Gebiet der Erfindung und Erklärung bezüglich des verwandten Fachgebiets
1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schalter,
welcher eine Überstromauslösecharakterikstik aufweist, und
bezieht sich insbesondere auf das Testen der
Auslösecharakteristik des Schalters.
2. Beschreibung des verwandten Fachgebiets
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Bei einem konventionellen Schalter, wie er beispielsweise
in der veröffentlichten nicht geprüften japanischen
Patentanmeldung Sho 60-32211 offenbart ist, fließen
Ausgangsströnie von Sekundärwicklungen von Stromübertragern wie von
Stromerfassungseinrichtungen in Gleichrichterschaltungen.
Ein Teil der Gleichspannung der Gleichrichterschaltung wird
an eine elektrische Leistungsschaltung einer
Signalverarbeitungsschaltung wie einem Mikrocomputer angelegt, und der
Rest der Gleichstromspannung der Gleichrichterschalter wird
an einen Nebenschlußstromkreis angelegt, dessen Ausgang als
Steuersignal der signalverarbeitenden Schaltung verwendet
wird.
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Wenn ein Teil der sekundären Ausgangsströme der
Stromübertrager zum Erfassen der Stromwerte der
Wechselstromleitungen zu der elektrischen Leistungsschaltung fließt,
entspricht der Wert des Stroms, welcher zu dem
Nebenschlußstromkreis fließt, nicht dem Strom, welcher durch die
Wechselstromleistungsleitungen fließt. Als Ergebnis treten
Fehler bei der Pegelerfassung von zufälligem Überstrom auf.
Darüber hinaus wird der Wert des Stroms, welcher in dem
Nebenschlußstromkreis fließt, nicht konstant gehalten, und es
ist daher schwierig, den Fehler der Pegelerfassung des
zufälligen Überstroms zu kompensieren.
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Darüber hinaus besitzt der konventionelle Schalter keine
Mittel zur Überprüfung der Auslösecharakteristik. Es ist
daher sehr schwierig und gefährlich, die
Auslösecharakteristik des tatsächlich verwendeten Schalters zu überprüfen.
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Die Druckschrift US-A-4 060844 bezieht sich auf eine
Schaltervorrichtung, welche wenigstens einen Stromübertrager
aufweist, wenigstens eine Gleichrichterschaltung, eine
Reihenschaltung einer elektrichen Leistungsschaltung und
wenigstens einen Widerstand, welcher zwischen den
Ausgangsanschlüssen der Gleichrichterschaltung angeschlossen ist. Des
weiteren ist ein Paar von Testpunkten vorgesehen, um einen
extern gesteuerten Test der Vorrichtung zu ermöglichen. Es
wird vorgeschlagen, eine Stromquelle zwischen die
Testpunkte zu koppeln, den Teststrom zu variieren und das
Zeitintervall zwischen dem Anlegen des Teststroms und der
Betätigung eines Kontakttrennmechanismus bezüglich der
gewünschten Strom/Zeit-Ansprechkurve zu vergleichen. Eine
vollständige Testschaltung innerhalb der Vorrichtung ist
jedoch nicht vorgesehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Schalter
vorzusehen, wobei die Genauigkeit der Pegelerfassung eines
zufälligen Überstroms verbessert wird und die
Auslösecharakteristik des Schalters unter tatsächlicher Verwendung
sicher und leicht überprüft werden kann.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung gemäß
dem Anspruch.
