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DE69705692T2 - Stromwandler, Auflöser und Schutzschalter mit solchem Stromwandler - Google Patents

Stromwandler, Auflöser und Schutzschalter mit solchem Stromwandler

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Publication number
DE69705692T2
DE69705692T2 DE69705692T DE69705692T DE69705692T2 DE 69705692 T2 DE69705692 T2 DE 69705692T2 DE 69705692 T DE69705692 T DE 69705692T DE 69705692 T DE69705692 T DE 69705692T DE 69705692 T2 DE69705692 T2 DE 69705692T2
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DE
Germany
Prior art keywords
current
current transformer
magnetic circuit
movable part
air gap
Prior art date
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Application number
DE69705692T
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English (en)
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DE69705692D1 (de
Inventor
Laurent Previeux
Marc Serpinet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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Publication date
Application filed by Schneider Electric Industries SAS filed Critical Schneider Electric Industries SAS
Publication of DE69705692D1 publication Critical patent/DE69705692D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69705692T2 publication Critical patent/DE69705692T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/08Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with core, coil, winding, or shield movable to offset variation of voltage or phase shift, e.g. induction regulators
    • H01F29/10Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with core, coil, winding, or shield movable to offset variation of voltage or phase shift, e.g. induction regulators having movable part of magnetic circuit
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase AC
    • H01F38/28Current transformers
    • H01F38/30Constructions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/123Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit
    • H01H71/125Automatic release mechanisms with or without manual release using a solid-state trip unit characterised by sensing elements, e.g. current transformers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/202Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using Hall-effect devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Breakers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Stromwandler mit einem, einem Primärleiter zugeordneten Magnetkreis sowie einer Sekundärwicklung, die dazu dient, einen Sekundärstrom zur Betätigung eines Auslöserelais zu liefern.
  • Die Stromwandler bekannter Bauart wandeln einen, durch den Leiter eines zu schützenden Netzes fließenden hohen Primärstrom in einen Sekundärstrom zur Versorgung von Stromkreisen und eines Auslöserelais um. Solche Stromwandler arbeiten normalerweise mit Wechselstrom. Bei bestimmten Auslösern wird der sekundärseitige Wechselstrom auch dazu verwendet, Schutzschaltungen mit einem Meßsignal zu beaufschlagen.
  • Bei Gleichstromnetzen sind die Stromwandler bekannter Bauart weder in der Lage, in effizienter Weise ein Meßsignal noch eine ausreichende Energie zur Versorgung von Stromkreisen oder eines Auslöserelais zu liefern. In diesem Fall sind eine Hilfsenergiequelle sowie eine zusätzliche Strommeßeinrichtung erforderlich. In der Nähe von Leistungsschaltern, die eine solche Hilfsenergiequelle umfassen, können jedoch starke Kurzschlüsse auftreten. Dabei kann die Netzspannung abfallen und ein Absinken der von der Hilfsenergiequelle gelieferten Spannung bewirken. Ein solches Absinken der Spannung kann zu Fehlauslösungen der Auslöser führen, und die Spannung wird ggf. zu klein, um die Versorgung des Auslöserelais zur Abschaltung des Leistungsschalters bewirken zu können.
  • Stromwandler können bei einer starken Änderung des Primärstroms einen Sekundärstrom liefern, selbst wenn der genannte Primärstrom ein Gleichstrom ist. Der Sekundärstrom hängt von der Änderung des Primärstroms ab. Er kann zur Ansteuerung des Auslöserelais eines Leistungsschalters dienen, wenn die genannte Änderung stark genug ist. Im Kurzschlußfall erfolgt eine solche Auslösung jedoch erst dann, wenn die Änderung des Primärstroms über die Zeit (dIp/dt) einen hohen Wert überschreitet.
  • Ziel der Erfindung sind ein Stromwandler, insbesondere für Gleichstrom, der einen Sekundärstrom liefert, wenn der Primärstrom einen bestimmten Wert überschreitet, sowie ein Auslöser und ein Leistungsschalter, die mit einem solchen Stromwandler bestückt sind.
