PL199098B1 - Układ połączeń wyłącznika ochronnego prądowego - Google Patents

Układ połączeń wyłącznika ochronnego prądowego

Info

Publication number
PL199098B1
PL199098B1 PL366764A PL36676402A PL199098B1 PL 199098 B1 PL199098 B1 PL 199098B1 PL 366764 A PL366764 A PL 366764A PL 36676402 A PL36676402 A PL 36676402A PL 199098 B1 PL199098 B1 PL 199098B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
circuit
energy storage
charge
threshold switch
switching element
Prior art date
Application number
PL366764A
Other languages
English (en)
Other versions
PL366764A1 (pl
Inventor
Michael Koch
Georg Ritzinger
Original Assignee
Moeller Gebaeudeautomation Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Moeller Gebaeudeautomation Kg filed Critical Moeller Gebaeudeautomation Kg
Publication of PL366764A1 publication Critical patent/PL366764A1/pl
Publication of PL199098B1 publication Critical patent/PL199098B1/pl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/06Arrangements for supplying operative power
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/05Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest uk lad po lacze n wy lacznika ochronnego pr adowego, zawieraj acy uk lad wykrywaj acy (10) dla pr adu uszkodzeniowego w sieci zasilaj acej (12), który jest dolaczony do uk ladu obróbki wst epnej (20) dla pr adu uszkodzeniowego. Uk lad polacze n zawiera tak ze uk lad magazynowania energii (30), który jest ladowany w zale zno- sci od wykrytego pr adu uszkodzeniowego, prze lacznik warto- sci progowej (40), który kontroluje stan na ladowania uk ladu magazynowania energii (30) i element prze laczaj acy (50) do generowania impulsu napi ecia wyzwalania dla elementu wyzwalaj acego (60) dla od lacznika co najmniej jednego z odbiorników zasilanych z sieci zasilaj acej (12). Wed lug wynalazku element przelaczaj acy (50) ma pierwsze przy la- cze steruj ace (GK) i drugie przy lacze steruj ace (GA), przy czym prze lacznik warto sci progowej (40) jest po laczony czynnie z pierwszym przy laczem steruj acym (GK), za s drugi prze lacznik warto sci progowej (40') jest po laczony czynnie z wyj sciem uk ladu magazynowania energii (30), przy czym ponadto drugi prze lacznik warto sci progowej (40') jest po laczony czynnie z drugim przy laczem steruj acym (GA). Przy dalszym zadanym stanie na ladowania (najmniejszym stanie na ladowania) na wyj sciu uk ladu magazynowania energii (30) drugi prze lacznik warto sci progowej (40') jest po laczony czyn- nie z drugim przy laczem steruj acym (GA) dla generowania przez element prze laczaj acy (50) impulsu napi ecia wyzwalania. PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy układu połączeń wyłącznika ochronnego prądowego.
W stanie techniki, na przykł ad z dokumentów DE 41 12 169 A1 i DE 44 29 007, znany jest układ połączeń wyłącznika ochronnego prądowego względnie wyłącznika kontrolnego prądowego, zawierającego urządzenie wykrywające prąd uszkodzeniowy w sieci zasilającej, do której jest korzystnie dołączony układ przetwarzania wstępnego prądu uszkodzeniowego, układ magazynowania energii, który jest ładowany w zależności od wykrywanego prądu uszkodzeniowego, przełącznik wartości progowej, który kontroluje stan naładowania układu magazynowania energii i element przełączający do wytwarzania wyzwalającego impulsu napięciowego dla elementu wyzwalającego dla odłącznika przynajmniej jednego odbiornika zasilanego z sieci zasilającej. Przełącznik wartości progowej przy osiągnięciu zadanego wstępnie stanu naładowania (zadanego stanu naładowania) układu magazynującego energię powoduje wytwarzanie wyzwalającego impulsu napięciowego dla elementu wyzwalającego.
Zwykle w tych znanych układach połączeń pierwszy przełącznik wartości progowej jest utworzony przez diodę Z i element przełączający przez przełącznik elektroniczny, na przykład tyrystor.
W wyniku wzrastającego obciążenia elektrycznych sieci zasilających przez różne wpływy zakłócające, na przykład przez prądy upływowe lampowych urządzeń wstępnych, elementów przełączających sieci, a także przetwornic częstotliwości dla napędów silników, albo oddziaływanie atmosferyczne, przy zastosowaniu wyłącznika ochronnego prądowego powstaje problem, że często nawet małe wpływy zakłócające prowadzą do niepożądanego wyzwalania wyłącznika ochronnego prądowego.
W szczególnoś ci w przypadku elementów przełączają cych wykonanych jako tyrystory dochodzi często do niepożądanego wyzwalania wyłącznika ochronnego prądowego przez zapłon elementu przełączającego. Jest także możliwe, że układ magazynujący energię wyładowuje się po niepożądanym, przedwczesnym zapłonie elementu przełączającego poprzez element wyzwalający i tak następuje oddzielenie od sieci. To może prowadzić do braku wyzwolenia wyłącznika ochronnego prądowego. Ta problematyka nie jest omówiona w wyżej wymienionym dokumencie.
Z brytyjskiego opisu patentowego GB-A-2 224 396 znany jest uk ł ad połączeń powyż ej przedstawionego rodzaju, który ponadto zawiera drugi przełącznik wartości progowej.