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Der Schalter gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt:
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wenigstens einen Stromübertrager zum Erfassen des Stroms,
der in wenigstens einer Wechselstromleistungsleitung
fließt;
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wenigstens eine Gleichrichterschaltung zum Umwandeln des
Wechselstrom-Ausgangsstroms von der Sekundärwicklung des
Stromübertragers zu einem einseitig gerichteten Strom;
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eine Reihenschaltung einer elektrischen Leistungsschaltung
und wenigstens eines Widerstands, welcher zwischen den
Ausgangsanschlüssen der Gleichrichterschaltung angeschlossen
ist, wobei der Widerstand den durchfließenden Strom in eine
Spannung umwandelt, welche dem Strom in der
Wechselstromleistungsleitung repräsentativ ist;
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eine Testeinrichtung zum Anlegen eines Testsignals an den
Schalter, wobei die Testeinrichtung wenigstens einen
Steckverbinder aufweist, der eine Mehrzahl von Kontakten zum
Zuführen einer Gleichspannung von einer externen
Leistungsquelle zu der elektrischen Leistungsschaltung und eine
Vorrichtung zur Verhinderung eines Umkehrstroms aufweist,
welche zwischen die elektrische Leistungsschaltung und einen
Kontakt des Steckverbinders angeschlossen ist;
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wobei der Schalter wenigstens einen differentiellen
Verstärker zum Verstärken der Spannung über den Enden des
Widerstands aufweist; und
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wobei die Testeinrichtung des weiteren wenigstens eine
Gleichstrom-Leistungsquelle zum Ausgeben einer Testspannung
aufweist, wenigstens einen Schalter, welcher zwischen die
Testspannungs-Gleichstromleistungsquelle und einen Eingang
des differentiellen Verstärkers angeschlossen ist, und
wenigstens eine Testsignalerzeugungsschaltung zum Erzeugen
eines Ausgangssignals zum Steuern des Schalters in den
einoder ausgeschalteten Zustand, um die Testspannung an den
Eingang des differentiellen Verstärkers anzulegen, wenn der
Schalter eingeschaltet wird, wobei die
Testsignal-Erzeugungsschaltung eine Gleichspannung von der externen
Leistungsquelle über Kontakte des Steckverbinders empfängt.
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Der Schalter in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ist eingerichtet, wie oben erwähnt. Daher wird das
Wechselstromausgangssignal der Sekundärwicklung des
Stromübertragers, welches proportional zu dem Stromwert
ist, welcher durch die Wechselstromleistungsleitung fließt,
in einen einseitig gerichteten Strom durch die
Gleichrichterschaltung umgewandelt. Der gesamte einseitig gerichtete
Strom wird zu der elektrischen Leistungsschaltung und dem
Widerstand zum Erfassen des Stromwerts geführt. Es fließt
nämlich der gesamte sekundäre Ausgangs Strom des
Stromübertragers durch den Widerstand, so daß kein Fehler in dem
erfaßten Ergebnis bezüglich des Überstroms erzeugt wird. Als
Ergebnis wird die Genauigkeit der Pegelerfassung eines
zufälligen Überstroms verbessert.
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Des weiteren besitzt der Schalter eine
Signalerzeugungsschaltung, wodurch das Anlegen der Testspannung von der
Gleichstrom-Leistungsquelle an den differentiellen
Verstärkers durch Ein- und Ausschalten hergestellt wird. Als
Ergebnis wird das Überprüfen der Auslösecharakteristik des
Schalters bezüglich des Schalters erleichtert, der
tatsächlich an die Leistungsleitung angeschlossen ist und sich
dabei im Arbeitsbetrieb befindet.
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Des weiteren besitzt der Schalter entsprechend der
vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Verhinderung eines
Umkehrstroms, welche zwischen die elektrische
Leistungsschaltung und die Kontakte angeschlossen ist. Sogar wenn
alle Kontakte unter der Bedingung kurzgeschlossen sind, daß
die Wechselstromleistungsleitung aktiv ist, muß der
Sekundärstrom von dem Stromübertrager nicht den Kontakten
zugeführt werden. Als Ergebnis wird das gewünschte
Überstromauslösen erzielt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigt:
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Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm, welches eine bevorzugte
Ausführungsform eines Schalters entsprechend der
vorliegenden Erfindung darstellt,
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Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm, welches Details einer
elektrischen Leistungsleitung und einer unzureichenden
Spannungsblockierungsschaltung in dem Schalter
entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt,
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Fig. 3 ein Zeitdiagramm, welches die Operationen der
elektrischen Leistungsschaltung und der unzureichenden
Spannungsblockierschaltung des Schalters
entsprechend der Erfindung darstellt,
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Fig. 4 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der
Ausgangsspannung eines in Fig. 1 gezeigten
differentiellen Verstärkers 63 und der daran angelegten
Spannung darstellt,
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Fig. 5 ein Diagramm, welches eine Eingangsspannung und
eine Ausgangsspannung von
Spitzenwert-Umwandlungsschaltungen 210, 210 darstellt, welche in Fig. 1
gezeigt sind, und
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Fig. 6 ein Diagramm, welches die Auslösecharakteristik
eines bekannten Schalters darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine bevorzugte Ausführungsform eines Schalters in
Übeinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird unter
Bezugnahme auf Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6
beschrieben.
