DE3215147C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3215147C2 DE3215147C2 DE3215147A DE3215147A DE3215147C2 DE 3215147 C2 DE3215147 C2 DE 3215147C2 DE 3215147 A DE3215147 A DE 3215147A DE 3215147 A DE3215147 A DE 3215147A DE 3215147 C2 DE3215147 C2 DE 3215147C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- current
- resistor
- connection
- circuit
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- H02H3/08—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 excess current
- H02H3/10—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 excess current additionally responsive to some other abnormal electrical conditions
- H02H3/105—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 excess current additionally responsive to some other abnormal electrical conditions responsive to excess current and fault current to earth
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
Description
Es ist bekannt, daß einige Überlastschutzsysteme für elektri
sche Schaltkreise verschiedene Schutzfunktionen aufweisen, wie
beispielsweise gegen Stromüberlast, gegen Phasenverlust und
die Feststellung von Erdungsfehlern. Diese Funktionen stellen
im allgemeinen eine Abschalt- oder Auslösezeit für einen Schalt
kreisunterbrecher und die zugehörige Last zur Verfügung, die um
gekehrt proportional zum Quadrat des Stromes ist, der in der zu
schützenden Last fließt. Mit anderen Worten, es wird im allge
meinen eine zur Zeit umgekehrt proportionale (inverse) Bezie
hung verwendet, die sich auf die Zeit zwischen der Feststellung
eines Fehlers und dem Abschalten (Auslösen) bezieht, so daß ein
starker Überlaststrom zu einer sehr kurzen Abschaltzeit des Ge
rätes führt, während ein relativ geringer Überlaststrom erst
nach einer beträchtlich längeren Zeit abgeschaltet wird. Ge
räte, die nach diesem Patent arbeiten, sind beispielsweise in
den folgenden US-Patentschriften beschrieben:
US-PS 40 21 703 "Phase Imbalance Detection Circuit"
vom 3. Mai 1977, US-PS 39 96 499 "Zener Diode Effect on Long Accelecation
Module" vom 7. Dezember 1976,
US-PS 38 18 275 "Circuit interrupter Including Improved
Trip Curcuit Using Current Transformers"
vom 18. Juni 1974, und
US-PS 36 02 783 "Curcuit Breaker Device Including Improved
Overcurrent Protective Device"
vom 31. August 1971.
Die in den oben erwähnten Patentschriften beschriebenen Ge
räte enthalten im allgemeinen keine als Teil der Überlast
schutzeinrichtung ausgebildete Vorrichtung zur Feststellung
von Erdungsfehlern und erfordern beipielsweise den Einsatz
eines zusätzlichen Stromtransformators.
Eine Offenbarung für die Steuerung ohne zusätzlichen Stromtransformator ist der
Schrift CH-PS 6 00 643 zu entnehmen. Die dort offenbarte Schutzschaltung benutzt
die Feststellung der Phasenungleichheit zwischen Spannungen durch Ermittlun
gen der Welligkeit. Diese Lösung bedarf eines großen elektronischen Aufwandes
und eines zusätzlichen Logikmoduls.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zur
Feststellung von Erdungsfehlern zu schaffen, die einen einfacheren Aufbau und
eine damit verbundene hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst;
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
In einem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird eine in Festkörperbauweise ausgeführte
Überlastschutzeinrichtung zum Feststellen von Erdungs
fehlern modifiziert. Eine Abfühleinrichtung dient dazu, den Strom
in einem elektrischen Schaltkreis abzufühlen. Diese Abfühlein
richtung besitzt ein Paar von Ausgangsklemmen, die ein Aus
gangssignal abgeben, das mit dem Strom im Schaltkreis in Be
ziehung steht und auch einen neutralen Anschluß aufweist. Ein
Paar widerstandsbehafteter Elemente, die miteinander in Reihe
geschaltet sind, werden mit den Ausgangsklemmen der Abfühl
vorrichtung verbunden. Ein leitfähiges Element ist mit einem
Ende zwischen einem Paar von widerstandsbehafteten Elementen
und mit dem anderen Ende mit dem neutralen Ast verbunden. Eine
Abfühleinrichtung für Erdungsfehler wird dann mit den Ausgangs
klemmen der Stromabfühlvorrichtung und dem neutralen Ast ver
bunden und stellt so einen Stromfluß im leitfähigen Element
während eines Erdungsfehlers fest. Dies hat ungleiche Span
nungen an dem Paar von widerstandsbehafteten Elementen zur
Folge, die ebenfalls zur Feststellung eines Erdungsfehlers
herangezogen werden können. Die Abfühleinrichtung für Erdungs
fehler leitet beim Feststellen eines Erdungsfehlers die Abgabe
eines Auslösesignals ein. Eine Auslöseeinheit für die Steue
rung des Schaltkreises ist mit der Abfühleinheit für Erdungs
fehler und dem elektrischen Schaltkreis verbunden und kann
somit den elektrischen Schaltkreis unterbrechen, wenn ein von
der Abfühleinheit für Erdungsfehler erzeugtes Auslösesignal
empfangen wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung der als Festkörper
schaltkreis ausgeführten Überlastschutzeinrichtung
eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin
dung mit einem Teil des externen elektrischen
Systems oder Schaltkreises;
Fig. 1A eine schematische Darstellung eines Abführschalt
kreises für Erdungsfehler;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Schaltschützes für Dreh
strom mit der als Festkörperschaltkreis ausgeführten
Überlastschutzeinrichtung.
In Fig. 2 ist ein Schutzsystem 12 für einen Schaltkreis dar
gestellt. Das Schutzsystem 12 umfaßt in dieser Ausführungsform
der Erfindung eine Drehstromleitung mit den Leiterzügen L1, L2
und L3, die auf der rechten Seite mit einer Drehstromlast und
auf der linken Seite mit einer Drehstomquelle verbunden sind.
Zwischen der Last und der Stromquelle ist ein Stromfühler 14
und ein in Reihe geschalteter Unterbrecher oder Motorschalt
schütz 16 geschaltet. In der Ausführungsform von Fig. 2 ist
ein Einzelstrom IL dargestellt, der in der Leitung L1 fließt.
Es versteht sich von selbst, daß andere Ströme in den anderen
Leitungen L2 und L3 fließen können und auch normalerweise
fließen, wobei die weiteren Ströme mit dem Strom IL in bestimmter
Beziehung stehen können. Die Wahl des Stroms IL wurde hier nur
getroffen, um die Darstellung möglichst einfach zu machen.
Für den Stromfühler 14 sind zwei Ausgangsklemmen vorgesehen, die
mit 18 und 20 bezeichnet sind. Mit den Klemmen 18 und 20 ist ein
Lastwiderstandsmodul 22 verbunden. Der Lastwiderstands-Modul 22
enthält ein widerstandsbehaftetes Element, das zwischen die
Klemmen 18 und 20 geschaltet werden kann, um dem Strom IL in
eine Spannung V umzusetzen, die von den weiteren Vorrichtungen
zum Schaltkreisschutz im Gerät von Fig. 2 verwendet werden kann.