  • Der Magnetkreis des Stromwandlers umfaßt erfindungsgemäß einen beweglichen Teil und einen feststehenden Teil, welcher bewegliche Teil eine erste Offenstellung entsprechend einem offenen Magnetkreis mit einem breiten Luftspalt sowie eine zweite Schließstellung entsprechend einem geschlossenen Magnetkreis mit einem kleinen oder keinem Luftspalt aufweist, wobei der bewegliche Teil von der ersten Offenstellung in die zweite Schließstellung übergeht, wenn ein im Primärleiter fließender Primärstrom einen festgelegten Wert überschreitet.
  • Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung umfaßt der Stromwandler Einstellmittel, die ein parallel zum beweglichen Teil des Magnetkreises angeordnetes magnetisches Nebenschlußeisen mit Luftspalt umfassen.
  • Nach einer ersten besonderen Ausgestaltung ist der bewegliche Teil als mit einer Rückstellfeder verbundener Magnetanker ausgebildet, welcher Magnetanker durch Stützmittel in seiner ersten Offenstellung positioniert wird und in seiner Schließstellung an einem feststehenden Teil des Magnetkreises anliegt.
  • Nach einer zweiten besonderen Ausgestaltung ist der bewegliche Teil als in bezug auf einen ersten feststehenden Teil des Magnetkreises verschiebbarer Magnetkern ausgebildet, welcher Kern in seiner ersten Offenstellung einen Luftspalt großer Breite in bezug auf einen zweiten feststehenden Teil des Magnetkreises und in seiner Schließstellung einen schmalen bzw. keinen Luftspalt in bezug auf den genannten zweiten feststehenden Teil aufweist.
  • Eine Spule der Sekundärwicklung ist vorzugsweise um den Schiebekern gewickelt.
  • Für hohe Ströme im Primärleiter umfaßt der Magnetkreis mehrere verteilte Luftspalte. Ein erfindungsgemäßer Auslöser umfaßt mindestens einen Stromwandler und ein an eine Sekundärwicklung des genannten Stromwandlers angeschlossenes Auslöserelais.
  • Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt der Auslöser dem Stromwandler zugeordnete Erfassungsmittel zur Erfassung einer Lageänderung des beweglichen Teils des Magnetkreises, welche genannten Mittel mit dem Auslöserelais verbunden sind, um die Betätigung des Relais zu bewirken, wenn der Stromwandler einen Sekundärstrom liefert.
  • Der Auslöser umfaßt vorzugsweise eine an das Auslöserelais angeschlossene Verarbeitungseinheit sowie dem Stromwandler zugeordnete und an die Verarbeitungseinheit angeschlossene Meßmittel, die ein den Strom im Primärleiter abbildendes Signal liefern.
  • Ein erfindungsgemäßer Leistungsschalter umfaßt mindestens einen Stromwandler sowie mit dem Stromwandler verbundene Einstellmittel zur Einstellung des festgelegten Stromwerts, bei dem der bewegliche Teil von seiner ersten Offenstellung in seine zweite Schließstellung übergeht.
  • Mehrere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen beispielhaft dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen
  • - Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Leistungsschalters mit einem Auslöser und Stromwandlern bekannter Bauart;
  • - Fig. 2 das Schaltbild eines Stromwandlers gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
  • - Fig. 3 Arbeitskennlinien eines Stromwandlers gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung;
  • - Fig. 4 und 5 Darstellungen eines Stromwandlers gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
  • - Fig. 6 und 7 Darstellungen eines Stromwandlers gemäß einer Variante der Ausgestaltung nach Fig. 4 und 5;
  • - Fig. 8 das Schaltbild eines Stromwandlers gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung mit einer Schwellwert-Einstellvorrichtung;
  • - Fig. 9 eine Darstellung eines Stromwandlers gemäß Fig. 8 mit einer Schwellwert- Einstellvorrichtung;
  • - Fig. 10 das Schaltbild eines Stromwandlers gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem Meßfühler zur Erfassung einer magnetischen Kenngröße;
  • - Fig. 11 und 12 Darstellungen eines Stromwandlers gemäß Fig. 10 mit mehreren verteilten Luftspalten.
  • Entsprechend dem Schaltbild in Fig. 1 umfaßt ein Leistungsschalter nach dem bisherigen Stand der Technik zwei Kontakte 2 zur Herstellung oder Unterbrechung des Stromflusses in einem zu schützenden Netz 3. Der Leistungsschalter umfaßt darüber hinaus eine Verarbeitungseinheit 4, die mit einem von Stromwandlern 5 gelieferten Sekundärstrom Is beaufschlagt wird, welche Stromwandler um das Netz 3 einspeisende Primärleiter 6 geführt sind.