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Fig. 1 zeigt ein Schaltungsdiagrainm, welches einen Schalter
in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung
darstellt.
In dieser Ausführungsform wird lediglich eine Phase
der Strom- bzw. Leistungsleitung und ein Schalter einer
Phase zur Vereinfachung der Beschreibung gezeigt, jedoch
besitzt das tatsächliche System drei Leistungsleitungen und
drei Schalter derselben Konstitution.
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Entsprechend Fig. 1 ist ein Anschluß einer elektrischen
Leistungsseite 101 an eine (nicht gezeigte) elektrische
Wechselstromquelle anzuschließen, und ein Lasttrennkontakt
201 ist an den Anschluß auf der elektrischen Leistungsseite
101 angeschlossen. Die Wechselstromleistungsleitung 1 ist
zwischen den Lastrennkontakt 201 und einen Anschluß an der
Lastseite 301 angeschlossen. Ein Stromübertrager 21 ist auf
der Wechselstromleistungsleitung 1 zwischen dem Anschluß an
der elektrischen Leistungsseite 101 und dem Anschluß auf
der Lastseite 301 vorgesehen. Eine Gleichrichterschaltung
30 ist an die sekundären Ausgangsanschlüsse des
Stromübertragers 21 zum Verändern eines Wechselstroms angeschlossen,
welcher durch die Sekundärwicklung des Stromübertragers 21
fließt, in einen einseitig gerichteten Strom. Die
Gleichrichterschaltung 30 besteht aus zwei Sätzen von
Reihenschaltungen von Dioden. Eine elektrische Leistungsschaltung
500 zum Ausgeben einer Gleichstrom-Konstantspannung ist an
einen positiven Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung
30 angeschlossen. Die elektrische Leistungsschaltung 500
besitzt einen positiven Anschluß 5a, einen
Referenzausgangsanschluß 5b, einen mittleren Ausgangsanschluß 5c und
einen negativen Ausgangsanschluß 5d.
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Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der in Fig. 1
gezeigten elektrischen Leistungsschaltung 500. Bezüglich
Fig. 2 umfaßt eine Impedanzschaltung 501, welche die
Auslöseoperation der elektromagnetischen Auslösevorrichtung
erleichtert: eine Reihenschaltung von Widerständen R&sub4; und R&sub5;,
welche zwischen einen Ausgangsanschluß 30a der
Gleichrichterschaltung 30 und den Kollektor eines Transistors Tr&sub1;
angeschlossen ist, einen Widerstand R&sub6;, welcher zwischen den
Anschlußpunkt 501a der Widerstände R&sub4; und R&sub5; und die Basis
des Transistors Tr&sub1; angeschlossen ist, und eine Zenerdiode
ZD&sub1;, welche zwischen den Anschlußpunkt 501a der Widerstände
R&sub4; und R&sub5; und den Emitter des Transistors Tr&sub1; angeschlossen
ist.
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Eine Spannungsbeschränkungsvorrichtung 502 so wie eine
Zenerdiode ist an die Impedanzschaltung 501 als
Reihenschaltung angeschlossen. Die Anode einer Diode 503 ist an den
Verbindungspunkt 501b der Impedanzschaltung und der
Spannungsbeschränkungsvorrichtung 502 angeschlossen. Ein
Glättungskondensator 504 ist zwischen die Kathode der Diode 503
und den negativen Anschluß 5d der elektrischen
Leistungsschaltung 500 angeschlossen. Die Kathode der Diode 503 ist
des weiteren an den positiven Anschluß 5a der elektrischen
Leistungsschaltung 500 angeschlossen.
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Eine Bezugsspannungserzeugungsschaltung 505 ist an den
positiven Anschluß 5a der elektrischen Leistungsschaltung 500
angeschlossen. Eine andere
Spannungsbeschränkungsvorrichtung 506 so wie eine Zenerdiode ist in Reihe an die
Bezugsspannungserzeugungsschaltung 505 angeschlossen. Der
Verbindungspunkt 505a der Bezugsspannungserzeugungsschaltung 505
und der Spannungsbeschränkungsvorrichtung 506 ist an den
mittleren Anschluß 5c der elektrischen Leistungsschaltung
500 angeschlossen. Des weiteren ist ein Ausgangsanschuß
505b der Bezugsspannungserzeugungsschaltung 500 an einen
Referenzanschluß 5b der elektrischen Leistungsschaltung 500
angeschlossen.