Parallel zum Lastwiderstandsmodul 22 können weitere Module ge
schaltet werden, z. B. ein Erdungsfehler-Modul 24, eine Logik
schaltung 26 für eine Strom/Zeitkennlinie, eine Abfühleinrichtung 28
für Phasenverlust und ein Hilfsmodul 30, in dem Dinge wie eine
Schalttafel für eine Feldprüfung, ein Indikator für eine Über
lastbedingung, oder lange Beschleunigungsmodule enthalten sind,
die genau im US-Patent Nr. 39 96 499 beschrieben sind. Die übri
gen Elemente werden dann beispielsweise an die Klemmen 32 und
34 angeschlossen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Module 24
und 30 entfernt oder ersetzt werden können und daß andere Mo
dule hinzugefügt werden können, vorausgesetzt, die Parallel
schaltung mit dem Lastwiderstandsmodul 22 wird beibehalten. Je
der der im vorstehenden beschriebenen Schaltkreise 24, 26, 28
und 30 beispielsweise besitzt eine Ausgangsklemme, die mit einer
Leitung 36 verbunden werden kann, die ihrerseits mit einem Aus
gangsschalter 38 verbunden ist, der seinerseits mit dem früher
beschriebenen Unterbrecher oder Motorschaltschütz 16 in Verbin
dung steht. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist die Spannung V an den Ausgangsklemmen 18 und 20 proportio
nal zum Strom IL. Wenn der erwartete Anstieg des Stroms IL eine
beträchtliche Größe erreicht, kann ein verschiedener Lastwider
stand zwischen den Klemmen 18 und 20 eingebracht werden, um un
gefähr dieselbe Spannung zwischen diesen Klemmen zu erhalten,
selbst wenn der Strom IL beträchtlich größer ist. Dieselbe Kom
pensation durch Substitution eines geeigneten Widerstands kann
angewandt werden, wenn der zu messende Strombereich beträcht
lich kleiner ist. Dies hat zur Folge, daß die Elemente 24 bis
30 nicht geändert werden müssen, da sie nur auf die Spannung V
ansprechen. Dies bedeutet weiterhin, daß der Ausgangsschalter
38 nicht geändert werden muß. Der Widerstandswert des Lastwider
stands 22 wird daher so geändert, daß die Spannung V zwischen
den Klemmen 18 und 20 unabhängig von den IL-Charakteristiken
der Last immer ungefähr denselben Wert aufweist, wenn die Last
mit 100% Nennwert betrieben wird. Die Logikschaltung 26 für
die Strom/Zeitkennlinie liefert ein Ausgangssignal, das üblicherweise
als I²T bezeichnet wird und im Stand der Technik allgemein be
kannt ist. Kurz gesagt, liefert die Logikschaltung 26
ein Ausgangssignal mit einer Zeitperiode, die sich
mit dem Wert der Spannung V an ihrem Eingang ändert.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine
Drehstromleitung mit einer Drehstromquelle, die einen Motor M
steuert, der eine Drehstromlast darstellt. In diesem Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung umfassen die elektrischen und elek
tronischen Elemente eine Abführschaltung 14 für den Strom, ein
Lastwiderstandsmodul 22, eine Logikschaltung 50 für eine
Zeit/Strom-Kennlinie, einen Ausgang 52, einen Motorschütz 16, eine Logik 28 für
Phasenverlust, ein Netzgerät 54 und eine Prüfschaltung 56, die
in schematischer Form dargestellt sind. In diesem Fall wird ein
durch die Leitung L1 fließender Strom IL durch einen Stromtrans
formator CT1 in der Stromabfühlschaltung 14 abgefühlt. Der Wider
stand R2, der in Serie mit dem Potentiometer P1 im Lastwider
standsmodul 22 geschaltet ist, stellt ein
Lastwiderstandsmodul 22 dar, über dem eine Ausgangsspannung V
erscheint. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Potentiometer P1
ein fester Widerstand sein kann, wenn ein bestimmter Lastnenn
wert bekannt ist. In ähnlicher Weise erzeugt der Strom IL, der
in den Leitern L2 und L3 durch den Stromfühler 14 fließt, durch
die dort vorhandenen Stromtransformatoren CT2 und CT3 eine
Spannung über dem Lastwiderstandsmodul 22. Der in den Strom
transformatoren CT1, CT2 und CT3 induzierte Strom wird in einer
Drehstrombrücke gleichgerichtet, die aus den Dioden D1, D2, D3,
D4, D5 und D6 besteht. Ein Varisator V1 ist mit den Ausgangs
klemmen der Drehstrombrücke verbunden.
Die neutralen Anschlüsse der Stromtransformatoren CT1, CT2 und
CT3 sind mit einem Ende eines Widerstands R1 und einer Klemme GF
für Erdungsfehler verbunden. Das andere Ende des Widerstands R1
ist zwischen dem Widerstand R2 und dem Potentiometer P1 ange
schlossen. Der Ausgang der Stromabfühlschaltung 14 erzeugt im
wesentlichen eine Gleichspannung, so daß die Verbindung zum
Widerstand R2 als +-Klemme 42 und die Verbindung zum Potentio
meter P1 als --Klemme 44 bezeichnet ist und den Ausgangsklemmen
18 bzw. 20 der Stromabfühlschaltung 14 entspricht. Es ist da
rauf hinzuweisen, daß die --Klemme 44 und der Massepunkt des
Schaltkreises (als Erdung bezeichnet) auf dem gleichen Po
tential liegen. Die +-Klemme 42 ist mit der Kathode von Diode
D7, einem Ende der Widerstände R4, R9 und R14 sowie mit den
Anoden der Dioden D9 und D10 verbunden. Die negative Klemme 44
ist mit einem Ende der Kapazität C1, C5 und C6 verbunden, so
wie mit der Anode der Zener-Diode ZD6, einem Ende der Kapazität
C8, den negativen Eingängen des Operationsverstärkers OA1 und
einem Vergleichsschaltkreis MC7, mit einem Ende der Widerstände
R32 und R36 und schließlich mit den Emittern der Transistoren
T1 und T2 verbunden. Die Anode der Diode D7 ist mit dem anderen
Ende der Kapazität C1 verbunden sowie mit dem verbleibenden Ende
des Widerstands R4. Ebenso mit der Anode der Diode D7 ist die
Kathode der Zener-Diode ZD1 verbunden, ein Ende des Widerstands
R12 und der Anschluß für das negative Eingangssignal des Ver
gleichsschaltkreises MC4. Mit dem anderen Ende des Widerstands
R9 ist der verschiebbare Kontakt und ein Anschluß des Potentio
meters P2 verbunden, ein Anschluß des Kondensators C2, die
Anode der Zener-Diode ZD1, der Anschluß für das positive Ein
gangssignal der Vergleichsschaltungen MC4 und MC3, sowie die
Anode der Diode D8. Die Kathode von D8 ist mit dem Anschluß für
das negative Eingangssignal des Komparators MC3 verbunden, mit
dem anderen Ende von Widerstand R12 und einem Ende der Wider
stände R25 und R27, der Anode von Diode D14 und der Kathode
von Diode D13. Der verbleibende Anschluß der Kapazität C2 ist
mit dem verbleibenden Anschluß von Potentiometer P2 und mit
Masse verbunden. Mit der Kathode von Diode D9 ist ein Ende von
Widerstand R17 verbunden. Die Kathode von Diode D10 ist mit der
Kathode der Zener-Diode ZD3 und einem Ende des Widerstands R24
verbunden. Mit dem anderen Ende von Widerstand R17 ist ein Ende
von Widerstand R15 verbunden, ein Ende von Widerstand R21 und
der Anschluß für das Ausgangssignal des Vergleichsschaltkreises
MC4. Mit dem anderen Ende von Widerstand R14 ist das verblei
bende Ende der Widerstände R15 und R25 verbunden, ein Ende von
Widerstand R16 und der Kapazität C9, die positiven Eingänge für
den Operationsverstärker OA1 und den Vergleichsschaltkreis MC7,
ein Ende des im Normalfall geschlossenen Schalters SW1, ein
Ende des Widerstands R30, der Kontakt für den automatischen Be
trieb im Schalter S1 und schließlich die Kathoden der Zener-Dioden
ZD9 und ZD10, die einen Teil der Brückenschaltung 46 im Netzge
rät bilden. Das andere Ende von Widerstand R16 ist mit dem An
schluß für das Ausgangssignal des Vergleichsschaltkreises MC3,
der Anode von Diode D11 und einem Ende von Widerstand R20. Die
Kathoden der Diode D11 und das andere Ende von Widerstand R20 sind
mit der Kathode von Diode D12 und der Kathode der Zener-Diode ZD4
verbunden. Die Anode der Diode D12 ist mit einem Ende von Wider
stand R22 verbunden, dem anderen Ende von Widerstand R24, dem
Anschluß für das negative Eingangssignal, des Operationsver
stärkers OA1 und dem verbleibenden Anschluß der Kapazität C6.
Die Anode der Diode D13 ist mit dem verbleibenden Ende von Wider
stand R21 und Kapazität C5 verbunden sowie mit dem Anschluß für
das negative Eingangssignal des Vergleichsschaltkreises MC8.
