DE1513689A1 - Schaltungsanordnung fuer elektronische Schutzeinrichtungen zur Erfassung von UEberstrom bzw. UEber- oder Unterspannungen - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung für elektronische Schutzeinrichtungen zur Erfassung von Uberstrom bzw. Über- oder Unterspannungen, Die ßrfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für elektronische Schutzeinriehtungen zur Erfassung von Uberstrom bzw, Ober- oder Unterspannungen in elektrischen '-,Vechselstromnetzen, Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen der Überstrom. der Messung der blomentanwerte festgestellt wird. Dieses Meßverfahren läßt sehr kurze Auslösezeiten zu, jedoch sind besondere Maßnahmen notwendig um es für verzerrte Wechseletromgrößen (Spitzen) zu verwenden, Bei einer anderen Anordnung wird das Überschreiten eines bestimmten Amplitudenwertes kontrolliert, und zwar für die Dauer eines definierten Zeitabschnittes innerhalb jeder Halbwelle, wozu die periodische Eingangsgröße in eine spezielle Impulsfolge umgewandelt wird, deren Gleichstromglied als eigentliche Meßgröße fungiert» Des weiteren sind Anordnungen bekannt, bei denen die Integrationsgrenzen von einer beliebig einstellbaren Vorspannung eines als steuerbarer Nebenschluß wirkenden Transistor und der Eingangsspannung abhängen und die Spannung am Kondensator schneller als bei festen Integrationsgrenzen gmoteigt, Eine andere Schutzeinrichtung ist so aufgebaut, daß ein mit dem zu überwachenden Stromkreis gekuppelter Eingangskreis ein in seiner Höhe von der Grölie des Stromes (oder der Spannung) im zu überwachenden Stromkreis entsprechendes Gleichstromsignal an einem Speicherkreis anlegt, der aus zwei in Reihe ge.schalteten Widerstands- und Reaktanzelemente enthaltenden Abschnitten besteht, und daß von mindestens zwei Widerstandselementen des einen Abschnittes das eine mit einem nichtlinearen Impedanzglied in der Weise verbunden ist, daß ein Parameter dieses Abschnittes und damit die Zeitkonstante des Mpeicherkreiaes verändert wird, wenn die an das Impedanzgliea angelegte Spannung einen vorbestimmten kritischen Wert erreicht.
• Der Nachteil dieser bekannten Schutzeinrichtungen liegt daring daß oie entweder zu große Auslosezeiten, aber einen geringen Kurvenformeinfluß haben und zum anderen auch unempfindlich gegen Störspitzen pind, andererseits haben sie aber geringe Auslösezeiten, sind jedoch empfindlich geGen Störspitzen. Der ErrindunU, liegt die Aufgabe zuGrunde, eine Schaltungsanordnung zur Erfassung von Oberstrom bzw. Uber- und Unterspannungen zu schaffen, bei der die aufgezeigten Mängel beseitiLt werden und sämtliche Vorteile wie kurze Auslösezeiten, geringer Kurvenformeinfluß und.Unempfindlichkeit gegen Störspiüzen in sich vereinigt.
• Erfindungsvemäß wird das dadurch erreicht, daß die Einganeswech.,elca spannung je Phase über einen Stromwandler, einen Bürdenwiderstand, einen Darallel dazu lier-enden Ubertrager, eine Diode, eine Begrenzerdiode, ein Netzwerk, bestehend aus einem Ciderstand und einem veränderlichen Widerstand, durch einen vorgenannten Schmitt-Trigger in entsprechend breite Impulse geformt wird, die bei Erreichen einer bestimmten Breite eine Vergleichsschaltung passieren. Die Vergleichsschaltung wird gebildet, einmal durch eine monostabile Kippstufe, der ein Kondensator vorgeschaltet und unmittelbar ein veränderlicher Widerstand sowie ein Kondensator anLeschlossen int und zum anderen durch ein parallel dazu liegenden Negator, dem ein R-C-Glied nachgeschaltet ist. Beide parallelen Zweige werden in einem Oder-Glied vereinigt, dem ein Ilegator nachüeschaltet istt welcher mit einer dominierend löschenden bistabilen Kippstufe die mit einer Löschtaste versehen, mit einem nachfolgenden Verstärker und einem Leuchtmelder verbunden und dessen Ausgang zusammen mit den Ausgängen der beiden übrigen Phasen in einem Oder-Glied zusammengefaßt ist. Am Ausgang des Oder-Gliedes liegt ein Frequenzteiler