DE1513295C - Vorrichtung zum Schutz gegen die Fehlerströme elektrischer Einrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz gegen die Fehlerströme elektrischer Einrichtungen mit einem Differentialtransformator zur Feststellung der Fehlerströme, einem von dem Differentialtransformator über einen Gleichrichter gespeisten Speicherorgan und einem von diesem Speicherorgan über einen elektronischen Schwellenschalter gesteuerten Auslöserrelais.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1057 683).

Bei derartigen Vorrichtungen wird das als Schutzrelais wirkende Relais ausgelöst, wenn der Fehlerstrom einen Grenzwert erreicht, den er nicht überschreiten darf.

Um die Sicherheit von Personen bei elektrischen Messungen zu gewährleisten, darf der über eine Person fließende Erdschlußstrom nicht mehr als 30 mA betragen. Diese Grenze ist physiologisch bedingt. Daraus ergibt sich, daß das an der Sekundärwicklung des Differentialtransformators auftretende Signal eine sehr geringe Leistung hat und daß eine Betätigung des Auslöserelais nur dann gewährleistet'werden kann, wenn dieses Relais außerordentlich empfindlich ist. Daraus resultieren jedoch mit den Forderungen' einer industriellen Fabrikation nicht zu vereinbarende Schwierigkeiten bei der Herstellung und Einstellung derartiger Relais. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich daraus, daß bei dem Auftreten eines schwerwiegenden Fehlers, beispielsweise eines Kurzschlusses zwischen Phase und Erde, ein sehr hoher, beispielsweise in der Größenordnung von mehreren hundert Ampere liegender Fehlerstrom auftreten kann, der in dem Fehlermeßkreis die Zerstörung des äußerst empfindlichen Auslöserelais bewirken kann.

Es sind bereits Schutzvorrichtungen bekannt, bei denen der Differentialtransformator über einen Gleichrichter ein Organ zur Speicherung elektrischer Energie, z. B. einen Kondensator, speist und das Auslöserelais von diesem Speicherorgan über in Reihe mit dem Relais liegenden elektronischen Schwellenschalter von der Art einer Shockley-Diode gespeist wird. Obwohl mit einer derartigen Anordnung auf Grund der Energiespeicherung eine Auslösung des Relais auch bei geringen Fehlerströmen zu erreichen ist, muß als äußerst nachteilig in Kauf genommen werden, daß bei Auftrt ten hoher Fehlerströme die Gefahr besteht, daß ein Beschädigung der im Sekundärkreis des Differential transformators angeordneten Schaltelemente erfolg (deutsche Auslegeschriften 10 57 683 und 11 65 143).

Zur Beseitigung dieses Nachteiles ist es ferner bc kannt, parallel zum Ausgang des Differentialtransfor mators ein die Belastung begrenzendes Element ζ schalten, das beispielsweise aus einem spannungsab hängigen Widerstand bestehen kann (deutsche Ausle geschrift 10 67108).

Auch mit einer derartigen Anordnung kann jedoci bei dem Auftreten hoher Fehlerströme nicht verbinder werden, daß bei Verwendung eines polarisierten Reiaimit einem Dauermagneten eine Entmagnetisierung die ses Magneten auf Grund des über die geschlossene Unterbrecherdiode durch das Relais fließenden Gleich stromes erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist daher die" Schaffung einer äußerst empfindlichen Vorrichtung zum Schutz gegen die Fehlerströme elektrischer Einrichtungen, bei_..cjer bei Auftreten hoher Fehlerströme keine Entmagnetisierung des Dauermagneten des Auslöserelais erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vor_r richtung der eingangs angeführten Gattung dadurch gelöst, daß der elektronische Schwellenschalter parallel zu einem aus der Serienschaltung des Speicherorgans und des Auslöserelais bestehenden Zweig derart angeordnet ist, daß das Auslöserelais von dem Ladestrom des Speicherorgans in einer Richtung und von dem Entladestrom des Speicherorgans in der anderen Richtung durchflossen ist.

Durch diese Anordnung werden die schädlichen Einflüsse der Entladungsimpulse des Speicherorgans auf den Permanentmagneten durch die Ladeimpulse in der Weise kompensiert, daß an Stelle einer Entmagnetisierung des Dauermagneten eine Verbesserung des Magnetisierungszustandes dieses Magneten erreicht wird.

Weitere Einzelheiten Aind Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigen

F i g. 1 und 2 Schaltbilder von zwei Ausführungsformen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche oder gleichwertige Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. -'

In der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform stellen 1 und 2 die Leiter eines einphasigen, elektrischen Energieverteilungsnetzes dar. In Serie mit jedem dieser Leiter liegt jeweils eine der Primärwicklungen 3 und 4 eines Differentialtransformators 5. Dieser Transformator hat eine dritte Wicklung 6. welche zur Messung des differentieüen Flusses dient, der aus einem Erdschlußstrom resultiert. Jede Änderung dieser Sekundärspannung wird durch eine Diode 7 gleichgerichtet, welche sich zur Ladung eines Kondensators 9 entsprechend der in der Zeichnung angegebenen Polarität eignet. In Reihe mit dem Kondensator 9 liegt die Erregerwicklung eines Auslöserelais 11.