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Entsprechend Fig. 1 ist der negative Anschluß 5d der
elektrischen Leistungsschaltung 500 an einen Anschluß eines
Widerstands 40 zur Stromerfassung angeschlossen. Der andere
Anschluß des Widerstands 40 ist an einen Anschluß eines
anderen Widerstands 41 zur Stromerfassung angeschlossen. Der
andere Anschluß des Widerstands 41 ist an den negativen
Anschluß der Gleichrichterschaltung 30 angeschlossen.
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Differentielle Verstärker 60, 61 bestehen jeweils aus einem
Operationsverstärker 63 oder 631 und vier Widerständen 64,
65, 66 und 67 oder 641, 651, 661 und 671. Die elektrische
Leistung wird den differentiellen Verstärkern 60 und 61 von
der elektrischen Leistungsschaltung 500 zugeführt.
Eingangsanschlüsse der differentiellen Verstärker 60 und 61
sind jeweils an beide Anschlüsse der Widerstände 40 bzw. 41
angeschlossen. Die differentiellen Verstärker 60 und 61
wandeln den Spannungsabfall an den Widerständen 40 und 41
zur Stromerfassung jeweils in ein Spannungssignal um,
welches auf einer mittleren Spannung V&sub0; der elektrischen
Leistungsquelle 500 basiert. Das Verhältnis der Verstärkungen
der differentiellen Verstärker 60 und 61 ist derart
gewählt, daß die Verstärkung desjenigen, welcher der
elektrischen Leistungsschaltung näher ist, kleiner als die des
anderen ist. In dieser Ausführungsform ist die Beziehung
dahingehend festgelegt, daß die Verstärkung des
differentiellen Verstärkers 60 kleiner als diejenige des
differentiellen Verstärkers 61 ist.
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Eine Zeitverzögerungsschaltung 70 weist eine
Sofortauslöseschaltung 230, eine Kurzzeitauslöseschaltung 220 und eine
Langzeitauslöseschaltung 170 auf. Jeweilige
Ausgangsanschlüsse der Sofortauslöseschaltung 230, der
Kurzzeitauslöseschaltung 220 und der Langzeitauslöseschaltung 170 sind
gemeinsam an einen Ausgangsanschluß 70a der
Zeitverzögerungsschaltung 70 angeschlossen.
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Die Sofortauslöseschaltung 230 ist nämlich an den
Ausgangsanschluß des differentiellen Verstärkers 60 angeschlossen.
Eine Reihenschaltung einer Spitzenwert-Umwandlungsschaltung
210 und der Kurzzeitauslöseschaltung 220 und eine andere
Reihenschaltung einer Effektivwert-Wandlerschaltung 211 und
der Langzeitauslöseschaltung 170 sind an die
Sofortauslöseschaltung 230 als Parallelschaltung angeschlossen. Die
Sofortauslöseschaltung 230 gibt ein Auslösesignal zu der Zeit
aus, zu welcher das diesbezügliche Eingangssignal einen
Wert oberhalb eines ersten vorherbestimmten Werts annimmt.
Die Kurzzeitauslöseschaltung 220 gibt ein Auslösesignal
aus, kurz nachdem der Eingang des Spitzenwerts von der
Spitzenwert-Wandlerschaltung 210 einen Wert oberhalb eines
zweiten vorherbestimmten Werts annimmt. Die
Langzeitauslöseschaltung 170 gibt ein Auslösesignal nach einer
vorherbestimmten langen Zeitperiode aus, nachdem der Eingang des
Effektivwerts von der Effektivwert-Wandlerschaltung 211
oberhalb eines dritten vorherbestimmten Werts liegt.
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Eine elektromagnetische Auslösespule 80 ist an einen
positiven Anschluß der Schaltung 30 angeschlossen. Eine
umschaltende Schaltung 120 ist zwischen die
elektromagnetische Auslösespule 80 und den negativen Anschluß 5d der
elektrischen Leistungsschaltung 500 angeschlossen. Die
elektromagnetische Auslösespule 80 ist mechanisch mit dem
Auslösemechanismus 100 zum Öffnen des Lasttrennkontakts 201
verbunden, welcher bezüglich der
Wechselstromleistungsleitung 1 vorgesehen ist, und ist zum Ansteuern des
Auslösemechanismus 100 angeregt, wenn die umschaltende Schaltung 120
eingeschaltet wird.