über den die entsprechend breiten Impulse die nachfolgenden Zählstufen steuern, die einmal über die Bewertungswiderstände mit einem Anzeigeinstrument und zum zweiten mit einer Vorwählmatrix verbunden sind, zum anderen ist am AusganG#des Oder-Gliedes über ein '-R-C" - Glied ein Impulsformer mit nachgeschaltetem Differentierglied, welchem eine LÖschtaste vorgeschaltet ist, angeordnet, Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: eine Schaltungsanordnung zu vorliegender Erfindung, Fig. 2: Fortsetzung der Figur* 1, Fig. 3: eine SchaltunGsanordnung bei der monostabile Kippstufen parallel geschaltet sind, Fig. 4z eine Schaltungsanordnung bei der der Ubertrager weggelassen werden.kann, Nach.FiGur 1 sind die Stromwandier 1; 11; 111 mit den Durdenwiderständen 2; 21; Z" und den parallel dazu liegenden Ubertragern 3; -1'; Y' verbunden, wobei eirer bei Drehstromsystemen entweder gegenläufig gewickelt ist oder die Sekundärwicklung Über Kreuz angeschlossen wird, in der Nachfolge liegen dann die Dioden 4; 4v ; 4119 In der weiteren Erläuterung wird sich auf das System einer rhase beschränkt, da die Systeme der ubrigen Phasen analog aufL7ebaut sind. Eine Begrenzerdiode 5 und ein 1-Tetzvieric bestehend aus einem 17iderstand 6 und einem veränderlichen Widerstand 7 ist einem Schmitt-TriLGer ö vorLeschaltet und diesem ist parallel zu einem Negator 9 mit einem nach:ro%#-enden R-C-Glied 10 Über einen Kondensator 11 eine monostabile Kippstufe 12 nac14,eschaltet, an welche unmittelbar ein Kondensator 13 und ein veränderlicher Widerstand 14 zur VergleichsimpulsbreiteneinstellunG anbeschlossen ist. Die Ausgänge der beiden parallelen ZweiGe werden in einem Oder-Glied 15 vereiniGtv dem ein 1..Tegator 16 nachGeschaltet ist, welcher mit einer dominierend löschenden bistabilen Kippstufe 17, die mit einer Löschtaste 20 versehen, mit einem nachfolgenden Verstärker 18 und einem Leuchtmelder 19 verbunden, und dessen Ausgang zusammen mit den AusGängen der beiden übrijen Phasen in einem Oder-Glied 21 zusammengefaßt ist. An dem Ausganü des Oder-Gliedes 21 nach Figur 2 liegt zum einen ein Frequenzteiler 22 mit nachfolgenden Zählstufen 23; 249 die einmal über die Bewertungswiderstände 29 mit einem AnzeiGeinstrument 30, und züm zweiten mit einer Vorwählmatrix 31 verbunden sind, zum anderen ist am Ausgang des Oder-Gliedes 21 über ein R-C-Glied 25 ein Impulsformer 26 mit nachgeschaltetem Differentierglied, welchem eine Löschtaste 28 vorgeschaltet ist, angeordnet* Nach Figur 1 und 2 werden Uberstrom bzw. Uber- oder Unterspannunf; in an sich bekannter !`leise in entsprechend breite Impulse umgeformt, die mit Impulsen einstellbarer Breite verglichen werden. Übersteigt der Momentanwert der an dem Bürdenwiderstand 21 21; 211 anstehenden, dem Strom proportionale 1,1;pamungg welche durch den Übertrager 3; Y; Y' in den Pegel transistorielerter Bausteine transformiert und durch die Diode 4; 411 411 gleichgerichtet wird, den mittels der Widerstände 6; 7 eingestellten Wert, so spricht der Scbmitt-Trit;t#er 8 an, sinkt der Momentanwert unter den eingestellten Pegel, sokippt der Schmitt-TrigGer 8 zurück und bewirkt somit einen 'Rechteckimpuls, dessen Breite von dem effektiven Wert der sinusfÖrmigen EinganGsspannung abhänut. Die EinganGsbausteine werden vor zu hohen Eingangsspannungen, z. B. im Falle des Netzk-urzschlusses, vor Zerstörung durch die Begrenzerdiode 5 geschützt. Durch das Verschieben einer Phase um 1800 bei Umpolung des ÜbertraGers 3; Y; Y' wird erreicht, daß auch bei dreiphasigem Ansprechen ein diskontinuierliches SiGnal zur Steuerung des Frequenzteilds 22 und der Zählstufen 23; 24 zu erhalten, Die Ausgangsimpulse des Schmitt-Trigger 8 steuern einmal über einen Kondensator 11 eine monostabile Kippstufe 12 und zum anderen einen Negator 9 an, Beim Auftreten eines AusGanGssiGnales wird der Nesator auf O-Signal gesteuert und gleichzeitit; läuft die Kippstufe 12 an. Bei einem