Parallel zu der aus dem Kondensator 9 und dem Auslöserelais 11 gebildeten Reihenschaltung liegt ein Schwellenschalter in Form einer Schwellendiode 12. Die Schwellendiode 12 ist gesperrt, wenn die Spannung an ihren Klemmen' unterhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt. Sie wird leitend, wenn diese Schwelle überschrietten wird.

Beim Auftreten eines geringen Fehlerstromes wird die an den Klemmen der dritten Wicklung 6 auftreten-

de Wechselspannung von der Diode 7 gleichgerichtet und lädt anschließend den Kondensator 9. Die Richtung dieses Ladestromes — mit dem Pfeil a bezeichnet — ist so, daß sie die Anziehungskraft des beweglichen Spulenkörpers des Relais vergrößert, welche bereits durch das Vorhandensein eines Dauermagneten existiert (polarisiertes Relais). Ein vom Relais gesteuerter Schutzschalter bleibt somit in geschlossener Stellung.

Die Gleichspannung an den Klemmen des Kondensators 9 wächst und kann — für einen als unzulässig festgelegten Erdschlußstrom — die Zündschwelle der Schwellendiode 12 erreichen. Diese wird dann leitend, und dadurch kann der Kreis mit den Elementen 9, 12, 11 geschlossen werden, und der Kondensator 9 entlädt sich über die Erregerwicklung des Auslöserelais 11. Die Richtung des Entladestromes — gekennzeichnet durch den Pfeil b — ist so, daß er der Dauerpolarisation des Relais entgegenwirkt. Der Spulenkörper dieses Relais wird dann losgelassen und bewirkt die Öffnung des Schutzschalters und somit die öffnung des zu schützenden Kreises.

Beim Auftreten eines höheren Fehlerstromes — mehrere hundert Ampere — treten die gleichen Ereignisse wieder ein, aber bedeutend schneller. Es ist zu bemerken, daß dann, wenn sich die Schwellendiode 12 in leitendem Zustand befindet und sich der Kondensator 9 über die Wicklung des Auslöserelais 11 entladen hat, die Diode das Relais »kurzschließt« und aus diesem Grund der gesamte von dem Differentialtransformator 5 gelieferte zusätzliche Strom keinerlei Einfluß mehr auf das Relais hat.

Mjt anderen Worten: die in der F i g. 1 dargestellte Schaltung unterdrückt die Gefahr der Entmagnetisierung, welche in den bekannten Schaltungen der eingangs beschriebenen Art auftreten kann. - ^; · Es kann außerdem der Fall sein, daß der schnelle Ladeimpuls des Kondensators 9 (im Fall, eines großen Fehlerstromes), der im Sinn der Magnetisierung des Polarisations-Dauermagneten des Relais wirkt, einen vorteilhaften Einfluß gegen die Alterung dieses Magneten ausübt. Dies ist ein zusätzlicher Vorteil.

,o In der F i g. 2 ist eine andere Ausführungsform der beschriebenen Schutzvorrichtung dargestellt. Die Wirkungsweise ist gleich, und man erkennt noch den als Speicherorgan dienenden Kondensator 9 in Serie mit der Wicklung 11 des Relais, wobei dieser Serienschaltung die Schwellendiode 12 parallel geschaltet ist.

Hier werden die Vorteile der vorstehend beschriebenen Vorrichtung mit den Vorteilen eines Spannungsverdoppiers verbunden.

Der verwendete Spannungsverdoppler, welcher von den Elementen 10, 7 und 8 gebildet wird, kann auch anders als in F i g. 2 sein. Er ist allgemein bekannt, und seine Wirkungsweise kann kurz dargestellt werden. -^ Im dargestellten Fall wird während eines Polwech²; sels der von der dritten Wicklung 6 gelieferten Span- ,,· nung der Kondensator 10 über die Diode 8, entspre- '/ chend den in der Figur dargestellten Polaritäten, gela- ; den. Bei der anderen Polarität wird die von der Sekun- / därwicklung gelieferte Spannung zu der sich bereits an,; den Klemmen des Kondensators 10 befindenden Span- * nung hinzugefügt und lädt den Kondensator 9 über die Diode 7 auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Schutz gegen die Fehlerströme elektrischer Einrichtungen mit einem Differentialtransformator zur Feststellung der Fehlerströme, einem von dem Differentialtransformator über einen Gleichrichter gespeisten Speicherorgan und einem von diesem Speicherorgan über einen elektronischen Schwellenschalter gesteuerten Auslöserelais, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schwellenschalter (Schwellendiode 12) parallel zu einem aus der Serienschaltung des Speicherorgans (Kondensator 9) und des Auslöserelais (11) bestehenden Zweig derart angeordnet ist, daß das Auslöserelais (11) von dem Ladestrom des Speicherorgans (Kondensator 9) in einer Richtung und von dem Entladestrom des Speicherorgans (Kondensator 9) in der anderen Richtung durchflossen ist.