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Eine Blockierschaltung 50 für unzureichenden
Spannungsbetrieb ist zum Blockieren der Auslöseoperation, wenn die
Spannung der elektrischen Leistungsschaltung 500
unzureichend ist (wenn sie unterhalb einer vorherbestimmten
Spannung liegt), besitzt einen Ausgangsschalter 54, welcher
zwischen die umschaltende Schaltung 120 und die
Zeitverzögerungsschaltung 70 angeschlossen ist. Die
Blockierschaltung 50 für unzureichenden Spannungsbetrieb weist einen
Komperator 53 und einen Potentialteiler 51 auf, wie in Fig.
2 gezeigt ist. Der Potentialteiler 51 besteht aus der
Reihenschaltung von Widerständen R&sub7; und R&sub8;, welche zwischen
den positiven Anschluß 5a und den mittleren Anschluß 5c der
elektrischen Leistungsschaltung 500 angeschlossen sind. Der
Verbindungspunkt 51a der Widerstände R&sub7; und R&sub8; ist an einen
Eingangsanschluß des Komperators 53 angeschlossen, und der
andere Eingangsanschluß des Komperators 53 ist an den
Referenzanschluß 5b der elektrischen Leistungsschaltung 500
angeschlossen.
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Entsprechend Fig. 1 besitzt ein Steckverbinder 11 zum
Testen des Betriebs Kontakte 11a, 11b, 11c und 11d. Der
Kontakt 11a ist an den negativen Anschluß 5d der elektrischen
Leistungsschaltung 500 angeschlossen. Der Kontakt 11b ist
an die Anode einer Diode 12 angeschlossen, welche zum
Verhindern von Umkehrströmen zu den Kontakten verwendet wird,
und die Kathode der Diode 12 ist an den positiven Anschluß
30a der Gleichrichterschaltung 30 angeschlossen. Der
Kontakt 11c ist an eine erste Testsignal erzeugende Schaltung
13 angeschlossen, und der Kontakt 11d ist an eine zweite
Testsignal erzeugende Schaltung 14 angeschlossen.
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Die Anschlüsse 15a, 15b, 15c und 15d sind nichttrennbar an
die Kontakte 11a, 11b, 11c bzw. 11d angeschlossen. Der
Anschluß 15a ist mit der negativen Elektrode der Gleichstrom-
Leistungsquelle 16 verbunden. Andere Anschlüsse 15b, 15c
und 15d sind jeweils an Schalter 17a, 17b und 17c
angeschlossen. Die Schalter 17a, 17b und 17c sind mit der
positiven Elektrode der Gleichstrom-Leistungsquelle verbunden.
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Im folgenden wird der Betrieb der oben erwähnten Schaltung
beschrieben.
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Wenn ein Strom in der Wechselstromleistungsleitung 1 von
Fig. 1 fließt, fließt ein sekundärer elektrischer
Wechselstrom, welcher einen Wert besitzt, der durch das Verhältnis
der Stromübertragung definiert ist, durch eine
Sekundärwicklung des Stromübertragers 21. Der sekundäre elektrische
Wechselstrom wird in einen einseitig gerichteten
elektrischen Strom durch die Gleichrichterschaltung 30
umgewandelt. Der Ausgangsstrom der Gleichrichterschaltung 30
fließt durch die elektrische Leistungsschaltung 500 und die
Widerstände 40 und 41. Der Ausgangsstrom zirkuliert zu der
Gleichrichterschaltung 30. Zu dieser Zeit fließt ein Strom,
welcher Wellenformen einer vollständigen
Wellengleichrichtung entsprechend dem Strom besitzt, welcher durch die
Wechselstromleistungsleitung 1 fließt, durch die
elektrische Leistungsschaltung 500 und die Widerstände 40 und 41.
