drehstromschaltgerät mit kompensiertem Magnetkreis für zwei Strombahnen pro Phase, wobei mittels der unsymmetrischen Anordnung einer Induktivität in Form eines Stromübertragers zur Eigenversorgung der Auslöseelektronik eines Leistungsschalters der unsymmetrischen Stromverteilung in den parallel geschalteten Außenleitern eines sechspoligen Schaltgerätes entgegengewirkt wird. Die Längsinduktivität des Stromübertragers muss dabei näherungsweise so gewählt werden, dass die im Nennbetrieb sich einstellende Impedanzänderung durch die erhöhte Stromverdrängung in der äußersten Strombahn annähernd ausgeglichen wird. Die Symmetrierung erfolgt über die individuelle Anpassung des Stromübertragers an die Gegebenheiten des jeweiligen Schaltgerätes, was einen erheblichen Aufwand darstellt. Die Druckschrift DE 1 015 156 C beschreibt eine Anordnung zum Ausgleichen der Strome in Zuleitungen zu den Elektroden in Elektroofen für Wechselstrom Nebeneinander verlaufende Zuleitungen sind paarweise mit entgegengesetzter Stromrichtung durch einen Eisenkern gefuhrt Die magnetische Verkettung fuhrt zu einem Ausgleich der Strome, allerdings nur in den unmittelbar benachbarten Zuleitungen Diese Losung ist weiterhin mit den zu Druckschrift DE 1 950 319 A1 vorstehend beschriebenen Nachteilen behaftetThe document EP 1 107 269 A1 describes a three-phase switching device with compensated magnetic circuit for two current paths per phase, being counteracted by means of the asymmetrical arrangement of an inductance in the form of a current transformer for self-supply of the trip electronics of a circuit breaker of the unbalanced current distribution in the parallel-connected outer conductors of a six-pole switching device. The longitudinal inductance of the current transformer must be approximately chosen so that the nominal change in adjusting impedance change is approximately compensated by the increased current displacement in the outermost current path. The balancing takes place via the individual adaptation of the current transformer to the conditions of the respective switching device, which represents a considerable expense. The document DE 1 015 156 C describes an arrangement for balancing the currents in feed lines to the electrodes in electric furnace for alternating current. Adjacent feeders are guided in pairs with opposite current direction through an iron core. The magnetic linking leads to a balancing of the currents, however only in the direct ones adjacent leads This solution is further subject to the disadvantages described above to DE 1 950 319 A1
Die gattungsbildende Druckschrift DD 101 775 beschreibt eine Stromteilerdrossel für parallel geschaltete Strombahnen für Kontakte eines Schalters Hierzu sitzen auf den parallel geführten Strombahnen Ringkerne, die paarweise mit als leitende Rohre oder leitende Schichten ausgebildeten Sekundärwicklungen versehen sind, die ihrerseits zu einem im elektromagnetischen Sinne entgegengesetzt orientierten geschlossenen Se- kundarstromkreis verbunden sind Die Stromteilerdrosseln sind mit nicht unerheblichem Aufwand zu fertigen sowie an den jeweiligen Schaltgerattyp mechanisch und elektromagnetisch anzupassen Nachteilig ist fernerhin, dass bei mehr als zwei parallel geschalteten Strombahnen lediglich die Strome in den unmittelbar benachbarten Strombahnen ausgleichend elektromagnetisch verkettet werden könnenThe generic document DD 101 775 describes a current dividing choke for parallel current paths for contacts of a switch sitting on the parallel path of current paths ring cores, which are provided in pairs with conductive tubes or conductive layers formed secondary windings, which in turn in the electromagnetic sense opposite oriented closed Another disadvantage is that with more than two current paths connected in parallel, only the currents in the immediately adjacent current paths can be electromagnetically concatenated to compensate for the current
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine optimale Symmetrierung der Stromverteilung von parallel geschalteten Strombahnen zur bestmöglichen Stromauslastung bei geringem Platzbedarf zu erreichenThe invention is therefore based on the object with relatively little effort to achieve optimal balancing of the current distribution of parallel current paths for the best possible power utilization in a small footprint