  • Die Verarbeitungseinheit 4 verarbeitet das Sekundärstromsignal und steuert ein Auslöserelais 7 an, wenn das genannte Signal einen festgelegten Schwellwert während einer festgelegten Zeitdauer überschreitet. Das Relais 7 bewirkt über einen Ausschaltmechanismus das Öffnen der Kontakte 2.
  • Die Stromwandler 5 liefern sowohl das Meßsignal als auch die zur Versorgung der Verarbeitungseinheit und des Relais erforderliche Energie. Stromwandler bekannter Bauart funktionieren im allgemeinen gut, wenn der Strom im Primärleiter ein Wechselstrom ist. Ist der Primärstrom jedoch ein Gleichstrom, reicht der gelieferte Strom zur Versorgung der Verarbeitungseinheit und zur Ansteuerung des Relais nicht aus.
  • Die Versorgung der Verarbeitungseinheit kann durch eine Hilfsenergiequelle gewährleistet werden. Eine unverzögerte Kurzschlußauslösung muß jedoch hilfsenergieunabhängig erfolgen können.
  • Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Stromwandlers, der in der Lage ist, die Versorgungsenergie für ein Relais ohne Inanspruchnahme einer Hilfsenergiequelle bereitzustellen. Diese Art von Stromwandler eignet sich besonders für Gleichströme, kann jedoch auch für Wechselströme verwendet werden.
  • Der Stromwandler aus Fig. 2 umfaßt einen Magnetkreis 8 mit einem feststehenden Teil 9 und einem beweglichen Teil 10. Die Magnetkreisanordnung ist um einen Primärleiter 6 geführt, der von einem Strom Ip eines zu schützenden Netzes durchflossen wird. Eine um einen Teil des Magnetkreises 8 geführte Sekundärwicklung 11 ist mit dem Auslöserelais 7 verbunden.
  • Der als Anker ausgebildete bewegliche Teil des Magnetkreises ist in einer Offenstellung dargestellt. In dieser Stellung ist der bewegliche Teil 10 vom feststehenden Teil 9 durch zwei Luftspalte 12a und 12b getrennt, die an zwei Enden des genannten feststehenden Teils ausgebildet sind. Die Luftspalte 12a und 12b sind breit, solange der bewegliche Teil sich in der Offenstellung befindet. Der bewegliche Teil wird durch eine Rückstellfeder 26 sowie durch zwei Anschläge 27a und 27b in der Offenstellung gehalten.
  • Solange der Strom Ip im Primärleiter 6 unterhalb eines festgelegten Werts SIp bleibt, verharrt der bewegliche Teil 10 in seiner Offenstellung. Sobald der Strom Ip im Primärleiter jedoch den festgelegen Schwellwert SIp überschreitet, wird der bewegliche Teil in Richtung des feststehenden Teils angezogen. Dies hat eine starke Änderung des magnetischen Flusses im Magnetkreis zur Folge. Durch diese Flußänderung wird in der Wicklung 11 ein Sekundärstrom (Is) induziert, der das Auslöserelais 7 beaufschlagt, um die Abschaltung der Kontakte 2 zu bewirken.
  • Der Schwellwert, bei dem die Anziehung des beweglichen Teils in Richtung des feststehenden Teils erfolgt, hängt insbesondere von der Breite der Luftspalte ab. Zur Anpassung des festgelegten Schwellwerts Ips können Einstellmittel verwendet werden, die beispielsweise auf die Anschläge wirken, um die Breite der Luftspalte zu verändern.
  • Fig. 3 zeigt Arbeitskennlinien eines Stromwandlers gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. In einem ersten Abschnitt C1 der Kennlinie steigt der Primärstrom Ip schnell und danach in einem zweiten Abschnitt C2 langsamer an. Bei einem schnellen Anstieg des Primärstroms Ip bewirkt die Stromänderung eine Änderung des magnetischen Flusses im Wandlerkern sowie die Induktion eines Sekundärstrom Is, der durch Abschnitt C3 der Is- Kennlinie dargestellt ist. Sobald der Strom Ip im Primärleiter einen festgelegten Schwellwert SIp überschreitet, wird der bewegliche Teil 10 des Magnetkreises in Richtung des feststehenden Teils 9 angezogen. Dadurch kommt es zu einer starken Flußänderung im Magnetkreis, die einen hohen Sekundärstrom Is in der Sekundärwicklung 11 zur Folge hat. Mit diesem in Fig. 3 in Abschnitt C4 der Is-Kennlinie dargestellten Sekundärstrom wird das Relais 7 beaufschlagt, um die Abschaltung der Kontakte 2 zu steuern.
