DE1089863B

DE1089863B - Overcurrent release with current transformer

Info

Publication number: DE1089863B
Application number: DEK36396A
Authority: DE
Inventors: Richard Heinrich; Hermann Sturm
Original assignee: Kupfer Asbest Co
Current assignee: Kupfer Asbest Co
Priority date: 1958-12-04
Filing date: 1958-12-04
Publication date: 1960-09-29

Description

In der Hauptpatentanmeldung sind Überstromauslöser mit temperaturabhängigen Bauelementen beschrieben und Lösungen gezeigt, die es ermöglichen, solche Überstromauslöser ganz ohne Verwendung mechanisch aufeinander einwirkender Teile zu bauen. Es kommen dabei fast ausschließlich ruhende elektronische Bauteile zum Einsatz, nur das Auftrennen des Zugspulenstromkreises erfolgt beim Eintreten des Störungsfalls zweckmäßigerweise durch ein einfaches Hilfsrelais. Durch den Fortfall der bisher erforderlichen mechanischen bewegten Teile hoher Präzision wird die Fertigung und Jus tage von Überstromauslösern gemäß der Erfindung wesentlich vereinfacht und verbilligt. Im Betrieb sind .solche Auslöser unempfindlich gegen Erschütterungen.In the main patent application there are overcurrent releases described with temperature-dependent components and shown solutions that enable to build such overcurrent releases without the use of mechanically interacting parts. It In this case, static electronic components are used almost exclusively, only the separation of the Pull coil circuit is expediently carried out by a simple one when a malfunction occurs Auxiliary relay. By eliminating the previously required mechanical moving parts of high precision the manufacture and adjustment of overcurrent releases according to the invention is significantly simplified and cheaper. Such triggers are insensitive to vibrations during operation.

Gemäß der Lehre der Hauptpatentanmeldung werden diese Vorteile dadurch erreicht, daß bei Überstromauslösern für ein oder mehrphasige Magnetschalter und Schütze mit in den zur Überwachung vorgesehenen Stromkreisen eingeschalteten Widerständen mit diesen Widerständen temperaturabhängige Bauelemente wärmemäßig derart gekoppelt sind, daß bei steigendem Strom eine Überheizung dieser temperaturabhängigen Bauelemente erfolgt, wobei die temperaturabhängigen Bauelemente zusammen mit nicht temperaturabhängigen Widerständen vorzugsweise in Form einer Brückenschaltung miteinander verbunden sind, und daß Transistoren an den Brückenausgang geschaltet sind, welche bei Verstimmung der Brücke unmittelbar oder mittelbar eine Abschaltung des oder der zu überwachenden Stromkreise bewirken. Von den Transistoren wird eventuell unter Zwischenschaltung eines weiteren zur Verstärkung dienenden Transistors ein Hilfsrelais ausgesteuert, dessen Kontakt bei Auftreten einer Überlastung den Zugspulenstromkreis unterbricht.According to the teaching of the main patent application, these advantages are achieved in that overcurrent releases for single or multi-phase magnetic switches and contactors with resistors switched on in the circuits provided for monitoring temperature-dependent components are thermally coupled with these resistors in such a way that that when the current increases, these temperature-dependent components are overheated, with the temperature-dependent components together with non-temperature-dependent resistors preferably are interconnected in the form of a bridge circuit, and that transistors are connected to the Bridge output are switched, which, if the bridge is detuned, immediately or indirectly switch off of the circuit or circuits to be monitored. The transistors may be under Interconnection of a further transistor used for amplification controls an auxiliary relay, whose contact interrupts the tension coil circuit when an overload occurs.

Die Erfindung bezweckt eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Gegenstandes der Hauptpatentanmeldung, wobei wiederum gemäß der Lehre der Hauptpatentanmeldung fast ausschließlich ruhende elektronische Bauelemente zum Einsatz kommen und lediglich das Auftrennen des Schützspulenstromkreises im Störungsfall durch ein einfaches Hilfsrelais erfolgt, an welches keine besonderen Anforderungen gestellt werden.The invention aims at a further advantageous embodiment of the subject matter of the main patent application, again, according to the teaching of the main patent application, almost exclusively dormant electronic Components are used and only the disconnection of the contactor coil circuit in the Failure occurs through a simple auxiliary relay, to which no special requirements are made will.