Celem wynalazku jest zaproponowanie układu połączeń wyłącznika ochronnego prądowego wymienionego na wstępie rodzaju, który nie ma opisanych wad i umożliwia unikanie błędnego wyzwalania względnie braku wyzwalania wyłącznika ochronnego prądowego jak najlepiej, względnie osiągnięcie zwiększenia odporności na zakłócenia.
Układ połączeń wyłącznika ochronnego prądowego, zawierający układ wykrywający dla prądu uszkodzeniowego w sieci zasilającej, który jest korzystnie dołączony do układu obróbki wstępnej dla prądu uszkodzeniowego, przy czym układ wykrywający względnie układ obróbki wstępnej jest połączony czynnie z układem magazynowania energii, który jest ładowany w zależności od wykrytego prądu uszkodzeniowego, zaś układ magazynowania energii jest połączony czynnie z przełącznikiem wartości progowej, który kontroluje stan naładowania układu magazynowania energii, a przełącznik wartości progowej jest połączony czynnie z elementem przełączającym do generowania impulsu napięcia wyzwalania dla elementu wyzwalającego dla odłącznika co najmniej jednego z odbiorników zasilanych z sieci zasilającej, przy czym przełącznik wartości progowej przy osiągnięciu zadanego stanu naładowania układu magazynowania energii pobudza element przełączający do generowania impulsu napięcia wyzwalania dla elementu wyzwalającego, a ponadto układ połączeń wyłącznika ochronnego prądowego zawiera drugi przełącznik wartości progowej, który jest połączony czynnie z układem magazynowania energii i elementem przełączającym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że element przełączający ma pierwsze przyłącze sterujące i drugie przyłącze sterujące, przy czym przełącznik wartości progowej jest połączony czynnie z pierwszym przyłączem sterującym elementu przełączającego, zaś drugi przełącznik wartości progowej jest połączony czynnie z wyjściem układu magazynowania energii, przy czym ponadto drugi przełącznik wartości progowej jest połączony czynnie z drugim przyłączem sterującym elementu przełączającego, a przy dalszym zadanym stanie naładowania (najmniejszym stanie naładowania) na wyjściu układu magazynowania energii drugi przełącznik wartości progowej jest połączony czynnie z drugim przyłączem sterującym dla generowania przez element przełączający impulsu napięcia wyzwalania.
Korzystnie, drugi przełącznik wartości progowej jest utworzony przez tranzystor, a dalszy zadany stan naładowania (najmniejszy stan naładowania) układu magazynowania energii stanowi napięcie sterujące tranzystora.
PL 199 098 B1
Korzystnie, drugi przełącznik wartości progowej jest utworzony przez samoprzewodzący tranzystor polowy ze złączem typu zubożonego i kanałem typu n.
Korzystnie, tranzystor polowy jest scalony z innym elementem półprzewodnikowym na płytce.
Wpływy zakłócające poniżej wartości progowej, określonej przez ten dalszy, zadany wstępnie stan naładowania nie mogą prowadzić już więcej do wyzwalania elementu przełączającego. W ten sposób można zapobiegać błędnemu zapłonowi wyłącznika ochronnego prądowego.
Aby zapobiec brakowi wyzwolenia wyłącznika ochronnego prądowego, można przewidzieć w dalszym wykonaniu wynalazku, ż e dalszy zadany wst ę pnie stan nał adowania (najmniejszy stan naładowania) układu magazynowania energii leży powyżej stanu naładowania wymaganego do działania elementu wyzwalającego.
Według dalszego przykładu wykonania wynalazku może być przewidziane, że drugi przełącznik wartości progowej jest utworzony przez półprzewodnikowy tranzystor polowy (J4) ze złączem typu zubożonego kanału n. Przez to otrzymuje się szczególnie prosty i funkcjonalny układ połączeń.
Według dalszego przykładu wykonania wynalazku można przewidzieć, że tranzystor polowy (J4) jest scalony z innym elementem półprzewodnikowym na płytce. To umożliwia scalanie szczególnie małych i zajmujących mało miejsca układów połączeń.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w korzystnych przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy znanego wyłącznika ochronnego prądowego, fig. 2 uproszczony schemat blokowy wyłącznika ochronnego prądowego według wynalazku z drugim przełącznikiem wartości progowej, fig. 3 - układ połączeń przykładu wykonaniu wyłącznika ochronnego prądowego według wynalazku, a fig. 4 - uproszczony dalszy układ połączeń przykładu wykonania wyłącznika ochronnego prądowego według wynalazku.
Wyłączniki ochronne prądowe, nazywane krótko wyłącznikami FI, zawierają wyłącznik ochronny, kontrolny i sygnalizacyjny. Ogólnie wyłączniki FI kontrolują instalacje elektryczne i zamykają połączenie z siecią, zanim prąd uszkodzeniowy pochodzący z sieci i płynący do ziemi może stać się niebezpieczny dla człowieka. Dlatego wyłączniki FI są tak wykonane, że prądy uszkodzeniowe większe od zadanej wartości prowadzą do odłączenia względnie oddzielenia sieci zasilającej. Prąd uszkodzeniowy znamionowy ΙΔη, tzn. maksymalnie możliwy do akceptacji, wynosi zwykle około 30 mA, przy czym wyłącznik FI dokonuje odłączenia dopiero po czasie tolerancji około 10 ms. Te wartości wynikają z niebezpiecznych dla człowieka natężeń prądu i częstotliwości, które na przykład mogą prowadzić do migotania serca.
