DE1113261B - Schutzschaltung fuer elektronische Schaltvorrichtungen und aehnliche Stromkreise - Google Patents

Schutzschaltung fuer elektronische Schaltvorrichtungen und aehnliche Stromkreise

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DE1113261B DEJ18155A DEJ0018155A DE1113261B DE 1113261 B DE1113261 B DE 1113261B DE J18155 A DEJ18155 A DE J18155A DE J0018155 A DEJ0018155 A DE J0018155A DE 1113261 B DE1113261 B DE 1113261B
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltung für elektronische Schalteinrichtungen, insbesondere auf eine Anlage zum Schutz auslösbarer Schaltelemente wie beispielsweise Thyratrongleichrichter und gesteuerte Festkörpergleichrichter, gegenüber einer Überlastung durch Hochspannung und Starkstrom bei Kurzschluß oder beim Öffnen eines Belastungsstromkreises.
Schaltelemente der obenerwähnten Art sind gegenüber übermäßigen Strombelastungen und besonders als Festkörpergleichrichter auch gegenüber Überspannungen sehr empfindlich. Um schädigende Überströme infolge von Kurzschlüssen zu vermeiden, war es bisher üblich, die stromführende Leitung zu sichern. Dies hat jedoch den Nachteil, daß der Schalterstromkreis auch im Falle einer lediglich kurzzeitigen Überlastung für dauernd geöffnet wird. Die Verbindung in kritischer Weise beaufschlagter Vakuumröhren oder Festkörperdioden mit dem Schaltelement gewährleistet einen gewissen Schutz gegen Überspannungen, ist jedoch bei Überstrom unwirksam. Darüber hinaus sind derartige Dioden infolge ihrer Empfindlichkeit gegenüber Temperaturänderungen und anderen Faktoren, beispielsweise ionisierende Strahlungen, nicht sehr zuverlässig im Betrieb.
Gegenstand der Erfindung ist daher die Schaffung einer einfachen und zuverlässigen Stromkreisanordnung zum Schütze elektronischer Schalt- und Steuervorrichtungen wie Röhrenverstärker und gegen durch zeitweilige Transistoren oder dauernden Schluß verursachte Überlastungen.
Im wesentlichen besteht die Erfindung in der Schaffung eines hauptsächlich aus Blindwiderständen gebildeten passiven Netzwerks, das zwischen der Belastung und der zu schützenden Schalt- bzw. Steuervorrichtung angeordnet ist, wobei diese Blindwiderstände einen über der Belastung liegenden Widerstandskreis bilden, dessen bei der Steuerfrequenz auftretender Widerstand bei offenem Belastungskreis genügend niedrig ist, um einen erheblichen Stromfluß zu bewirken. Da bei einer solchen Anordnung die Blindwiderstände teilweise in Serie und teilweise parallel geschaltet sind, können die aus ihnen gebildeten Stromzweige so dimensioniert werden, daß sie bei der Steuerfrequenz einen oder mehrere Stromkreise hoher Impedanz bilden, auch wenn die Ausgangsklemmen durch einen Kurzschluß in der Belastung elektrisch miteinander verbunden sind.
Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung ist das obengenannte Netzwerk in Form einer Blindwiderstandsbrücke ausgebildet, über deren eine Diagonale die Last angeschlossen und deren anderer Schutzschaltung für elektronische
Schaltvorrichtungen und ähnliche Stromkreise
Anmelder:
Intron International, Inc.,
Bronx, N. Y. (V. St. A.)
ίο Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 19. August 1959
15
Robert H. Pintell, Bronx, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
Diagonale die Ausgangsleistung des Schaltelementes (oder zweier solcher Elemente) in Gegentaktschaltung aufgedrückt wird.
In den gegenüberliegenden Zweigen der Brücke sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel Blindwiderstände gleicher Art, d. h. entweder kapazitive oder induktive, angeordnet, wobei die Blindwiderstände in benachbarten Zweigen entgegengesetzter Art sind. Jede Eingangsklemme der Brücke, die vorteilhafterweise über einen Transformator an den Schaltkreis angeschlossen ist, erregt somit ihre beiden Ausgangsklemmen in entgegengesetzter Phase über einen kapazitiven bzw. induktiven Zweig, wobei diese Blindwiderstände mit Bezug aufeinander so proportioniert sind, daß sie in ihrer Resonanz genügend verschieden sind, um einen Kurzschluß der Last durch die Brücke selbst zu verhindern. Wenn die Ausgangsklemmen kurzgeschlossen werden, wird die Brücke in zwei zwischen den beiden Eingangsklemmen hintereinandergeschaltete annähernd in Parallelresonanz befindliche Stromkreise verwandelt.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen näher hervor, in welchen die Fig. 1 und 2 Schaltschemen zweier verschiedener Ausführungsformen dieser Erfindung zeigen.