Die erfindungsgemäßen Vorteile werden dadurch erreicht, daß in die zu überwachenden Stromkreise Stromwandler etwa in der Form kleiner Transformatoren gelegt werden, deren Primärwicklung von dem zu überwachenden Strom durchflossen wird. Die in der Sekundärwicklung auftretende Wechselspannung wird gleichgerichtet und einem Widerstand zugeführt, der den einen Zweig einer Brückenschaltung bildet. Die am Brückenausgang auftretende Spannung steuertThe advantages of the invention are achieved in that in the circuits to be monitored Current transformers are roughly placed in the form of small transformers, the primary winding of which is different from the current to be monitored is flowing through. The alternating voltage occurring in the secondary winding is rectified and fed to a resistor which forms one branch of a bridge circuit. The voltage occurring at the bridge output controls

überstromauslöser mit StromwandlerOvercurrent release with current transformer

Zusatz zur Patentanmeldung K 36395 VIIIb/21c
(Auslegeschxift 1 085 601)Addition to patent application K 36395 VIIIb / 21c
(Auslegeschift 1 085 601)

Anmelder:Applicant:

Kupfer-Asbest-Co. Gustav Bach,Copper asbestos co. Gustav Bach,

Heilbronn/Neckar-Sontheim,Heilbronn / Neckar-Sontheim,

Kreuzäckerstr. 6Kreuzäckerstr. 6th

Richard Heinrich, Heilbronn/Neckar,Richard Heinrich, Heilbronn / Neckar,

und Hermann Sturm, Horkheim. über Heilbronn/Neckar, sind als Erfinder genannt wordenand Hermann Sturm, Horkheim. via Heilbronn / Neckar, have been named as inventors

einen oder mehrere hintereinandergeschaltete Transistoren aus, derart, daß z. B. der Transistor vom Sperrzustand in den leitenden Zustand versetzt wird, wo- durch ein Hilfsrelais anzieht und das Schütz durch Unterbrechen des Zugspulenstromkreises zum Abfallen gebracht wird.one or more series-connected transistors, such that, for. B. the transistor is switched from the blocking state to the conductive state, where- through an auxiliary relay picks up and the contactor drops out by interrupting the pull coil circuit is brought.

Damit im Ansprechbereich solcher Überstromauslöser eine erhöhte Genauigkeit erzielt wird, sind in den Steuerkreis der Transistoren nichtlineare Bauelemente etwa in Form von Zener-Dioden eingeschaltet, welche zunächst den bei normalem Betrieb vorhandenen Anteil der Steuerspannung unterdrücken, jedoch in der Nähe des Auslösestromes die Steuerspannung voll zur Wirkung kommen lassen.In order to achieve increased accuracy in the response range of such overcurrent releases, in the control circuit of the transistors is switched on by non-linear components in the form of Zener diodes, which initially suppress the portion of the control voltage that is present in normal operation, however, in the vicinity of the tripping current, let the control voltage take full effect.

Zur zusätzlichen Überwachung bezüglich kleiner, aber langandauernder Überschreitung des Auslösestrom-Sollwertes sind temperaturempfindliche Bauelemente eingesetzt, welche von Widerständen geheizt werden, die in dem zu überwachenden Stromkreis liegen. Mit zunehmender Erwärmung verändern diese temperaturempfindlichen Bauelemente ihre elektrischen Eigenschaften und bewirken zusätzlich eine Aussteuerung des bereits vorhandenen Steuerkreises.For additional monitoring with regard to small but long-term overshooting of the tripping current setpoint temperature-sensitive components are used, which are heated by resistors in the circuit to be monitored. These change with increasing warming temperature-sensitive components their electrical properties and also cause a Control of the already existing control circuit.

In diesem Fall ist sowohl ein Schutz gegen plötzliche hohe Überlastungsströme als auch gegen langandauernde kleine Überlastungsströme bei geringem Aufwand an Schaltmitteln gegeben.In this case there is protection against sudden high overload currents as well as against long lasting ones small overload currents given with little expenditure on switching means.

Erfindungsgemäß kann die Stromversorgung der Überstromauslöseeinrichtung auf einfache und billige Weise dadurch erfolgen, daß auf der Zugspule des Schützes eine Zweitwicklung angebracht ist, deren Spannung nach Gleichrichtung und Siebung als Speisespannung verwendet wird.According to the invention, the power supply of the overcurrent release device can be simple and cheap Wise done in that a second winding is attached to the pull coil of the contactor, the Voltage after rectification and sieving is used as the supply voltage.

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Erfindungsgemäß ist es auch möglich, bei Überstromauslösern mit mehrphasiger Stromüberwachung in vorteilhafter Weise nur ein gemeinsames, mit einem oder mehreren Transistoren sowie eventuell mit einem Hilfsrelais bestücktes Steuerteil einzusetzen.According to the invention, it is also possible for overcurrent releases with multiphase current monitoring advantageously only one common, with one or more transistors and possibly with one Use control unit equipped with auxiliary relays.