Figura 1 przedstawia modułową budowę znanego wyłącznika FI w postaci schematu połączeń.
W bezbłędnej instalacji, tzn. bez prądu uszkodzeniowego odprowadzanego do ziemi, prąd roboczy płynie z sieci do odbiornika i stamtąd ponownie z powrotem do sieci. Gdy wskutek uszkodzenia prąd uszkodzeniowy płynie do ziemi, prąd płynący do odbiornika jest większy niż prąd płynący z powrotem. Ten prąd uszkodzeniowy, gdy płynie przez człowieka do ziemi, może być dla niego niebezpieczny względnie prowadzić do ciężkich zranień. Różnica prądu między prądem płynącym do przodu i z powrotem, która odpowiada odprowadzanemu prądowi uszkodzeniowemu, jest określana przez układ wykrywający 10.
Składa się on z przetwornika prądu sumującego, rdzenia magnetycznego, na przykład rdzenia pierścieniowego. Poszczególne przewody, które tworzą uzwojenia pierwotne przetwornika prądu sumującego, mogą być poprowadzone w jednym lub kilku uzwojeniach wokół pierścienia przetwornika prądu sumującego lub przy odpowiednim natężeniu oczekiwanego przepływu prądu, po prostu przebiegać przez pierścień przetwornika prądu sumującego. Prąd różnicowy w przewodach tworzących uzwojenia pierwotne wytwarza pole magnetyczne w nawiniętym również wokół rdzenia pierścieniowego uzwojeniu wtórnym przetwornika prądu sumującego, które to pole indukuje napięcie w uzwojeniu wtórnym.
Układ wykrywający 10 względnie przetwornik prądu sumującego odbiera więc prąd różnicowy względnie prąd uszkodzeniowy i przetwarza go w napięcie podlegające dalszej obróbce.
Napięcie przyłożone na wyjściu układu wykrywającego 10 jest doprowadzane ogólnie biorąc do układu obróbki wstępnej 20. To jest korzystne dla umożliwienia określenia różnych rodzajów prądów uszkodzeniowych, na przykład tętniących, stałych prądów uszkodzeniowych i zmiennych prądów uszkodzeniowych oraz prądów uszkodzeniowych ze składowymi prądu stałego za pomocą wyłącznika FI w sposób niezawodny. Układ obróbki wstępnej 20 jest dlatego w danym przypadku wykonany w różny sposób i dostosowany do specjalnego zastosowania wyłącznika FI.
PL 199 098 B1
Korzystnie chodzi tu o układ obróbki wstępnej 20 stanowiący układ prostownika, który prostuje zmienny prąd uszkodzeniowy.
Prąd wytworzony przez różnicę napięć przyłożoną do układu wykrywającego 10 względnie układu obróbki wstępnej 20 jest dalej doprowadzany do układu magazynowania energii 30. Przy wystąpieniu prądu uszkodzeniowego układ magazynowania energii 30 jest ładowany. Stan naładowania jest przy tym zależny od natężenia i czasu trwania prądu uszkodzeniowego. W szczególności w przypadku wyłączników FI o opóźnionym działaniu znajdują zastosowanie tego rodzaju układy magazynowania energii 30.
Korzystnie poszczególne prądy uszkodzeniowe, których czas trwania jest jednak krótszy od czasu tolerancji, nie prowadzą do łączonego, powolnego naładowania układu magazynowania energii 30. Dzięki temu jest zapewnione, że tylko prąd uszkodzeniowy większy od znamionowego prądu uszkodzeniowego i dłuższy od czasu tolerancji prowadzi do naładowania układu magazynowania energii 30 i w nastę pstwie do wyzwolenia wyłącznika FI.
Układ magazynowania energii 30 może być na przykład utworzony przez kondensator względnie człon RC, który wyładowuje się niezależnie.
Stan naładowania układu magazynowania energii 30 jest kontrolowany przez układ przełącznika wartości progowej 40. Ten układ przełącznika wartości progowej 40 podaje, przy osiągnięciu danego stanu naładowania określonego następnie przez zadany stan naładowania układu magazynowania energii 30, impuls sterujący do dołączonego elementu przełączającego 50, co w następstwie prowadzi do odłączenia wyłącznika FI.
Dla tak zwanego normalnego wyzwolenia wyłącznika jest określony wstępnie zadany stan naładowania dla napięcia przykładanego do układu magazynowania energii 30, który jest ustalony dla znamionowego prądu uszkodzeniowego ΙΔη i czasu tolerancji.
Przełącznik wartości progowej 40 jest korzystnie utworzony przez diodę Zenera, która ma bardzo dokładnie określone napięcie zapłonu.
Impuls sterujący podawany z przełącznika wartości progowej 40 służy do sterowania elementem przełączającym 50.
Służy on jako łącznik obciążenia i wytwarza impuls napięcia wyzwalającego dla elementu wyzwalającego 60. W przypadku wyłącznika FI niezależnego od napięcia w sieci, element przełączający 50 wykorzystuje na przykład energię magazynowaną w układzie magazynowania energii 30 do generowania impulsu napięcia wyzwalającego.
Element przełączający 50 jest utworzony ogólnie przez przełącznik elektroniczny. Ten przełącznik elektroniczny jest korzystnie samowzmacniającym elementem przełączającym, na przykład tyrystorem. Oprócz tyrystorów mogą być także zastosowane inne elementy, takie jak tranzystory albo przekaźniki elektroniczne.