Impuls, dessen Dauer kürzer als die eingestellte Ablaufzeit der monostabilen Eippstufe 12 ist, wird durch seine Abfallflanke die Kippstufe 12 vor dem Ablaufen in die AusranL;elaGe zurückgezogen, ist die Impulsdauer länger als die an der monostabilen Kippstufe 12 durch die Einstellglieder 13; 14 vorgegebene Zeit.' so steht am Ausgang der monostabilen Kippstufe 12 an Stelle dest-Signales ein 0-Siünal an. Da gleichzeitig am NeGator 9 ein 0-Signal ansteht, wird der Negator 16 so gesteuert, an seinem Ausgang ein L-SEignal steht. Durch das R-C-Glied 10; 101 wird verhindert, daß die durch die Laufzeiten der Transistoren bedinüten Wischimpulse auftreten, Das Ausgangssignal des Negators 16 steuert eine bistabile Kippsture 17 derart, daß das Auftreten eines L-SiGnales durch einen Verst,#-rker 18 und einen Leuchtmelder ig op-tisch sichtbar gemacht wird. Die Ausgangssignale der Negatoren 17; 1711 171', welche aus den Eingangsgrößen der Piiasen R, 69 T resultieren, werden in dem Oder-Glied 21 zusammengefaßt* Das resultierende AusganUssignal des Oder-Gliedde 211 welches eine der Netzfrequenz entsprechende Impulerrequenz besitzt, wird durch einen Frequenzteiler 22 auf 10 fiz rierabgesetzt, Mit dieser Frequenz wurden die Zählsturen 24; 25 angesteuert. Der zeitliche Ablauf wird über Bewertungswiderstände 29 und ein Anzeigeinstrument 30 sichtbar gemacht. Die gewünschte Verzögerungszeit kann durch die Vorwählmatriz 31 vorgewählt werden und nach Äblauf der eingestellten Zeitkann an der Vorwählmatrix 31 das Äuslösesignal abgenommen werden, Um in jeder Impulsfolge einen Löschimpuls für den Frequenzteiler 22 und die Zählstufen 23; 24 zu erhalten, wird die Impulsfolge hinter den Oder-Glied 21 durch das R-C-Glied 25; 251 geglättet und durch den Impulsformer 26 iait nachgeschaltetem Differentierglied 27; 278 ein einmaliger Löschnadelimpuls erzeuLt. Der#Nadelimpuls kann auch von Hand durch ein konstantes L-Äljignal mittels einer Taste erzeugt werden, Nach Figur 3 ist der monostabilen Kippstufe 12 eine monostabile Kippstufe 33 parallel geschaltet, an die ebenfalls unmittelbar ein Kondensator 34 und ein veränderlicher Widerstand 35 zur Vergleichsimpulsbreiteneinstellung angeschlossen ist, Der Ausgang der monostabilen KiPPstufe 33 und der AusUang des parallelen Zweiges, bestehend aus dem Negator 9 mit dem nachfolgenden R-C-Glied 101 101, werden vereiniGt in einem Oder-Glied 36 dessen Ausgang zur Schnellauslösung führt.
• Durch das Parallelschalten der monostabilen Kippstufen 12; 33 ist es möglich die Breite der vom Schmitt-Trigger 8 abgegebenen Impulse mit weiteren Impulsbreiten zu vergleichen. Wird die weitere monostabile Kippstufe 33 für eine größere Impulsbreite eingestellt, so besteht die Möglichkeit bei hohen Fehlerströmen eine sofortige Auslösung (Schnellauslösung) zu bewirken* Nach Figur 4 Ist der Begrenzerdiode 5 eine Niveaudiode 37, ein veränderlicher Niderstand 38 und ein ?liderstand 39 nachgeschaltet, dessen Ausgang mit dem Schmitt-Trigger 8 verbunden ist» Beim Überschreiten eines durch die Niveaudiode 37 bestimmten Spannunt,spegels beginnt die Niveaudiode 37 voll zu leiten, das Netzwerk bestehend aus dem veränderlichen ',.'liderstand 38 und dem Widerstand 39 liegt-an Spannung und der Schmitt-TrigL.er 8 formt den Spannungssprung in ein L-Eigiaal um.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1 Schaltungsanordnung für elektronische Schutzeinrichtunt;en zur Erfassung von Uberstrom bzw. Lber- oder Unterspannung in elektrischen 'Jechselstromnetzen bei der die Eingangswechselspannung in entsprechend breite Impulse Leformt wird, die bei Erreichen einer bestimmten Breite eine Vergleichsechaltung passieren und entsprechende Zählstufen steuern, dadurch gekennzeichnet, daß einem Schmitt-TriEger (8) eine monostabile Kippe stufe (12) ein llegator (9) ein Oder-Glied (l_5) und über einen Frequenzteiler (22) entsprechende Zählstufen (23; 24) nachgeschaltet sind, 2 