Ausgehend von einer Anordnung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfin- dungsgemaß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches gelost, wahrend den abhangigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sindBased on an arrangement of the type mentioned above, the object according to the invention is solved by the features of the independent claim, while the dependent claims advantageous developments of the invention are apparent
Durch die erfindungsgemaße Anordnung heben sich gleichgroße Strome in den beiden jeweils antiseπell, d h mit entgegengesetzter elektromagnetischer Ausrichtung, verbundenen Sekundärwicklungen gegenseitig auf Fließt in der ersten von zwei Strombahnen, die erfindungsgemaß über die Sekundärwicklungen ihrer beiden zugeordneten Stromubertrager gekoppelt sind, jedoch ein höherer Strom, so wird in die Sekundärwicklung des zugehörigen Stromübertragers ein höherer Strom übertragen, der über die Sekundärwicklung des zur zweiten Strombahn gehörenden Stromübertragers einen vergrößernden Ausgleichsstrom in die zweite Strombahn treibt. Gleichzeitig erhöht sich dadurch die primärseitige Gegenspannung des der ersten Strombahn zugeordneten Stromübertragers. Somit wird einerseits der Teilstrom in der ersten Strombahn bedämpft und anderseits der Teilstrom in der zweiten Strombahn entsprechend erhöht.By virtue of the arrangement according to the invention, currents of equal size cancel each other out in the two antiseπell, ie with opposite electromagnetic orientation, flows in the first of two current paths, which according to the invention are coupled via the secondary windings of their two associated current transferors, but a higher current will be in the Secondary winding of the associated current transformer transmit a higher current, which drives a magnifying compensation current in the second current path via the secondary winding of belonging to the second current path current transformer. At the same time, this increases the primary-side countervoltage of the current transformer associated with the first current path. Thus, on the one hand, the partial flow in the first flow path is damped and, on the other hand, the partial flow in the second flow path is correspondingly increased.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Stromsymmetrie zwischen parallel geschalteten Strombahnen erheblich verbessert. Mit Vorteil können preiswerte Standard- Stromübertrager verwendet werden. Es sind keine technologisch und räumlich aufwendigen, insbesondere verkröpfte Leitungselemente erforderlich. Die Anordnung zur Sym- metrierung kann bei Standard-Schaltgeräten ohne Veränderung bzw. individuelle Anpassung angewendet werden, führt zu keiner erheblichen Zunahme der Einbaumaße und ist hinsichtlich der Anzahl der parallel geschalteten Strombahnen nicht beschränkt.With the arrangement according to the invention, the current symmetry between parallel-connected current paths is considerably improved. Advantageously, inexpensive standard current transformers can be used. There are no technologically and spatially complex, in particular cranked line elements required. The arrangement for symmetrization can be used with standard switching devices without modification or individual adaptation, does not lead to a considerable increase in the installation dimensions and is not limited in terms of the number of parallel-connected current paths.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden bei Parallelschaltung von drei Strombahnen zur Verringerung des Bauraumes und des Verdrahtungsaufwandes die jeweils zwei einer Strombahn zugeordneten Stromübertrager aus einem gemeinsa- In an advantageous embodiment of the invention, in parallel connection of three current paths to reduce the installation space and the wiring complexity, the two current transformers assigned to one current path are in each case
men Stromübertrager mit symmetrischer Mittelanzapfung gebildet.current transformer with symmetrical center tap formed.