Tyrystory włączają się przy typowym napięciu zapłonu w sposób niezależny. W celu normalnego wyzwalania przełącznika FI nie jest stosowany jednak samozapłon tyrystora, lecz sygnał sterujący pochodzący z pierwszego przełącznika wartości progowej 40, który prowadzi do zapłonu elementu przełączającego 50.
Impuls napięcia wyzwalania, generowany przez element przełączający 50, jest doprowadzany do elementu wyzwalającego 60, który oddziela odbiornik od sieci.
Element wyzwalający 60 może być wykonany jako wyzwalacz (PHA) z magnesem trwałym. Przy tym nad cewką porusza się zwora, która realizuje oddzielenie odbiornika od sieci zasilającej 12 za pomocą zamka i elementu stykowego wyłącznika.
W przypadku normalnego wyzwalania powstaje następujący schemat. Prąd uszkodzeniowy, który ma przynajmniej natężenie znamionowego prądu uszkodzeniowego i płynie dłużej niż czas tolerancji, powoduje naładowanie układu magazynowania energii 30 aż do zadanego stanu naładowania. Przy osiągnięciu zadanego stanu naładowania przełącznik wartości progowej 40 zasila element przełączający 50 impulsem sterującym, który doprowadza go do zapłonu względnie do utworzenia połączenia. Tak wytworzony impuls napięcia wyzwalającego jest dalej doprowadzany do elementu wyzwalającego 60, który oddziela odbiornik do sieci.
Układ wyłączający według wynalazku może być zastosowany zarówno jako niezależny od napięcia w sieci, jak i zależny od napięcia w sieci wyłącznik FI. W przypadku wyłącznika FI niezależnego od napięcia w sieci, energia zmagazynowana w układzie magazynowania energii 30 musi jednak wystarczyć do umożliwienia niezawodnego oddzielenia od sieci przez element wyzwalający 60. Układ
PL 199 098 B1 magazynowania energii 30 i przełącznik wartości progowej 40 są więc dopasowane zarówno do znamionowego prądu uszkodzeniowego, jak też do elementu wyzwalającego 60.
Układ przedstawiony na fig. 1 ma wadę, że pewne nieuniknione wartości szczytowe napięcia poniżej napięcia zapłonu z sieci zasilającej mogą prowadzić nie do ładowania układu magazynowania energii 30 do zadanego stanu naładowania, lecz do zapłonu elementu przełączającego 50 względnie tyrystora (tak zwanego zapłonu pułapowego). Zakłócenia mogą być powodowane przez sieć, przez własne tzn. indukowane przez normalne wyzwolenie prądy uszkodzeniowe lub inaczej, przez element wyzwalający 60 względnie PMA.
Niepożądany zapłon elementu przełączającego 50 prowadzi ogólnie do oddzielenia odbiornika od sieci przez element wyzwalający 60. To błędne wyzwalanie wyłącznika FI nie jest pożądane.
Jest także możliwe, że element przełączający 50 generuje impuls napięcia wyzwalającego, ale on jednak nie wystarcza do rozdzielenia od sieci przez element wyzwalający 60. To jest w szczególności możliwe przy niezależnych od napięcia w sieci przełącznikach FI. Wyłącznik FI nie jest więc wyzwalany. Jednocześnie następuje jednak dalsze naładowanie układu magazynowania energii 30, ponieważ w wyniku otwarcia elementu przełączającego 50 następuje stały przepływ prądu z układu magazynowania energii 30 przez element wyzwalający 60. Jest więc możliwe, że wyłącznik FI w następstwie tego, także przy prądzie uszkodzeniowym większym od znamionowego prądu uszkodzeniowego, nie zostaje wyzwolony. Ten brak wyzwalania może prowadzić do zagrożenia człowieka.
Istota wynalazku polega na przewidzeniu środków, które zapobiegają temu, żeby wpływy zakłóceń poniżej zadanej wartości progowej mogły prowadzić do wyzwolenia elementu przełączającego 50. To zostaje osiągnięte przez zastosowanie drugiego przełącznika wartości progowej 40'.
Figura 2 pokazuje modułową budowę znanego wyłącznika FI w postaci układu blokowego, który wyjaśnia różnicę względem znanych wyłączników FI.
Według wynalazku, w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 2, do elementu przełączającego 50 jest dołączony drugi przełącznik wartości progowej 40'. Drugi przełącznik wartości progowej 40' blokuje element przełączający 50 i zapewnia to dopiero po osiągnięciu danego stanu naładowania, określonego w następstwie działania najmniejszego stanu naładowania układu magazynowania energii 30.
W tym celu element przełączający 50 musi mieć drugie wejś cie sterujące, przez które element przełączający 50 może być tak sterowany, że zapobiega się przełączeniu. To może być na przykład drugie wejście sterujące tetrody tyrystorowej.
Za pomocą układu połączeń według wynalazku jest możliwe ustalenie wartości progowej względnie najmniejszego stanu naładowania, tak że większość zdarzających się błędnych wyzwoleń jest tłumiona. Przez to jest osiągana poprawiana odporność na zakłócenia. Aby osiągnąć maksymalną odporność na zakłócenia, można określać najmniejszy stan naładowania zależnie od zastosowania wyłącznika FI.