Der Anschluß für das negative Eingangssignal des Vergleichs
schaltkreises MC8 ist mit der Auslöseklemme "T" verbunden. Mit
der Kathode von Diode D14 ist die Kathode der Zener-Diode ZD6 und
die Klemme für das negative Eingangssignal des Vergleichsschalt
kreises MC7 verbunden. Mit der Anode der Zener-Diode ZD3 ist
das andere Ende von Widerstand R22 verbunden.
Die Anschlußstellen, an denen die Widerstände R22 und R24, die
Kapazität C6, die Klemme für das negative Eingangssignal des
Operationsverstärkers OA1 und die Anode der Diode D12 zusammen
treffen, ist von einem Schutzband umringt. Das Schutzband ist
eine elektrisch leitfähige Bahn, die die genannten Verbindungen
auf beiden Seiten einer Platte mit gedruckten Schaltungen um
ringt, die die bevorzugte Realisierung der vorliegenden Ausfüh
rungsform darstellt, wobei das Schutzband elektrisch mit der
Kathode von D13 verbunden ist. Der Zweck des Schutzbandes besteht
darin, die kritischen Signalpfade ringförmig zu umgeben, die
durch Impedanzen beeinflußt werden können, die sich schädlich
auf die Wirkungsweise des Schaltkreises auswirken können. Diese
Impedanzen werden beispielsweise durch die Konstruktion der
Schaltkreiskarte, die Sauberkeit und die Feuchtigkeit bestimmt.
Die Verwendung eines Schutzbandes reduziert die Möglichkeit von
Schaltkreisimpedanzen zwischen Masse oder Versorgungsspannungen,
die falsche Signale in dem Schaltkreis hervorrufen.
In Fig. 1A ist ein Schaltkreis für Erdungsfehler dargestellt,
der zum Anschluß an die in Fig. 1 gezeigte Schaltung dient. Der
Anschluß erfolgt, indem die Klemmen GF, -, +, T und K der Schal
tung 24 für Erdungsfehler mit den Klemmen GF, -, +, T und K der
in Fig. 1 gezeigten schematischen Darstellung verbunden
werden.
Mit der GF-Klemme der Schaltung 24 für Erdungsfehler ist ein
Anschluß von Widerstand R8 verbunden, während der andere An
schluß von Widerstand R8 mit den Anschlüssen für die positiven
und negativen Eingangssignale der Vergleichsschaltkreise MC1
bzw. MC2 verbunden ist. Mit der Minus (-)-Klemme ist ein Ende
des Widerstands R5 verbunden, die Anode der Zener-Diode ZD2,
ein Anschluß der Kondensatoren C4 und C7, die Eingangsklemme
für die negative Spannungsversorgung für Vergleichsschaltkreis
MC6, ein Anschluß des Widerstands R26 und die Kathode des Ge
steuerten Silizium-Gleichrichters SC1. Mit dem Plus (+)-An
schluß ist ein Anschluß der Widerstände R7 und R19 verbunden.
Mit der Auslöseklemme (T) ist die Kathode der Diode D15 ver
bunden.
Mit dem anderen Ende des Widerstands R5 ist der Eingangsanschluß
für das negative Signal des Vergleichsschaltkreises MC1 verbun
den und ein Anschluß des Widerstands R6. Mit dem anderen Ende des
Widerstands R6 ist ein Anschluß des Potentiometers P3 verbunden,
während der andere Anschluß von Potentiometer P3 mit den verschieb
baren Kontakt des Potentiometers P3 verbunden ist, mit dem Eingang
für das positive Signal des Vergleichsschaltkreises MC2 und mit
dem verbleibenden Anschluß von R7. Der Anschluß für das Ausgangs
signal des Vergleichsschaltkreises MC1 ist mit dem Anschluß für
das Ausgangssignal des Vergleichsschaltkreises MC2 und mit einem
Anschluß der Widerstände R10 und R11 verbunden. Das andere Ende
des Widerstands R10 ist mit dem Eingangsanschluß für das nega
tive Signal des Vergleichsschaltkreises MC5 verbunden und mit
einem Anschluß des Kondensators C3, während der andere Anschluß
des Kondensators C3 mit Masse verbunden ist. Der andere Anschluß
des Widerstands R11 ist mit einem Anschluß des Widerstands R13
verbunden, dem Anschluß für das positive Spannungssignal von
MC6, einem Anschluß von Widerstand R23, der Anode der licht
emittierenden Diode LED1 und von dort zur Klemme K. Das andere
Ende des Widerstands R13 ist mit dem Anschluß für das positive
Eingangssignal des Vergleichsschaltkreises MC5 verbunden, dem
Anschluß für das negative Eingangssignal des Vergleichsschalt
kreises MC6 und der Kathode der Zener-Diode ZD2. Der andere An
schluß des Widerstands R19 ist mit dem Anschluß für das Aus
gangssignal des Vergleichsschaltkreises MC5 verbunden und einem
Anschluß des Widerstands R18. Der andere Anschluß von R18 ist
mit dem Anschluß für das positive Eingangssignal des Vergleichs
schaltkreises MC6 und mit dem verbleibenden Anschluß von C4 ver
bunden. Der Anschluß für das Ausgangssignal des Vergleichsschalt
kreises MC6 ist mit der Anode von Diode D15 und der Kathode der
Zener-Diode ZD5 und dem verbleibenden Anschluß von R23 verbun
den. Die Anode der Zener-Diode ZD5 ist mit dem verbleibenden
Anschluß von C7, R26 verbunden und von da mit dem Steueranschluß
des gesteuerten Silizium-Gleichrichters SC1. Der positive An
schluß von SC1 ist mit einem Ende des Widerstands R28 verbun
den, während das andere Ende mit der Kathode der lichtemittieren
den Diode LED1 verbunden ist.
In Fig. 1 ist der verbleibende Anschluß des Kon
densators C8 mit dem Anschluß für das positive Signal des Ope
rationsverstärkers OA1 verbunden, dem verbleibenden Anschluß
von Widerstand R27 und einem Anschluß von Widerstand R29. Der
Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers OA1 ist mit dem Ein
gang für das positive Signal des Vergleichsschaltkreises MC7
verbunden. Der Ausgangsanschluß des Vergleichsschaltkreises MC7
ist mit dem verbleibenden Anschluß des Widerstands R29 und der
Kathode von Diode D16 verbunden. Der Eingang für das positive
Signal des Vergleichsschaltkreises MC8 ist mit den Anoden der
Dioden D16 und D17 verbunden und von da mit einem Anschluß des
Widerstands R31. Der verbleibende Anschluß von Widerstand R31
ist mit dem Mittelanschluß von Schalter S1 verbunden. Der An
schluß für das Ausgangssignal des Vergleichsschaltkreises MC8
ist mit der Kathode von Diode D17 verbunden und der Kathode der
Zener-Diode ZD7. Die Anode der Zener-Diode ZD7 ist mit dem ver
bleibenden Anschluß R32 verbunden und mit der Basis des NPN-
Transistors T2. Der verbleibende Anschluß des Widerstands R36
ist mit der Basis des NPN-Transistors T1 verbunden, einem An
schluß des Kondensators C11 und der Anode der Zener-Diode ZD11.