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Wenn der Strom, welcher Wellenformen einer vollständigen
Wellengleichrichtung besitzt, in die elektrische
Leistungsschaltung 500 fließt, werden Spannungen +V, Vref, V0 und -V
an den Anschlüssen 5a, 5b, 5c und 5d erzeugt, wie in Fig. 3
gezeigt ist, wobei die Spannungen +V, Vref und -V jeweils
Potentialdifferenzen bezüglich der Standardspannung V0 an
dem geerdeten mittleren Anschluß 5c sind. In diesem Fall
kann die Ausgangsspannung +V an dem Anschluß 5a eine
Welligkeitskomponente enthalten. Die Beziehung zwischen den
Ausgangsspannungen +V und Vref ist wie folgt:
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(+V) > (Vref)
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Die Ausgangsspannung der elektrischen Leistungsschaltung
500 wird ebenso an die Blockierschaltung 50 für
unzureichenden Spannungsbetrieb angelegt. Wenn die Spannung +V
größer als ein in Fig. 3 gezeigter Pegel EIN wird, schaltet
der Komperator 53, welcher ein Hystereseverhalten zeigt,
den Schalter 54 ein. Und wenn die Spannung kleiner als ein
Pegel AUS wird, schaltet der Komperator 53 der Schalter 54
aus.
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Die Differenz zwischen dem Pegel EIN und dem Pegel AUS wird
größer gewählt als die oben erwähnte Welligkeitskomponente,
welche in der Spannung +V enthalten ist, und daher kann der
Schalter 54 das Ein- und Ausschalten durch die
Welligkeitskomponente nicht wiederholen.
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Die Blockierschaltung für unzureichenden Spannungsbetrieb
schaltet nämlich den Schalter 54 lediglich dann ein, wenn
jede der folgenden Bedingungen gleichzeitig erfüllt ist:
die Spannung +V liegt oberhalb eines bestimmten Werts, die
Spannung Vref ist vollständig stabil und die Spannung -V
erreicht einen vorherbestimmten Wert.
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Andererseits wird elektrische Leistung den differentiellen
Verstärkern 60 und 61 von der elektrischen
Leistungsschaltung 500 zugeführt, und Eingangsspannungen der
differentiellen Verstärker 60 und 61 werden von den Widerständen 40
und 41 zugeführt. Die Verstärkungen der differentiellen
Verstärker 60 und 61 sind derart definiert, daß die
Verstärkung des differentiellen Verstärkers 60 kleiner ist als
diejenige des differentiellen Verstärkers 61. Daher kann
die Neigung der Ausgangsspannungs-Charakteristik des
differentiellen Verstärkers 60, welche durch A in Fig. 4
dargestellt ist, größer gemacht werden als diejenige der
konventionellen Charakteristik, welche durch C in dem
Langzeitauslösegebiet dargestellt ist. Als Ergebnis kann eine
kleine Veränderung des Stromwerts in dem
Langzeitauslösebereich genau erfaßt werden. Wenn hierauf die
Ausgangsspannung des anderen differentiellen Verstärkers 61 die Ladung
des Kurzzeitauslösegebiets besitzt, in welchem die
Veränderung des Stromwerts klein ist, ist die durch B dargestellte
Neigung der Ausgangsspannungs-Charakteristik ausreichend,
um gleich der durch C dargestellten konventionellen
Charakteristik zu sein.
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Wenn ein unmittelbarer Wert des Ausgangs des
differentiellen Verstärkers 60 oberhalb des in Fig. 4 gezeigten
Sofortauslösegebiets liegt, gibt die Sofortauslöseschaltung
230 ein Ausgangssignal als Ausgang der
Zeitverzögerungschaltung 70 aus. Der Ausgang des differentiellen
Verstärkers 60 wird an die Spitzenwert-Wandlerschaltungen 210 und
210 angelegt. In Wellenformen der
Spitzenwert-Wandlerschaltungen 210 und 210 sind beispielsweise in Fig. 5
dargestellt. Ausgänge der Spitzenwert-Wandlerschaltungen 210 und
210 werden jeweils an die Kurzzeitauslöseschaltung 220 und
die Langzeitauslöseschaltung 170 angelegt. Wenn die Werte
des Ausgangsstroms der Spitzenwert-Wandlerschaltungen 210
und 210 oberhalb des Kurzzeitauslösegebiets und des
Langzeitauslösegebiets liegen, welche in Fig. 4 gezeigt sind,
geben die Kurzzeitauslöseschaltung 220 und die
Langzeitauslöseschaltung 170 jeweils ein Ausgangssignal als einen
Ausgang der Zeitverzögerungsschaltung 70 aus.