  • Nach vorzugsweisen Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Stromwandlers ist der bewegliche Teil als Schiebekern 13 ausgebildet. Die Fig. 4 bis 7 zeigen Stromwandler, deren bewegliche Teile als Schiebekerne 13 ausgebildet sind. Bei diesen Ausgestaltungen gleitet der Kern 13 in einer Öffnung 14 eines ersten feststehenden Teils 9a des Magnetkreises sowie im Innern einer Spule der Sekundärwicklung 11. Zwischen einem Ende des Kerns und einem zweiten feststehenden Teil 9b des Magnetkreises ist eine Rückstellfeder 15 angeordnet, um die Aufrechterhaltung eines Luftspalts 12 zwischen dem durch den genannten Kern gebildeten beweglichen Teil 13 und dem genannten feststehenden Teil 9b zu gewährleisten.
  • Der in Fig. 6 und 7 dargestellte Stromwandler weist eine kompaktere Form auf als der Wandler aus Fig. 4 und 5. Diese unterschiedlichen Formen sind an die entsprechenden, in den Leistungsschaltern ausgebildeten Einbauräume für die Stromwandler angepaßt. Die Einstellung des festgelegten Schwellwerts erfolgt beispielsweise durch Veränderung der Breite des Luftspalts 12 in der Offenstellung des durch den Kern 13 gebildeten beweglichen Teils. Bei einer Änderung der Luftspaltbreite besteht jedoch die Gefahr, daß sich die Werte der Sekundärstromimpulse Is ebenfalls ändern. Außerdem kann sich je nach Anordnung der Stromwandler im Leistungsschalter eine Einstellung der Kernposition kompliziert gestalten.
  • Nach erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Stromwandlers erfolgt die Einstellung des Schwellwerts vorzugsweise durch ein parallel zum beweglichen Teil des Magnetkreises angeordnetes magnetisches Nebenschlußeisen mit Luftspalt.
  • Ein Stromwandler, der eine Einstellvorrichtung mit Nebenschlußeisen umfaßt, ist in Fig. 8 dargestellt. Die Einstellvorrichtung umfaßt ein magnetisches Nebenschlußeisen 16, das relativ zu einem ersten feststehenden Teil 9a des Magnetkreises verschoben werden kann und in bezug auf einen zweiten feststehenden Teil 9b des genannten Magnetkreises einen Luftspalt 17 aufweist.
  • Das Nebenschlußeisen ist beispielsweise mit Einstellorganen 18 eines Leistungsschalters mechanisch verbunden.
  • Bei diesem Stromwandler sind der bewegliche Teil 13 mit dem zugehörigen Luftspalt 12 sowie das magnetische Nebenschlußeisen 16 mit seinem Luftspalt 17 zwischen dem ersten feststehenden Teil 9a und dem zweiten feststehenden Teil 9b des Magnetkreises parallel zueinander angeordnet. Die Aufteilung des magnetischen Flusses zwischen dem Nebenschlußeisen und dem Kern hängt von der Breite der Luftspalte 12 bzw. 17 ab. Die Breite des Luftspalts 12 wird in der Offenstellung des beweglichen Teils durch einen Anschlag 19 bestimmt, der den Kern positioniert, wenn er durch die Feder 15 in Richtung des ersten feststehenden Teils 9a gedrückt wird.
  • Ist das Nebenschlußeisen vom zweiten feststehenden Teil 9b zurückgezogen, weist der Luftspalt 17 eine große Breite auf und der magnetische Fluß verläuft hauptsächlich durch den Kern und den Luftspalt 12. Der Schwellwert für die Anziehung des Kerns ist dann niedrig, und der Sekundärstrom wird bei einem niedrigen festgelegten Schwellwert des Primärstroms erzeugt.