Najmniejszy stan naładowania nie może być przy tym oczywiście wybrany jako większy niż zadany wybrany stan naładowania, ponieważ w przeciwnym wypadku utrudnione byłoby normalne wyzwolenie.
Jako wartość progowa względnie najmniejszy stan naładowania może być wybrany na przykład zadany stan naładowania odpowiadający połowie prądu uszkodzeniowego o wartości znamionowego prądu uszkodzeniowego. Przy tym zadanym warunku więcej niż połowa typowych błędów lub wpływów zakłóceniowych na wyłącznik FI w sieciach zasilających może być wyeliminowana.
Korzystnie najmniejszy stan naładowania jest tak dobrany, że przy przyłożeniu równego temu najmniejszego stanu naładowania na wyjściu układu magazynowania energii 30, ta energia zmagazynowana w układzie magazynowania energii 30 wystarcza, żeby umożliwić oddzielenie elementu wyzwalającego 60 od sieci. Dzięki temu opisany powyżej przypadek braku wyzwalania może zostać wyeliminowany w sposób niezawodny.
Figura 3 pokazuje elementy układu połączeń wyłącznika według wynalazku. Moduły 10, 20, 30, 40, 50 i 60 układu połączeń odpowiadają znanemu wyłącznikowi FI o opóźnionym działaniu.
Przez Tx1 jest oznaczony przetwornik prądu sumującego sieci zasilającej 12. Przetwornik prądu sumującego Tx1 tworzy układ wykrywający 10 według wynalazku. Przez przetwornik prądu sumującego Tx1 jest wykrywany prąd uszkodzeniowy, dochodzą do niego także inne wpływy zakłócające w ukł adzie połączeń .
Uzwojeniu wtórnemu przetwornika prądu sumującego jest podporządkowany układ obróbki wstępnej 20.
PL 199 098 B1
Układ obróbki wstępnej 20 zawiera przede wszystkim rezystor R1, który służy do tłumienia zbyt wysokiego napięcia z rdzenia pierścieniowego.
Kondensator C1 służy do dopasowania do indukcyjności wtórnej. Dzięki temu jest możliwe dostrojenie rezonansowe układu obróbki wstępnej 20 na 50 Hz względnie na częstotliwości sieci.
Dalej układ obróbki wstępnej 20 obejmuje prostowanie z podwajaniem napięcia. Układ mostkowy prostownikowy z dodatkowym układem jest utworzony przez diody D1 i D2 oraz kondensatory C2 i C3.
Układowi mostkowemu prostownikowemu jest przyporządkowana dioda Z D3 jako element odniesienia napięcia. Za pomocą tej diody Z D3 jest ograniczone napięcie układu obróbki wstępnej 20.
To zapobiega zbyt szybkiemu naładowaniu dołączonego kondensatora magazynującego C4 przy większych prądach uszkodzeniowych (od 5χΙΔη).
Układ obróbki wstępnej 20 jest dołączony do układu magazynowania energii 30, który zawiera w przedstawionym wykonaniu źródło prądu stałego, które jest utworzone przez warstwę zaporową FET J1 i rezystor R2. Rezystor R2 służy do ustawienia wymaganego prądu stałego. Tranzystor polowy FET działa w wyznaczonym zakresie. Źródło prądu stałego daje prąd, który tylko w małym stopniu zależy od przyłożonego napięcia. Przez to kondensator magazynujący jest ładowany tylko stopniowo i uzyskuje się opóźnienie czasowe utrzymania wyzwolenia. Zastosowanie źródła prądu stałego nie jest jednak konieczne.
Istotę układu magazynowania energii 30 stanowi kondensator magazynujący C4, który jest ładowany przy wystąpieniu prądu uszkodzeniowego.
Kondensator magazynujący C4 rozładowuje się korzystnie przez rezystor R3. Dlatego krótkie prądy uszkodzeniowe, których czas trwania jest krótszy od czasu tolerancji wyłącznika FI, nie prowadzą do ciągłego ładowania układu magazynowania energii 30.
Pierwszy przełącznik wartości progowej 40, który w znany sposób kontroluje napięcie na wyjściu układu magazynowania energii 30, jest utworzony przez diodę Z D4 włączoną w kierunku zaporowym. Gdy napięcie przyłożone do diody Z D4 osiąga wartość napięcia przełączania, przez diodę Z D4 zostaje połączone pierwsze przyłącze sterujące GK elementu przełączającego 50 z wyjściem układu magazynowania energii 30.
Rezystor R8 połączony szeregowo z diodą Z D4 służy do ustalania napięcia przyłożonego do diody Z D4, a więc do ustalania zadanego naładowania.
W wyniku zadanego stanu naładowania układu magazynowania energii 30, uzyskanego dzięki napięciu przełączającemu ustalonemu przez diodę Z D4 i rezystor R8, punkty P3 i P4 zostają połączone przez rezystor R5. W wyniku działania przełącznika wartości progowej 40 impuls sterujący jest wytwarzany na pierwszym przyłączu sterującym GK elementu przełączającego 50.
Element przełączający 50 względnie przełącznik elektroniczny jest w przedstawionym wykonaniu utworzony przez tyrystorowy układ rezerwowy z przyłączem anody A i przyłączem katody K, jak również przyłączem GA po stronie anody i przyłączem GK po stronie katody. Tyrystorowy układ rezerwowy zawiera tranzystor pnp Q1 i tranzystor npn Q2, których kolektory i bazy są na przemian połączone ze sobą, jak również rezystor R6.