Die Güte der Symmetrie kann dabei durch die Impedanz der Stromübertrager beein- flusst werden. Je geringer die Impedanz der Stromübertrager, desto größer wird die Kopplung der Ströme und umso besser der Symmetrierungsfaktor. Die Stromübertrager sind vorteilhaft so zu bemessen, dass diese den um den ursprünglichen Kehrwert des Symmetriefaktors höheren Teilstrom auf Dauer noch führen können, wobei die Bauleistung der Stromübertrager nach der zu kompensierenden Scheinleistung zu bemessen ist.The quality of the symmetry can be influenced by the impedance of the current transformer. The lower the impedance of the current transformer, the greater the coupling of the currents and the better the balancing factor. The current transformer are advantageous to measure so that they can still lead to the higher to the original reciprocal of the symmetry factor partial flow in the long term, the construction output of the current transformer is to be measured by the apparent power to be compensated.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigenFurther details and advantages of the invention will become apparent from the following, with reference to figures explained embodiments. Show it
Figur 1 : eine erfindungsgemäße Anordnung zur Symmetrierung von jeweils zwei parallel geschalteten Strombahnen in Verbindung mit zwei Schaltgeräten;Figure 1: an inventive arrangement for balancing each of two parallel current paths in conjunction with two switching devices;
Figur 2: die schematische Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 1 ;Figure 2: the schematic representation of the arrangement of FIG. 1;
Figur 3: die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Symmetrierung von drei parallel geschalteten Strombahnen;Figure 3: the schematic representation of an inventive arrangement for balancing three parallel current paths;
Figur 4: die schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung zur Symmetrierung von drei parallel geschalteten Strombahnen.Figure 4: the schematic representation of another arrangement according to the invention for the balancing of three parallel current paths.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Anordnung von zwei parallel betriebenen dreiphasigen, als Schütze ausgebildeten Schaltgeräten 1 und 2, die seitlich nebeneinander angeordnet sind. Jedes Schaltgerät 1 , 2 weist einen Magnetantrieb K zur Betätigung von jeweils drei Hauptstromkontakten C1 , C2, C3 auf. Die links außen befindliche Strombahn L11 und die mittlere Strombahn L12 des linksseitig angeordneten Schaltgerätes 1 , die rechts außen befindliche Strombahn L21 des linksseitigen Schaltgerätes 1 und die dazu benachbarte links außen befindliche Strombahn L22 des rechtsseitig angeordneten Schaltgerätes 2 bzw. die mittlere Strombahn L31 und die rechts außen befindliche Strombahn L32 des rechtsseitigen Schaltgerätes 2 sind zu jeweils einer Stromphase L1 , L2 bzw. L3 parallel verschaltet. Damit sind die Hauptstromkontakte C1 und C2 des linken Schaltgerätes 1 , der Schaltkontakt C3 des linken Schaltgerätes 1 und der Schaltkontakt C1 des rechten Schaltgerätes 2 sowie die Schaltkontakte C2 und C3 des rechten Schaltgerätes 2 parallel geschaltet. Jeder Strombahn L11 , L12, L21 , L22, L31 bzw. L32 ist ein elektromagnetischer Stromübertrager U11 , U12, U21 , U22, U31 bzw. U32 zugeordnet. Jeder der baugleichen Stromübertrager 1111 bis U32 hat eine Primärseite, die von der zugeordneten Strombahn L11 bis L32 gebildet wird, und eine Sekundärwicklung S11 , S12, S21 , S22, S31 bzw. S32, die mehrere Windungen aufweist. Je zwei Sekundärwicklungen von je zwei parallel geschalteten Strombahnen sind paarweise antiseriell zu einem geschlossenen Stromkreis verbunden. Das heißt, die in dieser Weise verbundenen Sekundärwicklungen sind bezüglich der ihnen zugeordneten Strombahnen in ihrer elektromagnetischen Wirkung entgegengesetzt ausgerichtet, was in Fig. 2 durch die Punkte neben den Sekundärwicklungen S11 bis S32 angedeutet wird. So ist die Sekundärwicklung S11 des der Strombahn L11 zugeordneten Stromübertragers U11 antiseriell mit der Sekundärwicklung S12 des der parallel geschalteten Strombahn L12 zugeordneten Stromübertragers U12 verbunden. In gleicher weise ist die Sekundärwicklung S21 des der Strombahn L21 zugeordneten Strom Übertragers U21 antiseriell mit der Sekundärwicklung S22 des der parallel geschalteten Strombahn L22 zugeordneten Stromübertragers U22 sowie die Sekundärwicklung S31 des der Strombahn L31 zugeordneten Stromübertragers U31 antiseriell mit der Sekundärwicklung S32 des der parallel geschalteten Strombahn L32 zugeordneten Strom Übertragers U32 verbunden. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es belanglos, ob die parallel geschalteten Strombahnen und die ihnen zugeordneten Strom Übertrager zum gleichen Schaltgerät 1 oder 2 oder zu beiden Schaltgeräten 1 und 2 gehören.Fig. 1 and Fig. 2 show an arrangement of two parallel operated three-phase, designed as contactors switching devices 1 and 2, which are arranged side by side. Each switching device 1, 2 has a magnetic drive K for actuating three main current contacts C1, C2, C3. The left outer current path L11 and the middle current path L12 of the left side arranged switching device 1, the right outside current path L21 of the left-side switching device 1 and the adjacent left outside current path L22 of the right side arranged switching device 2 and the middle current path L31 and the right external current path L32 of the right-side switching device 2 are connected in parallel to each of a current phase L1, L2 and L3. Thus, the main power contacts C1 and C2 of the left switching device 1, the switching contact C3 of the left switching device 1 and the switching contact C1 of the right switching device 2 and the switching contacts C2 and C3 of the right switching device 2 are connected in parallel. Each current path L11, L12, L21, L22, L31 and L32 is associated with an electromagnetic current transformer U11, U12, U21, U22, U31 and U32. Each of the identical current transformers 1111 to U32 has a primary side, which is formed by the associated current path L11 to L32, and a secondary winding S11, S12, S21, S22, S31 and S32, which has a plurality of turns. Two secondary windings each of two parallel-connected current paths are connected in pairs antiserially to a closed circuit. That is, the secondary windings connected in this way are opposite in their electromagnetic effect with respect to their associated current paths, which is indicated in Fig. 2 by the points next to the secondary windings S11 to S32. Thus, the secondary winding S11 of the current path L11 associated current transformer U11 is antiserially connected to the secondary winding S12 of the parallel-connected current path L12 associated current transformer U12. In the same way, the secondary winding S21 of the current path L21 associated current transformer U21 antiserial to the secondary winding S22 of the parallel-connected current path L22 associated current transformer U22 and the secondary winding S31 of the current path L31 associated current transformer U31 antiserial to the secondary winding S32 of the parallel connected current path L32 associated current transformer U32. In the arrangement according to the invention, it is irrelevant whether the current paths connected in parallel and the current transformers associated with them belong to the same switching device 1 or 2 or to both switching devices 1 and 2.
Die Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung soll am Beispiel der beiden Strombahnen L11 , L12 und der ihnen zugeordneten Stromübertrager 1111 , U12 erläutert werden. Durch die antiserielle Anordnung der Sekundärwicklungen S11 und S12 würden bei gleichgroßen (Primär-)Strömen in den Strombahnen L11 und L12, d.h. bei idealer Symmetrie, gleichgroße Sekundärströme in den verbundenen Sekundärwicklungen S11 und L12, allerdings in Bezug auf die Ströme in den Strombahnen L11 und L12 in unterschiedliche Richtungen fließen, wodurch sie sich in ihrer Wirkung gegenseitig aufheben würden. Wenn jedoch infolge von Unsymmetrien in der Strombahn L11 beispielsweise ein höherer Strom als in der Strombahn L12 fließen will, dann wird über die Sekundärwicklung L11 ein erhöhter Strom übertragen, der über die Sekundärwicklung L12 einen vergrößernden Ausgleichsstrom in die Strombahn L12 treibt. Gleichzeitig erhöht sich die induzierte Gegenspannung des Strom Übertragers IM 1. Somit wird der anfänglich höhere Teilstrom in der Strombahn L11 bedämpft und der anfänglich niedrigere Teilstrom in der Strombahn L12 erhöht, was im Idealfall zu einem Symmetriefaktor von Eins zwischen den beiden Strombahnen L11 und L12 führt. Selbstredend findet die eben beschriebene Wirkung auch zwischen den Stromübertragern U21 und U22 sowie U31 und U32 statt.The effect of the arrangement according to the invention will be explained using the example of the two current paths L11, L12 and their associated current transformer 1111, U12. Due to the antiserial arrangement of the secondary windings S11 and S12, with equal (primary) currents in the current paths L11 and L12, ie with ideal symmetry, equal secondary currents in the connected secondary windings S11 and L12, but with respect to the currents in the current paths L11 and L12 flow in different directions, which would cancel each other out in their effect. However, if, for example, a higher current than in the current path L12 flows due to asymmetries in the current path L11, then an increased current is transmitted via the secondary winding L11, which drives an increasing balancing current into the current path L12 via the secondary winding L12. simultaneously As a result, the initially higher partial current in the current path L11 is attenuated and the initially lower partial current in the current path L12 is increased, which ideally leads to a symmetry factor of one between the two current paths L11 and L12. Needless to say, the effect just described also takes place between the current transformers U21 and U22 and U31 and U32.