  • Bei einer hohen Schwellwerteinstellung wird das Nebenschlußeisen 16 näher an den zweiten feststehenden Teil 9b herangeführt. Der Luftspalt 17 weist dann eine geringe Breite auf, und ein Großteil des magnetischen Flusses verläuft durch das Nebenschlußeisen 16. Das Magnetfeld im Luftspalt 12 ist in diesem Fall schwächer. Um eine Anziehung des beweglichen Teils in Richtung des feststehenden Teils des Magnetkreises zu bewirken, muß der Primärstrom Ip daher größer sein.
  • Bei einer Primärstromänderung ohne Überschreitung des Schwellwerts sollte das Relais vorzugsweise nicht mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt werden. Gemäß Fig. 3 erzeugt der Bereich C1 des Primärstroms Ip beispielsweise einen Sekundärstrom Is entsprechend dem Abschnitt C3 der Kennlinie. Dieser Strom kann ggf. die Ansteuerung des Relais bewirken, ohne daß der Schwellwert SIp überschritten ist.
  • Um eine Ansteuerung des Relais 7 unterhalb des Schwellwerts zu verhindern, umfaßt der Stromwandler aus Fig. 8 einen dem Kern 13 des beweglichen Teils zugeordneten Positionsgeber 20.
  • Der Positionsgeber 20 kann beispielsweise als mit dem Relais 7 oder der Sekundärwicklung 11 verbundener elektrischer Kontakt ausgebildet sein, der die Ansteuerung des Relais durch den Sekundärstrom Is verhindert, solange der Kern nicht angezogen ist. Bei der Schaltung in Fig. 8 ist der Kontakt 20 geschlossen, solange der bewegliche Teil in der Offenstellung steht. In dieser Stellung wird der in der Sekundärwicklung 11 induzierte Strom Is in den Kontakt 20 umgeleitet und das Relais dadurch nicht angesteuert. Bei Überschreitung des Schwellwerts wird der bewegliche Teil 13 in Richtung des feststehenden Teils 9b angezogen und der Kontakt 20 unterbrochen. Der durch die Anziehung des Kerns und der daraus folgenden Flußänderung in der Wicklung 11 erzeugte Strom Is beaufschlagt das Relais 7 und wird nun nicht mehr über den Kontakt kurzgeschlossen.
  • Die Verwendung des Positionsgebers 20 ist auch bei Einsatz des Stromwandlers in Wechselstromnetzen vorteilhaft. Der Geber erlaubt in diesem Fall eine Differenzierung zwischen induzierten Wechselströmen und durch die Positionsänderung des beweglichen Teils erzeugten Sekundärströmen.
  • Fig. 9 zeigt eine besondere Ausgestaltung eines Stromwandlers mit einer Schwellwert- Einstellvorrichtung. Der Magnetkreis dieses Stromwandlers ist annähernd ringförmig ausgebildet und an die Form des Primärleiters 6 angepaßt. Der Schiebekern 13 gleitet im Innern der Spule der Wicklung 11, und das Nebenschlußeisen 16 liegt parallel zu der Anordnung aus Kern 13 und Wicklung 11. Bei dieser Ausgestaltung umfaßt das Nebenschlußeisen 16 einen als Zahnstange ausgebildeten verzahnten Abschnitt 21. Das Einstellorgan 12 wirkt auf das Nebenschlußeisen über ein in den verzahnten Abschnitt des Nebenschlußeisens eingreifendes Zahnrad 22.
  • Fig. 10 zeigt das Schaltbild eines Stromwandlers gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung. Der feststehende Teil des Magnetkreises 9 des Stromwandlers weist zur Reduzierung des magnetischen Flusses im Magnetkreis 9 zwei Luftspalte 23a, 23b auf. Durch diese Luftspalte kann eine Sättigung des Magnetkreises verhindert werden, insbesondere wenn ein hoher Primärstrom Ip durch den Primärleiter 6 fließen muß. Die Luftspalte 23a und 23b sind in Reihe zum Luftspalt 12 des beweglichen Teils 13 angeordnet. Sie werden außerdem zur Festlegung des Stromschwellwerts genutzt, bei dem die Anziehung des beweglichen Teils erfolgen soll.
  • Der bewegliche Teil ist in der Schließstellung dargestellt, d. h. der Luftspalt 12 ist sehr schmal oder null.
