DE2053909A1 - Independent overcurrent time relay - Google Patents

Description

Unabhängiges Uberstromzeitrelais Die Erfindung bezieht sich auf ein unabhängiges Uberstromzeitrelais mit Stromfühlern im Eingangskreis, nachfolgenden Schaltstufen und einem Relais im Ausgangskreis.Independent overcurrent time relay The invention relates to a independent overcurrent time relay with current sensors in the input circuit, following Switching stages and a relay in the output circuit.

Es sind bereits Uberstromzeitrelais bekannt, deren Meßeingang über Stromwandler mit einer stromproportionalen Spannung beaufschlagt wird und deren Betriebsspannung entweder aus einer getrennten Netzversorgung oder aber auch aus den Stromwandlern entnommen wird. Im ersten Fall wird der Lastschalter von einer Batterie geschaltet, im zweiten Fall aus einem Kondensatorspeicher.There are already overcurrent time relays known whose measuring input has A voltage proportional to the current is applied to the current transformer and its Operating voltage either from a separate mains supply or from is taken from the current transformers. In the first case, the load switch is operated by a Battery switched, in the second case from a capacitor store.

Um bei einem Kurzschluß einsatzbereit zu sein, muß die Batterie regelmäßig überprüft und ggfls. gewartet werden. Dieses ist besonders aufwendig, wenn ein Überstromzeitrelais z. B. in einer Außenstation für nur. eine einzelne Schaltzelle eines elektrischen Versorgungsunternehmens eingesetzt wird.To be ready for use in the event of a short circuit, the battery must be regular checked and if necessary. being repaired. This is particularly complex when an overcurrent time relay z. B. in an outdoor station for only. a single switch cell of an electrical Utility company is used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein den Erfordernissen der Zeit entsprechendes wartungsfreies und unabhängiges Uberstromzeitrelais zu entwickeln, das ohne zusätzliche Batterien störungsfrei arbeitet.The invention is based on the object of meeting the requirements of Time to develop corresponding maintenance-free and independent overcurrent time relays, that works without additional batteries.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Kurzschluß ein oder mehrere Stromfühler ein Signal abgeben, das über einen ersten Eingang eines Speichers, eine Stabilisierungsstufe und ein UND-Glied eine Zeitstufe ansteuert, daß die Zeitstufe einen zweiten Eingang des UND-Gliedes und einen zweiten Eingang des Speichers beaufschlagt und daß das UND-Glied ein Relais ansteuert.According to the invention, this object is achieved in that in the event of a short circuit one or more current sensors emit a signal via a first input of a Memory, a stabilization stage and an AND element controls a timer, that the timer has a second input of the AND gate and a second input applied to the memory and that the AND gate controls a relay.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnung erläutert, in der einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.An exemplary embodiment is explained with reference to the drawing in which Corresponding parts are provided with the same reference numerals.

Die Stromfühler WR, Ws, WT und der Leistungsschalter D befinden sich außerhalb des Gerätes 1. Neben einem kompletten Netzteil mit zwei Stabilisierungsstufen Stl, St2 enthält das Gerät 1 als Baueinheiten auch einen Speicher Sp, eine Zeitstufe T, ein UND-Glied & und eine Impulsverlängerungsstufe I mit einem Relais H im Ausgangskreis.The current sensors WR, Ws, WT and the circuit breaker D are located outside the device 1. In addition to a complete power supply unit with two stabilization levels Stl, St2, the device 1 also contains a memory Sp, a time stage, as structural units T, an AND element & and a pulse lengthening stage I with a relay H im Output circle.

Die drei Stromfühler WRt Ws, WT für die Phasen R, S, T bestehen aus Eisenkernen mit Luftspalt, durch dessen Fenster jeweils ein Leiter einer Phase gefUhrt wird. Im Luftspalt jedes Eisenkernes befindet sich ein magnetisch steuerbarer Widerstand ffi . Außerdem enthält jeder Stromfühler noch einen Transistor T1 und einen Widerstand Rl. Die Ausgänge der Stromfühler sind über die Leitungen 2, 3, 4 parallel geschaltet.The three current sensors WRt Ws, WT for the phases R, S, T consist of Iron cores with an air gap, through each of whose windows a conductor of a phase is passed will. In the air gap each iron core is a magnetic one controllable resistance ffi. Each current sensor also contains a transistor T1 and a resistor Rl. The outputs of the current sensors are via the lines 2, 3, 4 connected in parallel.

Als magnetisch steuerbare Widerstände werden bevorzugt Feldplatten verwendet. Sie benötigen zur Ansteuerung der Transistoren T1 eine Hilfispannung, die das Gerät 1 liefert.Field plates are preferred as magnetically controllable resistors used. You need an auxiliary voltage to control the transistors T1, which the device 1 delivers.