Das Beispiel in Fig. 3 zeigt ein elektromagnetisches Schaltgerät mit paralleler Zusammenschaltung von drei Strombahnen L11 , L12 und L13 zu einer Stromphase L1 und damit der Parallelschaltung der drei Hauptkontakte C1 , C2 und C3. Auch hier ist wieder paarweise die Sekundärwicklung eines Stromübertragers, der einer der Strombahnen zugeordnet ist, mit der Sekundärwicklung eines anderen Stromübertragers, der einer der anderen Strombahnen zugeordnet ist, antiseriell verbunden, sodass jede der drei Strombahnen mit jeder anderen der Strombahnen zur Erhöhung der Symmetrie der Teilströme in den Strombahnen L11 , L12 und L13 auf erfindungsgemäße Weise paarweise gekoppelt ist.The example in Fig. 3 shows an electromagnetic switching device with parallel interconnection of three current paths L11, L12 and L13 to a current phase L1 and thus the parallel connection of the three main contacts C1, C2 and C3. Again, in pairs, the secondary winding of a current transformer, which is associated with one of the current paths, antiserially connected to the secondary winding of another current transformer, which is assigned to one of the other current paths, so that each of the three current paths with each other of the current paths to increase the symmetry of Partial currents in the current paths L11, L12 and L13 coupled in pairs according to the invention.
Ein erster Stromübertrager LM 1 ist primärseitig der ersten Strombahn L11 zugeordnet und mit seiner Sekundärwicklung S11 antiseriell mit der Sekundärwicklung S22 eines zweiten Stromübertragers U22 verbunden, der primärseitig der zweiten Strombahn L12 zugeordnet ist. Ein weiterer erster Strom Überträger U21 ist primärseitig ebenfalls der zweiten Strombahn L12 zugeordnet und mit seiner Sekundärwicklung S21 antiseriell mit der Sekundärwicklung S32 eines weiteren zweiten Stromübertragers U32 verbunden, der primärseitig der dritten Strombahn L13 zugeordnet ist. Ein nochmaliger erster Stromübertrager U31 ist primärseitig ebenfalls der dritten Strombahn L13 zugeordnet und mit seiner Sekundärwicklung S31 antiseriell mit der Sekundärwicklung S12 eines nochmaligen zweiten Stromübertragers LM 2 verbunden, der primärseitig ebenfalls der ersten Strombahn L13 zugeordnet ist. Die Stromübertrager LM 1 bis U32 sind baugleich.A first current transformer LM 1 is assigned to the primary side of the first current path L11 and antiserially connected to its secondary winding S11 with the secondary winding S22 of a second current transformer U22, which is assigned to the primary side of the second current path L12. A further first current transmitter U21 is also assigned to the second current path L12 on the primary side and connected antiserially with its secondary winding S21 to the secondary winding S32 of a further second current transformer U32, which is assigned to the third current path L13 on the primary side. A renewed first current transformer U31 is also assigned to the third current path L13 on the primary side and antiserially connected to its secondary winding S31 to the secondary winding S12 of a second second current transformer LM2, which is also assigned to the first current path L13 on the primary side. The current transformer LM 1 to U32 are identical.
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Fortbildung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Die zu jeweils einer der Strombahnen L11 bzw. L12 bzw. L13 gehörenden ersten und zweiten Sekundärwicklungen S11 , S12 bzw. S21 , S22 bzw. S31 , S31 bilden hier die jeweils beiden gleich ausgebildeten Sekundärteilwicklungen eines gemeinsa- men Stromübertragers 111 bzw. U2 bzw. U3. Die Sekundärteilwicklungen S11 bis S32 sind wie in der vorstehend zu Fig. 3 beschriebenen Weise paarweise antiseriell verbunden, wobei die symmetrischen Mittelanzapfungen M1 , M2 und M3 auf der Sekundärseite der gemeinsamen Stromübertrager U1 , U2 und U3 verbunden sind. Diese Ausführungsform erfordert gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 3 einen geringeren Bauraum für die Stromübertrager und weniger sekundärseitige Verdrahtung. Fig. 4 shows a further development of the embodiment described above. The first and second secondary windings S11, S12 or S21, S22 or S31, S31 which belong to one of the current paths L11, L12 or L13 in each case form the respectively two identically formed secondary part windings of a common current transformer 111 or U2 or U3. The secondary part windings S11 to S32 are antiserially connected in pairs in the manner described above with reference to FIG. 3, the symmetrical center taps M1, M2 and M3 being connected on the secondary side of the common current transformers U1, U2 and U3. This embodiment requires over the embodiment of FIG. 3 a smaller space for the power transformer and less secondary-side wiring.

