DE3429381A1

DE3429381A1 - Differenzstromschutzschalter

Info

Publication number: DE3429381A1
Application number: DE19843429381
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 8520 Erlangen Beck; Dieter 8400 Regensburg Harr
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1984-08-09
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE3429381C2

Description

Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen Berlin und München VPA 84 P 3 3 O 4 DE

Differenzstromschutzschalter

Die Erfindung betrifft einen Differenzstromschutzschalter mit einer Transduktorschaltung, dessen Sekundärwicklung mit einem komplexen, überwiegend kapazitiven Meßwiderstand in Serienschaltung an einen Rechteckgenerator angeschlossen ist, wobei an einem Abgriff zwischen Sekundärwicklung und Meßwiderstand eine Auswerteschaltung für Spannungsimpulse angeschlossen ist, die mit einer Auslöseeinrichtung in Verbindung steht, die über ein Schaltschloß auf Schaltkontakte in den zu überwachenden Leitungen einwirkt.

Ein derartiger Differenzstromschutzschalter ist bereits vorgeschlagen worden (Anmeldung mit älterem Zeitrang P 34 24 959.1). Dabei wird die Sekundärseite einer Transduktorschaltung durch eine angelegte Wechselspannung bis nahe an die Sättigungsgrenze wechselmagnetisiert. In Serienschaltung mit der Sekundärwicklung ist ein komplexer, überwiegend kapazitiver Meßwiderstand angeordnet«,

Wenn auf der Primärseite der Transduktorschaltung ein Differenzstrom auftritt, wird der induktive Widerstand der Sekundärwicklung kleiner, die Stromstärke größer und sonach wird auch die Spannung am Meßwiderstand größer. Bei Erreichen einer in der Auswerteschaltung vorgegebenen Spannungsschwelle werden die Schaltkontakte in den zu überwachenden Leitungen geöffnet.

03.08.1984 MnI 2 Ant

Wenn die Auswerte schaltung ein Integrierglied aufweist, wird die Auslöseeinrichtung auch dann aktiviert, wenn in der Primärwicklung ein Stromstoß von kurzer Dauer aber mit großer Stromstärke auftritt. Solche kurzzeitigen Stromspitzen sind jedoch gefahrlos für elektrische Geräte und Leitungen und sollen daher den Differenzstromschutzschalter nicht auslösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Differenzstromschutzschalter zu entwickeln, der bei Wechseldifferenzstrom, Einwegdifferenzstrom oder Gleichdifferenzstrom arbeiten kann und der bei kurzzeitigen Stromspitzen nicht auslöst.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit einem Abgriff zwischen der Sekundärwicklung und der Auswerteschaltung, die ein Integrierglied und einen Schwellwertschalter aufweist, ein elektronisches Ventil, dessen zweite Anschlußklemme an Nullpotential liegt, an seiner ersten Anschlußklemme in Verbindung steht, wodurch die Höhe der Impulse am Eingang der Auswerteschaltung begrenzt wird.

Das elektronische Ventil begrenzt die Höhe der Spannungsimpulse im Sekundärkreis. Sonach wird die Impulshöhe eines durch einen Stoßstrom im Primärkreis erzeugten Spannungsimpulses im Sekundärkreis reduziert, weshalb das in der Auswerteschaltung erzeugte Integral über diesen Spannungsimpuls nicht ausreicht, um die Auswerteschaltung zu aktivieren. Der Differenzstromschutzschalter nach der Erfindung wird nur noch dann ausgelöst, wenn Differenzströme so lange anstehen, daß das Integral

-#-■ VPA 84P 3 3 04 DE

des in seiner Höhe begrenzten Spannungsimpulses im Sekundärkreis die vorgegebene Schwellenspannung übersteigen kann. Dazu ist beim erfindungsgemäßen Schutzschalter ein Differenzstrom und folglich am Eingang der Auswerteschaltung eine Spannung über einen solchen Zeitraum erforderlich, daß die kurzzeitigen Stoßströme unter der Auslöseschwelle bleiben.