Przyłącze anody A względnie emiter tranzystora pnp Q1 jest przy tym na potencjale wyjściowym układu magazynowania energii 30. Przyłącze katody K jest połączone z elementem wyzwalającym 60.
Tyrystorowy układ rezerwowy służy jako przełącznik elektroniczny. Przy normalnej pracy sieci, tzn. przy braku prądu uszkodzeniowego, tyrystor jest w stanie zaporowym, tzn. żaden prąd nie może płynąć między przyłączem anody A i przyłączem katody K i dalej przez element wyzwalający 60.
Przy osiągnięciu zadanego stanu naładowania przyłącze bramki GK po stronie katodowej jest zasilane przez zapaloną diodę Z D4 impulsem sterującym, który prowadzi do zapłonu tyrystorowego układu rezerwowego.
Przyłącze bramki GK po stronie katodowej przykłada napięcie emiter-baza tranzystora npn Q2 przez rezystor R5. Dodatnie napięcie na przyłączu bramki GK po stronie katodowej prowadzi się do wysterowania tranzystora npn Q2. To sprawia, że tranzystory Q1 i Q2 wysterowują się wzajemnie i w wyniku wzajemnego wpływu w bardzo krótkim okresie czasu zostają w pełni wysterowane.
Tyrystorowy układ rezerwowy pozostaje także jeszcze po impulsie sterującym w stanie przewodzenia.
Element przełączający 50 może zawierać zamiast dwóch tranzystorów bipolarnych oczywiście także z jedną tetrodę tyrystorową z bramką po stronie anodowej i po stronie katodowej, która jest wykonana jako jeden element konstrukcyjny. Może on być przyłączony względnie odłączony przez przyłącze sterujące.
PL 199 098 B1
Kondensator C7 nie jest dla elementu przełączającego 50 koniecznie potrzebnym elementem konstrukcyjnym. Stanowi on jednak dodatkową ochronę przed błędnym wyzwalaniem, ponieważ zakłócenia pochodzące wyzwalającego 60 względnie od PMA są tłumione. W szczególności przy najmniejszym stanie naładowania, leżącym znacznie poniżej zadanego stanu naładowania, korzystne jest zastosowanie kondensatora C7. Drugi przełącznik wartości progowej 40' blokuje mianowicie element przełączający 50 aż do osiągnięcia najmniejszego stanu naładowania układu magazynowania energii 30, dzięki czemu nie powstaje żadne niebezpieczeństwo z powodu braku wyzwolenia wyłącznika FI przez błędny zapłon elementu przełączającego 50, może jednak zawsze jeszcze dojść do błędnego wyzwolenia wyłącznika FI przy wartościach większych od najmniejszego stanu naładowania i mniejszych od zadanego stanu nał adowania. Te b łędne wyzwolenia są tł umione w duż ym stopniu przez kondensator C7.
Według wynalazku drugie przyłącze sterujące GA elementu przełączającego 50 jest połączone z drugim przełącznikiem wartoś ci progowej 40'.
Drugi przełącznik wartości progowej 40' jest utworzony przez układ przedstawiony na fig. 3 poprzez tranzystor polowy J4 z bramką G, drenem D i źródłem S.
Jako tranzystor polowy J4 jest zastosowany samoprzewodzący tranzystor polowy n-JFet z kanałem typu n. Przewodzi on bez przykładania napięcia sterującego UGS. Połączenie między drenem D i ź ródł em S staje się wysokoomowe dopiero przy przył o ż eniu ujemnego napię cia sterującego UGS, które jest większe niż napięcie progowe (Uth) zależne od producenta. Typowa wartość napięcia progowego jest bliska 5 woltów.
W przedstawionym układzie dren D tranzystora polowego J4 jest dołączony do bazy tranzystora pnp Q1.
Przyłącze bramki G tranzystora polowego J4 jest połączone z zerowym potencjałem 0 i przyłącze źródła S jest połączone z wyjściem układu magazynowania energii 30. Napięcie przyłożone do układu magazynowania energii 30 służy więc jako napięcie sterujące UGS.
W tym uk ł adzie tranzystor polowy J4 przewodzi aż do osią gnię cia napię cia progowego Uth na wyjściu układu magazynowania energii 30. W wyniku tego zostaje zwarte źródło S i dren D tranzystora polowego J4, więc i baza oraz emiter tranzystora pnp Q1. Tranzystor pnp Q1 jest więc zablokowany i przez to także cały tyrystorowy układ rezerwowy. Błędny zapłon elementu przełączającego 50 jest więc całkowicie wyeliminowany.
Gdy stan naładowania układu magazynowania energii 30, a więc i potencjał na przyłączu źródła wzrasta, co ma miejsce przy wystąpieniu prądu uszkodzeniowego, uzyskuje się wysterowanie tranzystora polowego J4 przez napięcie bramki ujemne względem źródła. Przy osiągnięciu napięcia progowego tranzystor polowy J4 staje się wysokoomowy.
W wyniku tego baza i emiter tranzystora pnp Q1 nie są już zwarte i tranzystory Q1, Q2 są pobudzone do przełączania impulsów napięcia wyzwalającego na element wyzwalający 60.