  • Der in Fig. 10 dargestellte Stromwandler umfaßt darüber hinaus einen in einen Luftspalt 23a des feststehenden Teils 9 des Magnetkreises eingesetzten Meßfühler 24 zur Erfassung des magnetischen Feldes. Dieser an die Verarbeitungseinheit 4 angeschlossene Meßfühler 24 ist vorzugsweise als Meßfühler mit Hallelement oder Feldplattenwiderstand ausgebildet. Die vom Meßfühler 24 an die Verarbeitungseinheit gelieferten Signale bilden den magnetischen Fluß im Magnetkreis sowie den Primärstrom Ip ab.
  • In Fig. 10 bilden der Stromwandler, die Verarbeitungseinheit und das Relais einen Auslöser. Die Verarbeitungseinheit empfängt die vom Meßfühler ausgegebenen Signale und steuert das Relais 7 an, wenn diese Signale einen festgelegten Schwellwert während einer festgelegten Zeitdauer überschreiten. Bei dieser Funktionsweise wird die Verarbeitungseinheit durch eine Hilfsenergiequelle gespeist. Die Auslösefunktionen der Verarbeitungseinheit sind insbesondere der langzeitverzögerte thermische Schutz, der kurzzeitverzögerte Schutz und der unverzögerte Schutz.
  • Zur Gewährleistung der kurzzeitverzögerten bzw. unverzögerten Schutzfunktion auch ohne Verwendung einer Hilfsenergiequelle wird die Verarbeitungseinheit an die Sekundärwicklung 11 angeschlossen, um mit dem Sekundärstrom zur Ansteuerung des Relais 7 beaufschlagt werden zu können. Es kann auch ein Positionsgeber 20 an die Verarbeitungseinheit angeschlossen werden, um die Ansteuerung des Relais durch einen Sekundärstrom Is zu verhindern, wenn der bewegliche Teil 13 nicht angezogen ist.
  • Die Fig. 11 und 12 zeigen zwei Darstellungen einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Stromwandlers mit mehreren Luftspalten 23a, 23b, 23c, 23d und 23e, die über den feststehenden Teil des Magnetkreises 9 verteilt sind. Da der feststehende Teil durch die Luftspalte in mehrere voneinander getrennte Abschnitte unterteilt ist, weist der Stromwandler zwei Seitenwände 25a und 25b auf, die den genannten feststehenden Teil zusammenhalten.
  • Der Luftspalt 23 dient zur Aufnahme des Meßfühlers 24. Er ist so geformt, daß das auf den Meßfühler 24 wirkende magnetische Feld klein ist, wenn ein hoher Primärstrom durch den Primärleiter 6 fließen muß.
  • Der Luftspalt weist einen ersten Bereich großer Breite zur Aufnahme des Meßfühlers 24 sowie mindestens einen, parallel zum ersten Bereich angeordneten zweiten Bereich geringer Breite auf, um einen Teil des im Magnetkreis erzeugten magnetischen Flusses abzuleiten. Aufgrund der teilweisen Ableitung des magnetischen Flusses durch den zweiten Bereich verringert sich das Magnetfeld im ersten Bereich mit dem darin enthaltenen Meßfühler 24. Der Meßfühler kann daher für einen breiten Arbeitsbereich ein Meßsignal liefern. Des weiteren ist das Feld im Luftspalt gleichförmig, und der Meßfühler muß nicht mit höchster Präzision im Luftspalt positioniert werden, um ein korrektes Ansprechverhalten zu gewährleisten.
  • Die oben beschriebenen Stromwandler eignen sich gut für den Schutz von Gleichstromnetzen, können jedoch auch zum Schutz von Wechselstromnetzen vorteilhaft eingesetzt werden.
  • Die Sekundärwicklung 11 kann eine oder mehrere auf dem feststehenden Teil, dem beweglichen Teil oder beiden Teilen angeordnete Spulen umfassen.
  • Die beweglichen Teile des Magnetkreises können eine andere als die in den Figuren gezeigte Form aufweisen. Zum Beispiel können diese Teile auch als um eine Achse verschwenkbare Kippanker ausgebildet sein.
  • Bei den Stromwandlern gemäß Fig. 10, 11 und 12 kann die Einstellung des Schwellwerts auch durch Veränderung mindestens eines Luftspalts im feststehenden Teil des Magnetkreises oder durch Veränderung der Spannung der Rückstellfeder erfolgen.