Nach einer Weiterbildung ist in das Impulsformernetzwerk ein ohmscher Dämpfungswiderstand eingeschaltet,

der Rückkopplungsschwingungen verhindert. Er ermöglicht, daß der Differenzstromschutzschalter bei Wechseldifferenzstrom, Einwegdifferenzstrom oder Gleichdifferenzstrom arbeiten kann.
15

Die Stoßstromfestigkeit des Differenzstromschutzschalters wird durch Abstimmung von Transduktorschaltung, Meßwiderstand, Dämpfungswiderstand und Auswerte schaltung, die ein Integrierglied und einen Schwellwertschalter aufweist, erreicht.

Das elektronische Ventil kann aus zwei gegenpolig in Serie geschalteten Zenerdioden bestehen. Diese ermöglichen es, die Höhe von Spannungsspitzen einer Wechselspannung auf einen gleichbleibenden Betrag zu reduzieren.

Ein Differenzstromschutzschalter soll einen Stromkreis unterbrechen, wenn der Effektivwert des Netzstromes einen bestimmten Wert übersteigt. Wenn der Formfaktor des überwachten Netzstromes gleichbleibt, d.h. wenn Mittelwert und Effektivwert des Netzstromes linear ver-

-*- VPA WP 3 3 04 DE

knüpft sind, ist eine Überwachung des Mittelwertes einer Überwachung des Effektivwertes gle ichwertig.

Der Einfluß elektronischer Bauteile auf den Netzstrom kann aber eine lineare Verknüpfung verhindern. Insbesondere können Art und Wirkung der Bauteile variieren. Dann ist es nötig, statt den Mittelwert den Effektivwert des Netzstromes direkt zu überwachen.

Nach einer Weiterbildung ist der komplexe Meßwiderstand in Verbindung mit der Auswerteschaltung so justiert, daß die Auslöseeinrichtung annähernd beim Effektivwert des Stromes in den zu überwachenden Leitungen geschaltet wird.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß kurzzeitige Stoßströme im Netz den Differenzstromschutzschalter nicht auslösen können und daß der Differenzstromschutz schalter unabhängig von der Stromform im Netz immer annähernd beim Effektivwert des Stromes schaltet.

Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert werden:

Die Zeichnung veranschaulicht einen Differenzstromschutzschalter mit einer Transduktorschaltung, einem Signalformer und einem elektronischen Ventil zur Spannungsbegrenzung.

-45 - VPA MP 3 3 04 OE

Der Differenzstromschutzschalter nach der Zeichnung überwacht einen Außenleiter 1 und einen Mittelpunktsleiter 2, die jeweils eine Primärwicklung 3 und 4 des Steuerkreises einer Transduktorschaltung enthalten. Die Primärwicklungen 3 und 4 können eine bloße Durchführung des Außenleiters 1 und des Mittelpunktsleiters 2 durch einen Summenstromwandler sein. Ein Rechteckgenerator 5 steht über einen Verstärker 6 mit der ersten Anschlußklemme einer Sekundärwicklung 7 der Transduktorschaltung in Verbindung. Die zweite Anschlußklemme der Sekundärwicklung 7 ist in Serienschaltung mit einem ohmschen Dämpfungswiderstand 8 und einem komplexen, überwiegend kapazitiven Widerstand 9 verbunden, dessen zweiter Anschluß an Nullpotential liegt. Der komplexe Widerstand 9 wird im wesentlichen durch einen Kondensator 91 gebildet. Ein weiterer Kondensator 92 und ein ohmscher Widerstand 93 können in Serienschaltung parallel zum Kondensator 91 angeordnet sein.

Mit einem Abgriff zwischen dem Dämpfungswiderstand 8 und dem komplexen Widerstand 9 ist eine Auswerteschaltung 10 verbunden, die in Serienschaltung ein Integrierglied 11, einen Schwellwertschalter 12 und ein Auswerteglied 13 aufweist. Die Auswerteschaltung steht mit einer Auslöseeinrichtung 14 in elektrischer Verbindung. Diese Auslöseeinrichtung 14 steht mit einem Schaltschloß 15 in Eingriffverbindung 16, das auf Schaltkontakte 17 in den zu überwachenden Leitungen 1 und 2 wirkt.

