EP0620575B1 - Installation to switch off a H.T. circuit - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for switching off a high-voltage circuit, preferably a circuit fed with high DC voltage, with at least one switching contact arranged in the circuit and actuable as a function of a measured variable, for example a temperature or a pressure, the switching contact or the switching contacts being one High-voltage fuse is connected in parallel, the rated current of which is lower than the nominal current flowing in the high-voltage circuit.
- the problem arises of switching off a circuit in the event of an impermissibly high increase in a measured variable in the system fed by the circuit.
- the current must be interrupted if the temperature in an electric motor takes on an impermissibly high value in order to prevent damage to the electric motor.
- This problem occurs e.g. in traction vehicles that are fed with high voltage.
- a switch contact that can be actuated as a function of the relevant measured variable is provided in the circuit. Particularly when the supply is made with high DC voltage, care must be taken to extinguish the arc that occurs when the switch contact is opened.
- GB-A-2 058 496 which forms the basis for the preamble of claim 1, proposes a device for switching off a high-voltage circuit, in which a high-voltage fuse is connected in parallel with the switch contact or the switch contacts, the The rated current is lower than the nominal current flowing in the high-voltage circuit.
- Such a device enables the use of switch contacts without special constructive measures for extinguishing the arc that occurs when opening, for example the use of commercially available limit switches that are in active connection with a measured variable sensor and open the switch contact located in the high-voltage circuit when the measured variable concerned increases inadmissibly.
- the object of the present invention is to avoid this disadvantage and to provide a device for switching off a high-voltage circuit in which the occurrence of an arc can be avoided with certainty.
- the invention proposes that the high-voltage fuse responds with a time delay when the nominal current flowing in the high-voltage circuit occurs. This ensures that the high-voltage circuit is only completely interrupted by the response of the high-voltage fuse when the switch contact is fully open, so that an arc does not occur due to premature interruption of the high-voltage circuit by the high-voltage fuse when the switch contact is not yet fully open.
- the device according to the invention also enables the high-voltage circuit to be switched off in the event of an impermissible increase in various measured variables.
- a plurality of switching elements which can be actuated as a function of different measured variables are connected in series, the high-voltage fuse of this series connection being connected in parallel. If even one of the switching contacts connected in series is opened, the entire rated current then flows through the high-voltage fuse and this responds because its rated current is lower than this rated current.
- the high-voltage fuse consists of a commercially available fuse. This is cheap, can be easily replaced after eliminating the error causing the impermissibly high increase in the measured variable in question and the arc which occurs when activated is immediately extinguished in a manner known in such fuses.
- FIG. 1 shows the circuit diagram of a first embodiment and FIG. 2 of a second embodiment of the device according to the invention.
- the high-voltage circuit shown in both versions is supplied with a DC voltage of 1000 V, for example.
- the nominal current i is, for example, 10 A.
- a high-voltage fuse 2 in the form of a fuse is connected in parallel to a switch contact 1.
- a switch contact 1 there is generally a consumer, e.g. a motor or a heater.
- the switch contact 1 consists, for example, of a conventional limit switch, which is connected via a line (not shown) to a temperature sensor which monitors the temperature in the part to be monitored in the system fed by the high-voltage circuit and, when a certain predetermined temperature occurs, causes the switch contact 1 to open .
- the fuse 2 has, for example, a rated current of 2 A.
- Such a fuse 2 is now expediently used, which responds with a time delay when the nominal current i occurs, so that it is ensured that the switch contact 1 is already fully open when the high-voltage fuse 2 breaks the circuit and therefore no arc occurs in the switch contact 1.
- the high-voltage fuse is, for example, a conventional fuse, consisting of a glass tube closed with brass caps at the ends, in which a fuse wire is located. As a result, the arc in the glass tube which occurs when the high-voltage fuse responds is extinguished.
- the embodiment according to FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 in that two switch contacts 1 ', 1' 'are connected in series, of which the switch contact 1', for example when the temperature rises excessively and the switch contact 1 ' 'responds, for example, to an impermissibly high increase in pressure.
- the series connection of the two switching contacts 1 ', 1' ' ensures that even if only one switching contact responds, the entire rated current flows through the fuse, so that it responds in the manner described in connection with FIG.
- the high-voltage circuit shown in FIG. 2 is also fed, for example, with 1000 V direct current.
- the rated current is, for example, 16 A, the rated current of the fuse 2 in this case is, for example, 4 A.
