CH634414A5 - Circuit arrangement for monitoring the phase currents in a multi-phase system - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltunganordnung zur Über- Die aufgeführten Bauelemente sind wie folgt zusammenge-

wachung der Phasenströme in einem Mehrphasennetz mit Ein- schaltet: Den nichtinvertierenden Eingängen der Differenzver-

gangsstromwandlern und nachgeschalteten Shunts zur Ablei- stärker 1,2,3 sind die stromproportionalen Spannungen uR, us,

tung stromproportionaler Spannungen. 45 ux zugeführt. Die Ausgänge der Differenzverstärker 1,2,3 be-

Zur Ableitung eines Eingangssignales für abhängige elek- aufschlagen über Dioden 20,21,22 den Kondensator 29, dem tronische Überstromzeitrelais schlägt die DT-AS 22 45 605 ei- der Entladewiderstand 19 parallelgeschaltet ist. Der Kondensa-

ne Schaltungsanordnung der obengenannten Art vor, bei wel- tor 29 steht ferner über die Widerstände 10,11,12 mit den eher die an den Shunts entstehenden stromproportionalen invertierenden Eingängen der Differenzverstärker 1,2,3 in

Spannungen einer gemeinsamen Gleichrichterschaltung zuge- so Verbindung.

führt werden. Das Ausgangssignal der Gleichrichterschaltung Die Ausgänge der Differenzverstärker 1,2,3 sind über Wi-

gelangt zu einem Spannung/Frequenz-Umsetzer und anschlies- derstände 7,8,9 mit den Steueranschlüssen der Thyristoren 23,

send zu einer Quadrierstufe, deren Ausgangsimpulse über eine 24,25 verbunden, die ihrerseits über die Widerstäne 13,14,15

Zähleinrichtung bei einer ausreichend hohen Impulsfrequenz an einer Gleispannung UB angeschlossen sind. Den Thyristoren zur Anregung eines Hilfsrelais führen. 55 23,24,25 sind in bekannter Weise zur Sicherstellung einer

Elektronische Überstromzeitrelais nehmen im allgemeinen ordnungsgemässen Kommutierung die Löschkondensatoren 26.

eine Auswertung der Scheitelwerte der zu überwachenden Pha- 27,28 zugeschaltet. Die Anode jedes Thyristors 23,24,25 ist senströme vor. Für die Erwärmung eines Schützlings ist jedoch über je einen Widerstand 4,5,6 an den invertierenden Eingang der Effektivwert des Stromes ausschlaggebend. Das Verhältnis der Differenzverstärker 1,2,3 gelegt und hat über Widerstände zwischen Effektivwert und Spitzenwert ist bei sinusförmigem 6016,17,18 gleichzeitig Verbindung mit dem Steueranschluss der

Stromverlauf bekannt und bleibt konstant, so dass eine Berück- Feldeffekttransistoren 30,31,32.

sichtigung des Umrechnungsfaktors mit einfachen Mitteln erfol- Die beschriebene Schaltungsanordnung zeichnet sich durch gen kann. folgende Wirkungsweise aus: Die Differenzverstärker 1,2,3

Wenn die Stromversorgung eines Schützlings allerdings aus arbeiten mit den Dioden 20,21,22, den Gegenkopplungswidereiner Gleichrichteranlage erfolgt, weicht die Stromkurve stark 65 ständen 10,11,12 und dem Kondensator 29 als Spitzenwert-von der Sinusform ab, so dass aufgrund des sich in Abhängigkeit gleichrichter. Die dabei am Kondensator 29 entstehende Span-des Ansteuerwinkels z.B. einer Thyristorgleichrichteranlage än- nung entspricht jeweils dem Scheitelwert der grössten strompro-dernden Formfaktors erhebliche prizipbedingte Messfehler auf- portionalen Eingangsspannung uR, us oder ux. Der am Konden-

sator 29 angeschlossene Entladewiderstand 19 bewirkt innerhalb einer Periode eine Abnahme der Kondensatorspannung um wenige Pronzent, so dass derjenige Differenzverstärker 1, 2 oder 3, dem die grösste stromproportionale Eingangsspannung uR, us, uT zugeführt wird, jeweils im Maximum der positiven Stromhalbwelle einen kurzen Ladeimpuls an den Kondensator 29 abgibt.