Claims (10)

1. Stromwandler mit einem, einem Primärleiter (6) zugeordneten Magnetkreis (8) sowie einer Sekundärwicklung (11), die dazu dient, einen Sekundärstrom (Is) zur Betätigung eines Auslöserelais (7) zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis einen beweglichen Teil (10, 13) und einen feststehenden Teil (9, 9a, 9b) umfaßt, welcher bewegliche Teil eine erste Offenstellung entsprechend einem offenen Magnetkreis mit einem breiten Luftspalt (12, 12a, 12b) sowie eine zweite Schließstellung entsprechend einem geschlossenen Magnetkreis mit einem kleinen oder keinem Luftspalt aufweist, wobei der bewegliche Teil von der ersten Offenstellung in die zweite Schließstellung übergeht, wenn ein im Primärleiter fließender Primärstrom (Ip) einen festgelegten Wert (SIp) überschreitet.
2. Stromwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Einstellmittel umfaßt, die ein parallel zum beweglichen Teil (10, 13) des Magnetkreises angeordnetes magnetisches Nebenschlußeisen (16) mit Luftspalt (17) umfassen.
3. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil als mit einer Rückstellfeder (26) verbundener Magnetanker (10) ausgebildet ist, welcher Magnetanker durch Stützmittel (27a, 27b) in seiner ersten Offenstellung positioniert wird und in seiner Schließstellung an einem feststehenden Teil (9) des Magnetkreises anliegt.
4. Stromwandler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil als in bezug auf einen ersten feststehenden Teil (9a) des Magnetkreises verschiebbarer Magnetkern (13) ausgebildet ist, welcher Kern in seiner ersten Offenstellung einen Luftspalt großer Breite in bezug auf einen zweiten feststehenden Teil (9b) und in seiner zweiten Schließstellung einen schmalen bzw. keinen Luftspalt in bezug auf den genannten zweiten feststehenden Teil aufweist.
5. Stromwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule der Sekundärwicklung (11) um den Schiebekern (13) geführt ist.
6. Stromwandler nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis mehrere verteilte Luftspalte (23a-23e) aufweist.
7. Auslöser dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens einen Stromwandler nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 sowie ein mit einer Sekundärwicklung (11) des genannten Stromwandlers verbundenes Auslöserelais (7) umfaßt.
8. Auslöser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er dem Stromwandler zugeordnete Erfassungsmittel (20) zur Erfassung einer Lageänderung des beweglichen Teils (10, 13) des Magnetkreises umfaßt, welche genannten Mittel (20) mit dem Auslöserelais verbunden sind, um die Betätigung des Relais (7) zu bewirken, wenn der Stromwandler einen Sekundärstrom (Is) liefert.
9. Auslöser nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß er eine an das Auslöserelais (7) angeschlossene Verarbeitungseinheit (4) sowie dem Stromwandler zugeordnete und an die Verarbeitungseinheit angeschlossene Meßmittel (24) umfaßt, die ein den Strom (Ip) im Primärleiter abbildendes Signal liefern.
10. Leistungsschalter, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens einen Stromwandler nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6 sowie mit dem Stromwandler verbundene Einstellmittel (18) zur Einstellung des festgelegten Stromwerts (SIp) umfaßt, bei dem der bewegliche Teil (10, 13) von seiner ersten Offenstellung in seine zweite Schließstellung übergeht.
DE69705692T 1996-11-07 1997-10-27 Stromwandler, Auflöser und Schutzschalter mit solchem Stromwandler Expired - Lifetime DE69705692T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9613833A FR2755532B1 (fr) 1996-11-07 1996-11-07 Transformateur de courant, declencheur et disjoncteur comportant un tel transformateur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69705692D1 DE69705692D1 (de) 2001-08-23
DE69705692T2 true DE69705692T2 (de) 2002-05-08

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ID=9497578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69705692T Expired - Lifetime DE69705692T2 (de) 1996-11-07 1997-10-27 Stromwandler, Auflöser und Schutzschalter mit solchem Stromwandler

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Country Link
US (1) US6034858A (de)
EP (1) EP0841670B1 (de)
DE (1) DE69705692T2 (de)
FR (1) FR2755532B1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008049432A1 (de) * 2008-09-25 2010-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Leistungsschalter und Stromwandler für einen Leistungsschalter

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