UchaltuntsanordnunL, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schmitt-Trigger (8) ein Stromwandler (1), ein Bürdenwiderstand (2) ein parallel dazu lieLender übertrager (3), eine Diode (4), eine Begrenzerdiode (5) und ein lietzwerk vorteschaltet ist, 3 Schaltunbsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei den tbertragern (3; Y; 3t#) einer bei Drehstromsystemen entweder geGenläufig gewickelt ist oder die Sekundärwicklung über Kreuz angeschlossen wird. 4 SchaltunGsanordnung nach Anspruch 2, dadurch L#e"..ennzeichnet" daß das lietz,.,ierk aus einem .jiderstand (b) und einem verC:Ä*nclerlichen -,Niderstand (9) besteht» 5 Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schmitt-Trigger (ö) parallel zu einem Negator'(9) mit einem nachfok-enden R-C-Glied (10) über einen Kondensator (11) eine monostabile Kippstufe (12).nac.lif"e.schaltet ist,* 6 SchaltunGsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,_ daß an die monostabile Kippstufe (12) iin . mittelbar ein Konden--# sator (13) und ein veränderlicher Widerstand (14) zur Vergleichsimpulsbreiteneinstellung angeschlossen ist. V echaltunGsanordnung nach Anspruch 5, aadurch gekennzeichnet, daß die beiden parallelen Zweige In einem Uder-Glied (1» vereinigt sind* 8 SchaltunL;sanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Negator (16) mit einer dominierend löschenden bistabilen Kippstufe (17) verbunden ist, der wieder= eine Löschtaste (20) ei n Verstärker (18) und ein Leuchtmelder (19) nachGeschaltet ist» 9 Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch t.ekennzeichnet, daß der AusganG des Ilegzitors(16) zusamnien mit den Ausgängen der beiden übrigen Phasen in einem Oder-Glied (211) zusammenGefaLt ist. 10 SchaltunGsanordnunG nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aem Oder-Glied (21) zum einen ein Frequenzteiler (22) mit nachfolgenden Zjählstufen (23; 24) nacheschaltet ist, und zum anderen ist am Ausgv-ng des Oder-Gliedes (21) über ein R-C-Glied (25)..ein Impulsformer (26) mit nachgeschaltetem Differentier-Glied (27), welchem eine Löschtaste (28) vorgeschaltet istl an,eordnet, 11 Schaltungsanordnunr,- nach Anspruch 10, dadurch Gekennzeichnet, daß die Zählstufen (23; 24) einmal Über die Bewortungswiderstände (29) und einem Anzeigeinstrument (30) und zum zweiten mit einer Vorwählmatrix (31) verbunden sind* 12 SchaltunGsanordnung nach Anspruch 1, dadurch E:ehennzeichnet, daß der monostabilen Kippstufe (12) eine monostabile Kippstufe (33) parallelgeschaltet ist$ an,die unmittelbar ein Kondensator (34) und ein veränderlicher Widerstand (35) zur VergleichsimDulsbreiteneinstellunü angeschlossen ist,-und deren Ausgang mit dem Ausgang des parallelen ZweiLesq bestehend aus dem Negator (9) und dem nachfol£enden R-C-Glied (10; 101) in einem Oder-Glied (36)- vereinigt sind (Fig- 3), 13 kichaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch Gekennzeichnetg daß der Bet;renzerdiode (.5) eine Niveaudiode (37) ein veränderlicher Widerstand (38) und ein Widerstand (39) nachgeschaltet ist (Fig. 4)0 Verwendete Bezugszeichen 1; lfl. Stromwandler 2; 21; 211 = Bürdenwiderstände 3; 31; Y' = Übertrager 4- 4'; 411 Dioden 5 Begrenzerdiode 6 Widerstand 7 veränderlicher I.iiderstand 8 Schmitt-Trigger 9 = Negator ,lo Widerstand R-C-Glied 107 = Kondensator 11 = Kondensator 12 = monostabile Uppstufe 13 = Kondensator ,14 = veränderlicher Widerstand 15 = Oder-Glied 16 = Negator 17 = bistabile Kippstufe 18 = Verstärker 19 = Leuchtmelder 20 = Löschtaste 21 Oder-Glied 22 = Frequenzteiler 23 = Zählstufe 24 = Zählatufe 25 = Widerstand R-C-Glied 25# = Kondensator 26 = Impulsformer 27 = Kondensator 2r? = Widerstand Differentierglied 28 = Löschtaste 29 = Bewertungswiderstände 30 = Anzeigeinstrument 31 = Vorwiiblmatrim 32 = Kondensator 33 = monostabile Kippstufe 34 = Kondensator 35 = veränderlicher Widerstand j 6 = Oder-Glied 37 = Niveaudiode 38 = veränderlicher Widerstand 39 = Widerstand