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Das Ausgangssignal der Zeitverzögerungsschaltung 70
passiert den Ausgangsschalter 54 der Blockierschaltung für
unzureichenden Spannungsbetrieb und triggert die umschaltende
Schaltung 120, um ein Eingangssignal zu erzeugen. Dadurch
wird die umschaltende Schaltung 120 eingeschaltet, und die
elektromagnetische Auslösespule 80 wird erregt. Wenn die
elektromagnetische Auslösespule 80 erregt wird, wird der
Lasttrennkontakt 201, welcher mit der elektromagnetischen
Auslösespule 80 durch den in Fig. 1 gezeigten
Auslösemechanismus 100 verbunden ist, zum Trennen des zufälligen
Überstroms geöffnet. Eine solche Auslöseoperation ist
beispielsweise in Fig. 6 gezeigt.
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Wenn der Wert des Stroms, welcher durch den
Lasttrennkontakt 201 fließt, kleiner als 10 bis 20% des Werts des
abgeschätzten Stroms davon ist, kann die elektrische
Leistungsschaltung 500 eine unzureichende Spannung zum Ansteuern der
Zeitverzögerungsschaltung 70 ausgeben. Unter einer solchen
Bedingung, bei welcher der unzureichende Spannungszustand
ausgegeben wird, schaltet der Ausgangsschalter 54 der
Blockierschaltung 50 für unzureichenden Spannungsbetrieb
ab, um das Einschalten der umschaltenden Schaltung 120 zu
verhindern, sogar dann, wenn die Zeitverzögerungsschaltung
70 ein fehlerhaftes Ausgangssignal ausgibt.
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Als nächstes wird der Testbetrieb des oben erwähnten
Schalters in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Zuerst einmal sind die Anschlüsse 15a, 15b, 15c und 15d
jeweils mit den Kontakten 11a, 11b, 11c und 11d des
Steckverbinders 11 verbunden.
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Unter der Bedingung, daß der Lasttrennkontakt 201 geöffnet
ist und nicht irgendein Strom durch die
Wechselstromleistungsleitung 1 fließt, wenn der Schalter 17a geschlossen
ist, wird eine vorherbestimmte Spannung, beispielsweise
24V, an die elektrische Leistungsschaltung von der äußeren
Gleichstrom-Leistungsquelle 16 angelegt, und es fließt ein
Gleichstrom durch die elektrische Leistungsschaltung 500.
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Wenn unter der oben erwähnten Bedingung der Schalter 17b
geschlossen wird, wird der Schalter 18 umgeschaltet, um mit
der ersten Gleichstrom-Leistungsquelle 19 durch den Ausgang
der ersten testsignalerzeugenden Schaltung 13 verbunden zu
sein. Die Spannung von der ersten
Gleichstrom-Leistungsquelle 19 wird an den positiven Eingangsanschluß des
differentiellen Verstärkers 60 als ein Eingangssignal angelegt,
und das Ausgangssignal des differentiellen Verstärkers 60
wird an die Zeitverzögerungsschaltung 70 angelegt. Da
hierauf der Pegel des Ausgangssignals des differentiellen
Verstärkers 60 sich im hohen Zustand befindet, gibt die
Sofortauslöseschaltung 230 ein Ausgangssignal in dem in Fig.
4 und 6 gezeigten Sofortauslösegebiet als ein
Ausgangssignal der Zeitverzögerungsschaltung 70 aus.
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Wenn im Gegensatz dazu der Schalter 17c anstelle des
Schalters 17b geschlossen wird, wird der Schalter 22
umgeschaltet, um mit der zweiten Gleichstrom-Leistungsquelle 20
durch den Ausgang der zweiten Testsignal erzeugenden
Schaltung 14 verbunden zu sein. Die Spannung von der zweiten
Gleichstrom-Leistungsquelle 20 wird an den positiven
Eingangsanschluß des differentiellen Verstärkers 61 als
Eingangssignal angelegt. Das Ausgangssignal des
differentiellen Verstärkers 61 wird an die Zeitverzögerungsschaltung 70
angelegt. Da hierauf der Pegel des Ausgangssignals des
differentiellen
Verstärkers 61 relativ niedriger als derjenige
des differentiellen Verstärkers 60 ist, gibt die
Langzeitauslöseschaltung 170 ein Ausgangssignal in dem in Fig.