Ein Ausführungsbeispiel eines Überstromauslösers gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung durch Schaltbild dargestellt und nachstehend näher erläutert: An embodiment of an overcurrent release according to the invention is shown in the drawing Circuit diagram shown and explained in more detail below:

In den zu überwachenden Stromkreis 5-1-2-6 ist die Primärwicklung 21 des Stromwandlers geschaltet. Die Wechselspannung der Sekundärwicklung 22 gelangt über Gleichrichter 24 zum Kondensator 25. In der Zuleitung zum Widerstand 23 liegt eine Zener-Diode 26. Die Zener-Spannung der Zener-Diode 26 wird vorteilhaft so gewählt, daß sie knapp unterhalb des Spannungswertes liegt, der beim Nennstrom des Überstromauslösers am Kondensator 25 vorhanden ist. Widerstand 23 bildet einen Zweig einer Brückenschaltung, welche weiterhin aus den Widerständen 18, 19 und 20 besteht. Der Brückeneingang wird von einer Gleichspannung gespeist, welche im vorliegenden Falle durch Gleichrichtung einer Wechselspannung erzeugt wifd, die der Sekundärwicklung 14 der Zugspule 3 des Schützes entnommen wird. Am Brückenausgang liegt die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 8, dem zur Stromverstärkung ein weiterer Transistor 10 nachgeschaltet ist. Im Kollektorkreis des Transistors 10 ist die Spule 11 eines Hilfsrelais eingeschaltet, dessen Kontakt 12 im Zugspulenstromkreis des Schützes liegt. Der Abgleich der Brücke erfolgt durch Einstellung des Widerstandes 18 so, daß bei Nennstrom die Brückenausgangsspannung nahezu Null oder so ist, daß die Basis des Transistors 8 eine geringe positive Vorspannung gegenüber dem Emitteranschluß erhält. Dadurch ist die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 8 im Sperrzustand, der Basisanschluß des Transistors 10 liegt über Widerstand 9 auf negativem Potential. Dies bedeutet, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 10 leitend ist, wodurch sich das Hilfsrelais 11 in angezogenem Zustand befindet und sein Kontakt 12 geschlossen ist. Bei Überschreiten des Nennstromes im Verbraucherkreis erhöht sich in gleichem Maße die Spannung an der Sekundärwicklung 22 des Stromwandlers. Dadurch erhöht sich auch die an Widerstand 23 anliegende Gleichspannung, wodurch das Potential des Basisanschlusses von Transistor 8 nunmehr negative Werte annimmt. Dies bewirkt, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 8 in den leitenden Zustand versetzt wird, wodurch der Basisanschluß des Transistors 10 auf Emitterpotential gelegt und Transistor 10 in den Sperrzustand versetzt wird. Dadurch fällt Hilfsrelais 11 ab und öffnet seinen Kontakt 12. Kontakt 12 unterbricht den Stromkreis der Schützspule 3, wodurch das Schütz abschaltet und den Verbraucher vom Netz trennt.The primary winding 21 of the current transformer is connected to the circuit to be monitored 5-1-2-6. The alternating voltage of the secondary winding 22 passes through the rectifier 24 to the capacitor 25. In the lead to the resistor 23 there is a Zener diode 26. The Zener voltage of the Zener diode 26 is advantageously chosen so that it is just below the voltage value at Rated current of the overcurrent release on the capacitor 25 is available. Resistor 23 forms a branch of a bridge circuit, which also consists of resistors 18, 19 and 20. The bridge input is fed by a direct voltage, which in the present case is generated by rectifying an alternating voltage that is taken from the secondary winding 14 of the pulling coil 3 of the contactor. At the bridge output is the base-emitter path of a transistor 8, which is followed by a further transistor 10 for current amplification. In the collector circuit of the transistor 10, the coil 11 of an auxiliary relay is switched on, the contact 12 of which is in the pull coil circuit of the contactor. The bridge is balanced by setting the resistor 18 so that at the rated current the bridge output voltage is almost zero or so that the base of the transistor 8 receives a slight positive bias with respect to the emitter connection. As a result, the emitter-collector path of the transistor 8 is in the blocking state, the base connection of the transistor 10 is at negative potential via resistor 9. This means that the emitter-collector path of the transistor 10 is conductive, as a result of which the auxiliary relay 11 is in the attracted state and its contact 12 is closed. If the rated current in the consumer circuit is exceeded, the voltage on the secondary winding 22 of the current transformer increases to the same extent. This also increases the DC voltage applied to resistor 23, as a result of which the potential of the base connection of transistor 8 now assumes negative values. This has the effect that the emitter-collector path of the transistor 8 is put into the conductive state, whereby the base terminal of the transistor 10 is placed on emitter potential and transistor 10 is put into the off state. As a result, the auxiliary relay 11 drops out and opens its contact 12. Contact 12 interrupts the circuit of the contactor coil 3, as a result of which the contactor switches off and disconnects the consumer from the mains.