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- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
- Keying Circuit Devices (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abschalten eines Hochspannungsstromkreises, vorzugsweise eines mit hoher Gleichspannung gespeisten Stromkreises, mit zumindest einem im Stromkreis angeordneten, in Abhängigkeit von einer Meßgröße, beispielsweise von einer Temperatur oder einem Druck, betätigbaren Schaltkontakt, wobei dem Schaltkontakt bzw. den Schaltkontakten eine Hochspannungssicherung parallel geschaltet ist, deren Bemessungsstrom geringer ist als der im Hochspannungsstromkreis fließende Nennstrom.The invention relates to a device for switching off a high-voltage circuit, preferably a circuit fed with high DC voltage, with at least one switching contact arranged in the circuit and actuable as a function of a measured variable, for example a temperature or a pressure, the switching contact or the switching contacts being one High-voltage fuse is connected in parallel, the rated current of which is lower than the nominal current flowing in the high-voltage circuit.
Fallweise tritt das Problem auf, einen Stromkreis bei einem unzulässig hohen Ansteigen einer Meßgröße in der vom Stromkreis gespeisten Anlage abzuschalten. So muß beispielsweise eine Unterbrechung des Stromes erfolgen, wenn die Temperatur in einem Elektromotor einen unzulässig hohen Wert annimmt, um eine Beschädigung des Elektromotors zu verhindern. Dieses Problem tritt z.B. bei Triebfahrzeugen auf, die mit Hochspannung gespeist werden. Zur Unterbrechung des Stromkreises ist in diesem ein in Abhängigkeit von der betreffenden Meßgröße betätigbarer Schaltkontakt vorgesehen. Insbesondere dann, wenn die Anspeisung mit hoher Gleichspannung erfolgt, muß für eine Löschung des beim Öffnen des Schaltkontaktes auftretenden Lichtbogens Sorge getragen werden. Übliche mit einem Meßgrößenfühler in Verbindung stehende Begrenzungsschalter konnten daher, da sie keine für die Löschung des Lichtbogens geeigneten Einrichtungen besitzen, nicht in einen solchen Hochspannungsstromkreis eingeschaltet werden, es mußten vielmehr aufwendige konstruktive Maßnahmen getroffen werden, um bei einem unzulässigen Anstieg einer Meßgröße, beispielsweise der Temperatur oder des Druckes, eine Unterbrechung des Hochspannungsstromkreises zu bewirken.In some cases the problem arises of switching off a circuit in the event of an impermissibly high increase in a measured variable in the system fed by the circuit. For example, the current must be interrupted if the temperature in an electric motor takes on an impermissibly high value in order to prevent damage to the electric motor. This problem occurs e.g. in traction vehicles that are fed with high voltage. To interrupt the circuit, a switch contact that can be actuated as a function of the relevant measured variable is provided in the circuit. Particularly when the supply is made with high DC voltage, care must be taken to extinguish the arc that occurs when the switch contact is opened. Conventional limit switches in connection with a measured-value sensor could therefore not be switched into such a high-voltage circuit, since they do not have any devices suitable for extinguishing the arc, rather complex design measures had to be taken to prevent an unacceptable increase in a measured variable, e.g. Temperature or pressure to cause an interruption in the high voltage circuit.
Es ist bereits bekannt, dem Schaltkontakt einen nicht linearen bzw. spannungsabhängigen Widerstand parallel zu schalten (DE-OS 2 361 203, GB-PS 1 589 071). Über diesen Widerstand fließt infolge seiner Spannungsabhängigkeit praktisch nur während des Schaltvorganges Strom, wodurch eine Löschung des im Schaltkontakt auftretenden Lichtbogens beim Nulldurchgang des sinusförmigen Wechselstromes erfolgt. Für eine hohe Gleichspannung ist diese bekannte Anordnung nicht geeignet, da über den Widerstand auch nach Öffnung des Schaltkontaktes ein Reststrom fließt, der nur durch Anordnung eines zusätzlichen, in Serie zum nicht linearen Widerstand angeordneten Schalters unterbrochen werden kann, der erst nach dem vollständigen Öffnen des Schaltkontaktes geöffnet werden darf. Hierzu sind aufwendige zusätzliche konstruktive Maßnahmen erforderlich.It is already known to connect a non-linear or voltage-dependent resistor in parallel with the switching contact (DE-OS 2 361 203, GB-