Jeder Ausgangsimpuls eines der Differenzverstärker 1,2,3 wird darüber hinaus an einem Steueranschluss der Thyristoren 23,24,25 wirksam. Ist beispielsweise die Eingangsspannung uR am grössten, so wird der Thyristor 23 durchsteuern. An seiner Anode liegt dann bei Vernachlässigung des Durchlasswiderstandes die negative Betriebsspannung -UB, die über den Widerstand 4 am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 1 geringfügig wirksam wird. Der Differenzverstärker 1 weist aufgrund dieser Beschaltung ein Triggerverhalten auf.

Die Beschaltung der Differenzverstärker 1,2,3 ruft ferner ein Rückfallverhältnis hervor, das geringfügig unter «1» liegt, so dass ein einmal durchgeschalteter Thyristor 23,24 oder 25 seinen Schaltzustand solange beibehält, bis am nichtinvertierenden Eingang des zugehörigen Differenzverstärkers 1,2 oder 3 die stromproportionale Eingangsspannung uR, us, ux gegenüber den anderen Eingangsspannungen um einige Prozent ansteigt. Ein zu häufiges Umschalten der Thyristoren 23,24,25 wird damit verhindert. Durch die Kondensatoren 26,27,28 ist gewährleistet, dass beim Durchschalten eines Thyristors die anderen gelöscht werden.

Von den Anodenspannungen der Thyristoren 23,24,25 werden über die hochohmigen Widerstände 16,17,18 die Feldeffekttransistoren 30,31,32 angesteuert, die nun die jeweils grösste Eingangsspannung uR, us, uT als Ausgangsspannung uA durchschalten. Die Ausgangsspannung uA lässt sich nun einem Effektivwert-Messsystem zuführen, das als Eingangssignalgeber für an sich bekannte Überstromzeitrelais dient.

Der entscheidende Vorteil der beschriebenen Schaltungsanordnung liegt also darin, dass in mehrphasigen Netzen nur ein Effektivwert-Messsystem erforderlich ist, da zur Messung die

3 634 414

Phase mit dem grössten Strom ausgewählt wird.

Fig. 2 zeigt eine Zusatzeinrichtung, die dann zur Wirkung kommt, wenn trotz der Kondensatoren 26,27,28 mehr als ein Thyristor durchschaltet; unter Umständen könnte dieser Fall 5 beim Zuschalten der Betriebsspannung UB eintreten. Der Schaltungsteil besteht aus weiteren Widerständen 33 bis 36, einem weiteren Differenzverstärker 37 und einem Transistor 38.

Der Widerstand 33 liegt zwischen dem gemeinsamen Kathodenpunkt der Thyristoren 23,24,25 und dem negativen Pol îoder Betriebsspannung UB. Der am Widerstand 33 entstehende Spannungsabfall bildet ein Eingangssignal für den Differenzverstärker 37, dessen zweiter Eingang mit Hilfe des Spannungsteilers 34,35 und der Betriebsspannung UB an eine Referenzspannung gelegt ist. Beim ordnungsgemässen Betrieb der Schalls tungsanordnung ist stets nur einer der Thyristoren 23,24,25 durchgeschaltet und der dem Thyristorstrom proportionale Spannungsabfall am Widerstand 33 wird einen bestimmten Betrag nicht überschreiten. Die Spannung am Widerstand 33 nimmt jedoch sprunghaft zu, sobald ein zweiter Thyristor durch-20 geschaltet wird. Bei einem derartigen Fehler wird die Spannung am Widerstand 33 grösser als die Referenzspannung. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 37 versetzt daraufhin über den Widerstand 36 den Transistor 38 in den Sperrzustand. Die Thyristoren 23,24,25 sind nun von der Betriebsspannung UB 25 getrennt und gehen daher auf jeden Fall in den Sperrzustand über. Erst der nächste Impuls an einem der Differenzverstärker 1,2,3 wird wiederum einen der Thyristoren 23,24,25 einschalten.

so Der Ausfall der Messwertübertragungszeit beim Eingriff der in Fig. 2 dargestellten Zusatzeinrichtung beträgt bei 50Hz-Net-zen weniger als 20 ms, die im Verhältnis zu den langen Auslösezeiten vernachlässigt werden können.-

Obwohl die Vorteile der beschriebenen Schaltungsanord-35 nung insbesondere in thyristorgesteuerten Mehrphasennetzen zur Geltung kommen, arbeitet sie auch bei sinusförmigen Netzströmen einwandfrei.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. 634 414 2

   PATENTANSPRÜCHE treten. Bei der Speisung von Schützlingen mit Hilfe von Thyri-

   1. Schaltungsanordnung zur Überwachung der Phasenströ- storanlagen muss daher der Effektivwert der Phasenströme me in einem Mehrphasennetz mit Eingangsstromwandlern und messtechnisch erfasst werden.