Der Kollektor des Transistors T1 ist mit dem verbleibenden An
schluß des Kondensators T11 verbunden, der Anode der Zener-Diode ZD8
und der Kathode der lichtemittierenden Diode LED2. Die Anode
der lichtemittierenden Diode LED2 und die Kathode der Zener-Diode ZD8
sind mit dem verbleibenden Ende des Widerstands R30 und mit
dem Kontakt "Handbetrieb" des Umschalters S1 verbunden. Die
Kathode der Zener-Diode ZD11 ist mit der Anode der Diode D20 und
einem Anschluß des Widerstands R35 verbunden. Der verbleibende
Anschluß des Widerstands R35 ist mit der K-Klemme verbunden. Die
Kathode der Diode D20 ist mit dem Kollektor von Transistor T2
verbunden, der Anode von Diode D21 und einem Anschluß von Wider
stand R3. Der verbleibende Anschluß von Widerstand R3 ist mit
einem der Spulenanschlüsse des Relais RE1 verbunden. Der ver
bleibende Spulenanschluß von Relais RE1 ist mit der Kathode von
Diode D21 verbunden, dem verbleibenden Kontakt des Tastschal
ters SW1 und von da mit der Klemme K. Der verbleibende Anschluß
der Kapazität C9 ist mit Masse verbunden, ebenso wie der negative
Anschluß der Brückenschaltung 46 im Netzgerät. Einer der
Anschlüsse für den Wechselstromeingang der Brückenschaltung 46
im Netzgerät ist mit einem Anschluß des Widerstands R34 verbun
den, während der andere Anschluß des Widerstands R34 an die
Klemme B angeschlossen ist. Der verbleibende Wechselstromein
gangsanschluß für die Brückenschaltung 46 im Netzgerät ist mit
einem Anschluß des Widerstands R33 und der Kapazität C10 ver
bunden, während die verbleibenden Anschlüsse der Kapazität C10
und des Widerstands R33 zusammengeführt sind und an die Klemme A
angeschlossen sind.
Die Kontakte des Relais RE1 (siehe Fig. 1) stellen einen im
Normalfall offenen einpoligen Satz von Kontakten dar, von denen
ein Anschluß mit einem Spulenanschluß eines Motorschützes 16 ver
bunden ist, während der verbleibende Spulenanschluß mit einem An
schluß einer Spannungsquelle VS verbunden ist. Der verbleibende
Anschluß der Spannungsquelle VS ist mit dem verbleibenden An
schluß der im Relais RE1 enthaltenen Kontakte verbunden. Die im
Motorschütz 16 enthaltenen Kontakte 16A, 16B und 16C stellen im
Normalfall offene Kontakte dar und sind in Reihe mit den Leitern
L1, L2 bzw. L3 geschaltet. Es ist festzustellen, daß der Motor
schütz 16 eine Standard-Motor-Startereinrichtung verwenden kann
mit Start- und Stop-Knöpfen für die Steuerung der Last.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung sind die
Vergleichsschaltkreise MC3, MC4, MC7 und MC8 Teil einer inte
grierten Schaltung, so daß zwar jede der vier Vergleichsschal
tungen ein Eingangssignal benötigt, aber nur eine Versorgungs
spannung erforderlich ist (siehe Tabelle 1).
Aufgrund des modularen Aufbaus der vorliegenden Erfindung sind
verschiedene Verbindungspunkte bestimmt, so daß verschiedene Mo
dule verwendet werden können. Um somit den möglichen Austausch
des Lastwiderstandsmoduls 22 zu erleichtern, wird eine +-Klemme
42 und eine --Klemme 44 in der im Vorstehenden beschriebenen
Weise zur Verfügung gestellt, die den Klemmen 18 und 20 von
Fig. 2 entsprechen. Zusätzlich wird eine mit "T" bezeichnete
Auslöseklemme zur Verfügung gestellt, so daß ein Auslösesignal
eingegeben werden kann, um das Schutzsystem zu veranlassen, die
Last von der Quelle zu trennen. Weiterhin ist eine Klemme GF
für Erdungsfehler vorgesehen, an die die neutralen Anschlüsse
der Stromtransformatoren CT1, CT2 und CT3 angeschlossen sind.
In ähnlicher Weise liefert eine Versorgungsklemme K Spannung
an jeden Schaltkreis, der für ein beliebiges Modul notwendig
sein sollte.
In Fig. 3 sind die hauptsächlichen Funktionen der vorliegen
den Erfindung in Konstruktionselemente aufgeteilt dargestellt.
Diese Elemente beruhen auf Schaltkreisen in der Darstellung auf
dem Niveau von Komponenten und stellen den prinzipiellen Signal
verlauf dar.
Ein Netzgerät 54 wird zum Betrieb der
meisten Komponenten der vorliegenden Erfindung verwendet. Das
Netzgerät verwendet eine Steuer- oder Eingangsspannung F5, die
beispielsweise 115 oder 230 Volt bei 50 oder 60 Hertz betragen
kann. Die Spannung wird auf eine Arbeitsspannung F6 reduziert
und zu einer Gleichstromquelle (F7) gleichgerichtet, die dann
mit den verschiedenen Komponenten der Funktionen für das Prü
fen 56, Überlaststrom und Zeitsteuerung 50, Phasenverlust 28
und das Abfühlen 24 von Erdungsfehlern gegeben wird. Zusätzlich
werden Bezugsspannungen F9 von der Gleichstromquelle abgeleitet
sowie ein Pfad zum Zurücksetzen, der von der Ausgangsfunktion
benutzt wird.
Eine Funktion 14 für das Abfühlen des Stroms wird benutzt, um
den Strompegel abzufühlen, der von der Last verwendet wird. Der
Stromabfühlschaltkreis F1 erzeugt ein Wechselspannungsausgangs
signal, das anschließend zu einem Gleichstrom F2 gleichge
richtet wird und von einer Stromquelle auf ein Spannungssignal
F3 umgesetzt wird. Die von der Stromabfühlfunktion 14 erzeugte
Spannung ist daher im wesentlichen proportional zu dem Wert des
von der Last verwendeten Stroms. Die Spannung wird von der Funk
tion 50 für Überlaststrom und Zeitsteuerung verwendet, der Funk
tion 24 für das Abfühlen von Erdungsfehlern und der Funktion 28
für Phasenverlust, da der von der Last verwendete Strom eine
bequem verwendbare Anzeige von Überlaststrom, Phasenverlust und
Erdungsfehlern darstellt.
Die Logik 50 für Überlaststrom und Zeitsteuerung führt zahlreiche
Funktionen durch. Der von der Last verwendete Strom wird abge
fühlt F10 und stellt daher eine Anzeige für einen Überlaststrom
dar. Das Ausgangssignal der Pegelabfühlung ändert sich mit dem
von der Last verwendeten Strom, so daß im Fall einer Überlast
strombedingung ein Überlastzeitschalter F12 gesetzt wird. Wenn
der Strompegel in der Last einen vorher bestimmten Wert während
einer vorher bestimmten Zeitdauer überschreitet, wird ein Aus
löseschalter F14 aktiviert. Außerdem wird bei einem hohen Ein
gangsstrom in die Last automatisch ein Überlaststromzeitgeber
F13 gestartet. In ähnlicher Weise wird bei einer Warmstartbe
dingung F11, wenn die Last entweder aufgrund ihres fortgesetzten
Betriebs oder einer vorhandenen Überhitzungsbedingung warm
ist, der Pegel des Startstroms in der Lage überwacht, so daß
Überlaststromzeitgeber F13 das Auslösen des Auslöseschalters F14
veranlaßt, wenn - wie früher erwähnt - der Laststrom den vorher
bestimmten Pegel überschreitet, aber nur für eine kürzere als
die vorherbestimmte Zeitdauer.
Die Funktion 24 für das Abfühlen von Erdungsfehlern verwendet
die Spannung F3, die von der Stromabfühlfunktion 14 erzeugt
wird, um festzustellen, ob ein Erdungsfehler tatsächlich exi
stiert und veranlaßt wird, daß der Zeitgeber F20 für Erdungs
fehler initialisiert wird. Nachdem festgestellt wurde, daß ein
Erdungsfehler einen vorherbestimmten Pegel während einer vor
herbestimmten Zeitdauer überschreitet, wird die Modulauslösung
aktiviert und damit ein Indikator F22 für Erdungsfehler
aktiviert.
Eine Drehstromquelle mit drei Leitungen L1, L2 und L3 ist in
Reihenschaltung mit den im Normalfall offenen Kontakten 16A,
16B bzw. 16C im Unterbrecher oder Motorschütz 16 mit einer
Drehstromlast verbunden, beispielsweise einem Motor M. Strom
transformatoren CT1, CT2 und CT3 in einem Schutzgehäuse 58
(in Fig. 5 dargestellt) sind an den Leitungen L1, L2 bzw. L3
angebracht, um den von der Last M benötigten Strom abzufühlen.