Die Anlage nach Fig. 1 umfaßt eine Spannungsquelle 1, die als Batterie dargestellt ist und über eine
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Claims (5)

  1. 3 4
    Schutzdrossel 2 zwei Schaltelemente in. Form von Teile des Sekundärkreises des Eingangstransfor-Festkörpergleichrichtern 3, 4 erregt, die in Gegentakt- mators 9 darstellen, können geeignete Vorspannungsschaltung miteinander verbunden sind, damit sie bei quellen aufweisen, die jedoch nicht gezeigt sind,
    den abwechselnden Halbwellen einer Wechselstrom- Fig. 2 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der Erquelle 8, die über einen Transformator 9 damit ver- 5 findung; sie unterscheidet sich von der in Fig. 1 gebunden ist, zünden. Die Ausgangsleistung von den zeigten dadurch, daß von der Ausgangsseite der gesteuerten Gleichrichtern wird durch einen Trans- Brücke 10 zu den Thyratronen 3', 4', die in dieser formator 5 auf eine Diagonale der Blindwiderstands- Ausführungsform die in Fig. 1 gezeigten gesteuerten, brücke 10 übertragen. Die gesteuerten Gleichrichter als feste Körper ausgebildete Gleichrichter 3, 4 er-3, 4 werden durch geeignete Mittel, vorzugsweise io setzen, eine Spannungsrückkopplung vorgesehen ist durch einen Nebenschlußkondensator 6, welcher bei und ein Rückkopplungstransformator 15, der die Beder Frequenz der Quelle 8 mit dem Sekundärkreis lastung 7 überbrückt, die Stelle der Wechselstromdes Transformators 5 in Resonanz ist, periodisch quelle 8 einnimmt. In Reihenschaltung mit dem Konnichtleitend gemacht. Die Blindwiderstandsbrücke 10 densator 17, welchem ein hochohmiger Widerstand weist zwei aus den Kondensatoren 11, 13 gebildete 15 18 parallel geschaltet ist, kann ein Auslöser in Form kapazitive Zweige und zwei durch die Spulen 12, 13 eines Schalters 16 vorgesehen werden, wobei diese gebildete induktive Zweige auf. Über die andere Teile insgesamt zwischen der positiven Anschluß-Diagonale der Blindwiderstandsbrücke ist eine von klemme der Stromquelle 1 und dem Mittelpunkt des den gesteuerten Gleichrichtern 3, 4 beaufschlagte Sekundärkreises des Rückkopplungstransformators Belastung 7 angeschlossen. 20 15 eingesetzt sind, dessen Enden an das Netz der
    Wenn im Betrieb die Belastung 7 an den Strom- Thyratrons angeschlossen sind. Mit dem Primärkreis kreis angeschlossen und weder ein Kurzschluß noch des Kupplungstransformators 5 ist ein Trennungsein offener Stromkreis im Ausgangsstromkreis der kondensator 6' in Resonanz, dessen Sekundärkreis Brücke vorhanden ist, dann fließt von den Eingangs- mit einem weiteren Kondensator 6" in Reihenschalklemmen der Brücke Strom über die Spulen 12, 14 25 tung verbunden ist, welcher die Wirkung des Konzu den entsprechenden Ausgangsklemmen und in der densators 6' unterstützt.
    entgegengesetzten Phase, also mit gleichsinniger Wir- Die in Fig. 2 gezeigte Ausführangsform der Erfinkung, über die Kondensatoren 11 und 13 zu den dung arbeitet in derselben Weise wie die in Fig. 1 gegenüberliegenden Ausgangsklemmen. Die hinter- gezeigte. Es ist besonders zu beachten, daß die Komeinandergeschalteten Blindwiderstände 11, 12 und 3° binationen der Blindwiderstände der Brücke 10 zu-13, 14 sind genügend in bezug auf die Steuerfrequenz sätzlich zu ihrer Wirkung als Schaltschutz als ein verstimmt, um den direkten Stromdurchgang von der Mittel zur Verbesserung der Wellenform dienen, einen Eingangsklemme zur anderen zu erschweren. wenn die Belastung wirksam angeschlossen ist, indem Die Blindwiderstände der Kondensatoren 11 und 13 sie die unerwünschten Oberwellen in dem nicht haben jedoch vorzugsweise annähernd die gleiche 35 sinusförmigen Wechselstrom, welcher durch die zerabsolute Größe wie diejenigen Spulen 14 bzw. 12, hackende Wirkung der Schaltelemente entsteht, abmit denen sie eine Eingangsklemme gemeinsam schwächen.
    haben. Wenn daher die Last 7 kurzgeschlossen wird, Die in dieser Beschreibung erläuterte Schaltschutzwerden automatisch zwei annähernd in Parallel- vorrichtung läßt sich in Verbindung mit jeder belieresonanz befindliche Kombinationen, von denen die 4° bigen Vorrichtung verwenden, welche unabhängig eine aus der Induktivität 12 und der Kapazität 13 von Kurzschlüssen oder offenen Stromkreisen einen und die andere aus der Induktivität 14 und der Kapa- kontinuierlichen, wenn auch geringen Stromfluß erzität 11 besteht, in Reihenschaltung an die Ausgangs- fordern. Obgleich nur zwei Ausführungsformen dieser klemmen des Transformators 5 angeschlossen. In- Erfindung beschrieben und dargestellt worden sind, f olgedessen fließt beim Kurzschluß an der Belastung 7 45 wird doch darauf hingewiesen, daß beispielsweise die nur ein geringer Strom durch die Blindwiderstands- in Fig. 2 gezeigte Rückkopplungsschaltung ebenso in brücke, wodurch die Gefahr eines abnormen Über- Verbindung mit den in Fig. 2 gezeigten gesteuerten stromes, der die gesteuerten Gleichrichter 3, 4 be- Gleichrichtern verwendet werden kann. Diese und schädigen könnte, behoben ist. andere Abwandlungen werden Fachleuten auf diesem
    Falls die Belastung 7 einen offenen Stromkreis 50 Gebiet durch obige Beschreibung nahegelegt und
    aufweist, dann bildet die Induktivität 12 zusammen liegen im Rahmen dieser Erfindung. Es können daher
    mit der Kapazität 11 und die Induktivität 14 zu- an Stelle der in den Zeichnungen gezeigten Vorrich-
    sammen mit der Kapazität 13 zwei aus der Reso- tungen 3, 4 und 3', 4' Vakuumröhren, Transistoren
    nanzlage herausgebrachte reihengeschaltete Kombi- und ähnliche Schaltelemente, welche in geeigneter
    nationen, die in Parallelschaltung an den Ausgang 55 Weise zur intermittierenden Stromführung gesteuert
    des Transformators 5 angeschlossen sind. Es fließt werden, zur Verwendung kommen,
    wiederum nur ein begrenzter Strom in der Brücke,
    wodurch ein übermäßiger Spannungsabfall an den PATENTANSPRÜCHE·
    gesteuerten Gleichrichtern 3, 4 vermieden wird.
    Durch Sicherstellung eines kontinuierlichen, wenn 60 1. Schutzschaltung für eine oder mehrere elekauch geringen Stromflusses durch die Brücke bei so- ironische Schaltvorrichtungen, insbesondere spanwohl Kurzschluß als auch bei offenem Beladungs- .. nungsabhängige und mit einer Steuerelektrode Stromkreis ist ein Schutz gegenüber einer Über- versehene Stromkreiselemente, wie z. B. Thyrabelastung der Schaltelemente 3, 4 gewährleistet, da trons oder gesteuerte Gleichrichter, durch die ein nicht nur die bei Kurzschluß auftretenden Über- 65 Strom periodisch mit einer vorbestimmten Steuerströme, sondern auch die bei Stromunterbrechung frequenz nach einem Belastungskreis fließt, vorhandenen Überspannungen vermieden werden. gekennzeichnet durch ein aus passiven Wider-Die Kathoden-Gitterstromkreise dieser Elemente, die standselementen zusammengesetztes Netzwerk
    (10), das zwischen der Schaltvorrichtung bzw. den Schaltvorrichtungen (3, 4) und der Belastung (7) angeordnet ist und vorwiegend aus Blindwiderständen (11, 12, 13, 14) besteht, die einen über der Belastung liegenden Widerstandskreis bilden, dessen bei der Steuerfrequenz auftretender Widerstand bei offenem Belastungskreis genügend niedrig ist, um einen erheblichen Stromfluß zu bewirken.
  2. 2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindwiderstände (U, 12, 13, 14) in einer Mehrzahl von Parallelkreisen, die bei Kurzschluß der Belastung einen endlichen Widerstand von erheblicher Größe darstellen, zwischen Schaltvorrichtung bzw. Schaltvorrichtungen (3, 4) und Belastung (7) seriengeschaltet sind.
  3. 3. Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (10) eine Blindwiderstandsbrücke mit abwechselnd induktiven und kapazitiven Zweigen darstellt.
  4. 4. Schutzschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Brückenzweige, die eine gemeinsame Eingangsklemme aufweisen, auf nahezu Parallelresonanz bei der Steuerfrequenz abgestimmt sind, wogegen benachbarte Brückenzweige, die eine gemeinsame Ausgangsklemme aufweisen, bei der Steuerfrequenz stark verstimmte Schwingkreise darstellen.
  5. 5. Schutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur periodischen Auslösung der Schaltvorrichtung bzw. Schaltvorrichtungen eine Rückkopplung am Belastungskreis verwendet wird.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    ® 109 680/186 8.
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