   nachgeschalteten Shunts zur Ableitung stromproportionaler Dies kann dadurch geschehen, dass in jede Phase ein Effek-

   Spannungen, dadurch gekennzeichnet, dass die stromproportio- 5 tivwert-Messsystem eingeschaltet wird. Da derartige Effektiv-

   nalen Eingangsspannungen (uR, us, ux) ersten Eingängen von wert-Messsysteme bei der Verwendung in Schutzeinrichtungen

   Differenzverstärkern (1,2,3) zugeführt sind, dass die zweiten über möglichst geringe Fehlergrenzen verfügen müssen, verur-

   Eingänge der Differenzverstärker (1,2,3) an einem jeweils auf sacht die genannte Lösung sehr hohe Kosten.

   den Scheitelwert der grössten Eingangsspannung (uR, us, ux) Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrun-

   aufgeladenen Kondensator (29) ,mit gegenüber der Netzperio- iode, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu de grosser Entladezeitkonstante angeschlossen sind und dass ein schaffen, mit der bekannte elektronische Überstromzeitrelais

   Ausgangsimpuls eines Differenzverstärkers (1,2,3) seine auch bei thyristorgespeisten Schützlingen einsetzbar sind und stromproportionale Eingangsspannung (uR, us, ux) zu einem ge- die zugleich durch eine Einsparung von Effektivwert-Messsyste-

   meinsamen Ausgang (UA) der Schaltungsanordunung, an wel- men eine kostengünstige Lösung darstellt.

   chen Ausgang ein Effektivwert-Messsystem anzuschliessen be- 15 Erfindungsgemäss ist diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die stimmt ist, durchschaltet. stromproportionalen Eingangsspannungen ersten Eingängen
2. 2. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch von Differenzverstärkern zugeführt sind, dass die zweiten Eingekennzeichnet, dass die Ausgänge der Differenzverstärker (1, gänge der Differenzverstärker an einem jeweils auf den Schei-2,3) Steueranschlüssen von Thyristoren (23,24,25) zugeführt telwert der grössten Eingangsspannung aufgeladenen Konden-sind, die ihrerseits über Widerstände (13,14,15) an einer Be- 2osator mit gegenüber der Netzperiode grosser Entladezeitkon-triebsspannung (UB) liegen und im durchgeschalteten Zustand stante angeschlossen sind und dass ein Ausgangsimpuls eines ein Mitkopplungssignal an die Differenzverstärker (1,2,3) ab- Differenzverstärkers seine stromproportionale Eingangsspangeben. nung zu einem gemeinsamen Ausgang der Schaltungsanord-
3. 3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 2, dadurch nung, an welchen Ausgang ein Effektivwert-Messsystem anzu-gekennzeichnet, dass die stromproportionalen Eingangsspan- 25 schliessen bestimmt ist, durchschaltet.

   nungen (uR, us, ux) über Feldeffektransistoren (30,31,32) an Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an-

   den Ausgang der Schaltungsanordnung gelegt sind, die von den hand von Fig. 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert. Thyristoren (23,24,25) gesteuert sind.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 2, dadurch Fig. 1 ein Schaltbild und gekennzeichnet, dass zwischen der Betriebsspannung (UB) und 30 Fig. 2 eine Zusatzeinrichtimg zur Erhöhung der Betriebs-

   den Thyristoren (23,24,25) ein Transistor (38) eingeschaltet Sicherheit.

   ist, der beim Überschreiten eines bestimmten Thyristorstrom- Einander entsprechende Teüe sind mit den gleichen Bezugs-

   mes sperrt. zeichen versehen.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 4, dadurch In Fig. 1 ist mit R, S, T ein Dreiphasennetz bezeichnet, aus gekennzeichnet, dass ein dem Thyristorstrom proportionaler 35 dem mit Hilfe von nicht dargestellten Stromwandlern und Spannungabfall und eine Referenzspannung an einen Differenz- Shunts den Phasenstömen proportionale Spannungen uR, us, uT Verstärker (37) gelegt sind, der den Schaltzustand des Transi- abgeleitet werden. Die Schaltungsanordnung enthält ferner Dif-stors (38) steuert. ferenzverstärker 1,2,3, Widerstände 4 bis 19, Dioden 20,21,

   22 und Thyristoren 23,24, 25. Mit 26,27,28,29 sind Konden- 40 satoren bezeichnet, während drei Feldeffekttransistoren die Bezugszeichen 30,3132 tragen.