Die Stromtransformatoren CT1, CT2 und CT3 können in Stern
schaltung miteinander verbunden werden und erzeugen dann einen
Wechselstrom, der proportional zum Primärstrom IL ist, der von
der Last M gebraucht wird. Der Wechselstrom wird dann mit Hilfe
der Drehstrombrücke mit den Dioden D1, D2, D3, D4, D5 und D6
zu einem Gleichstrom gleichgerichtet. Ein Varistor V1 schützt
gegen Stromspitzen, die von den Eingängen der Stromtransforma
toren CT1, CT2 und CT3 erzeugt werden können. Der Stromausgang
der Dioden D1 bis D6 wird durch den Lastwiderstand 22 in eine
Gleichspannung umgesetzt, die proportional zum Strom IL durch
die Last ist. Für einen vorgegebenen Strom ist der Betrag dieser
Spannung bei 100% der Last M konstant und durch den Widerstands
wert des Lastwiderstands 22 bestimmt, wodurch die Werte des
Widerstands R2 und des Potentiometers P1 so eingestellt werden,
daß sie zwischen den Klemmen "+" 42 und "-" 44 dieselbe Span
nung liefern, unabhängig von der Größe der Last M. Der Wert des
Lastwiderstands 22 wird daher im wesentlichen so gewählt, daß
er zu verschiedenen Lasten M paßt und immer dieselbe Spannung
zwischen den Klemmen abgibt. Es ist darauf hinzuweisen, daß der
Ladewiderstand 22 fest in die zugehörige Überlastschutzeinrich
tung eingebaut werden kann, im bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung stellt er jedoch ein Modul 22, 22′
dar, wie es in den Fig. 2 bzw. 2A dargestellt ist. Der
Gleichstromausgang des Drehstrombrückengleichrichters D1 bis
D6 ist proportional zur maximalen Differenz zwischen jeweils
2 der 3 Drehstromkomponenten. Wenn die Phasenströme des Motors
also gleich sind, ist die minimale Gleichspannung der resul
tierenden Wellenform beispielsweise ungefähr 0,866× der max.
Gleichspannung und die Frequenz der Welligkeit entspricht dem
6fachen der Netzfrequenz. Wenn die Last oder der Motor M einen
Phasenverlust erfährt, ist die erzeugte Gleichspannung ein
Gleichstromausgangssignal, das dem Ausgang eines Brückengleich
richters für eine einzelne Phase entspricht. Im bevorzugten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird daher das
Lastwiderstandsmodul 22 einen Widerstandswert von beispielsweise
60 bis 600 Ohm aufweisen, um so einen Spannungsausgang an den
Plus- und Minus-Klemmen 42 und 44 abzugeben, der beispielsweise
einen Mittelwert von 10 Volt bei einem Strom IL bei 100% Nenn
last M darstellt.
In Fig. 1A ist die schematische Darstellung der Funktion 24
für Erdungsfehler gezeigt. Es ist darauf hinzuweisen, daß die
Funktion 24 für Erdungsfehler mit dem eigentlichen Schaltkreis
für die Überlastschutzfunktion integriert werden kann. Im be
vorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
ein Modul 24 verwendet.
Bei Abwesenheit eines Erdungsfehlers sind die Phasenströme
in den Leitern L1, L2 und L3 in Fig. 1 betragsmäßig gleich und
120° phasenversetzt. Der Gleichstromausgang des Stromabfühl
schaltkreises 14 weist eine Welligkeit auf, deren Betrag unge
fähr 14% beträgt und deren Frequenz ungefähr das 6fache der
Netzfrequenz beträgt; im bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist diese ungefähr 60 Hertz, so daß eine
Frequenz der Welligkeit von 360 Hertz erzeugt wird. Außerdem
ist bei Abwesenheit eines Erdungsfehlers in der Last M die
Vectorsumme der Phasenströme in der Last und damit auch die
Vectorsumme der Sekundärströme der Transormatoren im neutra
len Ast GF von Fig. 1=Null. Es fließt somit kein Strom durch
den Widerstand R1 und die Spannungsabfälle an den Widerständen
R2 und dem Potentiometer P1 können gleich gemacht werden (siehe
Fig. 1). Wenn ein Erdungsfehler auftritt, ist die Vectorsumme
der drei Phasenströme in der Last M nicht mehr Null. Als Folge
ergibt sich ein Reststrom, der durch den Widerstand R1 von Fig. 1
in den neutralen Ast GF fließt. Gleichzeitig mit dem Auf
treten eines Stroms im Widerstand R1 erfolgt ein ungleicher
Stromfluß durch den Widerstand R2 und das Potentiometer P1.
Der Widerstand R1 kann beispielsweise ein
Kurzschluß sein, da sein Hauptzweck darin besteht, einen
Strompfad im neutralen Ast während Erdungsfehlerbedingungen zur
Verfügung zu stellen. Bei einer Erdungsfehlerbedingung fließt
ein Strom durch den Widerstand R1 und die Spannung an R2 unter
scheidet sich von der Spannung am Potentiometer P1. Der Poten
tialwert an der Klemme GF entspricht daher nicht mehr ungefähr
der Hälfte der Spannung an den "+"- und "-"-Klemmen 42, 44. Wenn
der Potentialwert an der Klemme FG kleiner als die Hälfte der
Spannung an den (+)Plus-Zeichen und (-)Minus-Zeichen-Klemmen 42
und 44 ist, wird die Spannung am Anschluß für den negativen
Signaleingang des Vergleichsschaltkreises MC1 für das Abfühlen
von Erdungsfehlern größer als die Spannung am positiven Anschluß
des Vergleichsschaltkreises MC1 mit der Folge, daß der Anschluß
für das Ausgangssignal des Vergleichsschaltkreises MC1 auf Masse
gelegt wird. Wenn der Potentialwert an der Klemme GF größer als
die Hälfte der Spannung an den Plus-Zeichen- und Minus-Zeichen-
Klemmen 42 und 44 ist, wird die Spannung am Anschluß für den
negativen Signaleingang des Vergleichsschaltkreises MC2 größer
als die Spannung am Anschluß für das positive Eingangssignal des
Vergleichsschaltkreises MC2 und der Anschluß für das Ausgangs
signal des Vergleichsschaltkreises MC2 liegt auf Masse. Der auf
Masse gelegte Anschluß für das Ausgangssignal des Vergleichs
schaltkreises MC1 oder MC2 bewirkt, daß der Kondensator C3, der
normalerweise bis zu einer Spannung von im wesentlichen VK auf
geladen ist, sich auf Masse entlädt. Der Vergleichsschaltkreis
MC5 für die Zeitsteuerung bei Erdungsfehlern empfängt daher eine
Spannung am Anschluß für das positive Eingangssignal, die im
wesentlichen gleich der Durchbruchsspannung der Zener-Diode ZD2
ist und größer als das Potential am Anschluß für das negative
Eingangssignal. Der Ausgang des Vergleichsschaltkreises MC5 ist
daher in einem Zustand hoher Impedanz oder offen. Das erlaubt
dem Kondensator C4, sich auf einen Pegel aufzuladen, der über
der Durchbruchsspannung der Zener-Diode ZD2 liegt, so daß der An
schluß für den positiven Signaleingang des Vergleichsschaltkreises
MC6 für die Zeitsteuerung bei Erdungsfehlern größer ist
als der Spannungspegel am Anschluß für den negativen Signal
eingang des Vergleichsschaltkreises MC6. Der Anschluß für das
Ausgangssignal des Vergleichsschaltkreises MC6 ist daher in
einem Zustand hoher Impedanz (offen). Die Spannung VK an der
Klemme K erlaubt damit einen Stromfluß durch die Diode D15 zur
Auslöseklemme T, so daß der Schaltkreis MC8 für den zusätzlichen
Auslöseschalter in Fig. 1 eine Auslösefolge einleitet und die
Last M deaktiviert. Der Wert der Zener-Diode ZD5 ist so gewählt,
daß die Einleitung der Auslösesequenz sichergestellt ist. Die
Zener-Diode ZD5 muß eine Durchbruchsspannung aufweisen, die
größer ist als die Spannung, die am Anschluß für das positive
Eingangssignal des Vergleichsschaltkreises MC8 für den zusätz
lichen Auslöseschalter liegt. Eine angelegte Spannung, die die
Durchbruchsspannung von ZD5 überschreitet, zündet das Gate der
gesteuerten Silizium-Gleichrichters SC1 und erlaubt somit dort
einen Stromfluß, mit dem die lichtemittierende Diode LED1 an
zeigen kann, daß eine Auslösung wegen eines Erdungsfehlers auf
getreten ist. Das Zurücksetzen des Schutzsystems erfolgt in der
im folgenden beschriebenen Weise und ist entweder automatisch
oder manuell.
