DE102008049432B4 - Circuit breaker and current transformer for a circuit breaker - Google Patents
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Abstract
Leistungsschalter zur Unterbrechung eines durch einen Leiter fließenden Primärstroms, durch den ein zu schützender Stromkreis mit Strom versorgt wird, mit einer Auslösevorrichtung zur Auslösung der Unterbrechung, zu deren Stromversorgung mindestens ein Stromwandler (1) vorgesehen ist, der einen um den Leiter (2) geführten Hauptmagnetkreis (5) und mindestens eine Sekundärwicklung (6) umfasst, deren Kern von einem Teil des Hauptmagnetkreises (5) gebildet wird, wobei parallel zum Kern der Sekundärwicklung (6) ein magnetischer Nebenschlusszweig (7) geschaltet ist, der einen zusätzlichen magnetischen Widerstand aufweist, wobei der zusätzliche magnetische Widerstand einen Luftspalt (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (10) bei einem über einem Nennstrom liegenden Primärstrom eine elastische Verkleinerung erfährt, sodass der zusätzliche magnetische Widerstand so ausgebildet ist, dass er sich bei einem über dem Nennstrom des Leistungsschalters liegenden Primärstrom mittels der im magnetischen Nebenschlusszweig (7) auftretenden magnetischen Kräfte selbsttätig verkleinert, so dass es zu einer effektiven Verringerung des zusätzlichen magnetischen Widerstands im magnetischen Nebenschlusszweig (7) kommt.Circuit breaker for interrupting a current flowing through a conductor primary current through which a circuit to be protected is supplied with power, with a tripping device for triggering the interruption, to the power supply at least one current transformer (1) is provided, one to the conductor (2) out Main magnetic circuit (5) and at least one secondary winding (6) whose core is formed by a part of the main magnetic circuit (5), wherein parallel to the core of the secondary winding (6), a magnetic shunt branch (7) is connected, which has an additional magnetic resistance in which the additional magnetic resistance has an air gap (10), characterized in that the air gap (10) undergoes an elastic reduction at a primary current lying above a nominal current, so that the additional magnetic resistance is designed such that it is at an above the Rated current of the circuit breaker Prim By means of the magnetic forces in the magnetic shunt branch (7) occurring magnetic forces automatically reduced, so that there is an effective reduction of the additional magnetic resistance in the magnetic shunt branch (7).
Description
Die Erfindung betrifft einen Leistungsschalter zur Unterbrechung eines durch einen Leiter fließenden Stroms und einen Stromwandler für einen entsprechenden Leistungsschalter gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.The invention relates to a circuit breaker for interrupting a current flowing through a conductor and a current transformer for a corresponding circuit breaker according to the preambles of
Leistungsschalter zur Stromunterbrechung sind allgemein bekannt. Dabei fließt der zu unterbrechende Strom durch den Leistungsschalter selbst; ein zu schützender Stromkreis wird über einen abgangsseitigen Leiter mit Strom versorgt. Zur Auslösung der Unterbrechung dient eine Auslösevorrichtung, die über einen Stromwandler (Eisenkernwandler) mit elektrischer Energie versorgt wird, wobei die elektrische Energie dem durch den Leiter fließenden Strom (Primärstrom) entnommen wird. Eine solche Auslösevorrichtung ist aus der
Soll der Stromwandler (Eisenkernwandler) nur zur Energieversorgung und nicht für Messzwecke eingesetzt werden, so möchte man über einen großen Primärstrombereich einen möglichst konstanten (niedrigen) Sekundärstrom aus dem Stromwandler erhalten. Deshalb wird der Sekundärstrom bei hohen Primärströmen meist begrenzt, wodurch wiederum im Leistungsteil der elektronischen Auslöseeinheit platzsparende elektronische Bauteile mit einer kleinen maximalen Verlustleistung eingesetzt werden können. Zur Messung des Primärstromes ist dann allerdings ein weiterer Stromwandler (z. B. Rogowski-Wandler) erforderlich. Eine derartige entsprechende Auslösevorrichtung mit mindestens einem Stromwandler offenbart beispielsweise die
Nachteilig ist dabei, dass diese Begrenzung oft nicht ausreicht.The disadvantage here is that this limitation is often insufficient.
