DK146400B - Fejlstroemsbeskyttelsesafbryder, som ogsaa reagerer paa jaevnstroemsfejlstroemme - Google Patents

Description

i U6400

Opfindelsen angår en fejlstrømsbeskyttelsesafbryder til udkobling af brugere også ved jævnstrømsfejlstrømme, der arbejder med en udløser, en afbryder og med en sumstrømtransformator, som bar en første sekundærvikling, som er tilsluttet til en oscillator, og en 5 anden sekundærvikling, som er forbundet med magnetiseringsviklingen i en magnetudløser.

Ved en sådan kendt fejlstrømsbeskyttelsesafbryder (FR-frem-læggelsesskrift 2 321 203) er sumstrømtransformatoren ud over sekundærviklingen, som er forbundet med udløseren, forsynet med en 10 yderligere sekundærvikling, som er tilsluttet til en testoscillator.

Signalet fra testoscillatoren overføres derved til den i sumstrømstransformatoren på gængs måde anbragte sekundærvikling. Udkoblingskriteriet bestemmes herunder ved hjælp af sumstrømtransformator-kernens evne til at overføre det på denne pitrykte oscillatorsignal 15 usvækket eller svækket. Derunder kan svækkelsen af det overførte signal være betinget af en mætning af sumstrømtransformatorkemen på grund af en i dens primærvikling løbende jævnstrømsfejlstrøm. En sådan fejlstrømsbeskyttelsesafbryder kræver følsom elektronik, for at kunne udnytte et sådant svagt, transformeret signal.

20 Den senere udvikling på elektronikkens område med stadig flere apparater med jævnstrømskomponenter og tendens til højere apparatarbejdsspændinger har ført til et voksende behov for egnede fejlstrømsbeskyttelsesafbrydere, der også kan reagere på jævnstrømsfejlstrømme.

25 Også andre i litteraturen allerede foreslåede fejlstrøms beskyttelsesafbrydere, der reagerer på jævnstrømsfejlstrømme, kræver i reglen et stort opbud og behøver en omfattende elektronik.

Til grund for opfindelsen ligger den opgave at udvikle en fejlstrømsbeskyttelsesafbryder, som i princippet arbejder med en som 30 pålidelig kendt magnetudløser og i det væsentlige kun behøver en gængs oscillator for at kunne reagere på jævnstrømsfejlstrømme.

løsningen på den skildrede opgave ligger i en fejlstrømsbeskyttelsesafbryder med de ejendommeligheder, - at magnetudløseren ved benene på sit åg har to magnetise- 35 ringsviklinger, og at den første magnetiseringsvikling er forbundet med oscillatoren, hvorhos den anden magnetiseringsvikling er forbundet med den anden sekundærvikling, og 2 146400 - at begge magnetiseringsviklinger er afstemt således efter hinanden, at de véd drift af oscillatoren i magnetudløserens magnetkreds i den fejlstrømsfrie tilstand frembragte magnet-fluxe er lige store og modsat rettede.

5

En sådan fejlstrømsbeskyttelsesafbryder behøver altså i det væsentlige kun en yderligere magnetiseringsvikling på åget af magnetudløseren.

I den fejlstrømsfrie tilstand påvirker oscillatoren dels 10 direkte magnetudløserens første magnetiseringsvikling, dels den anden magnetiseringsvikling via de to på sumstrømtransformatorens kerne anbragte sekundærviklinger, der virker som primær- og sekundær-vikling i en transformator. De magnetiske fluxe, der induceres i magnetudløserens magnetkreds, ophæver så hinanden i størrelse og 15 retning, si at den magnetflux, som ved en sædvanlig holdemagnet drives af en permanent magnet via åg og anker, kan fastholde ankeret mod kraften af en udtræksfjeder.

En jævnstrømsfejlstrøm inducerer i sumstrømtransformatoren en magnetflux, som forskyder arbejdspunktet således, at signalet over de 20 to sekuhdærviklxnger overføres svækket. Derved forstyrres den magnetiske ligevægt i magnetudløseren, og den anden magnetiseringsvikling kan drive en flux gennem magnetkredsen, der ophæver virkningen fra den permanente magnet, således at ankeret kan falde ud fra åget. Det udfaldende anker kan på passende måde påvirke en afbryder, hvorved 25 afbryderkontakterne i de under overvågning værende ledninger, som er ført gennem sumstrømtransformatoren, åbnes.