Während des normalen Betriebs ohne Erdungsfehler liegt der Aus
gang des Vergleichsschaltkreises MC6 für die Zeitsteuerung bei
Erdungsfehlern auf Masse und bildet somit im wesentlichen einen
Kurzschluß für die Spannung VK, die über den Widerstand R23 an
Masse liegt und somit keinen Stromfluß durch die Diode D15 oder
die Zener-Diode ZD5 erlaubt und damit das Gate von SC1 von
Spannung abtrennt. Zusätzlich wird ein Zurücksetzen nach dem
Öffnen des Kontakts im Tastschalter SW1 die Spannung von der
Klemme K entfernt und damit der Stromfluß durch den gesteuerten
Silizium-Gleichrichter SC1 unterbrochen und LED1 ausgeschaltet.
Potentiometer P3 bestimmt, welcher Prozentsatz von Erdungsfeh
ler-Strom erlaubt wird, bevor die Vergleichsschaltungen MC1
oder MC2 ihren Zustand ändern. Zusätzlich bestimmt die Zener-
Diode ZD2 den Spannungspegel und damit den Prozentsatz der Mo
torlast IL, bei der der Vergleichsschaltkreis MC5 für die Zeit
steuerung bei Erdungsfehlern frei geschaltet wird.
Nach der Erzeugung eines Auslösesignals, entweder durch die
Schaltung 50 für Überlaststrom und Zeitsteuerung, oder Phasen
verlust 28 oder nach dem Erscheinen eines Auslösesignals an
der Klemme T, beispielsweise von der Schaltung 24 für Erdungs
fehler wird der Transistor T2 für die Relaissteuerung und da
mit das Ausgangsrelais RE1 deaktiviert, so daß auch die Last M
deaktiviert wird. Zusammen mit der Deaktivierung des Relais RE1
werden der LED-Indikator LED2 und der Transistor T1 des Ver
riegelungsschaltkreises aktiviert. Der Umschalter S1 bestimmt,
ob das Zurücksetzen der Einrichtung automatisch erfolgt, oder
eine manuelle Rücksetzung erfordert, da die Spannungsquelle für
die Basis des Transistors T2 für die Relaissteuerung in Serie
mit Schalter S1 geschaltet wird.
Im normalen aktivierten Zustand, wenn die Last M an das Netz
angeschlossen ist, wird der Basisstrom für den Relais-Steuer
transistor T2 vom Widerstand R31 und der Zener-Diode ZD7 ge
liefert. Bei eingeschaltetem Transistor T2 ist Steuerrelais RE1
aktiviert, so daß seine im Normalfall offenen Kontakte geschlossen
gehalten werden. Bei in Sättigung betriebenem Transistor T2 ist
der Basisanschluß des Verriegelungssteuertransistors T1 über
Diode D20 zur Masse überbrückt und hält dadurch die lichtemit
tierende Diode LED2 ausgeschaltet. Der Basiswiderstand R36 des
Transistors T1 stellt den Zustand von Transistor T1 sicher,
wenn Transistor T2 leitet.
Wenn der Ausgangsanschluß des Vergleichsschaltkreises MC7 für
die Überlaststromauslösung oder des Vergleichsschaltkreises MC8
für den zusätzlichen Auslöseschalter ein negatives Potential an
nehmen, wird die Basisansteuerung des Relais-Steuertransistors
T2 zur Masse kurzgeschlossen. Die Verwendung der Diode D16 stellt
sicher, daß die zur Zustandsänderung des Operationsverstärkers
OA1 und damit zur Änderung des Zustands der Vergleichsschaltung
MC7 für die Überlaststromauslösung erforderliche Spannung unbe
einflußt bleibt von einer Zustandsänderung im Ausgangsschalt
kreis 52. Dadurch wird Vergleichsschaltung MC7 oder MC8, die
das Auslösen verursacht hat, die Dauer der Zeitverzögerung vor
dem Zurücksetzen zu steuern. Schalter S1 für automatischen bzw.
manuellen Betrieb kann entweder ein einpoliger Kippschalter
sein, oder ein Punkt für die interne Leiterverbindung in der
Darstellung von Fig. 1; im bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung werden interne Leiterverbindungen gewählt.
Beim manuellen Betrieb kann die Zeit vor dem Zurücksetzen nach
der der Aktivierung des Relais RE1 entweder sofort sein für Aus
lösebedingungen, die durch den Vergleichsschaltkreis MC8 für
den zusätzlichen Auslöseschalter eingeleitet wurden, oder länger
wie beispielsweise 1,25 Minuten für Auslösevorgänge, die von der
Vergleichsschaltung MC7 für Überlaststromauslösungen eingeleitet
wurden. Der Zweck der Verzögerung vor dem Zurücksetzen bei einer
Auslösung infolge Überlaststrom besteht darin, eine Abkühlung
der Last M zu ermöglichen, nachdem eine Überhitzung aufgetreten
ist. Während des Betriebs von Relais RE1 verhindert die Diode
D21 Halbleiterschäden in den zugehörigen Komponenten. Während
der Zeit, in der der Relais-Steuertransistor T2 ausgeschaltet
ist, wird der Basisstrom für den Verriegelungssteuertransistor
T1 über Widerstand R35 geliefert, mit dem Transistor T1 und dem
LED-Indikator LED2 ermöglicht wird, leitend zu werden. Die
Zener-Diode ZD8 stellt einen zweiten Leitungspfad zur Ver
fügung für den Fall, daß Indikator-LED2 ausfällt. Beim manuellen
Betrieb erhält sich dieser Vorgang selbst aufrecht, so daß der
Basisstrom für den Relais-Steuertransistor T2 durch den Span
nungsabfall am Verbindungspunkt des Strombegrenzungswiderstands
R30 und der Anode von LED2 geliefert wird. Die Zener-Diode ZD7
und der Basis-Widerstand R32 von T2 stellen sicher, daß der Aus
lösezustand solange aufrecht erhalten wird, bis die Spannungs
versorgung für den Ausgangsschaltkreis 52 mit Hilfe des Tast
schalters SW1 unterbrochen wird. Wenn vor der Betätigung des
Schalters SW1 sowohl der Vergleichsschaltkreis MC7 für die Über
laststromauslösung und MC8 für den zusätzlichen Auslöseschalter
nicht die Auslösebedingung aufweisen, so wird beim Wiederanlegen
der Spannung der Basisstrom für Transistor T2 wieder hergestellt
und damit das Ausgangsrelais RE1 aktiviert, um seine Kontakte zu
schließen. Wenn sich eine der Vergleichsschaltungen MC7 oder MC8
im Auslösezustand befindet, wenn der Schalter SW1 gedrückt wird,
erfolgt erneut eine Überbrückung des Basisstroms für Transistor
T2 zur Masse, so daß das Ausgangsrelais RE1 deaktiviert bleibt
und Transistor T1 sowie LED2 angesetzt bleiben. Die Zener-Diode ZD11
sperrt den LED-Indikator LED2 und den Verriegelungssteue
rungstransistor T1, wenn die Versorgungsspannung VK weniger als
ungefähr 75% der Durchbruchsspannung der Zener-Dioden ZD9 oder
ZD10 beträgt. Damit wird sichergestellt, daß beim Anlegen der
Spannung die Einheit nicht in einen Auslösezustand gerät, wenn
die notwendigen Verzögerungszeiten beim Zurücksetzen noch nicht
abgelaufen sind. Der Kondensator C11 verringert die Anfällig
keit der Einheit gegenüber dem Rauschen.