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung zur Symmetrierung von Teilwechselströmen parallel geschalteter Strombahnen von mindestens einem elektrischen Schaltgerät,1. Arrangement for balancing partial alternating currents of parallel-connected current paths of at least one electrical switching device,
- mit elektromagnetischen Mitteln,by electromagnetic means,
- wobei einer der miteinander parallel geschalteten Strombahnen (L11 ... L32) primärseitig ein elektromagnetischer Stromübertrager (U 11 ... U32) zugeordnet ist, dessen Sekundärwicklung (S11 ... S32) mit der Sekundärwicklung (S11 ... S32) eines elektromagnetischen Stromübertragers (U 11 ... U32), der einer der anderen miteinander parallel geschalteten Strombahnen (L11 ... L32) primärseitig zugeordnet ist, einen geschlossenen Stromkreis bildet, wobei die beiden Sekundärwicklungen (S11 ... S32) bezüglich der zugeordneten Strombahnen (L11 ... L32) im elektromagnetischen Sinne entgegengesetzt orientiert sind, dadurch gekennzeichnet,- Wherein one of the current paths (L11 ... L32) connected in parallel to each other is assigned an electromagnetic current transformer (U 11 ... U32) on the primary side, whose secondary winding (S11 ... S32) is connected to the secondary winding (S11 ... S32) of a Electromagnetic current transformer (U 11 ... U32), which is assigned to one of the other parallel current paths (L11 ... L32) primary side, forms a closed circuit, the two secondary windings (S11 ... S32) with respect to the associated current paths (L11 ... L32) are oppositely oriented in the electromagnetic sense, characterized
- dass auf diese Weise paarweise jede Strombahn (L11 ... L32) mit jeder anderen der miteinander parallel geschalteten Strombahnen (L11 ... L32) sekundärseitig verbunden ist- That in this way in pairs each current path (L11 ... L32) with each other of the parallel current paths connected together (L11 ... L32) is connected on the secondary side
- und dass die Stromübertrager (U 11 ... U32) baugleiche Standard-Stromübertrager sind.- And that the current transformer (U 11 ... U32) are identical standard current transformer.
2. Anordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei drei parallel geschalteten Strombahnen (L1 1 , L12, L13) die jeweils einer der Strombahnen (L11; L12; L13) zugeordneten beiden Sekundärwicklungen (S11 , S12; S21 , S22; S31.S32) Teilwicklungen eines gemeinsamen Stromübertrager (U1 ; U2; U3) mit symmetrischer Mittelanzapfung (M1 ; M2; M3) bilden und die Mittelanzapfungen (M 1 ... M3) miteinander verbunden sind.2. Arrangement according to the preceding claim, characterized in that, in the case of three current paths (L1, L12, L13) connected in parallel, the two secondary windings (S11, S12, S21, S22, S31, S13) assigned to one of the current paths (L11, L12; S32) form partial windings of a common current transformer (U1; U2; U3) with a symmetrical center tap (M1; M2; M3) and the center taps (M 1 ... M3) are connected to one another.
3. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromübertrager (U 11 ... U32; U1 ... U3) mit niedriger primärseitiger Impedanz ausgelegt sind.3. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the current transformer (U 11 ... U32; U1 ... U3) are designed with low primary-side impedance.
4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromübertrager (U11 ... U32; U1 ... U3) nach dem Kehrwert der zu verbessernden Symmetrie bemessen sind. 4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the current transformers (U11 ... U32; U1 ... U3) are dimensioned according to the reciprocal of the symmetry to be improved.
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