4 und 6 gezeigten Auslösegebiet als ein Ausgangssignal der
Zeitverzögerungsschaltung 70 aus.
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Aus der oben erwähnten Beschreibung ist es naheliegend, daß
eine Überprüfung der Sofortauslösecharakteristik und der
Langzeitauslösecharakteristik in dem Zustand, daß der
Schalter tatsächlich mit der Leistungsleitung zur Anwendung
verbunden ist, leicht durch folgende Schritte ausgeführt
werden kann: Verbinden der Anschlüsse 15a, 15b, 15c und 15d
mit den Kontakten 11a, 11b, 11c und 11d des Steckverbinders
11 jeweils zum Testen des Betriebs und zum Einschalten des
Schalters 17; Zuführen der Spannung der
Gleichstrom-Leistungsquelle 16 der elektrischen Leistungsquelle 500;
Schließen der Schalter 17b oder 17c; Umschalten des
Schalters 18 oder 22, um mit der Gleichstrom-Leistungsquelle 19
oder 20 durch den Ausgang der ersten oder zweiten
Testsignal erzeugenden Schaltung 13 oder 14 verbunden zu sein;
und Anlegen der Ausgangsspannung der ersten oder zweiten
Gleichstrom-Leistungsquelle 19 oder 20 als ein
Quasieingangssignal oder ein Testsignal an den differentiellen
Verstärker 60 oder 61.
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Des weiteren tritt in der oben erwähnten Ausführungsform
unter der Bedingung, daß der Lasttrennkontakt 201
geschlossen ist und die Wechselstromleistungsleitung 1 aktiv ist,
wenn Strom darin fließt, sogar wenn jeder der Kontakte 11a,
11b, 11c oder 11d des Steckverbinders 11 kurzgeschlossen
ist, kein unerwartetes zufälliges Ereignis auf, welches die
Sofortauslösecharakteristik oder die
Langzeitauslösecharakteristik ungünstig beeinträchtigt, da die Diode 12 zum
Verhindern des Umkehrstroms zwischen den Kontakt 11b und den
positiven Anschluß der Gleichrichterschaltung 30
angeschlossen ist.
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In der oben erwähnten Ausführungsform wird lediglich die
Überprüfung der Sofortauslösecharakteristik und der
Langzeitcharakteristik beschrieben. Jedoch wird das Überprüfen
der Kurzzeitauslösecharakteristik auf ähnliche Weise
durchgeführt.
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Des weiteren wird die erwähnten Ausführungsform als
Schalter zum Trennen einer einzigen Phase einer
Wechselstromleistungsleitung beschrieben. Jedoch kann ein Schalter zum
Trennen zweier oder dreier Phasen von
Wechselstromleistungsleitungen realisiert werden mit: einer Mehrzahl von
Stromübertragern zum Umwandeln von Strömen, welche auf den
zwei oder drei Phasen zu den Ausgangsströmen von
Sekundärwicklungen proportional in einem vorherbestimmten
Verhältnis einer Stromübertragung fließen; einer Mehrzahl von
Gleichrichterschaltungen zum Umwandeln des die Richtung
wechselnden sekundären Ausgangsstroms des Stromübertragers
in einseitig gerichtete Ströme; einer Reihenschaltung einer
Mehrzahl (4 oder 6) von Widerständen, welche ebenso an eine
elektrische Leistungsschaltung angeschlossen sind, in
welcher der Ausgangsstrom der Gleichrichterschaltungen fließt;
und einer Mehrzahl von Sätzen eines differentiellen
Verstärkers, einer Testsignal erzeugenden Schaltung, eines
Schalters usw. entsprechend den jeweiligen Widerständen.
Dadurch besitzt der Schalter für die Mehrzahl von Phasen
von Wechselstromleistungsleitungen eine
Überprüfungsfunktion der Auslösecharakteristik ähnlich wie bei der oben
erwähnten Ausführungsform.
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Obwohl die Erfindung in ihrer bevorzugten Form mit einem
gewissen Grad von Bestimmtheit beschrieben worden ist, ist
zu verstehen, daß die vorliegende Offenbarung der
bevorzugten Form in den Details der Konstruktion und der
Kombination und der Anordnung von Teilen ohne vom Rahmen der
Erfindung abzuweichen, welche hernach beansprucht wird,
verändert werden kann.