Zusätzlich zur Aussteuerung des Transistors 8 durch die von der Sekundärwicklung 22 abgegebene Spannung erfolgt eine weitere Aussteuerung dadurch, daß der Widerstand 20 als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet ist. Da die Heizung des Widerstandes 20 durch einen vom zu überwachenden Strom durchflossenen Widerstand 37 erfolgt, ändert sich der Widerstands wert in Abhängigkeit von diesem Strom. Bei kurzzeitiger Überlastung wirkt sich infolge der Wärmeträgheit diese Aufheizung nicht aus, in diesem Fall erfolgt vielmehr die Aussteuerung des Transistors 8 und damit die Auslösung des Überstromauslösers durch den Stromwandler, dessen ansteigende Sekundärspannung eine unverzögerte Auslösung bewirkt. Bei langandauernden, jedoch kleinen Überlastungsströmen erwärmt sich Widerstand 20 in zunehmendem Maße und verändert damit seinen Widerstands wert. Die aus den Widerständen 18, 19,In addition to the modulation of the transistor 8 by the voltage emitted by the secondary winding 22 , a further modulation takes place in that the resistor 20 is designed as a temperature-dependent resistor. Since the resistor 20 is heated by a resistor 37 through which the current to be monitored flows, the resistance value changes as a function of this current. In the event of brief overload, this heating does not have any effect due to the thermal inertia.In this case, transistor 8 is activated and the overcurrent release is triggered by the current transformer, the rising secondary voltage of which causes instantaneous tripping. In the case of long-lasting but small overload currents, resistor 20 heats up to an increasing extent and thus changes its resistance value. The resistors 18, 19,

ίο 20 und 23 bestehende Brücke wird dadurch aus ihrem abgestimmten Zustand verschoben, so daß sich eine zunehmende negative Spannung an ihrem Ausgang und somit am Basisanschluß des Transistors 8 ergibt. Dies bewirkt, wie bereits geschildert, ein Leitendwerden des Transistors 8 sowie die Sperrung von Transistor 10, was weiterhin den Abfall des Hilfsrelais 11 sowie den Abfall des Schützes zur Folge hat.The existing bridge 20 and 23 is thereby displaced from its coordinated state, so that an increasing negative voltage results at its output and thus at the base connection of the transistor 8. As already described, this causes the transistor 8 to become conductive and the transistor 10 to be blocked, which also results in the auxiliary relay 11 dropping out and the contactor dropping out.

Claims

Patent claims:

1. Overcurrent release for single or multi-phase magnetic switches and contactors with in the monitoring provided circuits switched on resistors, with these resistors temperature-dependent electrical components are thermally coupled in such a way that with increasing Current a heating of these temperature-dependent components takes place, furthermore the temperature-dependent components together with non-temperature-dependent resistors preferably are interconnected in the form of a bridge circuit, and furthermore transistors are connected to the bridge output, which immediately if the bridge is detuned or indirectly cause the circuit or circuits to be monitored to be switched off, and where the supply current for the transistors is passed through the bridge resistor, according to patent application K 36395 VIIIb / 21c, characterized in that the current to be monitored continues is performed via the primary winding of a transformer serving as a current transformer, whose Secondary voltage acts on the branches of the bridge arrangement.

2. Overcurrent release according to claim 1, characterized in that in the control circuit of the the secondary voltage (22) of the current transformer controlled transistor (8) non-linear components (26) are connected, which increases the control voltage in the tripping area effect (Fig. 2).

3. Overcurrent release according to claim 1 and 2, characterized in that with multi-phase Protect a common control part is available, which of each of the in the individual line branches lying current transformers can be controlled independently of each other.

4. Overcurrent release according to claim 1 to 3, characterized in that the supply voltage taken from an additional winding (14) of the contactor coil (3) to operate the release device will.

Considered publications:
Der Elektromeister, 1956, pp. 356 to 358;
Elektronik, 1956, p. 260;

Elektroanzeiger, 1956, pp. 89/90.

1 sheet of drawings