Um diese Nachteile zu vermeiden, schlägt die GB-A-2 058 496, die die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, eine Einrichtung zum Abschalten eines Hochspannungsstromkreises vor, bei welcher dem Schaltkontakt bzw. den Schaltkontakten eine Hochspannungssicherung parallel geschaltet ist, deren Bemessungsstrom geringer ist als der im Hochspannungsstromkreis fließende Nennstrom. Eine derartige Einrichtung ermöglicht die Verwendung von Schaltkontakten ohne besondere konstruktive Maßnahmen für die Löschung des beim Öffnen auftretenden Lichtbogens, also beispielsweise die Verwendung handelsüblicher Begrenzungsschalter, die mit einem Meßgrößenfühler in Wirkverbindung stehen und bei einem unzulässigen Ansteigen der betreffenden Meßgröße den im Hochspannungsstromkreis liegenden Schaltkontakt öffnen. Wird nämlich dieser Schaltkontakt geöffnet, so wird der Stromkreis hierdurch nicht unterbrochen, es fließt vielmehr zunächst der gesamte Nennstrom über die Hochspannungssicherung und bewirkt ein Ansprechen derselben, sodaß der Hochspannungsstromkreis vollständig unterbrochen wird. Bei dieser bekannten Anordnung besteht allerdings die Gefahr, daß die Hochspannungssicherung bereits zu einem Zeitpunkt anspricht, zu welchem der Schaltkontakt noch nicht vollständig geöffnet ist, sodaß trotz Anordnung der Hochspannungssicherung das Entstehen eines Lichtbogens nicht vollständig ausgeschlossen werden kann.In order to avoid these disadvantages, GB-A-2 058 496, which forms the basis for the preamble of
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Einrichtung zum Abschalten eines Hochspannungsstromkreises zu schaffen, bei welcher das Entstehen eines Lichtbogens mit Sicherheit vermieden werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Hochspannungssicherung bei Auftreten des im Hochspannungsstromkreis fließenden Nennstromes mit Zeitverzögerung anspricht. Dadurch wird sichergestellt, daß der Hochspannungsstromkreis erst dann durch das Ansprechen der Hochspannungssicherung vollständig unterbrochen ist, wenn der Schaltkontakt vollständig geöffnet ist, sodaß nicht durch frühzeitiges Unterbrechen des Hochspannungsstromkreises durch die Hochspannungssicherung bei noch nicht vollständig geöffnetem Schaltkontakt ein Lichtbogen auftritt.The object of the present invention is to avoid this disadvantage and to provide a device for switching off a high-voltage circuit in which the occurrence of an arc can be avoided with certainty. To achieve this object, the invention proposes that the high-voltage fuse responds with a time delay when the nominal current flowing in the high-voltage circuit occurs. This ensures that the high-voltage circuit is only completely interrupted by the response of the high-voltage fuse when the switch contact is fully open, so that an arc does not occur due to premature interruption of the high-voltage circuit by the high-voltage fuse when the switch contact is not yet fully open.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht auch die Abschaltung des Hochspannungsstromkreises bei einem unzulässigen Ansteigen verschiedener Meßgrößen. In diesem Fall sind erfindungsgemäß mehrere in Abhängigkeit von verschiedenen Meßgrößen betätigbare Schaltelemente in Serie geschaltet, wobei die Hochspannungssicherung dieser Serienschaltung parallel geschaltet ist. Wird auch nur einer der in Serie geschalteten Schaltkontkate geöffnet, so fließt in der Folge der gesamte Nennstrom über die Hochspannungssicherung und diese spricht, da ihr Bemessungsstrom geringer als dieser Nennstrom ist, an.The device according to the invention also enables the high-voltage circuit to be switched off in the event of an impermissible increase in various measured variables. In this case, according to the invention, a plurality of switching elements which can be actuated as a function of different measured variables are connected in series, the high-voltage fuse of this series connection being connected in parallel. If even one of the switching contacts connected in series is opened, the entire rated current then flows through the high-voltage fuse and this responds because its rated current is lower than this rated current.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Hochspannungssicherung aus einer handelsüblichen Schmelzsicherung besteht. Diese ist billig, kann nach Beseitigung des das unzulässig hohe Ansteigen der betreffenden Meßgröße bewirkenden Fehlers leicht ausgetauscht werden und der beim Ansprechen auftretende Lichtbogen wird in bei solchen Schmelzsicherungen bekannter Weise sofort gelöscht.It is particularly useful if the high-voltage fuse consists of a commercially available fuse. This is cheap, can be easily replaced after eliminating the error causing the impermissibly high increase in the measured variable in question and the arc which occurs when activated is immediately extinguished in a manner known in such fuses.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht. Fig.1 zeigt das Schaltbild einer ersten Ausführungsform und Fig.2 einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.In the drawing is the invention illustrated schematically using exemplary embodiments. 1 shows the circuit diagram of a first embodiment and FIG. 2 of a second embodiment of the device according to the invention.
Der in beiden Ausführungen dargestellte Hochspannungsstromkreis wird beispielsweise mit einer Gleichspannung von 1000 V gespeist. Der Nennstrom i beträgt bei der ersten Ausführungsform beispielsweise 10 A.The high-voltage circuit shown in both versions is supplied with a DC voltage of 1000 V, for example. In the first embodiment, the nominal current i is, for example, 10 A.