Im Eingang des Gerätes l befindet sich zwischen einem Ausgang der Stabilisierungsstufe Stl und der Bezugs leitung 4 eine Reihenschaltung aus dem Potentiometer P und dem Widerstand R2. Der Schleifer des Potentiometers P ist mit der Leitung 2 der Stromfühler WR, WS' WT verbunden.In the input of the device l is located between an output of the Stabilization stage Stl and the reference line 4 a series connection from the potentiometer P and the resistor R2. The wiper of the potentiometer P is with the lead 2 of the current sensors WR, WS 'WT connected.

Ein Speicher Sp ist mit seinem Eingang el mit der Leitung 3 der Stromfühler verbunden und mit seinem Ausgang al über die Leitung 5 mit einem Steuereingang der Stabilisierungsstufe Stl.A memory Sp is with its input el with the line 3 of the current sensor connected and with its output al via line 5 to a control input of the Stabilization level Stl.

Eine dem Speicher Sp nachgeschaltete Zeitstufe T ist mit ihrem Eingang mit dem Ausgang a2 des Speichers Sp verbunden. Der Ausgang der Zeitstufe T beaufschlagt den Eingang e2 des Speichers Sp und außerdem noch einen Eingang eines nachgeschalteten UND-Gliedes &. Ein anderer Eingang des UND-Gliedes & ist mit dem Ausgang al des Speichers Sp verbunden.A time stage T connected downstream of the memory Sp has its input connected to the output a2 of the memory Sp. The output of the timer T is applied the input e2 of the memory Sp and also an input of a downstream AND element &. Another input of the AND element & is with the output al of the memory Sp connected.

Dem UND-Glied & nachgeschaltet ist eine Impulsverlängerungsstufe I, in dosen Ausgangskreis sich ein Relais lI befindet.A pulse lengthening stage is connected downstream of the AND element & I, there is a relay lI in the output circuit.

Im störungsfreien Betrieb übernimmt ein Netzteil die Stromversorgung des Überstromzeitrelais. Zum Netzteil gehören ein Transformator Tr, ein Gleichrichter Gl und die Stabilisierungsstufen Stl, St2. Zusätzlich sindim Netzteil noch zwei Dioden D1, D2 und zwei Kondensatoren cl,, C2 enthalten, die im Störungsfall zusätzliche Aufgaben übernehmen.A power supply unit takes over the power supply in trouble-free operation of the overcurrent relay. A transformer Tr and a rectifier belong to the power supply unit Gl and the stabilization stages Stl, St2. In addition, there are two more in the power supply unit Diodes D1, D2 and two capacitors cl ,, C2 contain, which are additional in the event of a fault Take on tasks.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise geht Man zweckmäßig vom Kurzschlußfall aus. Der Kurzschlußstrom fließt über den zugeordneten Stromfühler, wodurch in dessen Eisenkern die Induktion steigt. Mit steigender Induktion ändert sich der Widerstandswert des magnetisch steuerbaren Widerstandes Über einen Widerstand R1 und ein Potentiometer P wird aus der Stabilisierungsstufe St1 eine Hil'£sspannung abgegriffen, so daß eine Ansteuerung des, Transistors T1 ermöglicht wird. Der Transistor T1 befindet sich zur Temperaturkompensation im Stromfühler. Durch Verstellen der Ansprechschwelle mit Hilfe des Potentiometers P ist es möglich, den Abschaltstrom des Lastschalters D einzustellen.To explain the mode of operation, it is advisable to start with the short-circuit case the end. The short-circuit current flows through the associated current sensor, which in its Iron core induction increases. The resistance value changes with increasing induction of the magnetically controllable resistor Via a resistor R1 and a potentiometer P an auxiliary voltage is tapped off from the stabilization stage St1, so that a control of the transistor T1 is made possible. The transistor T1 is located for temperature compensation in the current sensor. By adjusting the response threshold with the help of the potentiometer P it is possible to adjust the breaking current of the load switch D set.

Das Ausgangssignal des Transistors T1 erreicht über die Leitung 3 den dominierenden Eingang e des Speichers Sp.The output signal of transistor T1 reaches via line 3 the dominant input e of the memory Sp.

Die Ausgänge al, a2 werden durch das Zingangssignal angeregt.The outputs a1, a2 are excited by the Z input signal.

Über die Steuerleitung 5 wird vol Ausgang al die Stabilisierungsstufe Stl gesperrt, so daß aie Hilfsspannung für die Stromfühlor unterbrochen ist.Via the control line 5, vol output al becomes the stabilization stage Stl blocked so that the auxiliary voltage for the current sensor is interrupted.

