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Kombinierte überstrom- und Überspannungsschutzeinrichtung Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anordnung zum Schutz gegen zu starke Ströme und zu hohe Spannungen
bei einem Leistungsregler, an dessen Ausgang eine Drosselspule im Serienzweig und
ein Kondensator im Parallelzweig angeschlossen ist.
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Eine Einrichtung zum Schutz gegen zu starke Ströme und gegen zu hohe
Spannungen soll einen einfachen Aufbau aufweisen und so rasch wirksam werden, daß
der Strom oder die Spannung unterbrochen wird, bevor diese Werte erreicht haben,
die für die Bauelemente der Anordnung, die geschützt werden soll, eine Gefahr bedeuten.
Es ist z. B. bei Starkstromreglern schwierig, einen Kurzschlußschutz lediglich mit
Halbleiterelementen zu erzielen. Dann muß ein Serienwiderstand benutzt werden, in
dem Verluste auftreten, und über den z. B. mittels eines Transistors eine Überwachung
erfolgt. Die herkömmlichen Relais und andere elektromagnetische Einrichtungen sind
nicht geeignet, da diese zu langsam wirken, so daß die zu schützenden Bauelemente
zerstört werden, bevor der Strom unterbrochen wird.
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Ein Schutz gegen zu hohe Spannungen kann mit Halbleiterelementen erzielt
werden, z. B. dadurch, daß man parallel mit der Anordnung, die geschützt werden
soll, eine Reihenschaltung von Thyristor und Widerstand schaltet, wobei die Zündspannung
des Thyristors mit Hilfe eines Spannungsteilers, der parallel mit der Reihenschaltung
angeschlossen ist, bestimmt wird.
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Die Erfindung sieht eine Anordnung vor, mit deren Hilfe ein zuverlässiger
Schutz gegen zu starke Ströme und zu hohe Spannungen erhalten wird, und der Gleichstromimpulse
in einer Regleranordnung zugeführt werden.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte überstroni- und Überspannungsschutzeinrichtung
für einen Leistungsregler, an dessen Ausgang ein aus einer Drosselspule und einem
dieser nachgeschalteten Kondensator bestehendes Tiefpaßfilter angeschlossen ist.
Die Erfindung ist bei dieser Schutzeinrichtung gekennzeichnet durch die Kombination,
daß zwischen die Ausgangsklemmen der Anordnung und das Filter ein vorzugsweise mit
Blattfederkontakten ausgestattetes Relais geschaltet ist, das eine Stromwicklung
und eine Spannungswicklung aufweist, daß die Stromwicklung des Relais zwischen den
Verbindungspunkt des Kondensators mit der Drosselspule und die entsprechende erste
Ausgangsklemme geschaltet ist, während die Spannungswicklung zusammen mit einer
nachgeschalteten Zenerdiode zwischen den genannten Verbindungspunkt und die entsprechende
andere Ausgangsklemme geschaltet ist, daß an die Eingangsklemmen des Reglers ein
Widerstand in Reihe mit einem Thyristor angeschlossen ist, dessen Zündelektrode
über einen Schließkontakt des Relais mit der zweiten Ausgangsklemme in Verbindung
steht, und das das Relais so bemessen ist, daß dessen Ansprechzeit kleiner ist als
die Zeitkonstante des Filters.
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Die Erfindung wird nunmehr unter Hinweis auf die Zeichnung beschrieben,
die einen Schaltplan für eine Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Schaltung
enthält einen Leistungsregler oder eine ähnliche Anordnung S, an dessen (deren)
Eingangsklemme ein Thyristor D 1 zusammen mit einem nachgeschalteten Widerstand
R 1 angeschlossen ist. Die Eingangsklemmen stehen weiterhin über eine Sicherung
F 1 mit den Eingangsklemmen 1 und 2 der Schaltungsanordnung in Verbindung.
Diese Eingangsklemmen stehen ihrerseits mit einer Leistungsquelle, z. B. mit einer
Gleichrichtereinrichtung, in Verbindung, die einen gewissen Innenwiderstand aufweist.