Det er gunstigt, om sumstrømtransformatorens kerne ved de forventelige jævnstrømsfejlstrømme drives i mætning. Derved svækkes ved fejlstrømme med jævnstrømskomposanter overføringen af oscillator-30 signalet særlig meget over de to sekundærviklinger i sumstrømtransformatoren.

Det er fordelagtigt at koble den første sekundærvikling, oscillatoren og den første magnetiseringsvikling i serie.

Opfindelsen skal forklares nærmere ved hjælp af et skematisk 35 gengivet udførelseseksempel: I fig. 1 vises et koblingsdiagram for fejlstrømsbeskyttelsesafbryderen.

3 146400 I fig. 2 gengives et diagram, der anskueliggør overføringen fra den første til den anden sekundærvikling i sumstrømtransforma-toren under fejlstrømfri drift. På ordinaten vises den magnetiske flux og på abscissen den magnetiske feltstyrke.

5 I fig. 3 anskueliggøres pi grundlag af diagrammet i fig. 2 fejlstrømsbeskyttelsesafbryderens arbejdsmåde ved en fejlstrøm med en jævnstrømskomposant.

Fejlstrømsbeskyttelsesafbryderen ifølge fig. 1 bar en sum-strømtransformator 1 med en ringkerne 2. På ringkernen er der anbragt 10 en første sekundærvikling 3 og en anden sekundærvikling 4. Gennem ringkernen 2 føres de under overvågning værende ledninger 5, sagt på en anden måde: ved tilslutningsklemmeme 6 skal forsyningsnettet tilkobles og ved tilslutningsklemmerne 7 den forbruger, der skal beskyttes. I de under overvågning værende ledninger 5 ligger der 15 afbryderkontakter 8. En oscillator 9 er med henblik på strømforsyning tilkoblet på belastningssiden bag afbryderkontakterne 8 til de under overvågning værende forsyningsledninger 5. Denne oscillator af gængs art frembringer en vekselspænding med større frekvens end netfrekvensen. En magnetudløser virker på normal måde på afbryderkontak-20 terne 8: når ankeret 14 falder ud, kan det på normal vis påvirke en afbryder, som åbner kontakterne 8. Magnetudløseren 10 kan udføres som et polariseret relæ eller som holdemagnet. Den har på sædvanlig måde en permanent magnet 11 og en magnetisk shunt 13. Det væsentlige er dog, at der på magnetudløserens åg 12 er anbragt to magnetiserings-25 viklinger 16 og 17, der på den skildrede særlige måde er forbundet til sumstrømtransformatorens to sekundærviklinger 3 og 4 og til oscillatoren 9. I udførelseseksemplet er den første sekundærvikling forbundet i serie med udgangen fra oscillatoren 9 og den første magnetiseringsvikling. Den anden sekundærvikling 4 er forblindet med 30 den anden magnetiseringsvikling 17.

Ved hjælp af den magnetiske shunt 13 kan magnetfluxen gennem ankeret 14 indstilles således, at ankeret 14 i den fejlstrømsfrie tilstand på sikker måde fastholdes mod kraften fra en udtræksfjeder 15.

35 De to magnetiseringsviklinger 16, 17 er afstemt således efter hinanden, at de ved drift af oscillatoren 9 i magnetudløseren 10' s magnetkreds i den fejlstrømsfrie tilstand frembragte magnetfluxe er 4 146400 lige store og modsat rettede. Den af den permanente magnet 11 fremkaldte magnetiske tilstand i åget 12 og i ankeret 14 forbliver derved upåvirket. I den fejlfrie tilstand overføres spændingen fra udgangen fra oscillatoren 9 dels over sekundærviklingen 3 og 4 i sumstrøm-5 transformatoren 1 som spændingen V2 til den anden magnetiserings- vikling 17, dels direkte til den første magnetiseringsvikling 16. Spændingen V2 induceres ved hjælp af strømmen 1^ i den første sekundærvikling 3. I fejltilfælde får den drivende spænding fra den anden magnetiseringsvikling 17 overvægt.