-Sr- VPA ft ρ 3 3 ο 4 DE

Mit einem Abgriff zwischen der Sekundärwicklung 7 und der Auswerteschaltung 10 stehen als elektronisches Ventil nach Ausführungsbeispiel zwei gegenpolig in Serie geschaltete Zenerdioden 18 in Verbindung, deren zweite Anschlußklemme mit Nullpotential verbunden ist.

Die Zenerdioden 18 begrenzen die Impulshöhe der im Sekundärkreis induzierten Spannungsimpulse, wenn diese einen durch die Auswahl der Zenerdioden festgelegten Betrag übersteigt.

Die Auswerteschaltung 10 bestimmt im Integrierglied 11 das Integral jedes eingetroffenen Spannungsimpulses und aktiviert die Auslöseeinrichtung 14, wenn das Integral einen im Schwellwertschalter 12 festgelegten Wert übersteigt. Die gegenpolig in Serie geschalteten Zenerdioden 18 reduzieren die Impulshöhe. Sonach muß ein Spannungsimpuls über eine feste Zeitspanne hinaus meßbar sein, damit sein Integral den vorgegebenen Schwellwert übersteigt und dann die Auswerteschaltung 10 die Auslöseeinrichtung 14 für die Schaltkontakte 17 aktiviert.

Kurzzeitige Spannungsimpulse im Sekundärkreis, wie sie durch Stoßströme im Netz, also im Primärkreis, verursacht werden, lösen einen Differenzstromschutzschalter nach der Erfindung nicht aus.

Der komplexe Widerstand 9 bildet in Verbindung mit der Auswerteschaltung 10 einen Signalformer,der die Spannungsimpulse im Sekundärkreis derart umformt, daß die Auslöseeinrichtung 14 für alle im Netz auf-

tretenden Stromformen, wie beispielsweise bei Phasenanschnitt oder gepulstem Gleichstrom annähernd beim Effektivwert des Stromes in den zu überwachenden Leitungen 1 und 2 geschaltet wird.

4 Patentansprüche
1 Figur

- Leerseite

Claims

Patentansprüche

/1 .)Differenzstromschutzschalter mit einer Transduktorschaltung, dessen Sekundärwicklung (7) mit einem komplexen, überwiegend kapazitiven Meßwiderstand (9) in Serienschaltung an einen Rechteckgenerator (5) angeschlossen ist, wobei an einem Abgriff zwischen Sekundärwicklung (7) und Meßwiderstand (9) eine Auswerteschaltung (10) für Spannungsimpulse angeschlossen ist, die mit einer Auslöseeinrichtung (14) in Verbindung steht, die über ein Schaltschloß (15) auf Schaltkontakte (17) in den zu überwachenden Leitungen (1 und 2) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Abgriff zwischen der Sekundärwicklung (7) und der Auswerteschaltung (10), die ein Integrierglied (11) und einen Schwellwertschalter (12) aufweist, ein elektronisches Ventil (18), dessen zweite Anschlußklemme an Nullpotential liegt, an seiner ersten Anschlußklemme in Verbindung steht, wodurch die Höhe der Impulse am Eingang der Auswerteschaltung (10) begrenzt wird.
2. Differenzstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Meßwiderstand (9) in Verbindung mit der Auswerte schaltung (10) so justiert ist, daß die Auslöseeinrichtung (14) annähernd beim Effektivwert des Stromes in den zu überwachenden Leitungen (1 und Z) schaltet.

- 9r - VPA W P 3 3 O 4 DE
3. Differenzstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Ventil (18) aus zwei gegenpolig in Serie geschalteten Zenerdioden besteht.
4. Differenzstromschutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abgriff des elektronischen Ventils (18) und dem Abgriff der Auswerteschaltung (10) in Serienschaltung mit der Sekundärwicklung (7) und dem komplexen Widerstand (9) ein ohmscher Dämpfungswiderstand (8) angeordnet ist.