Vom Ausgang a2 wird ein Eingang einer nachfolgenden beltstufe T angesteuert. Nach einer einstellbaren Zeit wird der Eingang e2 des Speichers Sp durch ein Ausgangssignal der Zeitstufe T über die Leitung 6 angesteuert. Der Speicher Sp wird hierdurch gelöscht. Die Sperrung der Stabilisierungsstufe St ist aufgehoben und an den Stromfühlern WR, WS, WT liegt wieder die Hilfsspannung an. Das Ausgangssignal der Zeitstufe T bleibt noch kurze Zeit am Eingang e2 des Speichers Sp erhalten.An input of a subsequent belt stage T is controlled from output a2. After an adjustable time, the input e2 of the memory Sp is activated by an output signal the timer T is controlled via line 6. The memory Sp is thereby erased. The blocking of the stabilization level St is canceled and on the current sensors WR, WS, WT is back on the auxiliary voltage. The output signal of the timer T remains at the input e2 of the memory Sp for a short time.

Liegt nach einem Zuschalten der Stromfühler noch irmner ein Kurzschluß vor, so wird in der beschriebenen Weise der dominierende Speichereingang el angesteuert. Mit dem Ausgangssignal des Speicherausgangs al wird die Stabilisierungsstule St gesperrt und auch gleichzeitig ein UND-Glied & angesteuert, obwohl noch am Eingang e2 des Speichers Sp ein Rückst-LlsicJnal anliegt. An einem zweiten Eingang des UND-Gliedes s liest ebenfalls noch das Ausgangssignal der Zeitstufe T an. Die UND-Funktion ist jetzt erfüllt. Mit ihrem Ausgangssignal wird eine nachgeschaltete Impuisverlängerungsstufe I angesteuert, in deren Ausgangskreis ein Relais H liegt.If the current sensor is switched on, there is still a short circuit before, the dominant memory input el is activated in the manner described. With the output signal of the memory output al, the stabilization bar St blocked and an AND element & activated at the same time, although still at the input e2 of the memory Sp a reset LlsicJnal is present. At a second input of the AND element s also reads the output signal of timer T. The AND function is now fulfilled. With its output signal, a downstream pulse extension stage is created I controlled, in whose output circuit a relay H is located.

Die Impulsverlängerungsstufe hat die Aufgabe, das Relais H solange zu erregen, bis der Lastschalter D ausgelöst ist und mit seinem Hilfskontakt d seinen Erregerstromkreis unterbrochen hat. In verschiedenen Anwendungsfällen kommt man auch ohne Impulsverlängerungsstufe I aus.The task of the pulse lengthening stage is to keep relay H as long as to excite until the load switch D is triggered and its auxiliary contact d his Has interrupted the excitation circuit. In different use cases one comes also without pulse lengthening stage I.

Im Stromkreis des Lastschalters D führt eine Leitung 7 ueber den eigenen Hilfskontakt d, den Relaiskontakt h zum positiven Anschluß des Kondensators C2 und eine andere Leitung 8 zum negativen Anschluß des Kondensators C2. Der geladene Kondensator C2 stellt einen Energiespeicher dar, der die zur Auslösung des Leistungsschalters D erforderliche Energie auch bei gleichzeitigem Zusammenbruch der Netzspannung sicherstellt. Wird der Relaiskontakt h geschlossen, kann sich der Kondensator C2 über den Erregerstromkreis des Lastschalters D entladen. Der Lastschalter D wird ausgelöst, schaltet den Kurzschluß ab und gleichzeitig auch seinen eigenen Erregerstromkreis. Erst nachdem der Hilfskontakt d geöffnet ist, fällt auch der Relaiskontakt h ab.In the circuit of the load switch D, a line 7 leads over its own Auxiliary contact d, the relay contact h to the positive connection of the capacitor C2 and another line 8 to the negative connection of the capacitor C2. The charged capacitor C2 represents an energy storage device that triggers the circuit breaker D ensures the required energy even in the event of a simultaneous breakdown of the mains voltage. If the relay contact h is closed, the capacitor C2 can use the excitation circuit of load switch D discharged. The load switch D is triggered, switches the short circuit off and at the same time its own excitation circuit. Only after the auxiliary contact d is open, the relay contact h also drops out.

Der Kondensator Cl übernimmt während des Netzausfalls die Stromversprgung des elektronischen Teils des Uberstromzeitrelais.The capacitor C1 takes over the current jump during the power failure of the electronic part of the time overcurrent relay.