Bei der Ausführungsform nach Fig.1 ist einem Schaltkontakt 1 eine Hochspannungssicherung 2 in Form einer Schmelzsicherung parallel geschaltet. Mit 3 ist allgemein ein Verbraucher, z.B. ein Motor oder ein Heizgerät bezeichnet. Der Schaltkontakt 1 besteht beispielsweise aus einem üblichen Begrenzungsschalter, der über eine nicht dargestellte Leitung mit einem Temperaturfühler verbunden ist, der die Temperatur in dem zu überwachenden Teil der durch den Hochspannungsstromkreis gespeisten Anlage überwacht und bei Auftreten einer bestimmten vorgegebenen Temperatur das Öffnen des Schaltkontaktes 1 bewirkt. Die Schmelzsicherung 2 hat beispielsweise einen Bemessungsstrom von 2 A.In the embodiment according to FIG. 1, a high-
Im Normalbetrieb, also bei geschlossenem Schaltkontakt 1, fließt, da der Widerstand des Schaltkontaktes 1 vernachlässigbar ist, praktisch der gesamte Strom i über den Schaltkontakt. Der Bemessungsstrom der Hochspannungssicherung 2 kann daher wesentlich geringer als der Nennstrom i sein. Nach einem Öffnen des Schaltkontaktes 1 hingegen fließt der gesamte Nennstrom i über die Schmelzsicherung 2. Der Hochspannungsstromkreis wird somit durch das Öffnen des Schaltkontaktes 1 nicht unterbrochen, sodaß dort kein Lichtbogen auftritt.In normal operation, that is to say with
Zweckmäßig wird nun eine solche Schmelzsicherung 2 verwendet, die bei Auftreten des Nennstromes i mit Zeitverzögerung anspricht, sodaß sichergestellt ist, daß der Schaltkontakt 1 bereits vollständig geöffnet ist, wenn die Hochspannungssicherung 2 den Stromkreis unterbricht und daher kein Lichtbogen im Schaltkontakt 1 mehr auftritt.Such a
Die Hochspannungssicherung ist beispielsweise eine übliche Sicherung, bestehend aus einem mit Messingkappen an den Stirnenden verschlossenen Glasrohr, in dem sich ein Schmelzdraht befindet. Dadurch wird ein Löschen des bei Ansprechen der Hochspannungssicherung auftretenden Lichtbogens im Glasrohr bewirkt.The high-voltage fuse is, for example, a conventional fuse, consisting of a glass tube closed with brass caps at the ends, in which a fuse wire is located. As a result, the arc in the glass tube which occurs when the high-voltage fuse responds is extinguished.
Die Ausführungsform nach Fig.2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig.1 dadurch, daß zwei Schaltkontakte 1', 1'' in Serie geschaltet sind, von welchen der Schaltkontakt 1' beispielsweise bei einem unzulässig hohen Ansteigen einer Temperatur und der Schaltkontakt 1'' beispielsweise bei einem unzulässig hohen Ansteigen eines Druckes anspricht. Durch die Serienschaltung der beiden Schaltkontakte 1', 1'' wird sichergestellt, daß auch bei Ansprechen lediglich eines Schaltkontaktes der gesamte Nennstrom über die Schmelzsicherung fließt, sodaß diese in der in Verbindung mit Fig.1 beschriebenen Weise anspricht. Der in Fig.2 dargestellte Hochspannungsstromkreis wird beispielsweise gleichfalls mit 1000 V Gleichstrom gespeist. Der Nennstrom beträgt beispielsweise 16 A, der Bemessungsstrom der Schmelzsicherung 2 beträgt in diesem Fall beispielsweise 4 A.The embodiment according to FIG. 2 differs from the embodiment according to FIG. 1 in that two switch contacts 1 ', 1' 'are connected in series, of which the switch contact 1', for example when the temperature rises excessively and the switch contact 1 ' 'responds, for example, to an impermissibly high increase in pressure. The series connection of the two switching contacts 1 ', 1' 'ensures that even if only one switching contact responds, the entire rated current flows through the fuse, so that it responds in the manner described in connection with FIG. The high-voltage circuit shown in FIG. 2 is also fed, for example, with 1000 V direct current. The rated current is, for example, 16 A, the rated current of the
Claims (3)
- A device for switching off a high voltage circuit, preferably a circuit supplied with a high direct-current voltage, with at least one switching contact (1, 1', 1") which is disposed in the circuit and can be actuated in dependence on a variable, for example a temperature or a pressure, a high voltage cut-out (2) being connected in parallel with the switching contact (1) or the switching contacts (1', 1"), the rated current of the cut-out being smaller than the nominal current (i) flowing in the high voltage circuit, characterised in that, when the nominal current (i) flowing in the high voltage circuit makes itself apparent, the high voltage cut-out (2) responds with a time lag.
- A device as claimed in claim 1, characterised in that a plurality of switching members (1', 1"), which can be actuated in dependence on different variables, are connected in series, and in that the high voltage cut-out (2) is connected in parallel with this series connection.
- A device as claimed in claim 1 or 2, characterised in that the high voltage cut-out (2) is a fusible cut-out.
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