Ferner offenbart die
Schließlich offenbaren die
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leistungsschalter und einen Stromwandler vorzuschlagen, dessen Sekundärstrom ausreichend begrenzt ist.The object of the invention is to propose a circuit breaker and a current transformer whose secondary current is sufficiently limited.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.The object is solved by the features of
Die Lösung sieht bezogen auf den Leistungsschalter als auch auf den Stromwandler vor, dass der zusätzliche magnetische Widerstand so ausgebildet ist, dass er sich bei einem über dem Nennstrom liegenden Primärstrom, also insbesondere im Kurzschlussfall, mittels der im Nebenschlusszweig auftretenden magnetischen Kräfte selbsttätig verkleinert, so dass es zu einer effektiven Verringerung des zusätzlichen magnetischen Widerstands im Nebenschlusszweig kommt. Um also eine ausreichende Begrenzung des von der Sekundärwicklung abgegebenen Sekundärstroms zu erzielen, wird der zusätzliche magnetische Widerstand mit Vergrößerung des durch den Primärstrom bedingten magnetischen Flusses selbsttätig verringert.The solution provides, based on the circuit breaker as well as on the current transformer, that the additional magnetic resistance is designed so that it decreases automatically at a lying above the rated current primary current, ie in particular in the case of short circuit, by means of occurring in the shunt branch magnetic forces, so that there is an effective reduction of the additional magnetic resistance in the shunt branch. Thus, to achieve a sufficient limitation of the output from the secondary winding secondary current, the additional magnetic resistance is automatically reduced with increasing the magnetic flux caused by the primary current.
Der zusätzliche magnetische Widerstand weist einen Luftspalt auf.The additional magnetic resistance has an air gap.
Bei einem über dem Nennstrom liegenden Primärstrom erfährt der Luftspalt eine elastische Verkleinerung.At a primary current above the rated current, the air gap undergoes an elastic reduction.
Eine besonders wirksame Begrenzung des Sekundärstroms wird erzielt, wenn der Zweig (Teilmagnetkreis) mit der Sekundärwicklung bei einem über dem Nennstrom liegenden vorgegebenen Primärstrom eine magnetische Sättigung erfährt.A particularly effective limitation of the secondary current is achieved when the branch (partial magnetic circuit) with the secondary winding undergoes a magnetic saturation at a predetermined primary current lying above the rated current.
Im einfachsten Fall wird der Luftspalt von mindestens zwei beabstandeten und in Richtung des Magnetflusses einander überlappenden Elementen des Nebenschlusszweigs gebildet.In the simplest case, the air gap of at least two spaced and in the direction of the magnetic flux overlapping elements of the shunt branch is formed.
Um ein Aneinanderhaften der Elemente zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass die einander überlappenden Elemente beschichtet sind. In order to prevent the elements from sticking together, it is proposed that the overlapping elements be coated.
Technisch einfach ist es, wenn der Hauptmagnetkreis geschlossen ausgebildet ist und die Elemente parallel zum Nebenschlusszweig und damit quer zum Hauptmagnetkreis verlaufen.It is technically simple if the main magnetic circuit is formed closed and the elements run parallel to the shunt branch and thus transversely to the main magnetic circuit.
Eine technische Ausführung sieht vor, dass die Elemente als flache zungenförmige Stege ausgebildet sind, die sich in entgegen gesetzte Richtungen erstrecken und deren freie Enden einander überlappen.A technical embodiment provides that the elements are designed as flat tongue-shaped webs which extend in opposite directions and whose free ends overlap each other.
Ein einfacher Hauptmagnetkreis wird aus übereinander geschichteten weich-/ferromagnetischen Blechen gebildet.A simple main magnetic circuit is formed from stacked soft / ferromagnetic sheets.
Mit Vorteil ist der Hauptmagnetkreis als Ringbandkern aus kornorientiertem oder nicht-kornorientiertem Silizium-Eisen oder anderen kristallinen amorphen oder nanokristallinen metallischen Legierungen gebildet.Advantageously, the main magnetic circuit is formed as a ring band core of grain-oriented or non-grain-oriented silicon iron or other crystalline amorphous or nanocrystalline metallic alloys.
Ein einfacher Aufbau des Hauptmagnetkreises ergibt sich, wenn zwischen zwei Blechen mit zungenförmigem Steg jeweils ein oder mehrere Bleche ohne Steg angeordnet sind.A simple structure of the main magnetic circuit is obtained when one or more sheets are arranged without web between two sheets with tongue-shaped web.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described in more detail with reference to an embodiment. Show it:
Die elektronische Auslösevorrichtung löst die Unterbrechung des Primärstroms aus, wobei deren Stromversorgung über den Stromwandler
Wie
Der magnetische Nebenschlusszweig
Im Ausführungsbeispiel ist der Zweig mit der Sekundärwicklung
Wird der Stromkreis im Kurzschlussfall vom Leistungsschalter
Der Stromwandler
In
Mit anderen Worten: Bei geringen bis mittleren Primärströmen fließt nur ein geringer magnetischer Fluss über den durch die zungenförmigen Stege
Eine alternative Ausführung mit (nicht elastisch verbiegbaren) Stegen
Eine weitere Ausführungsalternative zeigen die
Die Länge des Luftspalts
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