Im automatischen Betrieb des Schalters (oder der Überbrückung)
S1 wird der Basisstrom für den Relais-Steuertransistor T2 von
der Spannnung VK des Netzgeräts geliefert. Wenn der Zustand
einer der Auslösevergleichsschaltungen MC7 oder MC8 in den nor
malen ausgeschalteten Zustand zurückkehrt, wird der Basisstrom
für den Transistor T2 ohne äußere Betätigung wieder hergestellt,
auf diese Weise das Steuerrelais RE1 aktiviert und seine im
Normalfall offenen Kontakte geschlossen und Transistor T1 und
LED-Indikator LED2 abgeschaltet.
Es versteht sich von selbst, daß die vorliegende Erfindung auch
andere Lasten als Motoren steuern kann, wie beispielsweise
Transformatoren oder Netzgeräte. Zusätzlich ist darauf hinzu
weisen, daß ein Unterbrecher anstelle eines Schaltschützes ver
wendet werden kann, oder daß der Ausgang ein hörbares oder
sichtbares Alarmsignal anstelle oder zusätzlich zum Schalt
schütz betätigen kann. Die in den integrierten Schaltungen
enthaltenen Vergleichsschaltkreise können in verschiedenen
Kombinationen auf integrierte Schaltkreise verteilt werden,
oder in einen größeren integrierten Schaltkreis vereinigt oder
als diskrete Elemente ausgebildet werden.
Andere als die hier ausdrücklich erwähnten Module können in die
hier beschriebene Einrichtung eingesetzt werden, so z. B. lange
Beschleunigungsmodule oder Module für Phasenungleichgewichte, die
die Anordnung von Steckstiften nach der vorliegenden Erfindung
verwenden können.
Claims (3)
1. Elektrische Schaltungsanordnung zur Feststellung von durch
Erdströme hervorgerufenen Fehlerzuständen in Mehrphasensystemen, wobei ein
Stromfühler den über die Phasenleitungen fließenden Strom mit jeweils einem
Stromwandler abgreift und über nachgeschaltete Gleichrichter an Ausgangs
klemmen eine stromproportionale Gleichspannung zur Verfügung stellt,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß zwischen die Ausgangsklemmen (42, 44) zwei Widerstände (R2, P1) in Serie geschaltet sind,
- - daß der Verbindungspunkt der beiden Widerstände (R2, P1) über einen dritten Widerstand (R1) mit jeweils einer Seite der Stromwandler (CT1-CT3) in Verbindung steht, welche gleichzeitig den Fehlersignalausgang (GF) bildet, an welchem das Fehlersignal abgreifbar ist, wenn der dritte Widerstand (R1) stromdurchflossen ist.
2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß an die Ausgangsklemmen (42, 44) einerseits und den Fehlersignalausgang andererseits eine Auslöseschaltung (24) angeschlossen ist, welche beim Auftreten eines Fehlersignals am Fehlersignalausgang (GF) anspricht und beim Überschreiten einer Vergleichsgröße einen Leistungstrenner (16) betätigt.
3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Auslöseschaltung (24) eingangsseitig zwei in Serie zwischen die Ausgangsklemmen (42, 44) geschaltete Vergleichsschaltungen (MC1, MC2) umfaßt, deren Verbindungspunkt an den Fehlersignalausgang (GF) angeschlossen ist,
- - und daß durch eine den Vergleichsschaltungen nachgeschaltete, kapazitive Verzögerungsschaltung beim Auftreten eines Fehlersignals die Last zeitverzögert abgeschaltet wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/258,106 US4347540A (en) | 1981-04-27 | 1981-04-27 | Solid-state load protection system having ground fault sensing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3215147A1 DE3215147A1 (de) | 1982-11-25 |
DE3215147C2 true DE3215147C2 (de) | 1992-10-22 |
Family
ID=22979119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823215147 Granted DE3215147A1 (de) | 1981-04-27 | 1982-04-23 | Ueberlastschutzeinrichtung mit feststellung von erdungsfehlern |
Country Status (15)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4347540A (de) |
JP (1) | JPS57183223A (de) |
AU (1) | AU546752B2 (de) |
BE (1) | BE892994A (de) |
BR (1) | BR8202361A (de) |
CA (1) | CA1182893A (de) |
CH (1) | CH664240A5 (de) |
DE (1) | DE3215147A1 (de) |
ES (1) | ES8306292A1 (de) |
FR (1) | FR2504746A1 (de) |
GB (1) | GB2097611B (de) |
IE (1) | IE52773B1 (de) |
MX (1) | MX150743A (de) |
PH (1) | PH19693A (de) |
ZA (1) | ZA822619B (de) |
Families Citing this family (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59113715A (ja) * | 1982-12-17 | 1984-06-30 | 株式会社東芝 | 回路しや断器の反相保護回路 |
FR2553943B1 (fr) * | 1983-10-24 | 1986-04-11 | Merlin Gerin | Dispositif differentiel residuel equipe d'un dispositif de surveillance de la source d'alimentation de l'electronique |
NZ216902A (en) * | 1985-10-28 | 1988-11-29 | Gen Electric | Ground fault protection-power restored if fault is cleared |
DE3688838T2 (de) * | 1986-01-10 | 1994-03-03 | Merlin Gerin | Statischer Auslöser mit Testschaltung für elektrischen Leistungsschalter. |
US4809123A (en) * | 1986-04-14 | 1989-02-28 | Isco, Inc. | Ground fault detector for high-voltage DC power supplies |
AT390531B (de) * | 1986-09-23 | 1990-05-25 | Elin Union Ag | Einrichtung zum schutz eines mit paketspannbolzen versehenen staenderblechpaketes |
FR2612347B1 (fr) * | 1987-03-09 | 1989-05-26 | Merlin Gerin | Declencheur statique comportant un circuit de detection d'un courant homopolaire |
JPH0620340B2 (ja) * | 1987-05-22 | 1994-03-16 | 寺崎電気産業株式会社 | 遮断器用過電流引外し装置 |
EP0495771B1 (de) * | 1991-01-16 | 1997-01-02 | Felten & Guilleaume Austria Ag | Fehlerstromschutzschalter |
US5521787A (en) * | 1993-07-28 | 1996-05-28 | Sundstrand Corporation | Differential current fault protection for a system utilizing a power conversion unit exhibiting balanced load characteristics |
JPH07159496A (ja) * | 1993-10-12 | 1995-06-23 | At & T Global Inf Solutions Internatl Inc | 集積回路の検査のための装置及びその方法 |
US5844759A (en) * | 1995-05-26 | 1998-12-01 | David C. Nemir | Electrical fault interrupter |
US5973896A (en) * | 1995-05-26 | 1999-10-26 | David C. Nemir | Shock and arc protection device for an electrical distribution system |
US5940257A (en) * | 1995-09-29 | 1999-08-17 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Method and apparatus for alternating current monitoring with phase and magnitude measurement |
US6407894B1 (en) * | 1999-11-05 | 2002-06-18 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Method and apparatus for differentially sensing ground fault and individual phases |
DE10002537A1 (de) * | 2000-01-21 | 2001-07-26 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Detektion einer fehlerhaften Masseverbindung in einer elektrischen Einrichtung insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
US7362551B2 (en) * | 2001-02-01 | 2008-04-22 | Hydro-Aire, Inc. | Aircraft applicable circuit imbalance detection and circuit interrupter and packaging thereof |
US6583975B2 (en) * | 2001-02-01 | 2003-06-24 | Hydro-Aire, Inc. | Aircraft applicable ground fault circuit interrupter |
US7016171B2 (en) | 2001-02-01 | 2006-03-21 | Hydro-Aire, Inc. | Current fault detector and circuit interrupter and packaging thereof |