An die Ausgangsklemmen des Reglers S ist ein Tiefpaßfilter mit der Drosselspule
L und dem Kondensator C angeschlossen. Das Filter soll die überlagerte Wechselspannung
ausfiltern. Das Filter steht über ein Relais Re mit den Ausgangsklemmen
3 und 4 in Verbindung, an die die Belastung angeschlossen ist. An den Verbindungspunkt
zwischen dem Kondensator C und der Drosselspule L ist die Stromwicklung
11 des Relais angeschlossen, während an denselben Verbindungspunkt die Spannungswicklung
10
des Relais Re angeschlossen ist, die über die Zenerdiode
D 2 mit der Ausgangsklemme-4 in Verbindung steht. Der Schließkontakt 12 des
Relais Re steht einerseits mit der Zündelektrode des Thyristors D 1
und
andererseits über den Widerstand R 2 mit der Ausgangsklemme 4 in Verbindung. Der
Kontakt des Relais Re besteht vorzugsweise aus einem Blattfe - derkontakt.
Die Wicklungen 10 und 11 werden vorzugsweise in einem Sinne gewickelt,
bei dem die Magnetfeldlinien die gleiche Richtung aufweisen.. Die Stromwicklung
11 besteht aus einigen wenigen Windungen eines dicken Drahtes und weist daher
einen sehr geringen Widerstand auf. Das Relais Re ist so eingerichtet, daß dessen
Ansprechzeit kleiner ist als die Zeitkonstante des Filters LC.
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Normalerweise ist der Thyristor D 1 sowie die Zenerdiode
D 2 nichtleitend. Die Wicklungen 10 und 11 sind so angeordnet,
daß das Relais von der normalen Spannung bzw. von dem normalen Strom im Ausgangskreis
nicht betätigt wird. Steigt die Stromstärke Iut im Ausgangskreis und damit in der
Wicklung 11 an, so zieht das Relais bei einem bestimmten Wert an. Hierbei
wird die Zündelektrode des Thyristors D 1 über den Schließkontakt 12 und
über den Widerstand R 2 mit der Ausgangsklemme 4 verbunden, wobei an die Zündelektrode
eine Spannung angelegt wird mit der Folge, daß der Thyristor D 1
leitend
wird, so daß der Widerstand R 1 mit den Eingangsklemmen des Reglers verbunden
wird. Dieser Widerstand R 1 weist den gleichen geringen Wert auf wie der
Innenwiderstand der Leistungsquelle, so daß der größte Teil des Stromes über diesen
Widerstand abgeleitet wird. Nach einer gewissen Zeit unterbricht die Sicherung F
1 den Stromfluß im Eingangskreis, so daß der Regler spannungsfrei wird.
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Beginnt die Stromstärke im Ausgangskreis anzusteigen, z. B. bei einem
Kurzschluß an den Ausgangsklemmen 3 und 4, so steigt die Stromstärke nicht
sofort bis zum Höchstwert an, da die in dem Stromkreis liegende Drosselspule L das
Anwachsen des Stromes verzögert. Deshalb muß die Ansprechzeit des Relais Re so gewählt
werden, daß sie kleiner ist als die Zeitkonstante des Filters LC, so daß dem Thyristor
D 1 genügend Zeit bleibt, um leitend werden zu können, bevor der durch die
Drosselspule L fließende Strom auf einen nicht zulässigen Wert angestiegen ist.
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Steigt die Spannung im Ausgang über einen zugelassenen Höchstwert
hinaus an, so steigt auch die an der Zenerdiode D 2 liegende Spannung an,
so daß diese, bei einem genügend hohen Spannungswert leitend wird. Durch die Wicklung
10 des Relais Re fließt daher ein Strom, so dag-da#:-Relais anzieht. Wie
zuvor wird der Kontakt 12 geschlossen, so daß der Thyristor D 1 leitend wird
und für den Widerstand R 1 eine Verbindung darstel « lt. Hierbei
schmilzt die Sicherung F 1 allmählich durch und der Regler S
wird spannungsfrei.
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NUt Hilfe der beschriebenen Schaltung wird ein zuverlässiger Schutz
gegen zu starke Ströme und Überspannungen erzielt. Die Schaltung selbst umfaßt nur
eine geringe Anzahl von Schaltungselementen, so daß im Hauptstromkreis nur sehr
geringe Leistungsverluste und ein sehr kleiner Spannungsabfall auftritt. Die Schaltung
überwacht den Strom sowie die Spannung und reagiert selbst dann, wenn in der Reglereinheit
selbst ein Schaden auftritt.