Przy zadanych wartościach impulsy napięciowe powstające w układzie połączeń, które pozostają na przyłączu bramki G tranzystora polowego J4 poniżej napięcia progowego Uth, nie prowadzą do zapłonu tyrystorów względnie elementu przełączającego 50. Przez zmianę parametrów półprzewodnikowych tranzystora polowego J4 można zmienić tę wartość w określonych granicach, tak że za pomocą tego układu połączeń wartość progowa napięcia zakłóceniowego jest dowolnie nastawna względem znamionowego prądu uszkodzeniowego.
Zamiast samoprzewodzącego tranzystora polowego n-JFet J4 z kanałem typu n są także możliwe do zastosowania inne tranzystory, jak na przykład tranzystor polowy z kanałem typu p (p-JFet) i samoprzewodzące tranzystory polowe MOS n lub p. Muszą być one jednak sterowane przy innej biegunowości. Korzyścią w tych konstrukcjach jest to, że tranzystory MOS i tranzystory polowe zasadniczo są symetryczne, tzn. dren i źródło mogą być zamienione.
Dla wykonania możliwie małych układów połączeń tranzystor polowy jest scalony z innym elementem półprzewodnikowym, korzystnie na płytce układu scalonego.
Jako alternatywa tranzystora polowego J4, mogą być oczywiście także zastosowane przedstawione na fig. 4 przez schemat 42' - tranzystor bipolarny, tyrystor, rezystor sterowany napięciowo lub przekaźnik, które mogą być sterowane przez dzielnik napięcia, wzmacniacz różnicowy lub komparator, oznaczone symbolicznie przez blok 41'.
Ważne jest przy tym, że napięcie przyłożone do układu magazynowania energii 30 jest kontrolowane przez drugi przełącznik wartości progowej 40' i przy osiągnięciu najmniejszego stanu naładowania element przełączający 50 jest wyzwalany.

Claims (4)

1. Układ połączeń wyłącznika ochronnego prądowego, zawierający układ wykrywający dla prądu uszkodzeniowego w sieci zasilającej, który jest korzystnie dołączony do układu obróbki wstępnej dla prądu uszkodzeniowego, przy czym układ wykrywający względnie układ obróbki wstępnej jest połączony czynnie z układem magazynowania energii, który jest ładowany w zależności od wykrytego prądu uszkodzeniowego, zaś układ magazynowania energii jest połączony czynnie z przełącznikiem wartości progowej, który kontroluje stan naładowania układu magazynowania energii, a przełącznik wartości progowej jest połączony czynnie z elementem przełączającym do generowania impulsu napięcia wyzwalania dla elementu wyzwalającego dla odłącznika co najmniej jednego z odbiorników zasilanych z sieci zasilającej, przy czym przełącznik wartości progowej przy osiągnięciu zadanego stanu naładowania układu magazynowania energii pobudza element przełączający do generowania impulsu napięcia wyzwalania dla elementu wyzwalającego, a ponadto układ połączeń wyłącznika ochronnego prądowego zawiera drugi przełącznik wartości progowej, który jest połączony czynnie z ukł adem magazynowania energii i elementem przełączają cym, znamienny tym, ż e element przełączający (50) ma pierwsze przyłącze sterujące (GK) i drugie przyłącze sterujące (GA), przy czym przełącznik wartości progowej (40) jest połączony czynnie z pierwszym przyłączem sterującym (GK) elementu przełączającego (50), zaś drugi przełącznik wartości progowej (40') jest połączony czynnie z wyjściem układu magazynowania energii (30), przy czym ponadto drugi przełącznik wartości progowej (40') jest połączony czynnie z drugim przyłączem sterującym (GA) elementu przełączającego (50), a przy dalszym zadanym stanie naładowania (najmniejszym stanie naładowania) na wyjściu układu magazynowania energii (30) drugi przełącznik wartości progowej (40') jest połączony czynnie z drugim przyłączem sterującym (GA) dla generowania przez element przełączający (50) impulsu napięcia wyzwalania.
2. Układ połączeń według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi przełącznik wartości progowej (40') jest utworzony przez tranzystor, a dalszy zadany stan naładowania (najmniejszy stan naładowania) układu magazynowania energii (30) stanowi napięcie sterujące tranzystora.
3. Układ połączeń według zastrz. 2, znamienny tym, że drugi przełącznik wartości progowej (40') jest utworzony przez samoprzewodzący tranzystor polowy (J4) ze złączem typu zubożonego i kanałem typu n.
4. Układ połączeń według zastrz. 3, znamienny tym, że tranzystor polowy (J4) jest scalony z innym elementem półprzewodnikowym na płytce.
PL366764A 2001-06-12 2002-06-11 Układ połączeń wyłącznika ochronnego prądowego PL199098B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0090901A AT410735B (de) 2001-06-12 2001-06-12 Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter
PCT/AT2002/000173 WO2002101901A2 (de) 2001-06-12 2002-06-11 Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL366764A1 PL366764A1 (pl) 2005-02-07
PL199098B1 true PL199098B1 (pl) 2008-08-29

Family

ID=3682972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL366764A PL199098B1 (pl) 2001-06-12 2002-06-11 Układ połączeń wyłącznika ochronnego prądowego

Country Status (16)

Country Link
EP (1) EP1399998B1 (pl)
CN (1) CN1320716C (pl)
AT (1) AT410735B (pl)
AU (1) AU2002348706B2 (pl)
CZ (1) CZ20033308A3 (pl)
DE (1) DE50204331D1 (pl)
EE (1) EE04653B1 (pl)
ES (1) ES2246411T3 (pl)
HK (1) HK1067458A1 (pl)
HU (1) HU226289B1 (pl)
IL (2) IL157637A0 (pl)
NO (1) NO333802B1 (pl)
PL (1) PL199098B1 (pl)
SK (1) SK287930B6 (pl)
WO (1) WO2002101901A2 (pl)
ZA (1) ZA200306960B (pl)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT410735B (de) * 2001-06-12 2003-07-25 Moeller Gebaeudeautomation Kg Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter
HK1073581A1 (en) * 2005-07-06 2005-10-07 Lee Dick Kee A tester and method for detecting fault of relay by current injection.
DE102009043415B3 (de) * 2009-09-29 2010-10-14 Siemens Aktiengesellschaft Freilaufkreis
CN101820162B (zh) * 2010-05-18 2012-12-12 北京星网锐捷网络技术有限公司 过电流保护装置
DE102016205101A1 (de) * 2016-03-29 2017-10-05 Siemens Aktiengesellschaft Differenzstromsensor
WO2020114593A1 (de) * 2018-12-05 2020-06-11 Siemens Aktiengesellschaft Messvorrichtung, elektrische anlage mit messvorrichtung und verfahren zum messen eines leckstromes
CN110435457B (zh) * 2018-12-29 2024-06-04 安波福中央电气(上海)有限公司 带有小电流注入功能的便携式电动汽车充电器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3899717A (en) * 1973-07-16 1975-08-12 Electromagnetic Ind Inc Ground fault detectors
FR2481851A1 (fr) * 1980-04-30 1981-11-06 Merlin Gerin Dispositif de protection differentielle sensible a un courant unidirectionnel
DE3614552A1 (de) * 1986-04-29 1987-11-05 Siemens Ag Schutzschaltgeraet der installationstechnik
EP0370139B1 (en) * 1988-11-22 1993-09-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Circuit breaker with overcurrent protection
GB2244396B (en) * 1990-05-25 1994-02-23 Mk Electric Ltd Electrical protection devices
AT410735B (de) * 2001-06-12 2003-07-25 Moeller Gebaeudeautomation Kg Schaltungsanordnung für einen fehlerstromschutzschalter

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002101901A3 (de) 2003-02-20
EP1399998A2 (de) 2004-03-24
HUP0400190A2 (en) 2004-08-30
NO20034160D0 (no) 2003-09-18
CZ20033308A3 (cs) 2004-05-12
IL157637A (en) 2008-11-26
AT410735B (de) 2003-07-25
NO333802B1 (no) 2013-09-16
ZA200306960B (en) 2004-04-22
ATA9092001A (de) 2002-11-15
SK287930B6 (sk) 2012-04-03
NO20034160L (no) 2003-09-18
ES2246411T3 (es) 2006-02-16
CN1515058A (zh) 2004-07-21
EE04653B1 (et) 2006-06-15
WO2002101901A2 (de) 2002-12-19
HU226289B1 (en) 2008-07-28
EP1399998B1 (de) 2005-09-21
SK15162003A3 (sk) 2004-08-03
IL157637A0 (en) 2004-03-28
AU2002348706B2 (en) 2006-07-13
HK1067458A1 (en) 2005-04-08
CN1320716C (zh) 2007-06-06
PL366764A1 (pl) 2005-02-07
EE200300479A (et) 2003-12-15
DE50204331D1 (de) 2005-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5440441A (en) Apparatus for protecting, monitoring, and managing an AC/DC electrical line or a telecommunication line using a microprocessor
US9876344B2 (en) Apparatus and methods for monitoring and responding to power supply and/or detection circuit failures within an electronic circuit breaker
CN107819317B (zh) 能量供应装置
US6437954B1 (en) Residual current device
US11431164B2 (en) Circuit arrangement for combined protection of a load from temporary and transient overvoltages
EP0483164B1 (en) A ground fault circuit interrupter
GB2176069A (en) A switch for protection against fault currents
KR960003201B1 (ko) 이상전압 검출 제어장치
CA2506541A1 (en) Method and system for providing power to circuit breakers
PL199098B1 (pl) Układ połączeń wyłącznika ochronnego prądowego
US4736264A (en) Primary switched-mode power supply unit
KR102011740B1 (ko) 절연 불량 차단 장치
KR102537629B1 (ko) 아크 방지 스위치 차단기
SU729716A1 (ru) Устройство дл защиты электроустановки от тока короткого замыкани
JP3375800B2 (ja) 漏電遮断器
KR200317425Y1 (ko) 과부하 및 누전 차단기용 트립 신호 발생 회로
RU2241294C2 (ru) Устройство кужекова-крыночкина защиты электроприемников от превышения напряжения
SU1277292A1 (ru) Устройство дл защиты трехфазного электродвигател от работы при обрыве и несимметрии фаз питающей сети
RU2136096C1 (ru) Устройство для токовой защиты сети переменного тока
KR20220088820A (ko) 내장 누전 차단 동작 Test Mode
SU1094100A1 (ru) Устройство дл защиты трехфазной сети с изолированной нейтралью от утечки тока на землю
KR19990037633A (ko) 겨ㄹ상시 지락보호 가능한 누전차단기
KR20030071588A (ko) 과부하 및 누전 차단기용 트립 신호 발생 회로
IE901792A1 (en) A ground fault circuit interrupter
IES20090113A2 (en) Multiphase residual current device