Die Dioden D1, D2 verhindern, daß zwischen den Kondensatoren C1 und C2 bei unterschiedlichen Ladungszuständen Ausgleichsströme fließen.The diodes D1, D2 prevent that between the capacitors C1 and C2 equalizing currents flow with different charge states.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß dadurch ein Abschalten und anschließendes Zuschalten der Stromfühler WRt Ws, WT bei einem Kurzschluß die Stromaufnahme der Schaltung stark reduziert wird. Daher kann mann die Kapazität des Kondensators C1, der während des Netzausfalls für eine bestimmte Zeit die Versorgungsspannung der Schaltung aufrecht erhält, relativ gering wählen.The advantages achieved with the invention are in particular: that thereby switching off and then switching on the current sensor WRt Ws, WT the power consumption of the circuit is greatly reduced in the event of a short circuit. Therefore you can check the capacitance of the capacitor C1, which is used during the power failure for a the supply voltage of the circuit is maintained for a certain time, relatively low Select.

Die in der Schaltung bevorzugt verwendeten Feldplatten als steuerbare Widerstände V können auch durch andere magnetisch steuerbare Bauelemente wie z. B. Magnetdioden, Magnistoren oder Hallgeneratoren nach entsprecher Schaltungsanpassung ersetzt werden.The field plates preferably used in the circuit as controllable Resistors V can also be through other magnetically controllable components such. B. magnetic diodes, magnistors or Hall generators after appropriate circuit adaptation be replaced.

Eine Ausführung der Schaltung ist in diskreter Schaltungstechnik sowie auch in integrierter Schaltungetechnik möglich.One implementation of the circuit is in discrete circuitry as well also possible with integrated circuit technology.

Ferner kann das Relais H durch entsprechende Halbleiterbauelemente ersetat werden.Furthermore, the relay H can by means of appropriate semiconductor components be replaced.

7 Seiten Beschreibung 8 Ansprüche 1 Blatt Zeichnungen7 pages description 8 claims 1 sheet of drawings

Claims (8)

Patentansprüche 0 Unabhängiges Überstromzeitrelais mit Stromfühlern im Eingangskreis, nachfolgenden Schaltstufen und einem Relais im Ausgangskreis, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kurzschluß ein oder mehrere Stromfühler (WR, WS, WT) ein Signal abgeben, das über einen ersten Eingang (e,) eines Speichers (Sp), eine ßtabilisierungsstufe (St1) und ein UND-Glied (&) eine Zeitstufe (T) ansteuert, daß die Zeitstufe (T) einen zweiten Eingang Eingang des UND-Gliedes (&) und einen zweiten Eingang (e2) des Speichers (Sp) beaufschlagt und daß das UND-Glied (&) ein Relais (H) ansteuert. Claims 0 Independent overcurrent time relay with current sensors in the input circuit, subsequent switching stages and a relay in the output circuit, characterized in that in the event of a short circuit, one or more current sensors (WR, WS, WT) emit a signal via a first input (e,) of a memory (Sp), a stabilization stage (St1) and an AND element (&) controls a time stage (T), that the timer (T) has a second input input of the AND gate (&) and applied to a second input (e2) of the memory (Sp) and that the AND gate (&) controls a relay (H). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal eines ersten Speicherausganges (al) die Stabilisierungsstufe (Stl) sperrt. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the signal a first memory output (al) blocks the stabilization stage (Stl). 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitstufe (T) über den zweiten Eingang (e2) den Speicher (Sp) löscht und die Sperrung der Stabilisierungsstufe (Stl) auf-> hebt. 3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the time stage (T) via the second input (e2) clears the memory (Sp) and locks the Stabilization level (Stl) -> cancels. 4. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei anliegenden Eingangssiganlen an den Speichereingängen (el, e2) der Eingang (el) dominiert. 4. Arrangement according to claim 1 and 3, characterized in that at pending input signals at the memory inputs (el, e2) the input (el) dominates. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Potentiometer (P) die Ansprechschwelle bzw. die Höhe des Auslösekurzschlußstromes einstellbar ist. 5. Arrangement according to claim 1, characterized in that with a Potentiometer (P) the response threshold or the level of the tripping short-circuit current is adjustable. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (H) in Halbleitertechnik ausgeführt st.6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the relay (H) executed in semiconductor technology st. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus dem überwachten Netz gespeiste Stromversorgungsschaltung (Tr, Gl) einen Energiespeicher (Cl) aufweist, der bei einem Kurzschluß die Stromversorgung für eine bastimmte Zeit aufrechterhält.7. Arrangement according to claim 1, characterized in that one from the monitored network fed power supply circuit (Tr, Gl) an energy storage (Cl) has the power supply for a bastimmte time in the event of a short circuit maintains. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Erregerstromkreis ein weiterer Energiespeicher (C2) liegt und daß die als Kondensatoren (C1, C2> ausgebildeten Energiespeicher durch zwei Dioden (D1, D2) gegeneinander entkoppelt sind.8. Arrangement according to claim 7, characterized in that the excitation circuit another energy store (C2) is located and that the capacitors (C1, C2> formed energy store by two diodes (D1, D2) decoupled from each other are. L e e r s e i t eL e r s e i t e