10 I diagrammet ifølge fig. 2 vises, hvorledes de to sekundær viklinger 3 og 4 med kernen 2 i surastrømtransformatoren 1 arbejder som primær- og sekundærvikling i en normal transformator. På ordinaten vises den magnetiske induktion og på abscisseaksen den magnetiske feltstyrke. Den magnetiske karakteristik påvirkes med veksel- 15 strømmen I , som løber fra oscillatoren 9 ind i den første sekundær-ϋ vikling 3. Der opstår derved en magnetisk induktion B på sekundærsiden, altså ved udgangen fra den anden sekundærvikling 4, og en tilsvarende spænding V2. I fig. 2 vises den magnetiske karakteristik i arbejdsområdet forenklet som en lineær karakteristik. En af veksel-20 strømmen I7r frembragt magnetisk flux B inducerer på sekundærsiden spændingen V2.

Når magnetkemen 2 i sumstrømtransformatoren 1 magnetiseres som følge af en fejlstrøm, forskydes arbejdspunktet med hensyn til de to sekundærviklinger 3 og 4 på grund af det sædvanlige ulineære 25 forhold for magnetkarakteristikken. Man kan også fortrinsvis udnytte den magnetiske mætning.

For en kerne 2 i sumstrømtransformatoren 1, der går i mætning for de fejlstrømme,som kan forventes, fremkommer forholdene ifølge fig. 3. En fejlstrøm, i udførelseseksemplet en jævnstrømsfejlstrøm 30 I_, bevirker den viste forskydning af arbejdspunktet til den magne-

U

tiske karakteristiks overgang til mætning. 1 den anden sekundærvikling 4 - orienteret på grundlag af udførelseseksemplet ifølge fig.

1 - tranformeres da af vekselstrømmen L. gennem den første sekundær- ϋ vikling 3 til den anden sekundærvikling 4 kun den lavere spænding 35 V2'. Selvfølgelig sker denne spændingeformindskelse ved driftstil standen ifølge fig. 2 også, når der fx. optræder en jævnstrømsfejlstrøm, som er større end den i fig. 3 viste, altså er større end mætnings fej1s trømmen.

5 146400

Nir kontakterne 8 i en fejlstrømsbeskyttelsesafbryder ifølge fig. 1 sluttes begynder oscillatoren 9 at arbejde. Den magnetiserer den første sekundærvikling 3 i sumstrømtransformatoren 1 og den første magnetiseringsvikling 16 i magnetudløseren 10 med en veksel-5 strøm Ijj. Derved induceres spændingen V2 i den anden sekundærvikling 4 - i denne funktionsmåde er dette den egentlige sekundærvikling -hvilken spænding sluttes til den anden magnetiseringsvikling 17 i magnetudløseren 10.

I den fejlstrømsfrie tilstand ophæver den magnetiske flux, 10 som ville blive fremkaldt ved hjælp af den anden magnetiseringsvikling 17, den magnetiske flux i magnetiseringsviklingen 16. Den magnetiske flux, således som den fremkaldes af den permanente magnet 11 i åget 12 og ankeret 14, forbliver herunder upåvirket.

Når der optræder en fejlstrøm i de under overvågning værende 15 ledninger, synker den i den anden sekundærvikling 4 i sumstrømtrans-formatoren 1 inducerede spænding V2 til en lavere værdi V2', således at den magnetiske flux, som den anden magnetiseringsvikling 17 frembringer, synker tilsvarende. Den af magnetiseringsviklingen 16 fremkaldte magnetflux forbliver dog uændret, således at den magnetiske 20 ligevægt nu går tabt. Ved en som et polariseret relæ udformet magnetudløser 10 bevirker den nu optrædende magnetiske vekselflux i løbet af en halvbølge på kendt måde en svækkelse eller en undertrykkelse af den af den permanente magnet 11 fremkaldte jævnmagnetflux. Derved falder ankeret 14 ud i denne halvbølge, hvilket medfører åbning af 25 kontakterne 8.

Fortrinsvis arbejder fejlstrømsbeskyttelsesafbryderen ifølge opfindelsen med en kerne i sumstrømtransformatoren, der går i mætning ved fejlstrømme, som skal føre til udløsning.