US6894478B1 (en) * | 2001-10-26 | 2005-05-17 | E.O. Schweitzer Manufacturing Company, Inc. | Fault indicator with automatically configured trip settings |
US20030165037A1 (en) * | 2002-03-01 | 2003-09-04 | Stephen Liscinksy | Three-phase supervisory circuit |
MXPA04008885A (es) * | 2002-03-14 | 2004-11-26 | Ambient Corp | Proteccion de dispositivo acoplado inductivo de tension media contra transitorios electricos. |
US6700770B2 (en) * | 2002-03-22 | 2004-03-02 | Turnstone Systems, Inc. | Protection of double end exposed systems |
US6879224B2 (en) * | 2002-09-12 | 2005-04-12 | Agilent Technologies, Inc. | Integrated filter and impedance matching network |
US20040075963A1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-04-22 | Solidone Usa Corp. | Solenoid energy control method and a multi-stage over-current protector |
US7129652B2 (en) * | 2004-03-26 | 2006-10-31 | Texas Instruments Incorporated | System and method for driving a plurality of loads |
KR101068718B1 (ko) * | 2009-05-21 | 2011-09-28 | 엘에스산전 주식회사 | 회로차단기용 이상전류 검출회로 |
US8941956B2 (en) | 2011-07-26 | 2015-01-27 | Railpower, Llc | Switching ground tether circuit |
US9413178B2 (en) | 2011-11-11 | 2016-08-09 | General Electric Company | Charging device and method of detecting a connection to ground |
WO2013155356A1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-17 | Littelfuse, Inc. | Neutral grounding resistor monitor |
US9081039B2 (en) * | 2012-05-17 | 2015-07-14 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle electrical system fault detection |
CN105492911B (zh) * | 2013-06-07 | 2019-02-26 | iEP2研究有限公司 | 电气保护装置和提供电气保护的方法 |
GB201312974D0 (en) * | 2013-07-19 | 2013-09-04 | Siemens Ag | Turbine engine control system |
US20160061872A1 (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | James J. Kinsella | Non-destructive short circuit testing for electrically operated circuit breakers |
JP6759694B2 (ja) * | 2016-05-11 | 2020-09-23 | 凸版印刷株式会社 | ゲーベルトップ型包装容器 |
CN115114964B (zh) * | 2022-07-21 | 2023-04-07 | 西南交通大学 | 一种基于数据驱动的传感器间歇性故障诊断方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3329870A (en) * | 1965-02-19 | 1967-07-04 | Square D Co | Static tripping device for an electric circuit breaker |
US3602783A (en) * | 1970-05-07 | 1971-08-31 | Westinghouse Electric Corp | Circuit breaker device including improved overcurrent protective device |
US3818275A (en) * | 1973-01-30 | 1974-06-18 | Westinghouse Electric Corp | Circuit interrupter including improved trip circuit using current transformers |
US3996499A (en) * | 1974-09-09 | 1976-12-07 | Westinghouse Electric Corporation | Zener diode effect on long acceleration module |
US4021703A (en) * | 1975-06-02 | 1977-05-03 | Westinghouse Electric Corporation | Phase imbalance detection circuit |
FR2327662A2 (fr) * | 1975-10-06 | 1977-05-06 | Electricite De France | Dispositif autonome de protection amperemetrique a action temporisee |
US4115829A (en) * | 1977-05-06 | 1978-09-19 | General Electric Company | Overcurrent and ground fault responsive trip unit for circuit breakers |
US4271444A (en) * | 1979-07-31 | 1981-06-02 | General Electric Company | Ground fault trip mode network for static trip circuit breakers |
-
1981
- 1981-04-27 US US06/258,106 patent/US4347540A/en not_active Expired - Lifetime
-
1982
- 1982-04-07 IE IE836/82A patent/IE52773B1/en not_active IP Right Cessation
- 1982-04-15 AU AU82662/82A patent/AU546752B2/en not_active Ceased
- 1982-04-16 ZA ZA822619A patent/ZA822619B/xx unknown
- 1982-04-22 CA CA000401437A patent/CA1182893A/en not_active Expired
- 1982-04-23 FR FR8207091A patent/FR2504746A1/fr active Granted
- 1982-04-23 DE DE19823215147 patent/DE3215147A1/de active Granted
- 1982-04-23 PH PH27186A patent/PH19693A/en unknown
- 1982-04-26 CH CH2544/82A patent/CH664240A5/de not_active IP Right Cessation
- 1982-04-26 GB GB8211954A patent/GB2097611B/en not_active Expired
- 1982-04-26 ES ES511689A patent/ES8306292A1/es not_active Expired
- 1982-04-26 BR BR8202361A patent/BR8202361A/pt not_active IP Right Cessation
- 1982-04-27 JP JP57069705A patent/JPS57183223A/ja active Granted
- 1982-04-27 BE BE0/207943A patent/BE892994A/fr not_active IP Right Cessation
- 1982-04-27 MX MX192439A patent/MX150743A/es unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IE52773B1 (en) | 1988-02-17 |
BR8202361A (pt) | 1983-04-05 |
CA1182893A (en) | 1985-02-19 |
JPH0320967B2 (de) | 1991-03-20 |
PH19693A (en) | 1986-06-13 |
AU8266282A (en) | 1982-11-04 |
US4347540A (en) | 1982-08-31 |
GB2097611B (en) | 1984-09-05 |
BE892994A (fr) | 1982-10-27 |
AU546752B2 (en) | 1985-09-19 |
GB2097611A (en) | 1982-11-03 |
ES511689A0 (es) | 1983-05-01 |
MX150743A (es) | 1984-07-09 |
DE3215147A1 (de) | 1982-11-25 |
FR2504746B1 (de) | 1985-05-17 |
JPS57183223A (en) | 1982-11-11 |
FR2504746A1 (fr) | 1982-10-29 |
CH664240A5 (de) | 1988-02-15 |
ZA822619B (en) | 1983-04-27 |
IE820836L (en) | 1982-10-27 |
ES8306292A1 (es) | 1983-05-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3215147C2 (de) | ||
CH662218A5 (de) | Ueberlastschutzeinrichtung fuer einen elektrischen schaltkreis. | |
DE19618279A1 (de) | DI-Schutzschalteinrichtung | |
CH662908A5 (de) | Ueberlastschutzeinrichtung fuer einen elektrischen schaltkreis. | |
EP3552289B1 (de) | Niederspannungs-schutzschaltgerät | |
EP0890220A1 (de) | Elektronisches abzweigschaltgerät | |
DE2617681A1 (de) | Geraet zur unterbrechung von fehlstroemen, insbesondere erdstroemen, in einem elektrischen netz | |
DE102021210828A1 (de) | Schutzschaltgerät und Verfahren | |
DE2743117A1 (de) | Schaltkreis-trenngeraet | |
DE3215181A1 (de) | Ueberlastschutzeinrichtung mit feststellung von phasenverlust | |
DE102021210810A1 (de) | Schutzschaltgerät und Verfahren | |
DE102018211646B4 (de) | Niederspannungsleistungsschalter und Verfahren | |
DE102020210554A1 (de) | Wechselrichter | |
EP1011183B1 (de) | Fehlerstromschutzschaltungsanordnung | |
DE102021210824A1 (de) | Schutzschaltgerät und Verfahren | |
DE4006259C2 (de) | Schaltungsanordnung zum Detektieren von Lichtbogenüberschlägen in elektrischen Kabeln | |
CH658756A5 (de) | Ueberlastschutzeinrichtung fuer elektrischen schaltkreis. | |
DE10246479B4 (de) | Niederspannungs-Leistungsschalter mit zusätzlicher Schnellauslösung | |
DE102018219692A1 (de) | Schutzschaltgerät für einen Niederspannungsstromkreis zur Erkennung von seriellen Fehlerlichtbögen | |
DE102023202520A1 (de) | Schutzschaltgerät und Verfahren | |
DE2345215C3 (de) | Uberspannungsschutzschaltungsanordnung | |
DE102022209032A1 (de) | Schutzschaltgerät und Verfahren | |
DE1513116C (de) | Stromversorgungsschaltung mit einer Stromversorgungsbattene fur einen Uberwachungsschaltkreis | |
WO2023052046A1 (de) | Schutzschaltgerät und verfahren | |
WO2023051962A1 (de) | Schutzschaltgerät |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |