DE1119964B

DE1119964B - Arrangement for the intrinsically safe control of an electrically controllable switch

Info

Publication number: DE1119964B
Application number: DES66395A
Authority: DE
Inventors: Kurt Wulsten
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-12-23
Filing date: 1959-12-23
Publication date: 1961-12-21

Description

Anordnung zum eigensicheren Steuern eines elektrisch steuerbaren Schalters Eigensichere Steuergeräte sind in der Regel in einem druckfesten Steuergerätegehäuse untergebracht. Zu ihnen gehören Bauelemente, wie Speise- oder Schutztransformatoren, Relais und eventuell zu den Relaisspulen zusätzliche Widerstände. Letztere liegen in den eigensicheren Außenkreisen. Sie werden von den Speise- oder Schutztransformatoren mit Hilfsspannungen versorgt und über den Außenkreis gesteuert. Die Kontaktsätze der Relais werden durch Magnetsysteme betätigt und schalten die zu betätigenden Stromkreise ein und aus. Da die Notwendigkeit besteht, die eigensicheren Außenkreise mit nicht eigensicheren Kreisen über ein solches Relais zu koppeln, so kann die Eigensicherheit gegebenenfalls durch Isolations- oder mechanische Fehler am Relais in Frage gestellt sein.Arrangement for the intrinsically safe control of an electrically controllable switch Intrinsically safe control units are usually in a flameproof control unit housing housed. They include components such as supply or protection transformers, Relays and possibly additional resistors to the relay coils. The latter lie in the intrinsically safe outer circuits. They are used by the supply or protection transformers supplied with auxiliary voltages and controlled via the external circuit. The contact sets the relays are operated by magnet systems and switch those to be operated Circuits on and off. Since there is a need for the intrinsically safe outer circuits to couple with non-intrinsically safe circuits via such a relay, the Intrinsic safety, possibly due to insulation or mechanical faults on the relay to be questioned.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum eigensicheren Steuern eines elektrisch steuerbaren Schalters. Sie besteht darin, daß in dem Steuerstromkreis des zu steuernden Schalters die eine Wicklung eines Transformators als steuerbarer Widerstand liegt, daß Spannungsquelle, Schalter und die als steuerbarer Widerstand dienende Wicklung des Transformators eigensicher gekapselt sind und daß die Bauelemente des Steuerkreises so bemessen sind, daß in der als Steuerwicklung dienenden Transformatorwicklung nur eigensichere Ströme auftreten können.The invention relates to an arrangement for the intrinsically safe control of a electrically controllable switch. It consists in that in the control circuit of the switch to be controlled one winding of a transformer as controllable Resistance is that voltage source, switch and the controllable resistor serving winding of the transformer are encapsulated intrinsically safe and that the components of the control circuit are dimensioned so that in the transformer winding serving as the control winding only intrinsically safe currents can occur.

Zu diesem Zweck kann das Steuergerätegehäuse durch eine Wand in zwei voneinander getrennte Räume unterteilt sein, so daß eine Spule des Transformators in dem einen Raum und die andere Spule in dem anderen Raum dieses Steuergerätegehäuses untergebracht ist.For this purpose, the control unit housing can be divided into two by a wall separate rooms be divided, so that a coil of the transformer in one room and the other coil in the other room of this control unit housing is housed.

Dabei kann die Wirkung des Außenkreistransformators durch Verwendung von Spezialblechen für den Transformatorkern, z. B. von Blechen aus weichmagnetischen Werkstoffen, insbesondere aus hochpermeablen Nickel-Eisen-Legierungen, wie sie z. B. als Mumetall bekannt sind, verstärkt sein.The effect of the external circuit transformer can be achieved by using of special sheets for the transformer core, e.g. B. of sheets made of magnetically soft Materials, in particular made of highly permeable nickel-iron alloys, such as those used for. B. known as Mumetall be reinforced.

Ferner ist der Außentransformator so dimensioniert, daß auch bei primärseitiger Sättigung im Sekundärkreis, also im Außenkreis, nur eigensichere Ströme auftreten.Furthermore, the external transformer is dimensioned so that even with the primary-side Saturation in the secondary circuit, i.e. in the outer circuit, only intrinsically safe currents occur.

Bei der Dimensionierung der Transfonnatorspulen kann auch noch so vorgegangen werden, daß eventuelle Begrenzungswiderstände durch besondere Dimensionierung der zugehörigen Transformatorwicklung erspart sind.When dimensioning the transformer coils, this can also be done proceed that possible limiting resistances by special dimensioning the associated transformer winding are saved.

Schließlich kann gemäß der weiteren Erfindung eine besondere Selektivität der Steuerung durch den Einbau von Gleichrichtern im eigensicheren Kreis erreicht werden. Weitere Merkmale und Einzelheiten sowie Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Fig. 1 bis 3 zu entnehmen, in denen die Erfindung schematisch dargesetllt ist. Von diesen zeigt Fig. 1 das geöffnete, druckfeste Gehäuse eines eigensicheren Steuergerätes, Fig. 2 einen Schnitt A-B der Fig. 1 und Fig. 3 ein Schaltbild.Finally, according to the further invention, a particular selectivity of the control can be achieved by installing rectifiers in the intrinsically safe circuit. Further features and details as well as advantages of the invention can be found in the description of an exemplary embodiment with reference to FIGS. 1 to 3 , in which the invention is shown schematically. Of these, FIG. 1 shows the opened, pressure-resistant housing of an intrinsically safe control device, FIG. 2 shows a section AB of FIG. 1 and FIG. 3 shows a circuit diagram.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein druckfestes Steuergerätegehäuse bezeichnet, welches mit einem Deckel 2 in an sich bekannter Weise abschließbar ist. Das Gehäuse enthält als wesentlichen Bauteil einen Transformatorkern 3 mit den beiden Spulen 4 und 5. Dieser Transformator ist in einer das Gerätegehäuse in die Räume la und lb unterteilenden Trennwand 6 angeordnet. Die Trennwand kann beispielsweise in Nuten 7 von Vorsprüngen 7a und 7b an einander gegenüberliegenden Wänden des Gerätegehäuses eingeschoben sein. Sie kann gegebenenfalls in bekannter Weise aus kammartig zusammengesteckten einzelnen Bauteilen bestehen, um den Transformatorkem 3 lückenlos zu umschließen.In FIGS. 1 and 2, 1 denotes a pressure-resistant control unit housing which can be locked with a cover 2 in a manner known per se. The housing contains, as an essential component, a transformer core 3 with the two coils 4 and 5. This transformer is arranged in a partition 6 dividing the device housing into spaces 1 a and 1 b. The partition can for example be pushed into grooves 7 of projections 7a and 7b on opposing walls of the device housing. It can optionally consist in a known manner of individual components plugged together in a comb-like manner in order to enclose the transformer core 3 without any gaps.

Die Trennwand kann gemäß der weiteren Erfindung den Erfordernissen an Schlagwetter- und Explosionssicherheit für die Trennung der beiden Räume 1 a und lb voneinander angepaßt sein.According to the further invention, the partition wall can be adapted to the requirements of fire weather and explosion protection for the separation of the two rooms 1 a and 1 b from one another.

Die Schaltung der Bauteile zeigt Fig. 3. Mit 8 ist die Primärwicklung eines Speise- oder Schutztransformators bezeichnet, dessen Sekundärwicklun,(-y , 9 beispielsweise eine Kleinspannung abgibt. An dieser Spannung sind ein Widerstand 10 und die Spule 4 des in Fig. 1 dargestellten Transformators angeschlossen. Parallel zu dem Widerstand 10 ist entweder unmittelbar oder über einen Verstärker ein empfindliches Relais 11 angeordnet, von dem nur die Spule dargestellt ist. Die Spule 5 eines Außentransformators gehört zu dem eigentlichen eigensicheren Außenkreis, welcher an den Klemmen 13 und 14 angeschlossen ist. Gegebenenfalls kann ein Begrenzungswiderstand 12 angeordnet sein. Man kann aber auch den Widerstand 12 ersparen, wenn die Spule 5 mit ihrem ohmschen Widerstand entsprechend dimensioniert wird.The circuit of the components is shown in Fig. 3. The primary winding of a supply or protection transformer is designated by 8 , the secondary winding of which, (- y, 9 emits, for example, a low voltage. A resistor 10 and the coil 4 of the in FIG. 1 are connected to this voltage illustrated transformer connected. in parallel with the resistor 10 is either directly or arranged via an amplifier a sensitive relay 11, only the coil of which is shown. the coil 5 of an external transformer is part of the actual intrinsically safe external circuit which is connected to the terminals 13 and 14 If necessary, a limiting resistor 12 can be arranged, but the resistor 12 can also be saved if the coil 5 with its ohmic resistance is dimensioned accordingly.

Ist der eigensichere Außenkreis der Spule 5 geöffnet, so hat die Primärwicklung 4 einen derart hohen induktiven Widerstand, daß der Spannungsabfall an dem Widerstand 10 und damit dir, Spannung für das Relais 11 nicht ausreicht, das Relais zum Ansprechen zu bringen. Werden aber die beiden Leitungen 13 und 14 des eigensicheren Außenkreises kurzgeschlossen, so sinkt der induktive Widerstand der Wicklung 4, so daß nunmehr das Relais 11 anspricht.If the intrinsically safe outer circuit of the coil 5 is open, the primary winding 4 has such a high inductive resistance that the voltage drop across the resistor 10 and thus the voltage for the relay 11 is not sufficient to cause the relay to respond. If, however, the two lines 13 and 14 of the intrinsically safe external circuit are short-circuited, the inductive resistance of the winding 4 drops so that the relay 11 now responds.

Der Außentransformator 3, 4, 5 ist so dimensioniert, daß auch bei primärseitiger Sättigung an den Anschlüssen 13 und 14 nur eigensichere Ströme auftreten. Es kann dann bei Störungen an der Spule 4 praktisch jede beliebige Spannung auftreten, ohne daß die Eigensicherheit im äußeren Kreis gefährdet wird.The external transformer 3, 4, 5 is dimensioned in such a way that only intrinsically safe currents occur at the connections 13 and 14 even with primary-side saturation. In the event of malfunctions in the coil 4, practically any voltage can occur without endangering the intrinsic safety in the outer circuit.

Die erfindungsgemäße räun-fliche Trennung der Spule 4 zusammen mit den im Gerätegehäuse nicht dargestellten Bauelementen der eigensicheren Schaltung von der Außenkreisspule 5 verhindert, daß auf den eigensicheren Kreis gefährliche Spannungen von der Steuerseite aus übertragen werden können.The inventive spatial separation of the coil 4 together with the components of the intrinsically safe circuit, not shown in the device housing, from the external circuit coil 5 prevents dangerous voltages from being transmitted to the intrinsically safe circuit from the control side.

Die Erfindung läßt sich überall dort anwenden, wo eigensichere Kreise verwendet werden, insbesondere auch dort, wo von eigensicheren Kreisen aus gesteuert werden soll.The invention can be used wherever intrinsically safe circuits can be used, especially where controlled from intrinsically safe circuits shall be.

Claims

PATENT CLAIMS-1. Arrangement for intrinsically safe control of an electrically controllable switch, characterized in that in the control circuit of the switch (11) to be controlled there is one winding (4) of a transformer as a controllable resistor, the voltage source, switch (11) and the winding serving as a controllable resistor of the transformer (4) are encapsulated intrinsically safe and that the components of the control circuit are dimensioned so that only intrinsically safe currents can occur in the transformer winding serving as the control winding (5).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that when the devices are placed in a control device housing, this is divided by a wall into two separate, non-communicating spaces and that one coil of the external circuit transformer is in one space and the other coil of the external circuit transformer is housed in the other room of the subdivided control unit housing. 3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the primary winding (4) of the external transformer has such a high inductive resistance that when the secondary coil is open, the voltage drop across the resistor (10) and thus the voltage across the coil (11) of the relay does not sufficient to make the relay respond. 4. Arrangement according spoke 1, characterized in that the external transformer is dimensioned so that even with primary-side saturation in the secondary circuit, ie in the outer circuit, only intrinsically safe currents occur. 5. Arrangement according to claim 1, characterized in that any limiting resistors are saved by special dimensioning of the associated transformer winding. 6. Arrangement according to claim 1 to 4, characterized in that a selectivity of the control is achieved by rectifiers in the intrinsically safe circuit. References considered: U.S. Patent No. 1563 051.